Site Loader

Содержание

История создания светодиодов

Ещё в 1923 г. наш соотечественник О.В. Лосев, проводя радиотехнические исследования, заметил голубоватое свечение, испускаемое некоторыми полупроводниковыми детекторами. При этом разогрева элементов конструкции не было, свет рождался внутри карбидокремниевого кристалла вследствие неизвестных тогда электронных превращений. Однако интенсивность излучения была столь ничтожной, что научная общественность фактически «не увидела» его, по крайней мере в переносном смысле. В электронике тех дней было многое позначительнее.

Лишь сорок лет спустя всерьез занялись проблемой «полупроводникового света». И в середине шестидесятых годов появились светодиоды — крохотные пластмассовые светлячки красного, желтого, зеленоватого свечения. Идеальные сигнализаторы состояния «включено-выключено», они тотчас полюбились конструкторам радиоаппаратуры и вскоре засветились на лицевых панелях радиоприемников, магнитофонов, телевизоров, компьютеров, а также холодильников, стиральных машин, технологических установок.

Уже в середине семидесятых годов мировое производство светодиодов перешагнуло миллиардную отметку, а ныне — двадцатипятимиллиардную. Но к проблеме освещения все это не имело никакого отношения.

После прорыва наступают будни, период «малых дел», которые на поверку оказываются подчас не такими уж и малыми. Исследования академика Жореса Алферова и ряда зарубежных ученых показали, что если изготовить тончайшие полупроводниковые структуры с попеременно изменяющимися свойствами, то можно накапливать электроны в строго определенных областях и тем самым повысить эффективность преобразования электрической энергии в свет. Дальше — больше. Если поначалу рассматривались хоть и микроскопические, но все же области кристалла, то вскоре счет пошел уже на отдельные атомы. Замелькали такие мудреные понятия, как «квантовая яма», «сверхрешетка», «двумерная жидкость»… Физики в очередной раз узнали о полупроводниках «практически все», а технологи научились делать больше, чем «все».

Рано или поздно «период первоначального накопления» завершается — в начале девяностых годов малоизвестная японская фирма Нure выбросила на рынок светодиоды в десятки раз более яркие, чем все их предшественники. И при этом получила все те цвета, которых прежде недоставало: сочно-зеленый, синий, фиолетовый, белый, наконец. Полупроводниковая палитра засверкала всеми цветами радуги. Светодиоды «вышли» из помещений на улицу, не боясь, как прежде, солнечной засветки. В короткое время полупроводниковые светофоры покорили центр Москвы (они легко узнаваемы по чистоте и однородности свечения) и пошли по городам и весям России. Конечно, светофор — это еще не освещение, но с 1998 года американцы из «Хьюлет Паккард» начали производить светодиоды, пригодные для освещения салона автомобиля. Их светоотдача уже лучше, чем у ламп накаливания, а ресурс совершенствования далеко не исчерпан. Полупроводниковая сущность новых светодиодов предопределяет и уникальные достоинства. Во-первых, это очень маленькие габариты, прочность, способность зажигаться от напряжения всего лишь в несколько вольт, практически неограниченная долговечность. А кроме того, яркость высвечивания любого очень чистого цвета, простота регулирования свечения.

Светодиодные лампочки можно встраивать в любые, пусть и труднодоступные, места, они абсолютно безопасны, им не нужны патроны для ввинчивания, впаял — и навеки.

Пока светодиоды не замахиваются на лампы накаливания в наших домах. Но очень вероятно, что в ближайшем будущем это произойдет. И тогда наша плата за электричество станет просто символической. А дизайнеры наших будущих жилищ получат отличный инструмент для реализации своих творческих фантазий, жаль, правда, по-видимому, отомрут хрустальные люстры, этот символ прочности и теплоты семейных уз.

Юрий Носов, профессор, доктор технических наук.

По материалам сайта sportall.ru

Назад

Почему стоит использовать светодиодные источники света

Использование светодиодных источников света считается наиболее перспективным направлением в области искусственного освещения. По статистическим данным за 2016 год светодиодные лампы занимают около 30% рынка осветительных приборов.

Такой спрос вполне оправдан, так как современные светодиоды эффективно решают целый спектр задач: увеличивают энергоэффективность освещения, улучшают светопередачу, повышают безопасность и срок эксплуатации осветительных приборов.

Краткий экскурс в историю разработки светодиодов

Впервые свечение диодов заметил Олег Лосев в 1922 году. Проводя исследования в лаборатории радиотехники, он обнаружил едва заметное свечение кристаллических диодов, которые в то время использовались в радиоприемниках. Однако первый диод современного образца был изготовлен в 1962 году, но он испускал красное свечение.

В период с 1971 по 1993 годы появились желтые, зеленые, синие и ярко-синие светодиоды. Они могли использоваться только в декоративной подсветке.

В 1995 году удалось создать первый светодиод, который испускал белый свет. Однако уровень освещенности у новых ламп был очень низким, да и стоили они достаточно дорого. Только 10 лет спустя, удалось разработать мощный светодиод (100 люменов на ватт) и запустить их серийное производство.

На российском рынке светодиодные лампы появились относительно недавно — в 2008–2010 годах.

Три «За» светодиодный источник света

Три кита, на которых держится популярность светодиодных ламп — долговечность, энергоэффективность и экологичность. Рассмотрим эти параметры в сравнении с другими источниками освещения:

Длительное время работы

Лампа с вольфрамовой спиралью по паспорту имеет рабочий ресурс в 1000 часов. На самом деле лампочка сгорает намного раньше, потому что вольфрам очень чувствителен к перепадам напряжения. Если же лампа и работает длительное время, то после 700 часов значительно снижается её светоотдача.

Люминесцентная лампа имеет ресурс в 7000–9000 часов, однако яркость светового потока снижается на треть уже после 3000 часов работы.

Теперь посмотрим характеристики светодиодного источника света: рабочий ресурс — 10000-40000 часов (10–12 лет), яркость потока незначительно снижается в течение всего периода эксплуатации, светодиод устойчив к перепадам напряжения и сразу после включения набирает полную яркость.

Энергоэффективность и высокая светоотдача

Вы помните из экскурса в историю, что до 2005 году светодиодная лампа проигрывала всем прочим источникам освещения по такому параметру как светоотдача. Например, светоотдача лампы накаливания составляет 7–20 люмен на ватт. Однако энергоэффективность источника крайне низкая, так как 80% электроэнергии идет только на нагрев вольфрамовой нити, а 20% на освещение.

Люминесцентные лампы дают световой поток 50–60 люмен на ватт и при этом тратят электроэнергии в 5–6 раз меньше, чем лампы накаливания. Люминесцентные лампы занимали лидирующие позиции по энергосбережению пока не появились светодиоды современного образца.

Светодиодные лампы выдают 50–100 люмен на ватт. На сегодня — это лучший показатель для источников искусственного освещения. Энергосбережение светодиодной лампы в 2–3 раза выше люминесцентной и в 10–15 раз — лампы накаливания.

Кроме того, светодиодные источники света имеют низкую теплоотдачу, поэтому большая часть энергии идет сразу на освещение. Вы замечали, что к светодиодным лампам можно прикоснуться даже после 10–12 часов непрерывной работы.

Экологичность светодиодных источников света

Светодиодные лампы имеют высокий уровень экологичности, так как для их производства не используются вредные химические компоненты. При эксплуатации они не излучают УФ и ИК лучи, что делает светодиодное освещение наиболее безопасным для жилых помещений.

Если во всем мире заменить все лампы накаливания и люминесцентные источники света на светодиодные лампы, то это резко снизит количество выбросов углерода в атмосферу, сократит световое загрязнение и соответственно повысит качество жизни людей и окружающей природы.

Ещё одно важное преимущество светодиодного источника света — это высокая прочность конструкции. Вам известно, что лампы накаливания нельзя трясти, а колбы в люминесцентных источниках выполняются из хрупкого стекла? При падении такие лампы разбиваются в 90% случаев из ста. Светодиодные источники света выполняются из ударопрочного пластика, поэтому при падении остаются целыми.

Можно ещё насчитать десяток плюсов светодиодных ламп в сравнении с другими источниками света, но перечисленные выше — это основные преимущества. Оценив только эти достоинства светодиодов, вы уже сможете сделать оптимальный выбор.

Читайте также:

Каковы особенности технологии светодиодной подсветки пола?

Яркие, интересные светодиодные полы дают возможность воплотить в жизнь очень интересные дизайнерские задумки. В обычных жилых помещениях они используются нечасто, правда, бывают креативные люди, стремящиеся максимально разнообразить свой быт. Чаще светодиодные полы встречаются в барах, клубах, на дискотеках и т.п.

Как используется подсветка пола

Встроенные в пол светодиоды встречались достаточно давно, а светодиодные полы появились несколько лет назад. Это произошло, когда люди научились применять диоды в сложных условиях и при этом его элементы не повреждались. Светодиодные полы используются для решения таких задач:

  • Создания общего освещения. Для этой цели светодиоды применяются нечасто, так как лучи от источников света, расположенных внизу, практически не распространяются по помещению. Обычно светодиоды нужны для обозначения контуров дорожек и для создания особой атмосферы.
  • Декоративной подсветки. Применяется в оформлении клубов дискотек и т.д. Можно управлять изменением цвета и изображения синхронно с музыкой.
  • Для рекламы и вывода информации. Сегодня появилась возможность создавать на полу полноценные видеоэкраны, на которые можно транслировать изображения, выводить текстовую информацию.

Особенности конструкции

Обычно светодиодный пол выпускается в виде модулей или полотен. Первый вариант используется чаще. Для обеспечения защиты электроники от воды, механических воздействий и т.д., верхний слой модуля представляет собой панель из поликарбоната или триплекса. Ниже находятся светодиоды. Это может быть светодиодная лента, проходящая по периметру либо точечные диоды.

Работой светодиодов управляет контроллер. Он может находиться на каждом модуле или быть единым для всей системы. Система подключается к персональному компьютеру, на котором установлена специальная программа. По периметру модуля и в его нижней части предусмотрены крепления, чаще всего это рамки из алюминия, на которых есть выступы с резиновыми уплотнителями.

Самые популярные виды

Конструктивно светодиодные полы делятся на такие виды:

  • С подсветкой по периметру. Обычно включены постоянно, для их работы не требуется контроллер.
  • Монохромные с переменным свечением. Управляются контроллера, который может изменять яркость свечения диодов.
  • Многоцветные с переменным свечением. Могут изменять не только яркость, но и цвет.
  • Видеоэкран. Делается на основе точечных многоцветных диодов. Последние управляются с помощью компьютерной программы.

Использование LED-полов предоставляет дизайнерам очень широкие возможности для оформления помещений. К тому же установка и техническое обслуживание таких систем сравнительно несложны. Тем более, что светодиоды потребляют небольшое количество электроэнергии. Такие полы способны выдержать достаточно большие весовые нагрузки, так как отличаются высокой механической прочностью. Поломка элементов конструкции практически исключена.

Влияние светодиодных ламп на здоровье человека — светодиодные светильники, потолочные светильники, промышленные, взрывозащищённые светильники, светодиоды, лампы. Все для освещения: освещение для теплиц, уличное, наружное, аварийное

С появлением и распространением светодиодных ламп в нашей стране вокруг них начало появляться множество мифов. Один из них – светодиодное освещение имеет отрицательное влияние на здоровье человека, и может привести к началу различных тяжелых заболеваний. Так ли это на самом деле?

В Европе светодиодными лампами пользуются достаточно давно, в нашей стране они появились менее 10 лет назад. И европейские ученые, конечно, не раз занимались изучением проблемы воздействия светодиодного освещения на человеческое здоровье. Никаких негативных факторов, которые действительно могли бы вызвать тяжелые заболевания, выявлено не было.

На самом деле, использование светодиодных ламп не только не вредит, но и помогает сохранить здоровье, в частности, здоровье глаз. Светодиодные лампы излучают ровный, абсолютно чистый свет, их мерцаний мы почти не видим. Именно мерцания ламп, особенно, люминесцентных, и приводит к усталости и раздраженности глаз. Ежедневное использование мерцающих ламп, как раз, может отрицательно сказаться на зрении человека.

Еще один фактор, говорящий в пользу светодиодного освещения, — отсутствие вредных ультрафиолетовых излучений. В отличие от них, все виды галогенных ламп излучают огромное количество ультрафиолетовых лучей, в их конструкции даже предусмотрены UV-фильтры. Но даже они не могут спасти от постепенно вредного воздействия на глаза человека.
Если же сравнивать светодиодные лампы с люминесцентными, последние явно проигрывают. Европейские ученые давно признали их вредными для здоровья, ведь в их конструкции заложена ртуть! Поэтому использование таких ламп является потенциально опасным. Внутри светодиодной лампы нет ни одного токсичного вещества, да и разбить ее не так просто – корпус выполнен из алюминия и  отличаются высокой прочностью. 
Светодиодные лампы нагреваются гораздо меньше других видов ламп, что также дает им определенное преимущество. Большинство типов ламп, нагреваются достаточно сильно, к примеру у МГЛ лампы рабочая температура колбы около 1000 градусов. Это не делает ее хуже или лучше, однако ограничивает места и требования к установке. Светодиодные лампы, конечно, тоже выделяют тепло, однако, оно тут же поглощается их алюминиевыми рефлекторами, поэтому с помощью светодиодов однозначно, может быть реализована любая подсветка.

В последнее время ученые, работающие в области медицины, стали проявлять все более пристальное внимание к светодиодным лампам. Например, психиатры утверждают, что мягкий и ровный свет таких ламп положительно сказывается на эмоциональном фоне человека, успокаивает, поддерживает психическое здоровье. Всем владельцам офисов рекомендуется переходить именно на светодиодное освещение – это поможет повысить работоспособность сотрудников, снизить напряжение в коллективе, улучшить настроение, снять усталость глаз. Есть и еще несколько интересных фактов, связанных со светодиодными лампами и их влиянием на здоровье человека. Совсем недавно ученые выяснили, что использование светодиодов может помочь  предотвратить потерю зрения у людей, страдающих алкоголизмом. В течение нескольких недель проводились опыты на крысах, потерявших зрение вследствие отравления спиртом. У 95% животных зрение полностью восстановилось. Как выяснилось, светодиодное освещение ускоряет регенерацию тканей и нейронов, поэтому может успешно использовать в лечении и профилактике многих заболеваний.

Использовать светодиоды планируют и в косметологии, ведь, по мнению ученых, яркий свет светодиодов и длительное его воздействие разглаживают кожу, убирают морщины, возвращают молодость – сообщают исследования, проведенные учеными Андреем Зоммером и Дань Чжу. В ходе исследования было доказано, что если использовать светодиодный свет в течение нескольких недель, можно добиться отщепления молекул воды от волокон эластина, тем самым, вернув коже упругость.

История светодиодов – Altium Universe

История светодиодов: от первых упоминаний до наших дней.

Зимой 1971-го японцы смели с прилавков необычную новинку: первый в мире карманный калькулятор со светодиодным экраном. Нет, портативные счетные машинки появились ещё раньше, в 1967-м, вот только результаты вычислений они печатали на бумажной ленте. А здесь итог яркими красными цифрами выводился на маленький экран – настоящая революция. Стоило такое устройство очень дорого – 89 800 йен (зарплата молодых специалистов в это время составляла около 46 500 йен), но пользовалось немалой популярностью. И не только в Японии.

Это был один из первых случаев использования светодиодов в массовом продукте – прежде их применяли только в высокопрофессиональном лабораторном оборудовании. Однако мало кто знал, что технология за красными цифрами на экране – далеко не новинка. Впервые о ней заговорили в 1907 году.

Те, кто стоял у истоков

История светодиодов началась тогда, когда ученые очень мало знали о полупроводниках как явлении, и ещё меньше – об их использовании для создания света. Зимой 1907 года британский инженер Генри Раунд, сотрудник лаборатории Гульельмо Маркони, экспериментировал с кристаллическими детекторами для детекторных радиоприемников. Пропуская электрический ток через карбид кремния, он заметил, что кристалл испускает слабый желтоватый свет. Раунд провёл ещё несколько опытов и описал свои наблюдения в краткой заметке в журнале Electrical World. И на этом всё – к непосредственным рабочим задачам это не относилось, так что исследований в этом направлении Раунд продолжать не стал. А потом началась Первая мировая и стало уже совсем не до того.

Следующее упоминание об электролюминесценции – куда более серьезное и подробное – датируется началом 20-х годов. В 1923 году молодой российский ученый Олег Лосев, работая, как и Раунд, с полупроводниковыми детекторами, обнаружил свечение при использовании карбида кремния. Объяснения этому явлению не было, и Лосев принялся его искать.

Он много экспериментировал с разными материалами, пробовал воздействовать на кристаллы различными температурами и силами – от магнитного поля до рентгеновских лучей, исследовал свечение в различных средах, изучал кристаллы под микроскопом и скрупулезно фиксировал все данные и результаты.

В 1927 году Лосев опубликовал статью “Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами”. Затем последовал ещё целый ряд публикаций на эту тему, как в советских, так и в нескольких зарубежных изданиях. Учёный описывал спектры получаемого свечения, приводил его характеристики, которые сейчас хорошо известны как ключевые особенности светодиодов – безынерционность (практически мгновенное включение и угасание) и нетепловая природа света. Кроме того, Лосев получил два патента на своё “Световое реле”.

Однако в СССР эти работы большого внимания  не привлекли. Причин было много: и слабая интенсивность получаемого свечения, и неразвитость технологии полупроводников, и политическая ситуация. Возможно, роль сыграло даже происхождение Лосева (его отец был дворянином и служил в царской армии). А потом в дело снова вмешалась война – в возрасте всего 38 лет Олег Лосев умер от голода в блокадном Ленинграде.

Но если на родине его открытие осталось практически неизвестным, то за рубежом Лосева знали. В 1935 году французский физик Жорж Дестрио обнаружил свечение кристаллов сульфида цинка, легированных ионами меди. В своих публикациях на эту тему Дестрио называл полученный свет “Светом Лосева”. Также, согласно некоторым источникам, именно Дестрио ввёл термин “электролюминесценция”.

Первая лампочка

Когда мир оправился от Второй Мировой войны, работы в области электролюминесценции возобновились. В конце 40-х годов американский физик чешского происхождения, Курт Леговец, повторил опыт Олега Лосева и начал исследования в этом направлении. В 1951-м он с соавторами опубликовал работу, в которой давал теоретическое обоснование свечения в полупроводниках.

В 1955-м Рубин Браунштайн, сотрудник компании Radio Corporation of America, обнаружил, что простые диодные структуры на основе арсенида галлия и некоторых других элементов испускают инфракрасное излучение. Но практического применения этому открытию тогда не нашлось. А шесть лет спустя двое исследователей из компании Texas Instruments (кстати, той самой, что разработала первые портативные калькуляторы), Джеймс “Боб” Биард и Гари Питтмен, усовершенствовали инфракрасный светодиод Браунштайна и получили на него патент.

На основе их разработок Texas Instruments создал SNX-100 – первую коммерчески доступную светодиодную лампочку. Работала она в инфракрасном спектре, то есть видимого света не давала, да и стоила 260 долларов, но зато могла использоваться в электронном оборудовании. Первые светодиоды нашли применение в компьютерных платах компании IBM.

Глобальным прорывом стал 1962 год, когда Ник Холоньяк, инженер General Electric, с группой коллег создал первый светодиод видимого излучения на основе арсенофосфида галлия (GaAsP) – достаточно практичный и достаточно яркий для широкого использования. Именно поэтому звание “Изобретателя светодиода” официально носит Холоньяк, а не кто-то из предшественников, работавших в этой области.

Три основных цвета

Первые светодиоды были дороги, тускловаты и только одного цвета – красные. Последнее – не из каких-то эстетических соображений, а в силу того, что кристаллы арсенофосфида галлия излучают именно такой свет. Именно потому красный стал цветом по умолчанию для многих индикаторов, где применяются светодиоды. Красными же были цифры в тех самых первых калькуляторах.

Но если для вычислений на счетной машинке цвет цифр значения не имел, то вот цена – да. Делать крупные дисплеи с большим количеством светодиодов было бы невыгодно; в итоге проблему мелких и неярких цифр обошли установкой увеличительных линз перед цифрами. Но саму суть вопроса это не решало. Ученые, инженеры, изобретатели продолжали работать над улучшением светодиодов.

Первый синий светодиод получил в 1971 году Жак Панков, американский учёный и изобретатель, родившийся в СССР. Но его кристалл был слишком тусклым и слишком дорогим для практического применения. В 1972 году аспирант Холоньяка, М. Джордж Крэфорд, создал первый желтый светодиод и смог значительно увеличить яркость красного. В 76-м Томас Пирсалл разработал высокоэффективный, очень яркий светодиод для использования с оптоволокном для телекоммуникаций.

К концу 80-х годов, благодаря разработке новых материалов, – соединений индия, галлия, алюминия, светодиоды стали мощнее, ярче, долговечнее и дешевле. Теперь их можно было задействовать вместо традиционных ламп в различных приборах. Появились зеленые, оранжевые светодиоды; диапазон их применения всё увеличивался. Особый интерес к светодиодам проявила автомобильная промышленность – их начали использовать в стоп-сигналах, поворотниках автомобилей, светофорах. Стало очевидно, что светодиоды будут здесь надежнее и долговечнее, чем обычные лампы накаливания – благодаря более длительному сроку службы и нечувствительности к количеству циклов включения-выключения.

Основная задача, которая теперь стояла перед учеными, – создание синего светодиода. Почему именно синего? Вспомним цветовую модель RGB – чтобы получить белый цвет, нужно смешать красный, зеленый и синий. То есть появление практичного и недорогого синего светодиода позволило бы делать белые светодиодные источники света. И вот в начале 90-х японскому инженеру Сюдзи Накамуре удалось изготовить синие светодиоды высокой яркости на базе нитрида галлия. Именно за это в 2014 году Накамура, а также Исаму Акасаки и Хироси Амано, которые вели параллельные разработки в этой области, получили Нобелевскую премию по физике.

В настоящее время светодиоды синего цвета свечения используются для создания сверхярких светодиодов белого цвета свечения.

В основе процесса формирования белого цвета лежит эффект сдвига Стокса в сложных органических красителях — люминофорах. Коротковолновый квант синего цвета дробится молекулярной оболочкой, поглощаясь и последовательно переизлучаясь, на несколько квантов других, более длинных волн, а внутримолекулярная релаксация энергии способствует формированию непрерывного спектра, покрывающего большую часть видимого человеческим глазом (вплоть до инфракрасного излучения). Полученный непрерывный спектр воспринимается человеческим глазом как свечение белого цвета, а полученные оттенки зависят от качеств люминофорного покрытия кристалла светодиода.

Что-то большее

Внезапно светодиоды перестали быть просто красной точкой – теперь они могли осветить весь мир, ярко и экономично. Больше того – это открыло множество новых применений для светодиодов. Цветные светодиодные экраны и экраны со светодиодной подсветкой, “бегущие строки”, светодиодные дорожные знаки, прожекторы, гирлянды, уличные фонари и ручные фонарики, фитолампы для теплиц, даже одежда и обои!

На каком бы устройстве вы ни читали эту статью – на смартфоне, планшете, компьютере, скорее всего его экран – это ЖК-дисплей со светодиодной подсветкой. Если вы за компьютером, приподнимите мышку: вот этот красный светодиод позволил нам забыть о постоянно загрязняющемся шарике механических мышек и ковриках для них. Включите телевизор: в его пульте – инфракрасный светодиод. Выгляните в окно: яркая реклама на большом цифровом билборде – это светодиоды (какой путь от маленького тусклого экранчика калькулятора!).

И это – не окончание истории. Развитие LED-технологий продолжается. Уже появились органические светодиоды и экраны на их основе; яркие светодиоды на нанокристаллах. Совершенствуются технологии высокоскоростной передачи информации с помощью светодиодов (Li-Fi). Что будет дальше? Обязательно увидим.

Солнечный спектр по-китайски / Хабр

Год назад я рассказывал о появлении осветительных светодиодов нового поколения, спектр света которых близок к солнечному, за что эти светодиоды получили название

SunLike

. Тогда они были очень дорогими. Сейчас цена упала и появились китайские аналоги.


Принципиальное отличие светодиодов SunLike от обычных — принцип получения белого света. В обычных осветительных светодиодах используются кристаллы, излучающие синий свет с длиной волны 452-456 нм, покрытые люминофором, частично преобразующем синий свет в красный и жёлтый. В Sunlike используются кристаллы, излучающие фиолетовый свет с длиной волны 418-426 нм и люминофор, преобразующий фиолетовый свет в красный, зелёный и синий. Это позволяет избавиться от «синего пика», об опасности которого пишут некоторые учёные.

Сейчас 6-ваттные светодиоды Seoul Semiconductor Sunlike SAWS0661A существенно подешевели, но лампы на их основе по прежнему недёшевы.

Компания Smart Eco Lightning выпустила свои светодиоды солнечного спектра, стоящие почти вдвое дешевле. 6-ваттные модули SOL1306 имеют CRI (Ra) 98-99 и дают 648-713 лм (замена 70-ваттной лампы накаливания).

В отличие от корейских SunLike, в китайских SmartEco одновременно используются фиолетовые (424-425 нм) и синие (456-459 нм) кристаллы.

Белорусский предприниматель, производящий лампы под брендом GrowByLEDs, прислал мне для изучения семь ламп: три на светодиодах Sunlike SAWS0661A (с цветовой температурой 3000K, 4000K и 5000K) и четыре на светодиодах SmartEco SOL1306S (с цветовой температурой 3200K, 4000K, 5000K и 5600K).

Сравним спектры. Слева — SunLike 3000K, справа — SmartEco 3200К. Спектр лампы с китайскими светодиодами даже ровнее и индексы цветопередачи выше.

Для сравнения, спектры обычных ламп с CRI 80 и 90: слева OSRAM, Справа IKEA.

Слева — SunLike 4000K, справа — SmartEco 4000К.

Для сравнения, спектры обычных ламп с цветовой температурой 4000К: слева OSRAM, Справа IKEA. Синий пик во всей красе.

Слева — SunLike 5000K, справа — SmartEco 5000К.

Слева — светодиодная лента с цветовой температурой 5600K на обычных светодиодах с высоким CRI и SmartEco 5600К. Почувствуйте разницу. 🙂

Светодиоды SmartEco оказались не только дешевле SunLike, но и немного лучше по спектру, впрочем и те, и другие дают очень качественное освещение, не уступающее лампам накаливания.

6-ваттные лампы на светодиодах SmartEco GrowByLEDs продаёт по $16. Конечно и это недёшево, но я очень надеюсь, что через пару лет светодиоды нового поколения с ровным «солнечным» спектром будут использоваться даже в самых дешёвых лампах.

© 2019, Алексей Надёжин

История появления светодиодов | Эралед

Яркие, экономичные, экологичные и безопасные световые короба и рекламные вывески на основе LED (от англ. light emission diode) давно стали привычными на улицах городов. Сложные и многоцветные рисунки, разнообразные динамические эффекты, тонкие витиеватые надписи — визуальные элементы рекламы, реализацию которых трудно представить без использования светодиодов. В наружной рекламе их начали применять в конце 70-х годов прошлого века, а первый дисплей для информирования потребителей и продвижения продукции был выпущен компанией Hewlett Packard в 1968 году — шестьдесят лет спустя после первого получения светового эффекта.

Этапы развития светодиодов

В 1907 году британец Генри Раунд обнаружил, что карбидокремниевый кристалл способен испускать слабое свечение. Проанализировать опыт и сделать результат устойчивым в то время не получилось, так как ряд принципов электронных превращений был неизвестен.

В 1923 году нижегородский ученый Олег Лосев во время проводимых им исследований с полупроводниковыми детекторами отметил, что карбид кремния под воздействием электрического тока способен излучать свет. Наблюдаемый эффект был малоинтенсивным и не заинтересовал научную общественность в СССР. Несмотря на это, Лосев запатентовал световое реле и продолжил исследования, результатом которых стало мировое признание: в конце 30-х годов прошлого века дискуссии о «свечении Лосева» не сходили со страниц научных журналов.

Природа эффекта стала понятной в 1948 году — после открытия принципа p-n-перехода, на котором базируется свечение твердотельных кристаллов.

В начале 60-х годов в США были запатентованы и выпущены в серийное производство первые светодиоды — красные.

В начале 70-х появились желтые светодиоды, и практически сразу за ними — желто-зеленые и красно-оранжевые.

В конце 80-х удалось получить синее свечение, завершив таким образом спектральный круг. С этого момента становится возможным создание любых цветовых оттенков.

Сверхяркие светодиоды

К середине 90-х годов прошлого века ряд компаний специализировались на серийном изготовлении LED — новой и перспективной продукции. Однако её себестоимость была все еще слишком велика, а яркость светодиодов пока не могла конкурировать с неоновым свечением.

В 1995 году профессор Суджи Накамура разработал первый сверхъяркий зеленый светодиод, интенсивность которого была сравнима с неоновым аналогом. В то же время Альберто Барбьери, занимавшийся вопросами повышения эффективности полупроводниковых источников света, разработал яркие белые LED. Данный результат был независимо воспроизведен и другими учеными.

На сегодняшний день светодиоды незаменимы в ряде рекламных конструкций. Например, внутреннее освещение компактной вывески или тонкого лайтбокса технически возможно организовать только с использованием LED.

Заказать светодиодные модули можно у нас на сайте.

История светодиодного освещения

Автор: Джек Каннинг | Дата создания: 15. 01.2015

Светоизлучающие диоды (СИД) прошли долгий путь с течением времени, особенно в последние годы с заботой об окружающей среде, благодаря их чрезвычайно низкому энергопотреблению. Они представляют собой очень простое устройство из двух проводов и кристаллического соединения силикона (Si) и углерода (C), образующего карбид кремния (SiC), также широко известный как «карборунд».Проще говоря, когда на светодиод подается достаточное напряжение, начинается химическая реакция, вызывающая излучение света, известная как электролюминесценция. Мы видим светодиодное освещение повсюду — от фонариков, ламп и других осветительных приборов до приборных панелей автомобилей, мобильных телефонов, а теперь даже подсветки экранов компьютеров. Таким образом, нетрудно понять, почему светодиоды стали настолько популярными, потребляя так мало энергии для такого мощного светового потока. Но с чего все началось? И всегда ли светодиоды были такими феноменальными?

Первые этапы разработки светодиодных фонарей

Первое сообщение о создании светового излучения карборундового точечного контакта принадлежит русскому ученому Олегу Владимировичу Лосеву. В этот момент испускаемый свет был чрезвычайно слабым инфракрасным светом, и для него не было видно никакого практического применения, но это было явление, достойное регистрации. После его открытия многие ученые воссоздали эффект, о котором сообщил Лосев, что в конечном итоге привело к тому, что человек по имени Рубин Браунштейн из RCA (Радиокорпорация Америки) обнаружил, что излучение этого инфракрасного луча можно обнаружить дистанционно, что, в свою очередь, привело к к дальнейшим экспериментам, которые в конечном итоге привели к открытию дистанционного управления без радиосигнала.Затем мы начинаем видеть инфракрасные радиоприемники и телевизоры с дистанционным управлением! Помните, как в детстве вы внимательно смотрели на эту маленькую прозрачную бусину на конце пульта дистанционного управления телевизором и нажимали кнопки, чтобы увидеть крошечную вспышку света? Принесите ностальгию! 🙂 Однако с точки зрения того, как мы знаем и любим их сегодня, светодиодные фонари изначально были ограничены не только низкой яркостью, но и не были доступны в красивых цветах, которые мы видим сегодня, даже в белом! На самом деле они были ограничены только красным светом.

Как светодиоды стали популярным световым решением?

Постепенное увеличение использования светодиодов довольно простое — сначала коммерческое использование было замечено в простых визуальных дисплеях, позже интегрированных в автомобильные приборные панели и тому подобное. По мере того, как ученые и инженеры все больше экспериментировали со светодиодами, они были несколько усовершенствованы с точки зрения количества света, которое они могут излучать — все еще при очень низком уровне энергии. Поскольку окружающая среда находится в кризисе из-за чрезмерного использования ископаемого топлива для питания наших домов, нуждающихся в электричестве, ученые очень стремятся изучить все возможности создания более экологически чистого решения для всех распространенных электроприборов — и с чего лучше начать, чем с освещения. ? Это то, что есть в каждой семье, мы все ими пользуемся.Таким образом, в светодиоды было вложено много времени, и в результате мы теперь видим абсолютно красивое декоративное освещение вокруг нас, все из светодиодов. Это не только хорошо для наших счетов за электроэнергию, но еще лучше для планеты! Не забудьте, если вы хотите украсить свой дом красивым светодиодным освещением, взгляните на нашу прекрасную линейку светодиодных светильников Ambient!

Узнайте о… светодиодах!

 

 


                     Фото : Howstuffworks.ком

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как он содержит дополнительные отрицательно заряженные частицы. В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область.


Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , так как он эффективно содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут перескакивать с дырки на дырку, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами дырки перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную. Когда заряды перемещаются по материалу, мы называем это движение током .

 

Диод изготавливается путем помещения участка материала N-типа рядом с участком материала P-типа и прикрепления электродов к каждому концу. Это устройство проводит электричество в только в одном направлении . Когда к диоду не приложено напряжение, электроны из материала N-типа могут заполнить дыры из материала P-типа в области, где материалы встречаются, образуя обедненную зону .В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние, в котором все отверстия заполнены. Без свободных электронов или пустых пространств для электронов заряд не может проходить через материал. Диоды используются во многих устройствах помимо светодиодов, в том числе в солнечных панелях.

 

Чтобы удалить зону истощения и позволить току течь, электроны должны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки должны двигаться в противоположном направлении.Для этого сторона диода N-типа должна быть подключена к отрицательному концу цепи, а сторона P-типа к положительному концу. Затем свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Точно так же отверстия в материале P-типа перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду. Когда разность потенциалов между электродами достаточно высока, электроны в зоне обеднения могут быть вынуждены покинуть свои отверстия и снова начать свободно двигаться.После этого зона обеднения исчезает, и заряд может перемещаться по диоду.

 

Если вы попытаетесь подать ток другим способом, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Это происходит потому, что отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду, а положительные дырки в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду.Это приводит к увеличению зоны истощения на стыке материалов, что делает материал лучше изолирующим.

 

Взаимодействие между электронами и дырками в светодиоде имеет интересный побочный эффект — оно генерирует свет!

Почему синий светодиод должен освещать вашу жизнь (и получил Нобелевскую премию)

Что вы представляете, когда слышите словосочетание «зеленые технологии»? Вам приходят на ум солнечные панели, ветряные турбины и электромобили? А как насчет светоизлучающих диодов (LED)? В отличие от многих дорогостоящих зеленых технологий, светодиоды доступны большинству людей, которые хотят помочь окружающей среде и сэкономить деньги.Использование светодиода для 50 000 часов домашнего освещения белым светом (т. е. светодиодные лампочки для использования в лампах, потолочных светильниках и т. д.) стоит всего около 86 долларов по сравнению с 352 долларами для ламп накаливания []. Несмотря на то, что некоторые светодиоды были коммерчески доступны с 1962 года, светодиоды белого света стали доступны только с 2006 года. Наиболее важным из многих достижений, необходимых для вывода на рынок светодиодов белого света, было изобретение первого яркого синего светодиода в 1993 году []. За это изобретение Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура 7 октября 2014 года получили Нобелевскую премию по физике.

Что такое светодиод и как он работает?

Рисунок 1  ~ Добавление электричества к полупроводниковому чипу производит свет за счет связывания электронов с атомами.

Светоизлучающие диоды (СИД) — это компоненты электрических цепей, излучающие свет. Светодиоды изготавливаются из небольших полупроводниковых кристаллов, материалов, способных проводить электричество. Хотя они проводят лучше, чем некоторые материалы, такие как стекло, полупроводники проводят менее эффективно, чем металлы, такие как алюминий или олово.Когда электричество проходит через светодиоды, электроны, маленькие отрицательно заряженные частицы в атомах внутри полупроводника, могут получить достаточно энергии, чтобы перемещаться между несколькими атомами, вместо того, чтобы быть привязанными к конкретному (рис. 1). Однако это состояние нестабильно, и в конце концов электрон снова свяжется с одним атомом. Когда это происходит, энергия высвобождается в виде фотонов, элементарных частиц света. Количество выделяемой энергии определяется свойствами материала полупроводника и, в свою очередь, определяет цвет излучаемого света [3, 4].

Однако изобрести светодиод не так просто, как провести электричество через кусок определенного полупроводника. Во-первых, атомы полупроводника должны быть организованы в повторяющемся порядке или в кристаллической решетке. Если в каком-либо месте полупроводника схема нарушена, светодиод не будет работать должным образом. Процесс изготовления тонких кусочков полупроводника, также известных как «чипы», так что формируется кристаллическая решетка, называется «выращиванием кристаллов», и для каждого нового полупроводника процесс должен определяться с нуля.После того, как чистые чипы станут доступны, следующей задачей будет изготовление одних чипов с избытком свободных блуждающих электронов, а других с избытком атомов, потерявших электрон. Для создания этих условий в полупроводник контролируемым образом вводят атомы других элементов [3, 4]. Этот процесс называется «допинг». Опять же, соответствующие условия для успешного легирования полупроводника должны быть заново определены для каждого материала [3, 4, 5].

Почему изобретение синего светодиода имело такое большое значение?

Изобретение синего светодиода имело важное значение как потому, что оно стало техническим триумфом, так и потому, что оно сделало возможным множество новых применений.Это было огромным техническим достижением, потому что необходимые свойства для получения синего света не могли быть достигнуты с помощью полупроводника, подобного тем, которые уже используются для светодиодов. Еще в 1950-х годах нитрид галлия (GaN) был идентифицирован как полупроводник с подходящими свойствами для получения синего света, но быстро стало ясно, что создание чипов для использования в светодиодах является сложной задачей. Фактически, к началу 1970-х годов большинство ученых прекратили работу по созданию светодиодов из GaN []. Однако в начале 1970-х годов были разработаны новые методы выращивания кристаллов, и, начиная с 1974 года, Исаму Акасаки, а затем Хироши Амано, а также другие, проводили исследования, чтобы определить, как использовать эти новые методы для изготовления кристаллов GaN.Проблема не была решена до 1986 года, и ученым все еще предстояло определить, как успешно легировать кристаллы GaN для практического использования []. Это было окончательно достигнуто в конце 1980-х [].

Изобретение первого яркого синего светодиода позволило использовать светодиоды для получения белого света. В то время как синий и красный свет имеют длины волн, которые находятся в очень специфических спектрах, волны белого света охватывают очень широкий спектр, что делает его желательным для практических целей. Хотя существует несколько методов получения белого света с помощью синих светодиодов, чаще всего используется сочетание синего светодиода и флуоресцентного материала [].Флуоресцентные материалы излучают свет определенной длины волны после того, как они освещаются светом другой длины волны. Флуоресцентный материал, используемый для изготовления белого светодиода, излучает различные цвета света, когда он освещается синим светом от синего светодиода []. Белый свет образуется, когда синий свет светодиода смешивается с другими цветами света, излучаемого флуоресцентным материалом.

 Как выглядит будущее светодиодов и освещения?

Безусловно, наиболее важным применением синих светодиодов было эффективное производство белого света.Рынок эффективного белого освещения существует в таких странах, как США, где в 2012 году 21% электроэнергии, потребляемой в коммерческом секторе, приходился на освещение []. Точно так же в странах, где многие люди зависят от солнечных батарей для получения электроэнергии, желательно эффективное белое освещение от синих светодиодов, поскольку оно позволяет им в полной мере использовать ограниченное электричество []. Однако белое освещение — не единственное применение синих светодиодов. Синие светодиоды также используются в экранах многих мобильных телефонов, телевизоров и планшетов.

К сожалению, использование светодиодных ламп в жилых помещениях остается довольно низким, вероятно, потому, что, хотя экономия энергии от использования светодиодов велика, первоначальная стоимость светодиодной лампочки в 25 раз превышает стоимость лампы накаливания []. Однако эта неутешительная статистика, скорее всего, изменится; Фактически, Министерство энергетики США прогнозирует, что к 2020 году 37,6% бытового освещения будет обеспечиваться светодиодами, а в 2030 году — 72,3% []. Благодаря постоянным исследованиям и обучению потребителей мы можем рассчитывать на светлое будущее, освещенное светодиодами.

Элизабет «Эви» Ван Итали — аспирант программы PhD по системной биологии.

Каталожные номера

[] http://eartheasy.com/live_led_bulbs_comparison.html

[] http://www. osram.com/osram_com/news-and-knowledge/led-home/professional-knowledge/led-basics/led-history/index.jsp

[] Страница Википедии о светодиодах: https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode

[] Страница Википедии о полупроводниках: https://en.wikipedia.org/wiki/Полупроводник

[]

[] Страница Википедии о Phosphor: http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphor

[] http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=99&t=3

[] Отчет Министерства энергетики США о потенциале энергосбережения твердотельного освещения в системах общего освещения: http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/ssl_energy-savings-report_jan-2012 .pdf  

Разработка светодиодов и их современное положение

Развитие светодиодов и их положение сегодня
16 декабря 2014 г.

Вы слышали о замена ламп накаливания на светодиодные.Когда Конгресс принял Энергетический Закон о независимости и безопасности 2007 года (EISA), переход может стать реальностью быстрее, чем вы думаете. Теперь светодиоды стали почти обычным явлением, они не были так широко распространены. в лампах в США несколько десятилетий назад, как и сегодня. И с Energy.gov заявив, что в 2012 году только в США было установлено около 49 миллионов светодиодов, можно с уверенностью сказать, что эти лампы довольно широко распространены. Но как они пришли к быть? Разработка светодиода — интересная история.

Раньше были светодиодные лампочки, должны были быть светодиоды. Пока там Есть много факторов, влияющих на то, как появились луковицы, давайте начнем с 1927 год, когда русский изобретатель Олег Лосев, как сообщается, создал первый светодиод. Этот стала широко распространенной новостью в научном сообществе и даже была занесена в Российские, немецкие и британские научные журналы. Хотя это был прорыв, с этим изобретением ничего не делалось десятилетиями.

Пропустить несколько десятков лет а в 1950-х годах ученые обнаружили инфракрасное излучение галлия арсенид. Как это распространено для светодиодов? Ну, галлий стал важным Компонент для всех светодиодов. Галлий в сочетании с другими элементами включает полупроводниковый материал в светодиодах и, таким образом, определяет цвет светодиода. Красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый и инфракрасный — все они содержат галлий в сочетании с одним или несколькими элементами для создания используемого полупроводникового материала в светодиоде.Единственные цвета, в которых в настоящее время не используется галлий в той или иной форме. полупроводниковый материал фиолетовый, розовый и белый. Эти цвета используют люминофор что-то вроде полупроводника. Эта разница неплохая; функция Люминофоры в светоизлучающих диодах используются для фильтрации светового потока. Много люди описывают светодиодные лампы, в которых используется люминофор, как более «резкий», чистый цвет чем лампы, которые используют полупроводник галлия. Но прежде чем все эти цвета варианты были доступны для светодиодных ламп, должны были произойти дополнительные разработки и приходилось делать открытия.

Первый Светодиод видимого спектра зарегистрирован в 1962 году. Ник Холоньяк-младший изобрел устройство во время работы в General Electric Co. Спектр Холоньяка был красным. С те 50 с лишним лет назад технология, связанная со светодиодами, развивалась и сильно изменился. Из спектра Холоньяка его бывший аспирант М. Джордж Крафорд смог улучшить яркость красного и красно-оранжевого цветов. светодиодов в 10 раз в 1972 году.Крафорд также изобрел первый желтый светодиод. Хотя сейчас есть целая радуга цветов, доступных для Светодиодные лампы, только в 1994 году был разработан синий светодиод. Сюдзи Накамура Корпорация Nichia в Японии разработала первый ярко-синий светодиод. Светодиод Накамуры имел полупроводник из нитрата индия-галлия.

Теперь, когда мы уже в 21 веке, и с многочисленными рекламными акциями светодиодов для коммерческого использования. использование на протяжении многих лет, технология привела к росту производства светодиодов.А также это по уважительной причине! Нынешние светодиодные лампы практически не требуют времени для прогрева вверх; они включаются на полную яркость. Кроме того, они не содержат ртути, что делает их более экологичным вариантом освещения, чем их предшественники. Где бы вы используете светодиоды — будь то ваш дом, офис или где-либо еще — ваша электрическая Билл скажет вам спасибо: светодиодные лампы, как сообщается, используют до 75 процентов энергии меньше, чем у ламп накаливания. Со светом, излучаемым как более узкий луч чем другие источники света, светодиодные лампы хороши для использования как в вашем доме для лампы или для конкретных целей, например, для светового шоу или в качестве освещения для демонстрации произведение искусства.Наконец, вам не придется бежать в магазин каждый раз, когда перегорает лампочка. выгорает; Срок службы светодиодных ламп составляет десятки тысяч часов, что означает они могут длиться десятилетиями, прежде чем сгорят.

Переключение с Замена ламп накаливания на светодиоды не должна быть напряженным процессом. светодиодные лампы доступны в бесчисленных хозяйственных магазинах по всей стране. Кроме того, есть большое разнообразие цветов, доступных для удовлетворения любых ваших потребностей. Хотя эти лампочки становятся все более типичным выбором освещения для людей, лампочки были скромное начало.

 

Категории блога
  • Общий интерес

    • 17.08.2018 — Важность прототипирования

    • 20.07.2018 — Проекционные технологии позволяют

    • 15.06.2018 — Проекция структурированного света En

    • 16.02.2018 — Дизайн и производство оптики

    • 26.01.2018 — Открытие революционного

    • 02.09.2017 — Мера метрологии

    • 01.08.2017 — Что такое ламинарная скамья?

    • 01.07.2017 — Оптический дизайн мирового класса

    • 02.05.2017 — Понимание основ LE

    • 14.11.2016 — Что такое ISO 9001?

    • 22.08.2016 — Текущее и будущее использование DLP

    • 14. 07.2016 — Использование лазеров в медицинской технике

    • 15.06.2016 — Как лазеры помогут вам получить B

    • 12.05.2016 — Почему фотографы любят OLED Sc

    • 17.04.2016 — Ультраточное машинное техно

    • 15.03.2016 — Будущий глобальный спрос на Surgi

    • 03.11.2015 — Человек, стоящий за световым излучением

    • 09.10.2015 — Еще несколько подходов к Diamo

    • 21.09.2015 — Несколько подходов к Dia

    • 20.08.2015 — Устройство, подстегнувшее Cr

    • 08.07.2015 — Что это значит? Финал Ф

    • 23.06.2015 — Что это значит? Еще больше А

    • 22.05.2015 — Что это значит? Ответы Бех

    • 13.04.2015 — Красный свет, зеленый свет: How Tr

    • 13.03.2015 — Что это значит? Ответы

    • 12.02.2015 — Что вы могли пропустить

    • 07.01.2015 — Что можно разработать с помощью Opt

    • 16. 12.2014 — Разработка светодиодов и Втч

    • 13.11.2014 — Больше фактов о других Greenli

    • 06.10.2014 — Лазер-рекордсмен мира

    • 17.09.2014 — Взгляд на Мазер изнутри

    • 12.08.2014 — 411 на светодиодах

    • 08.07.2014 — Изобретение лазера

    • 10.06.2014 — Лазерные указки: цвета и использование

    • 21.05.2014 — Как светодиоды кажутся нам ярче

    • 02.04.2014 — Да будет Свет! Бумин

    • 18.03.2014 — Практические приложения: Медика

  • Свежие новости

Поклонники Л.E.D.’s Say This Bulb’s Time Has Come

Производители лампочек столкнулись с серьезной проблемой. Их бизнес был построен на клиентах, которые регулярно меняли лампочки. Как получить прибыль, если новое освещение может служить в 50–100 раз дольше, чем стандартная лампа? Компактные люминесцентные лампы, которые потребляют менее одной трети мощности и служат до 10 раз дольше, чем стандартные лампы, заменили лампы накаливания во многих домах и офисах.

В некоторых типах коммерческих зданий L.E.D.быстро вытесняют старые продукты. Промышленность, похоже, убеждена, что новые недорогие светодиоды лампочки с их повышенной эффективностью в конечном итоге станут главной заменой ламп накаливания в домах.

В Эмпайр-Стейт-Билдинг вскоре могут использоваться светодиоды, управляемые компьютером. Кредит … Майкл Нэгл для The New York Times Светодиоды

, включая новые типы ламп и приложения, доминировали на выставках Lightfair, ежегодного торгового мероприятия индустрии освещения. состоявшийся в мае в Лас-Вегасе. Традиционные вольфрамовые лампы практически отсутствовали.Светодиоды были показаны для освещения улиц и парковок, освещения под прилавком, замены ламп в жилых помещениях и офисного освещения. Они используются в коммерческих холодильниках в качестве заменителей флуоресцентных ламп и для освещения снаружи зданий, что позволяет легко менять цвет. Студии телевизионного производства устанавливают светодиоды, чтобы сэкономить деньги и избавиться от необходимости карабкаться по стропилам, чтобы заменить лампочки или фильтры.

Проблема, однако, в цене. Стандартная лампа накаливания мощностью 60 Вт обычно стоит менее 1 доллара.Эквивалентная компактная флуоресцентная лампа стоит около 2 долларов. Но в Европе в сентябре этого года Philips, голландская компания, занимающаяся бытовой электроникой, медицинским оборудованием и освещением, должна представить Ledino, свой первый светодиодный светильник. замена стандартной лампе накаливания. По цене 107 долларов за лампочку вряд ли найдется больше, чем несколько покупателей.

«СВЕТОДИОД. Производительность есть, а цена — нет», — сказал Кевин Даулинг, вице-президент Philips Lighting и бывший председатель Альянса индустрии освещения нового поколения, отраслевой группы, которая работает с Министерством энергетики.«Даже при цене от 10 до 15 долларов потребители не будут покупать светодиоды. лампочки, — сказал мистер Доулинг.

Светодиод, тип полупроводника, генерирует свет, когда электрический ток проходит через положительные и отрицательные материалы. Энергия выделяется в виде тепла и света. Различные цвета и большая эффективность создаются путем изменения состава материала. Как правило, компактная люминесцентная лампа использует около 20 процентов энергии, необходимой стандартной лампе для создания такого же количества света.Сегодняшние светодиоды используют около 15 процентов. Лампы следующего поколения, которые все еще находятся в лабораториях, работают еще лучше.

Изобретение, преимущества, недостатки и прочее

Светоизлучающие диоды или светодиодные лампы намного более энергоэффективны, чем лампы накаливания, и намного эффективнее люминесцентных ламп при освещении.

Светодиодные лампы имеют низкое энергопотребление по сравнению с КЛЛ, лампами накаливания и галогенными лампами. Они могут даже иметь хорошую производительность на батарейке часов.

Вас интересует светодиодное освещение? Если да, то вам повезло.В этой статье мы обсудим все, что вам нужно знать о светодиодных светильниках. Мы начнем с рассказа о том, как были изобретены светодиодные светильники, и об их преимуществах перед традиционными методами освещения. Затем мы перейдем к недостаткам светодиодных светильников и к тому, как выбрать правильный тип светодиодного светильника для ваших нужд. К концу этой статьи вы станете экспертом во всем, что касается светоизлучающих диодов!

Изобретение светодиодного освещения

Светодиодное освещение было изобретено в начале 20-х годов русским ученым Олегом Лоссевым, который изучал электролюминесценцию в диодах, установленных в радиоприемниках.

Природное явление, известное как электролюминесценция, используется в светодиодной технологии. Он был обнаружен Генри Джозефом Раундом, помощником Гульельмо Маркони и британским исследователем радио, в 1907 году, когда он экспериментировал с кошачьим усом и карбидом кремния.

Олег Лосев опубликовал статью, в которой подробно описал свои исследования, повлиявшие на будущих исследователей. Гэри Питтман и Роберт Биард изобрели инфракрасный светоизлучающий диод и запатентовали его для Texas Instruments в 1961 году. Хотя это изобретение было первым светодиодом, поскольку он был инфракрасным, он находился за пределами спектра видимого света.

Инфракрасный свет невидим для человека. По иронии судьбы, Питтман и Биард случайно изобрели светодиод или светоизлучающий диод, когда они только пытались разработать лазерный диод. Инженер-консультант General Electric Ник Холояк открыл первый светоизлучающий диод видимого света в 1962 году. За свой вклад он удостоен звания «Отец светоизлучающих диодов».

Преимущества светодиодного освещения

Использование светодиодных ламп имеет много преимуществ перед лампами накаливания или традиционными методами освещения. Некоторые из этих преимуществ светодиодного освещения включают их энергоэффективность, длительный срок службы и широкую доступность.

Светодиодные осветительные приборы или светодиодные лампы излучают свет примерно на 90 % эффективнее, чем старые лампы накаливания. Светодиоды могут генерировать более яркий свет при меньшем потреблении энергии, поэтому они становятся все более популярными в качестве экологически чистого варианта для домашних хозяйств по всему миру!

Синий, зеленый, красный и янтарный цвета являются стандартными цветами света, излучаемого светодиодными осветительными приборами.Различные цвета светодиодов покрываются или комбинируются с люминофором для получения белого цвета, преобразуя его в «белый» цвет светодиодов, который вы обычно используете в комнате. Эти цвета помогут вам лучше оформить свой офис или дом. Светодиодные лампы гораздо более долговечны, поскольку они практически не состоят из стекла.

Недостатки светодиодного освещения

Одним из недостатков использования светоизлучающих диодов по сравнению с традиционными методами освещения является то, что они могут быть дорогими.

Светодиодные лампы также не такие яркие, как лампы накаливания, поэтому при использовании их в помещении может потребоваться некоторое время, чтобы привыкнуть к ним. Светодиодные лампы также выделяют небольшое количество тепла, поэтому они могут быть не идеальными для использования в определенных приложениях (например, встраиваемых светильниках). Тем не менее, управление температурным режимом необходимо для хорошей работы светодиодных ламп. Однако в светодиодном освещении есть радиаторы, которые поглощают выделяемое тепло и рассеивают его в окружающую среду. Этот метод предотвращает перегрев и перегорание светодиодных лампочек.

Некоторые недостатки включают более низкий КПД по сравнению с лампами накаливания и более высокую цену (хотя эти затраты со временем уменьшатся по мере того, как все больше производителей начнут производство). Они также плохо работают на открытом воздухе или при экстремальных температурах, что может быть ограничением в зависимости от того, где вы живете.

Использование светодиодного освещения

Светодиодные лампы также служат дольше, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, что означает экономию денег и энергии в долгосрочной перспективе.

Основное различие между светодиодными лампами и КЛЛ (компактными люминесцентными лампами) заключается в том, что светодиоды служат дольше, излучают меньше тепла, имеют более широкий спектр цветов и более экологичны, поскольку не содержат ртути, как КЛЛ.

Также используется светодиодное освещение с декоративной подсветкой. Эти источники света имеют таймер, который позволяет пользователю планировать включение или выключение, увеличение или уменьшение освещения.

В целом, светодиодные осветительные приборы являются отличным выбором для домов и предприятий, стремящихся снизить энергопотребление и защитить окружающую среду.Благодаря постоянным инновациям и совершенствованию этой технологии мы можем ожидать еще более впечатляющих достижений в ближайшие годы!

Часто задаваемые вопросы

В. 4 интересных факта о светодиодах?

Светодиодные осветительные приборы изготовлены из полупроводников, материалов, которые могут соединяться и проводить электричество. Это делает их более эффективными, чем традиционные лампочки, поэтому они стали так популярны в последние годы. Светодиоды также имеют более длительный срок службы, чем обычные лампочки, которые служат дольше и требуют меньшего обслуживания.Кроме того, светодиодные светильники доступны в различных цветах, что делает их популярным выбором для акцентного освещения.

В. Каков срок службы светодиодных ламп?

A: Срок службы светодиода зависит от того, сколько энергии он потребляет и сколько часов в день вы используете лампочку или абажур с одним из них (так называемый «светильник»). Например, если у вас есть 100-ваттная лампочка, работающая 20 часов в день (в среднем), то ее ожидаемый срок службы, вероятно, будет колебаться около 30 лет, прежде чем она полностью перегорит!

В.Безопасны ли светодиодные светильники?

А: Да! Светодиодные осветительные приборы не содержат ртути или других токсичных химических веществ (в отличие от люминесцентных ламп), они прохладны на ощупь, поэтому они не обожгут вас, если вы случайно соприкоснетесь с ними во время замены старой лампочки в своей комнате или офисное помещение.

В. Теряют ли яркость светодиоды со временем?

О: Нет, совсем нет! Светодиоды сконструированы таким образом, что они не тускнеют и не мерцают при включении/выключении и могут использоваться неограниченное время без какой-либо потери яркости.Это делает их идеальными для использования в качестве долговечных декоративных элементов.

В. Кто изобрел светодиод?

A. Светодиодное освещение было изобретено в начале 60-х годов русским ученым Олегом Лосевым. Однако только намного позже, в 90-х годах, светодиоды начали использоваться в коммерческих целях в качестве формы освещения из-за их высокой цены в то время.

В. Как работает светодиодное освещение?

A. Светодиодное освещение работает за счет использования полупроводника для преобразования электричества в свет. Это отличается от ламп накаливания или люминесцентных ламп, в которых для создания света используются нити накала/лампы и газ соответственно.

В. Сколько энергии потребляет светодиод?

A: Обычное домашнее хозяйство из четырех человек потребляет около 20 кВтч в день. Это означает, что средняя светодиодная лампочка потребляла бы только одну треть потребляемой энергии, если бы она была на 100% эффективнее!

Пролить свет на то, почему синие светодиоды так сложно изготовить — ScienceDaily

Ученые из Калифорнийского университета в сотрудничестве с группами из Университета Бата и лаборатории Дарсбери раскрыли тайну того, почему синие светодиоды (СИД) так сложно сделать, выявив сложные свойства их основного компонента — нитрида галлия — с помощью сложных компьютерных симуляций.

Синие светодиоды

были впервые коммерциализированы два десятилетия назад и сыграли важную роль в разработке новых форм энергосберегающего освещения, за что их изобретатели были удостоены Нобелевской премии по физике 2014 года. Светоизлучающие диоды состоят из двух слоев полупроводниковых материалов (изоляционных материалов, которые можно заставить проводить электричество в особых условиях). У одного есть подвижные отрицательные заряды, или электроны, доступные для проводимости, а у другого положительные заряды, или дырки. Когда прикладывается напряжение, электрон и дырка могут встретиться на стыке между ними, и испускается фотон (легкая частица).

Требуемые свойства полупроводникового слоя достигаются за счет выращивания кристаллической пленки определенного материала и добавления небольших количеств «примесного» элемента, который имеет большее или меньшее количество электронов, участвующих в химическом связывании (процесс, известный как «легирование» ). В зависимости от количества электронов эти примеси передают материалу дополнительный положительный или отрицательный подвижный заряд.

Ключевым ингредиентом для синих светодиодов является нитрид галлия, прочный материал с большим энергетическим разделением или «зазором» между электронами и дырками — этот зазор имеет решающее значение для настройки энергии испускаемых фотонов для получения синего света.Но в то время как с помощью допинга передать подвижные отрицательные заряды в веществе оказалось легко, передать положительные заряды полностью не удалось. Прорыв, получивший Нобелевскую премию, потребовал допирования удивительно большого количества магния.

«Несмотря на то, что синие светодиоды производятся уже более десяти лет, — говорит Джон Бакеридж (Chemistry UCL), ведущий автор исследования, — в нашем понимании того, как они на самом деле работают, всегда существовал пробел, и именно здесь начинается исследование. Наивно, основываясь на том, что наблюдается в других распространенных полупроводниках, таких как кремний, можно было бы ожидать, что каждый атом магния, добавленный к кристаллу, отдает одну дырку.Но на самом деле, чтобы пожертвовать одной подвижной дыркой в ​​нитриде галлия, нужно добавить не менее сотни атомов магния. Технически чрезвычайно сложно производить кристаллы нитрида галлия с таким содержанием магния, не говоря уже о том, что ученые разочаровывались, когда не понимали, в чем проблема».

Исследование группы, опубликованное сегодня в журнале Physical Review Letters , раскрывает корень проблемы, исследуя необычное поведение легированного нитрида галлия на атомном уровне с помощью высокосложного компьютерного моделирования.

«Для точного моделирования дефекта в полупроводнике, такого как примесь, нам нужна точность, которую вы получаете от квантово-механической модели», — объясняет Дэвид Скэнлон (UCL Chemistry), соавтор статьи. «Такие модели широко применялись для изучения идеальных кристаллов, где небольшая группа атомов образует повторяющийся узор. Введение дефекта, нарушающего узор, представляет собой головоломку, для решения которой потребовался самый большой суперкомпьютер в Великобритании. Действительно, расчеты на очень поэтому было необходимо большое количество атомов, но было бы чрезмерно дорого рассматривать систему на чисто квантово-механическом уровне.

Команда решила применить подход, впервые примененный в другом исследовании, удостоенном Нобелевской премии: гибридном квантовом и молекулярном моделировании, предмете Нобелевской премии по химии 2013 года. В этих моделях различные части сложной химической системы моделируются на разных уровнях теории.

«Моделирование говорит нам, что когда вы добавляете атом магния, он заменяет атом галлия, но не передает положительный заряд материалу, а вместо этого сохраняет его сам по себе», — говорит Ричард Кэтлоу (UCL Chemistry), один из соавторов исследования. -авторы.«На самом деле, чтобы обеспечить достаточную энергию для высвобождения заряда, потребуется нагреть материал выше его точки плавления. Даже если его высвободить, он выбьет атом азота из кристалла и все равно попадет в образовавшуюся вакансию. Моделирование показывает, что поведение полупроводника намного сложнее, чем предполагалось ранее, и, наконец, объясняет, почему нам нужно так много магния, чтобы успешно производить синие светодиоды».

Моделирование в решающей степени соответствует полному набору ранее необъяснимых экспериментальных результатов, связанных с поведением нитрида галлия.Арон Уолш (Bath Chemistry) говорит: «Теперь мы с нетерпением ждем исследований сильно дефектного GaN и альтернативных стратегий легирования для повышения эффективности твердотельного освещения».

Источник истории:

Материалы предоставлены University College London . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.