Строительство Севастополь

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

 

История возникновения и развития светодиодной технологии. История светодиодных ламп


Светодиодные лампы. История и современность. shop220.ru

  В настоящее время бешеными темпами набирают популярность светодиодные лампы. С каждым днём они становятся всё более востребованными. Попытаемся разобраться с вопросом о том, чем же так хороши эти источники света? Поговорить об из недостатках, конечно же, тоже забывать не будем. Но для начала немного истории появления светодиодных ламп.

                                     История создания светодиодных ламп

  Первое открытие, которое привело к появлению светодиодных ламп, было зафиксировано в 1907г. инженером из Англии Х.Д. Раундом. Причём, сделано это было абсолютно случайно. Раунд заметил, что вокруг детектора, с которым он работал, возникает свечение точечного контакта.

  Дальнейшее развитие светодиоды получили в 1922 г. И серьёзно подошел к этому вопросу советский радиолюбитель 18-ти летний Олег Владимирович Лосев, который после многих экспериментов достиг внушительных положительных результатов. К сожалению этот изобретатель погиб в 1942 г. Но он успел получить четыре патента на практическое применение своих изобретений.

  На основе «эффекта Лосева» в 1951 г. Курт Леговец, при участии физика В. Шокли, произвёл исследования по эффективным материалам для создания данного источника света. Их работа стала фундаментом новой отрасли – оптоэлектроники, появившейся в 1961 г.

  Первые промышленные светодиоды в 1962 г. создал работник компании "Дженерал Электрик" Н. Холоньяк. Это были устройства с желто-зеленым и красным свечением.

  В 70 - е годы ХХ века академиком Ж.И. Алфёровым было открыто явление сверхинжекции в гетеростуктурах. Вследствие этого им были разработаны новые полупроводниковые структуры. Исследования в этой области позволило создать целое направление в науке - гетеропереходы в полупроводниках. За свои труды в развитии физики Алфёров со временем был номинирован на Нобелевскую премию, которую и получил.

  В 1972 Джоржд Крафорд, который учился у Н. Холоньяка в 10-ки раз усовершенствовал красный и красно-оранжевый светодиод, тем самым открыл их жёлтый аналог.

  Чуть позже, в 1993 году Суджи Накамура, работник корпорации «Ничиа», добился высокого значения яркости у светодиода синего цвета, что позволило комбинировать его с другими устройствами и получать оттенки любого света.

  В 2000 - х годах «белые» светодиоды имели уже достаточно хорошую степень яркости для того, чтобы выпускать их в массовом количестве для всего сегмента рынка.

  Теперь поговорим о современных светодиодных лампах - что они из себя представляют, в чём их особенности, где применяют, какими характеристиками они обладают, об их достоинствах и недостатках.

  Светодиодная лампа - это многокомпонентный прибор, при изготовлении которого не используют опасные вещества. За счёт чего он абсолютно безопасен. Конструкция лампы не очень сложная. То, что излучает свет - называют монокристаллом. Устанавливают его в металлической чашечке, которая является отражателем, потом заливают всё пластиком и светодиод готов.

  Основной особенностью светодиодов является хорошая экономичность. При потребляемой мощности в 8 - 10 Вт он работает аналогично классической лампы накаливания, обладающей мощностью 100 Вт. Светодиодное устройство компактно, долговечно и способно на очень длительное время работы.

  В настоящее время светодиодные лампы активно вытесняют другие источники света, во всех областях, где применяют осветительные приборы. К основным характеристикам данных ламп можно отнести светосилу, мощность и спектр свечения. Рассмотрим вопрос о том, из-за чего светодиод оставляет далеко позади всех своих конкурентов.

  Самый главный параметр, который обеспечивает подавляющее превосходство светодиодных ламп над другими источниками освещения - это экономичность и очень низкое энергопотребление. При этом светят подобные лампы не хуже своих аналогов.

  К достоинствам светодиодных ламп относятся, также, долговечность работы, точнее длительный срок безотказной службы и отсутствие бьющихся хрупких элементов в их конструкции.Данные лампы могут прекрасно работать при достаточно низких температурах, но вот высоких температур они боятся, поэтому устанавливать их в бане или сауне не рекомендуется. Светодиодные лампы совершенно не греются и могут использоваться для подсветки каких-либо предметов.

  Теперь пришло время упомянуть недостатки светодиодных ламп. Основной причиной, по которой многие люди отказываются от скорейшего перевода всех своих домашних осветительных приборов на работу со светодиодными лампами является достаточно высокая стоимость последних. Но на производственных объектах и в офисных центрах уже давно осуществляют замену старых источников света на эти лампы. Это объясняется тем, что по сравнению с квартирой экономия на энергозатратах в таких масштабах окупает стоимость светодиодных ламп достаточно быстро.

  На этом можно подвести определённые итоги. Стоит ли бежать в магазин и закупать светодиодные лампы? Ответ на этот вопрос можно оставить на усмотрение лично каждого. Если не слишком пугает её цена, то установив один раз светодиодную лампу, можно на долго забыть о том, что такое замена сгоревшей лампы. В этом случае останется лишь одна проблема - периодически протирать люстру и светильники от осевшей на них пыли.

  И ещё один момент – не стоит приобретать светодиодную лампу, которая была изготовлена неизвестным производителем и продаётся по довольно низкой цене. Ничего хорошего из этой экономии не получится – лампа очень скоро выйдет из строя.

 

shop220.ru

История появления светодиодных ламп | RUQRZ.COM

Светоизлучающие диоды и электролюминесценция известны более века. Генри Раунд (Henry Round), британский экспериментатор из лаборатории Маркони, в 1907 году впервые обратил внимание на эмиссию света при работе с кристаллами карбида кремния и контактным детектором (диодом). В опубликованном отчете, посвященном этому открытию, отмечалось, что под воздействием электрического возбуждения из кристалла карбида кремния выходил свет. Раунд особенно отмечал тот факт, что при низком напряжении он видел желтоватый свет, а затем, по мере увеличения напряжения, в различных точках разных кристаллов, желтый, зеленый, оранжевый и синий. Однако, после этого, до середины 1920-х годов, никаких работ, относящихся к случайно открытой Раундом электролюминесценции, в печати больше не появлялось.

В это время, русский экспериментатор Олег Лосев успешно создал светодиод после того, как обнаружил, что используемые в радиоприемниках диоды испускали свет при протекании через них электрического тока. В течение последующих лет он исследовал это явление и опубликовал множество работ, описывающих связь спектров излучения с вольтамперными характеристиками диодов. В 1927 Лосев запатентовал «световое реле». Это была первая ссылка на использование светодиодов в целях коммуникации.

И, хотя Раунд и Лосев сдвинули изучение электролюминесценции с мертвой точки, выбранное ими направление дальнейшего движения оказалось бесполезным для практики. Используемый в точечных диодах карбид кремния в то время был полупроводником с непрямой запрещенной зоной, и, как следствие, неэффективным. Производимый им свет, в лучшем случае, был слаб.

В 1955 Рубин Браунштайн (Rubin Braunstein) из Radio Corporation of America сообщил об инфракрасном излучении, генерируемом простыми диодными структурами, сделанными на основе арсенида галлия, антимонида галлия, фосфида индия и сплавов кремний-германий. Спустя несколько лет, исследователи из Texas Instruments Боб Биард и Гари Питтмен (Bob Biard и Gary Pittman) обнаружили, что под воздействием электрического тока арсенид галлия излучает инфракрасный свет. В 1961 году ими был получен первый патент на инфракрасный светодиод.

Отцы-основатели

В начале 1960-х годов Ник Холоньяк (Nick Holonyak) из General Electric занимался исследованиями комбинаций галлия, мышьяка и фосфида в поисках путей создания туннельных диодов с большей шириной запрещенной зоны. При содействии сослуживца д-ра Роберта Холла (Robert Hall), изобретателя арсенид галлиевого лазера, Холоньяк в 1962 году создал лазер с видимым излучением. Вскоре после этого началось коммерческое внедрение первых светодиодов видимого (красного) спектра.

Холоньяк стал профессором Иллинойского университета в 1963 году. Именно там у него учился аспирант М. Джордж Крэфорд (M. George Craford), который в 1972 году изобрел желтый светодиод, а яркость красных и красно-оранжевых сумел увеличить на порядок.

Усилиями Крэфорда и Холоньяка компания Monsanto, в которой ранее служил Крэфорд, смогла впервые организовать массовое производство светодиодов видимого спектра, а также, семисегментных индикаторов на их основе. Первые стали применяться в лабораторном и электронном оборудовании, вторые — в коммерческих приборах, таких как телевизоры, радиоприемники, телефоны, калькуляторы и часы.

Заметно снизить себестоимость производства светодиодов удалось в середине 1970-х компании Fairchild Optoelectronics. Разработчики компании впервые использовали планарную технологию изготовления полупроводниковых кристаллов, изобретенную доктором Жаном Эрни (Jean Hoerni) из фирмы Fairchild Semiconductor. Комбинация этой уникальной, используемой и по сей день, технологии и новых методов упаковки позволила пионеру оптоэлектроники Томасу Брандту (Thomas Brandt) и группе его сотрудников намного снизить производственные затраты и, одновременно, повысить надежность их светодиодов.

В 1976, Т.П. Пиэрсолл (T.P. Pearsall) изобрел уникальный полупроводниковый материал, длина волны излучения которого была специально оптимизирована для передачи по оптоволокну. На базе этого материала им был создан первый сврхяркий высокоэффективный светодиод.

Арсенид галлия-алюминия (GaAlAs) стал широко использоваться как полупроводниковый материал в середине 1980-х годов. Он позволил поднять яркость светодиодов, уменьшить рассеиваемую мощность и повысить гибкость использования за счет появления возможности импульсного питания и мультиплексирования. А это, в свою очередь, расширило список возможных применений светодиодов, добавив в него сканеры штрих-кодов, системы волоконно-оптической связи и медицинское оборудование.

Однако оставались нерешенными некоторые проблемы, связанные с первыми GaAlAs светодиодами, а именно — единственная длина волны излучения (660 нм) и значительная деградация светоотдачи, существенно большая, в сравнении со светодиодами, выпускавшимися по традиционной, на то время, технологии. К 1987 году компания Hewlett Packard усовершенствовала технологию GaAlAs све- тодиодов настолько, что их яркость стала достаточной для замены автомобильных габаритных огней и стоп-сигналов. Это была знаменательная веха в истории светодиодов, когда впервые в светотехнических приложениях появилась возможность замены ламп накаливания светодиодами.

В конце 1980-х — начале 1990-х годов появился и стал использоваться более эффективный полупроводник — фосфид алюминия- галлия-индия (AlGalnP). Благодаря возможности управления шириной запрещенной зоны, новый материал позволил значительно уменьшить деградацию светоотдачи и расширить цветовой диапазон. Отныне зеленые, желтые, оранжевые и красные светодиоды стали изготавливаться по одной и той же технологии.

А что насчет синего?

Теперь недоставало только чистого синего светодиода. Первые эксперименты в попытке создать такой прибор были выполнены Жаком Панковом (Jacques Pankove) в лабораториях RCA в середине 1970-х, однако результаты оказались более чем скромными. Была очевидна необходимость дополнительных исследований.

В конце 1980-х служащие университета Нагои Исаму Акасаки (Isamu Akasaki) и Ироси Амано (Hiroshi Amano) совершили важный прорыв в технологии выращивания эпитаксиальных структур нитрида галлия и легирования p-примесями. Результаты своих исследований они принесли в компанию Nichia Corporation, чтобы в 1993 году, используя нитрид индия-галлия, продемонстрировать первый ярко-синий светодиод. Этим открытием завершилось формирование RGB триады цветов, и потребовалось совсем немного времени, чтобы мы смогли увидеть на улицах полноцветные вывески и экраны.

В 1995 году в лаборатории Кардиффского университета Альберто Барбьери (Alberto Barbieri) занимался проблемами повышения эффективности и надежности высокоэффективных светодиодов, и с успехом продемонстрировал впечатляющие результаты, достигнутые при использовании прозрачных контактов на светодиодах из алюминия-галлия-индия-фосфида/арсенида галлия (AlGalnP/GaAs). Последние достижения в области синих светодиодов, в совокупности с усовершенствованиями, сделанными Барбьери, быстро привели к появлению первых высокоэффективных белых светодиодов, в которых смешение желтого излучения люмино- форного покрытия с синим излучением кристалла дают результирующее свечение, кажущееся белым.

Глядя в будущее

В течение двух последних десятилетий популярность и диапазон использования светодиодов росли экспоненциально. Сегодня, благодаря их эффективности и долгосрочной надежности, с ними связывают главные решения будущего в области светотехники. Но исследования продолжаются, и имеются все признаки того, что мы станем свидетелями новых открытий, которые сделают светодиоды еще более мощными, надежными и дешевыми.

Jeffrey Bausch

www.ruqrz.com

Что такое светодиод? История развития, интересные факты, перспективы

Во всех наших статьях мы стараемся доносить информацию до читателей и покупателей магазина в максимально доступной форме, старательно избегая малопонятных обывателю терминов и описания физико-химических процессов. Так мы попробуем поступить и сейчас, поскольку, подкованные в научных дисциплинах читатели без труда смогут найти в Интернете информацию по данной теме на гораздо более научном языке.

Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, трансформирующий электроток в видимое свечение. У светодиода есть общепринятая аббревиатура - LED (light-emitting diode), что в дословном переводе на русский язык означает "светоизлучающий диод". Светодиод состоит из полупроводникового кристалла (чип) на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Непосредственно излучение света происходит от этого кристала, а цвет видимого излучения зависит от его материала и различных добавок. Как правило, в корпусе светодиода находится один кристалл, но при необходимости повышения мощности светодиода или для излучения разных цветов возможна установка нескольких кристаллов.

В светодиоде, в отличие от привычной лампы накаливания или люминесцентной лампы (ее еще называют "энергосберегающей"), электроток трансформируется в видимый свет. В теории, такое преобразование можно выполнить вообще без, так называемых, "паразитных" потерь электроэнергии на нагрев. Это связано с тем, что при грамотно спроектированном теплоотводе светодиод нагревается очень слабо. Светодиод излучает свет в узком спектре, его цвет "чист", что особенно ценно применительно к дизайнерскому освещению. Ультрафиолетовые и инфракрасные излучения, как правило, отсутствуют. 

История развития светодиода

В 1907 году британский инженер-экспериментатор Генри Джозеф Раунд (на фото слева) впервые обнаружил едва заметное излучение, испускаемое карбидокремниевыми кристаллами, вследствие неизвестных в то время электронных превращений.

В 1923 году в Нижнем Новгороде, молодой российский ученый Олег Лосев (на фото справа) также зафиксировал это свечение при проведении радиотехнических лабораторных опытов с полупроводниковыми детекторами, но интенсивность обнаруженных свечений была крайне низкой и Российское научное сообщество не придало этому событию должного значения. Через несколько лет Олег Лосев провел целенаправленные исследования этого феномена и углублялся в их изучение вплоть до своей смерти - Олег Лосев ушел из жизни в блокадном Ленинграде зимой 1942 года в возрасте 38 лет. До начала войны Олег Лосев активно публиковал результаты своих изысканий в немецкий научных изданиях, где открытый им эффект посчитали сенсационным и назвали его именем ученого - "Losev Licht". Природа этого излучения окончательно стала понятна только в 1948 после изобретения транзистора и появления теории "p-n-перехода", являющейся научной основой функционирования известных ныне полупроводников. 

В 1962 году группа ученых из Университета Иллинойса (США), которой руководил Ник Холоньяк (на фото слева), продемонстрировала работу первого светодиода, что стало знаковым событием и именно этот момент многие специалисты считают открытием привычного нам светодиода. В этом же году Ник Холоньяк создал первые "красные" светодиоды, которые уже можно было применять в промышленности. 

В 1972 были открыты полупроводниковые излучатели зеленого и желтого цвета. Их яркость постепенно увеличивалась и в 1990 году уже составляла 1 люмен.

Суджи Накамура (на фото справа) - инженер малоизвестной тогда японской фирмы Nichia (Ничиа) в 1993 году получил первый синий сверхъяркий светодиод. После этого, почти моментально были созданы светодиодные RGB (Red-Green-Blue) устройства, поскольку эти три цвета (зеленый, синий, красный) в своем сочетании сделали возможным создать любой цвет, даже белый. Этот момент стал настоящим прорывом и первые светодиоды белого цвета "увидели свет" в 1996 г., что явилось сильнейшим толчком к развитию отрасли.

К 2005 году яркость светодиода достигла значения 100 лм/Вт и продолжает увеличиваться. Были сконструированы так-называемые многоцветные светодиоды, а повышение яркости и надежности всех компонентов светодиодных ламп позволило начать конкуренцию с энергосберегающими (люминесцентными) и лампами накаливания. У нас есть интересная статья на эту тему, где сравниваются разные типы ламп.

С 2008-2009 годов стартовало активное применение светодиодных источников света в бытовых светильниках и чуть позднее с ростом светоотдачи - в уличном освещении. В 2012-2013 годах из-за многократного роста объемов производства их стоимость начала снижаться, что привело к стремительному повышению интереса со стороны потребителей. 

Яркость светодиода

Яркость светодиода зависит от силы тока (измеряемой в амперах), который через него проходит. Однако, силу тока нельзя увеличивать без ограничений, так как кристалл перегреется и выйдет из строя. Именно по этой причине конструкция светодиодных ламп относительно сложна и дорога в производстве. Но прогресс не стоит на месте и ежегодно ведущие производители светодиодов добиваются роста светового потока своих светодиодов на 20-30%, что с точки зрения скорости прогресса, весьма впечатляющие цифры. Постоянному совершенствованию подвергаются конструкции и материалы элементов светодиодных ламп. 

По силе света светодиоды делятся на три основные группы:- светодиоды ультравысокой яркости, мощностью от 1W (Ultra-high brightness LEDs) – сотни канделл;- светодиоды высокой яркости, мощностью до 20 mW (High brightness LEDs) – сотни и тысячи милликанделл;- светодиоды стандартной яркости (Standard brightness LEDs) – десятки милликанделл.

Яркость свечения светодиодов очень хорошо поддается регулированию или "диммированию" при использовании так называемого метода широтно-импульсной модуляции, для чего необходим специальный управляющий блок, встроенный в лампу. Однако, на сегодняшний день (2013-2014 года) не все продаваемые светодиодные лампы диммируются, что делает их немного дешевле и этот момент надо учитывать при покупке. Именно поэтому, перед приобретением светодиодных ламп мы настоятельно рекомендуем прочитать нашу статью "Как выбрать светодиодную лампу". 

Основные типы светодиодов

Существует два основных типа светодиодов: индикаторные и осветительные.

Индикаторные светодиоды - не яркие, маломощные и оттого дешевые в производстве светодиоды, используемые в качестве световых индикаторов в различных электронных приборах, подсветке дисплеев компьютеров, ЖК-телевизоров, приборных панелей автомобиля и многих других устройств.

Осветительные светодиоды отличаются высокой мощностью и яркостью, что позволяет использовать их в производстве бытовых и промышленных лампах и светильниках.

Исторически из-за небольшой яркости и мощности светодиоды применялись только для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать светодиоды с белым светом, что, как мы писали выше, произошло только в 90-х годах двадцатого века, а также значительно увеличить светоотдачу, чего в свою очередь, удалось добиться только в двухтысячных годах. 

Долговечность и старение светодиодов

Светодиод механически прочен и надежен - даже при нынешнем развитии технологий, его срок эксплуатации в системе освещения теоретически может достигать ста тысяч часов, что примерно в 100 раз больше среднего срока эксплуатации обычной лампы накаливания и примерно в 10 раз больше, чем у энергосберегающих (люминесцентных) ламп. Однако, срок службы светодиода может быть разным и напрямую зависит от типа светодиода, силы подаваемого на него тока, охлаждения кристалла (чипа) светодиода, состава и качества кристалла, компоновки элементов и сборки в целом. Именно поэтому срок службы у осветительных светодиодов короче, чем у маломощных индикаторных. В бытовом смысле, старение светодиода связано в большей степени со снижением его яркости и в меньшей - с изменением цвета видимого излучения. Сам процесс старения начинает быть заметным по истечение нескольких десятков тысяч часов и происходит достаточно медленно, т.е. резкого угасания светодиода не происходит.

Однако, все вышесказанное относится исключительно к качественным продуктам от производителей с именами мировой величины. Проблема в том, что большинство российских светодиодных ламп построено на ультра-дешевых китайских светодиодах и других комплектующих, что сказывается на потребительских свойствах продуктов. Чаще всего это проявляется в том, что указанные на упаковке характеристики мощности, светового потока и срока службы очень сильно завышены. Именно по этой причине мы рекомендуем покупать лампы известных брендов.

Наибольшему старению подвержены как раз белые светодиоды, применяемые в освещении. Как мы уже писали ранее, светодиодов с белым светом пока не изобрели и белый свет получается за счет наложения структуры кристаллов, на которую нанесен люминофор (специальный состав). При этом люминофор ухудшает тепловые характеристики светодиода и срок его службы сокращается. Тем не менее, на сегодняшний день, светодиодные лампы по заявлениям ведущих производителей будут работать без ухудшения своих характеристик от 30 до 50 тысяч часов, что при их непрерывной работе составляет минимум 3,5 года. Если учесть, что по статистике лампа включена не более 3-х часов в сутки, то этот срок увеличивается минимум до 30 лет! Такие цифры впечатляют! 

Сфера применения светодиодов. Перспективы развития.

Сферу применения светодиодов в качестве источников света можно описать одним словом - повсеместно: в уличном, промышленном, автотранспортном и бытовом освещении. При подготовке этой статьи мы планировали перечислить сферы применения, но начав составления перечня, поняли, что в этом нет смысла, так как придется перечислять все. Потом мы попробовали идти от обратного - где сейчас пока еще не применяют светодиоды в качестве источников света и пришли к выводу, что примеров этому нет. Все крупные Компании переводят освещение своих производственных и офисных помещений на светодиодное. Те, кто пока не делает - планируют это сделать в самое ближайшее время и ждут еще большего снижения цен. Основных причин такого массового перехода две: экономический эффект и безвредность для человека и экологии планеты в целом.

По мнению большинства специалистов отрасли, стоимость светодиодных ламп, как бытовых, так и специальных будет снижаться и весьма сильно. По разным оценкам, от 10 до 20% в год в течение последующих нескольких лет. Ежегодно, световой поток самого производительного светодиода каждого из мировых брэндов возрастает на 20-30%.

Светодиодная лампа абсолютно безопасна для использования в жилых и рабочих помещениях. В отличие от ламп накаливания и люминесцентных ("энергосберегающих") ламп, она не содержит стекло (за редким исключением) и опасные вещества, такие как ртуть и свинец. Лампа не наносит вреда экологии и не требует специальной утилизации. В наше время это особенно важно: экологические требования всех развитых стран постоянно меняются в сторону уменьшения вреда здоровью людей и экосистеме планеты в целом. При этом всячески стимулируется развитие технологий энергосбережения. В подавляющем большинстве стран Евросоюза и в США продажа ламп накаливания уже запрещена, а продажи люминесцентных ламп стремительно снижаются. На этом фоне "светлое" будущее систем освещения на основе светодиодов видится весьма отчетливо. 

Лампы накаливания и галогенные лампы уходят в прошлое. Объемы производства падают в разы год от года. Люминесцентные (энергосберегающие) лампы также по всем параметрам проигрывают светодиодным и их объем производства также снижается. Причины победного шествия светодиодных технологий настолько очевидны, что не возникает ни малейшего сомнения, что другие типы ламп скоро просто вымрут или останутся в узких сегментах рынка.

    

 

svetlix.ru

Кто изобрел светодиод и светодиодные лампы?

Светодиодные лампы нашли применение в создании бытового, рекламного, декоративного, индикаторного и другого освещения. Человек подстраивает это изобретение под свои потребности во многих сферах деятельности. Светодиоды создают излучение для передачи телефонных и интернет сигналов по оптоволоконным кабелям, связывающих пульты управления с контролируемой техникой. LED-кристаллы делают мир ярче и светлее, но кому принадлежит авторство создания «суперсветильников»?

История создания светодиодов

Впервые о свечении твердого кристалла под влиянием тока человечество узнало в начале XX столетия.

1907 — британец Генри Раунд провел эксперименты, в процессе которых заметил цветное свечение при похождении электричества через соединение металла с карбидом кремния (карборундом). Так была открыта электролюминесценция.

1923 – в СССР ученый-физик Олег Лосев пропустил ток через соединение карбида кремния со сталью, и увидел слабый свет в точке соприкосновения карборунда с металлическим сплавом. Несмотря на публикацию в научных источниках, общество не придало значения этому открытию. Позже, в 1927 году, Лосев создал твердотельное «световое реле», работающее от источника питания 10 В.

1961 – следующим шагом в разработке современных ламп стало изобретение инфракрасного светодиода. Открытие сделали сотрудники американского производителя Texas Instruments. Г. Питтман и Р. Байард, которые чуть позже запатентовали свое детище.

1962 – первое применение светодиода на практике в американском гиганте General Electrics. Кристаллы с красным свечением были созданы в Университете Иллинойса Ником Холоньяком.

Себестоимость первых светодиодов достигала 200$ — огромные деньги для середины XX века. Научно-технический прогресс позволил удешевить производство твердотельных источников света, и с 1968 года крупные корпорации обратили внимание на возможную выгоду от использования таких элементов в своей продукции.

1971 – американец украинского происхождения Жак Панков в лабораторных условиях получает синее излучение от кристаллов. Начинается эра светодиодов, первые массовые партии индикаторов были произведены компанией Monsanto, и использованы в калькуляторах HP.

1972 – ученик Холоньяка Джордж Крафорд улучшает силу света красных светодиодов в 10 раз, и находит способ получить желтое излучение.

Изобретение светодиодной лампы

Несмотря на снижение стоимости, цена на светодиоды оставалась высокой вплоть до 1990-х гг. Исходящие световые лучи были слабоваты, и подходили только для использования в качестве индикаторов. Но в конце прошлого века три сотрудника японской корпорации Nichia Chemical Industries (Хироси Амано, Сюдзи Накамура и Исама Акасаки) сдвинули прогресс с мертвой точки, создав недорогой светодиод с синим свечением. Чуть позже на основе изобретения трех сотрудников Nichia началось массовое производство люминофорных светодиодов с белым свечением. В 2014 году Хироси Амано, Сюдзи Накамура и Исама Акасаки за свое изобретение были удостоены Нобелевской премии.

Благодаря низкой стоимости люминофорных светодиодов и довольно высокому световому потоку, стало возможным массовое производство светодиодных ламп.

Последним шагом на пути к созданию современных светодиодных ламп с высоким световым потоком стало производство первого модуля по технологии COB (Chip-on-Board) в 2003 году компанией Citizen Electronics. Citizen Electronics первыми начали использовать диэлектрический клей для монтажа кристаллов от Nichia на алюминиевую подложку, необходимой для поглощения выделяемого тепла.

Читайте так же

ledjournal.info

История возникновения и развития светодиодной технологии

1907 год – первое известное сообщение об излучении света твердотельным диодом. Английский ученый Генри Раунд, работавший в лаборатории Маркони, благодаря случайному стечению обстоятельств обнаружил необычное свечение вокруг точечного контакта работающего детектора. Однако открытие такого явления, как «электролюминесценция» полупроводников, принадлежит не ему, а нашему соотечественнику, Олегу Владимировичу Лосеву.

1923 год – О.В. Лосев, будучи сотрудником Нижегородской радио-лаборатории, в то время единственного радиотехнического института страны, исследовал явление излучательной рекомбинации, в ходе которого заметил свечение кристаллов карбида кремния SiC. Благодаря этому открытию, названному «свечение Лосева» и «эффект Лосева», мир узнал об электролюминесценции полупроводников, т.е. испускании ими света при протекании электрического тока. Несмотря на то, что открытие Лосева в течение нескольких десятилетий не находило практического применения, с 1923 г. явление электролюминесценции начало активно изучаться, и в тридцатых годах ХХ века в прессе появилась первая статья о результатах наблюдения за кристаллами нитрида галлия. Автором статьи стал профессор Московского Государственного Университета Г.С. Жданов.

1951 год - в США создан центр по разработке «полупроводниковых ламп», действующих на основе «эффекта Лосева». Во главе этого центра стоял знаменитый ученый К. Леховец.

1955 год - Р.Браунштейн из Radio Corporation of America заявил о наличии инфракрасного излучения арсенида галлия (GaAs) в комбинации с другими полупроводниковами сплавами. Браунштейн заметил инфракрасное излучение, испускаемое простой диодной структурой на основе антимонида галлия (GaSb), арсенида галлия, фосфида индия (InP) и кремниево - германиевого сплава (SiGe) при комнатной температуре.

1961 год – экспериментаторы Роберт Биард и Гари Питтмэн из компании Texas Instruments, обнаружили, что GaAs испускал инфракрасную радиацию, при прохождении электрического тока. Они запатентовали технологию инфракрасного светодиода.

1962 год - в Иллинойском университете США, под руководством Ника Холоньяка, созданы первые светодиоды на основе структур GaAsP/GaP, излучающие красный и желто-зеленый свет. Именно Ник Холоньяк считается «отцом» современных светодиодов. Это событие стало настоящим прорывом индустрии света – появился источник, принципиально отличающийся от традиционных ламп накаливания, люминесцентных ламп и неоновых источников света. Длина волны, которую излучали созданные приборы, находилась в пределах верхней границы восприятия человеческого глаза (500-600 нм), и для целей индикации такого свечения было вполне достаточно. Световая отдача первых светодиодов составляла всего 1-2 Лм/Вт.

1968 год - компания Hewlett-Packard произвела первый рекламный светодиодный экран, представлявший собой дисплей красного цвета с очень слабым световым потоком. В этом же году корпорацией Monsanto был впервые налажен серийный выпуск видимых светодиодов красного цвета на основе фосфида арсенида галлия. Эти светодиоды подходили для использования в качестве индикаторов. До 1968 года видимые и инфракрасные светодиоды были очень дороги – до 200$ за штуку, и поэтому имели небольшое практическое применение.

70е гг. ХХ столетия – начало бурного развития светодиодной отрасли. Светодиоды совершенствуются сразу по двум направлениям: расширение диапазона излучения и увеличение светового потока.

1972 год - М. Джордж Крэфорд, прежний аспирант Н. Холоньяка, изобрел первый светодиод желтого цвета и улучшил яркость красного и красно-оранжевого светодиодов в десятки раз.

Кроме того, в семидесятых годах лауреат Ленинской премии Жорес Иванович Алферов, с группой единомышленников, изобрел «многопроходные двойные гетероструктуры», благодаря которым значительно увеличился внешний световой поток. Это стало возможным за счет сокращения области рекомбинации. Сначала им были предложены гетеростуктуры, основанные на GaAs (и его твердых растворах, типа AlGaAs), а некоторое время спустя, Алферов изготовил и гетероструктуры с другими полупроводниковыми комбинациями. Благодаря этому, удалось достичь 15%-го внешнего светового потока для красной части спектра (светоотдача около 10 Лм/Вт), и не менее 30%-го – для инфракрасного излучения. Это стало своеобразным «прорывом» в области науки и техники, за что впоследствии Ж.И. Алфероов был награжден Нобелевской премией.

В тех же семидесятых годах прошлого столетия в лаборатории IBM группой сотрудников под руководством Дж. Панкова были созданы светодиоды с голубым и фиолетовым излучением. Эффект такого свечения стал возможен за счет применения, в качестве основы, эпитаксиальных пленок GaN. Однако срок службы таких светодиодов был очень коротким.

1976 год - T.P. Пирсал получил первые светодиоды высокой яркости, высокой производительности для волокон оптических телекоммуникаций.

1976 год - компания Hewlett Packard разработала светодиоды на основе фосфидов алюминия-галлия-индия красно-оранжевого, желтого и желто-зеленого цвета.

Начало 80-х гг. XX века – ученые М. В. Чукичев и Г. В. Сапарин (Московский Государственный Университет им. Ломоносова) обнаружили яркое люминесцентное свечение частей образца GaN, легированного цинком, при воздействии на него электронного пучка. Понять причину этого явления в то время ученым не удалось.

1990 год - светоотдача светодиодов достигает 30 Лм/Вт. С этого времени светодиоды становятся адекватной альтернативой лампам накаливания.

28 марта 1991 года - «день рождения» синих светодиодов. Родителем этого изобретения стал японский ученый доктор Ш. Накамура (Shuji Nakamura) из компании Nichia Chemical. Ему удалось решить эту задачу при помощи гетероструктуры, основанной на нитриде индия-галлия InGaN. Благодаря этому изобретению, замкнулся «RGB-круг», и теперь появилась возможность получить любой цветовой оттенок, в том числе и различные оттенки белого цвета, путем обычного смешения цветов. В этом процессе могут использоваться, как отдельные разноцветные светодиоды, так и «трехкристалльные», - светодиоды, в корпусе которых объединены кристаллы синего, зеленого и красного свечения.

29 ноября 1993 года - компания Nichia Chemical Industries объявила о завершении работ над светодиодами с голубым излучением и о готовности к их массовому производству.

Январь 1994 года – доктор Никамура создал первый синий светодиод коммерческого назначения. Он был выполнен на основе гетероструктуры InGaN/AlGaN с активным слоем InGaN, легированным цинком.

1997 год - Фред Шуберт из политехнического института Ренсселера изготовил первый светодиод, излучающий белый свет.

Декабрь 1997 года – компания Nichia Chemical Industries запатентовала главные этапы технологии производства светодиодов. Вскоре объем реализации голубых и зеленых светодиодов, произведенных этой компанией, достиг 20 миллионов штук в месяц.

Июль 1999 года - доктор Накамура объявил, что яркость излучения светодиодов достигает уже 60 лм/Вт, а мощность светодиодов на основе InGaN, излучающих желтый свет, равна 6 мВт.

К концу ХХ столетия ведущие компании по производству светодиодов ("Toyoda Gosei”, "Hewlett Packard”, «Nichia Chemical”, "Cree”) производили по нескольку десятков миллионов голубых и зеленых светодиодов в месяц.

С 2000 года – «Большой Тройкой» (LumiLeds / Phillips, Osram / Cree и GELcore / Uniroyal/GE) было инвестировано свыше 70 миллионов долларов в исследовательскую деятельность, связанную с возможностями производства светодиодов и расширением сфер их применения.

2008 год - университет Bilkent (Турция) объявил о достижении яркости люминесцентной эффективности 300 лм/Вт в видимой области света светодиода, построенного на монокристале.

2009 год - исследователи из Кембриджского Университета сообщили, что запустили технологический процесс по выращиванию галлия (GaN) с помощью технологии азотирования для изготовления светодиодов непосредственно на кремнии. Издержки производства могут быть таким образом снижены на 90% при использовании шестидюймовых кремниевых подложек вместо двухдюймовых подложек из сапфира.

2010 год - корпорация Nichia сообщила о разработке экспериментальных светодиодов, которые, благодаря нескольким усовершенствованиям в конструкции и материалах, позволили ученым сделать большой шаг вперёд в повышении КПД источников света. Один из разработанных светодиодов, при токе 5 мА показал рекордную эффективность — 265 лм/Вт, что уже очень близко к теоретическому пределу для белых светодиодов, который японские учёные оценивают в 260–300 люмен на ватт. Для сравнения: обычные лампы накаливания выдают 13–17 лм/Вт, а люминесцентные светильники — 50–90. Японские ученые планируют продолжать эксперименты, будучи уверенными в том, что резервы для повышения КПД ещё есть. И хотя нынешние рекордные образцы светодиодов слишком дороги для массового выпуска, в будущем цены должны снизиться, — обещают исследователи из Nichia.

На сегодняшний день светодиодные модули повсеместно применяются для подсветки рекламных объектов (баннеры, витрины, лайтбоксы и пр.). Кроме того, считается модным и престижным применение светодиодов в ландшафтном дизайне, а также в дизайне интерьеров и для декоративной подсветки зданий. Cветодиодные лампы – прекрасная альтернатива обычным лампам накаливания. Они уже достаточно широко используются в уличном освещении. Началось их активное внедрение во внутреннем общем освещении. Несколько лет назад появилась возможность использовать светодиоды в лампочках с привычными размерами цоколя (E-27, MR-16). Кроме того, светодиодные лампы, благодаря возможности энергосбережения, пользуются огромной популярностью в тех случаях, когда необходимо оригинальное нестандартное освещение.

gisee.ru

История светодиода

С каждым днем светодиоды все более прочно закрепляются в различных сферах деятельности человека. И это неудивительно, ведь светодиоды имеют ряд преимуществ перед другими осветительными приборами.

Светодиодные лампы получили широкое распространение только в 21 веке, однако светодиоды в приборах используются не один десяток лет, история открытия и создания светодиодов началась еще в начале 20 века.

Генри Джозеф Раунд в 1907 году проводил эксперименты с кристаллическими детекторами. В ходе одного из своих экспериментов, при подаче тока через различные материалы ученый заметил странное свечение. Свет испускал карбид кремния. Объяснить это явление Генри не смог. Свои наблюдения изобретатель описал в издании “General world”.

Следующий шаг в развитие светодиодов сделал русский экспериментатор Олег Лосев. Он обнаружил, что в радиоприемниках диоды испускают свет при прохождении электрического тока. Он исследовал это явление и опубликовал большое количество работ по этой теме. В 1927 году Лосев запатентовал “Световое реле”. Благодаря его открытиям мир узнал об электролюминесценции полупроводников. Диоды были изготовлены с применением карбида кремния.

В 1955 году американец Рубин Брунштайн сделал заявление о том, что простые диодные структуры испускают инфракрасное излучение. К таким структурам относились антимонида галлия, фосфида индия, арсинид галлии, сплав кремния и германия.

В 1961 году патент на ИК диод получил американцы Боб Биард и Гари Питмен.

Отцом-основателем современного диода считывается Ник Холоняк из “General Electriс”. В 1962 года создал лазер с видным излучением красного спектра Холопяк стал профессором Иллинойского университета в 1963 году. У него учился аспирант Джордж Крэфорд, который в 1972 году изобрел желтый светодиод.

В компании Monstanto было организовано массовое производство светодиодов.

В начале 70-х появились зеленые светодиоды.

В середине 70-х докор Жан Энри изобрел планарную технологию изготовления полупроводниковых кристаллов.

В конце 80-х годов благодаря работам Ж.И. Алферова и других ученых, когда были получены новые материалы, увеличены были мощность, яркость, световая отдача, срок службы. В новых материалах были использованы соединения индия, галлия, алюминия.

Первый светодиод синего цвета был создан в 1971 году, однако технология была чрезмерно затратной.

Синии светодиоды на основе карбида кремния серийно выпускался в 1980-х, но яркость была очень маленькая.

В 1996 году японские ученые во главе с изобретателем Сюдаи Накамура после 20 лет поисков совершили прорыв – изобрели дешевый синий светодиод.

Сегодня благодаря эффективности светодиодов они используются в быту, промышленности, на улицах городов. Светодиоды признаны экономично выгодными и экологичными.

elektronika-muk.ru

История появления светодиодных ламп | Тайны и загадки истории

Светоизлучающие диоды и электролюминесценция известны более века. Генри Раунд (Henry Round), британский экспериментатор из лаборатории Маркони, в 1907 году впервые обратил внимание на эмиссию света при работе с кристаллами карбида кремния и контактным детектором (диодом). В опубликованном отчете, посвященном этому открытию, отмечалось, что под воздействием электрического возбуждения из кристалла карбида кремния выходил свет. Раунд особенно отмечал тот факт, что при низком напряжении он видел желтоватый свет, а затем, по мере увеличения напряжения, в различных точках разных кристаллов, желтый, зеленый, оранжевый и синий. Однако, после этого, до середины 1920-х годов, никаких работ, относящихся к случайно открытой Раундом электролюминесценции, в печати больше не появлялось.

tayni.info