Как создавались светодиодные лампы? Немного фактов 📚 Читайте в блоге MiLight
20 апреля 2018
Светодиодные лампы произвели революцию в мире осветительных приборов, стремительно вытеснив традиционные светильники. Сегодня такой лампочкой уже никого не удивишь – встречаются они в интерьерах городских квартир и пригородных домов. Сложно представить, что популярности светодиодов предшествовало более полувека проб и ошибок, годы разработок.
Современная светодиодная лампа — это сложное электронное полупроводниковое устройство, излучающее свет, при пропускании через него тока. Напряжение на диоды подается с миниатюрной управляющей платы. Проще говоря, диоды начинают светиться, когда через полупроводниковые кристаллы проходит ток, образуя фотоны – частицы, переносящие свет.
Стандартная лампа накаливания имеет иной принцип работы – свечение создается спиралью, раскаленной до сверхвысокой температуры. Эти источники света были неэффективными, поскольку в них 97% энергии уходило на тепло, и только 3% преобразовывалось в свет.
Первое открытие, связанное с современными LED лампами, было сделано еще в 1907 году, английским ученым Генри Раундом. Он проводил эксперименты с кристаллами карбида. Пропуская через них электрический ток, он заметил, что вещество испускает слабый желтый свет. Причем, ученый заметил интересный факт: свет становился ярче, в зависимости от изменения силы напряжения. Кроме того, при воздействии на разные кристаллы и точки, менялся и цвет светового потока – становился зеленым, оранжевым или синим. Однако, эти эксперименты не имели продолжения, поскольку в них никто не был заинтересован.
Русский ученый-экспериментатор Олег Владимирович Лосев, в 1923 году, сделал подобное открытие. Он проводил эксперименты с диодами, используемыми в радиоприемниках, и обнаружил: они светятся голубым светом, если через них пропустить напряжение. Причина такого явления была непонятна, а свечение оказалось настолько слабым, что открытие оставили без внимания.
Тем не менее, Олег Лосев на протяжении нескольких лет, проводил эксперименты с диодами, изучал, насколько спектр свечения зависит от силы электрического тока. Лосеву даже удалось запатентовать результаты своих исследований, под названием «световое реле». Изучение свечения кристаллов карбида вскоре застопорилось, поскольку ученые не видели эффективности этого направления.
Очередной виток истории с диодами запустил ученый из США, Рубин Браунштайн, сделавший новое открытие в 1955 году. Он установил: если пропускать напряжение через диоды на основе арсенида галлия, они начинают излучать инфракрасные лучи. Однако, это изобретение спустя шесть лет запатентовали Боб Биард и Гарри Питмэн.
Отцом светодиодов считается Ник Холоньяк, создавший, совместно с Робертом Холлом первые опытные образцы, а также лазер с видимым лучом, с применением диода красного спектра. В 1972 году Джордж Крэфорд, ранее работавший у Холоньяка, открыл желтый светодиод, усилил яркость свечения красного и желто-красного диодов.
Последний этап развития светодиодных источников света обозначили японские ученые – Исама Акасаки и Хироси Амано. В конце 80х годов, совместными усилиями, они разработали синие светодиоды, используя для этого основу из нитрида галлия. Вскоре японский инженер Сюдзи Накамура создал инновационную технологию выращивания светодиодов синего и зеленого цвета. Ученым были использованы жёлто-зелёные люминофоры, с основой из алюмо-иттриевых гранатов. Любопытно, что компания, в которой он работал – Nichia Chemical Industries, заплатила трудолюбивому Сюдзи премию в 2000 долларов США. Он посчитал, что этого мало и через суд получил сумму, эквивалентную 7 миллионам американских долларов. В 2014 году Сюдзи Накамура, а также Хироси Амано и Исама Акасаки, получили Нобелевскую премию за открытие синих светодиодов. Собственно, это изобретение японских ученых положило начало эре массового производства светодиодных ламп.
Лампы на основе диодов хороши всем – энергоэффективны, экономны, однако, многих пользователей не устраивал их внешний вид.
Поэтому в 2008 году была создана революционная филаментная лампа – визуально она неотличима от обычной «лампочки Ильича». Однако, функцию спирали накаливания в ней выполняют нитевидные светодиоды. При сохранении всех параметров традиционных LED светильников, филаментные лампы (ФСЛ) привлекают классическим оформлением, идеально вписываются в ретро стиль, классические интерьеры.
Подобрать светодиодные лампы любого дизайна, яркости и цвета легко в магазине MiLight. Широчайший ассортимент LED оборудования на любой вкус, а также контроллеры, инфракрасные лампы, смарт пульты ДУ, зарядные устройства всегда к вашим услугам.
Поделиться
Твитнуть
Поделится
Поделится
Новый комментарий
Войти с помощью
Отправить
Изобретение лампочки: когда и кто изобрел?
Хоть Томас Эдисон считается человеком, который изобрел лампочку, эта революционная технология была фактически разработана несколькими изобретателями.
Нетленка
Исследование
История
Технологии
Открытия
pixabay
Томас Эдисон считается человеком, который изобрел лампочку, но знаменитый американский изобретатель был не единственным, кто внес свой вклад в развитие этой революционной технологии.
Ранние исследования и разработки лампочки
История лампочки начинается задолго до того, как Эдисон запатентовал первую коммерчески успешную лампочку в 1879 году. В 1800 году итальянский изобретатель Алессандро Вольта разработал первый практический метод выработки электроэнергии — вольтов столб. Устройство сделано из чередующихся дисков цинка и меди, перемежающихся слоями картонов, пропитанных соленой водой, эта конструкция проводила электричество, когда к обоим его концам были подведены медные провода. Хотя на самом деле это предшественник современной батареи, светящийся медный провод Volta также считается одним из самых ранних проявлений освещения накаливания.
Вскоре после того, как Вольта представил свое открытие непрерывного источника электричества Королевскому обществу в Лондоне, Дэви произвел первую в мире электрическую лампу, подключив вольтовые сваи к угольным электродам.
Изобретение Дэви 1802 года было известно как электрическая дуговая лампа, названная так из-за яркой дуги света, излучаемой между двумя его углеродными стержнями.
Хотя дуговая лампа Дэви, безусловно, была улучшением автономных свай Вольты, она все еще не была очень практичным источником освещения. Эта рудиментарная лампа быстро сгорала и была слишком яркой для использования в доме или на рабочем месте. Однако в лекции 2012 года для Трудов Американского философского общества Джон Меуриг Томас писал, что другие эксперименты Дэви с освещением привели как к защитной лампе шахтеров, так и к уличному освещению в Париже «и многих других европейских городах». Принципы, лежащие в основе дугового света Дэви, использовались на протяжении 1800-х годов при разработке многих других электрических ламп и ламп.
В 1840 году британский ученый Уоррен де ла Рю разработал эффективно спроектированную лампочку, используя спиральную платиновую нить вместо меди, но высокая стоимость платины не позволила лампочке стать коммерческим успехом, согласно интересной технике. В 1848 году англичанин Уильям Стейт улучшил долговечность обычных дуговых ламп, разработав часовой механизм, который регулировал движение быстро разрушающихся углеродных стержней ламп, согласно Институту техники и технологии. Но стоимость батарей, используемых для питания ламп Стаита, препятствовала коммерческим предприятиям изобретателя.
Джозеф Свон против Томаса Эдисона
В 1850 году английский химик Джозеф Свон решил проблему экономической эффективности предыдущих изобретателей, и к 1860 году он разработал лампочку, в которой вместо нитей из платины использовались карбонизированные бумажные нити. Свон получил патент в Великобритании в 1878 году, а в феврале 1879 года продемонстрировал работающую лампу на лекции в Ньюкасле.
Как и в более ранних версиях лампочки, нити Свона были помещены в вакуумную трубку, чтобы свести к минимуму воздействие кислорода и продлить срок их службы. К сожалению для Свона, вакуумные насосы его времени не были такими эффективными, как сейчас, и, хотя его прототип хорошо работал на демонстрациях, он был непрактичен в реальном использовании.
Эдисон понял, что проблема с дизайном Свона заключалась в нити накала. Тонкая нить с высоким электрическим сопротивлением сделает лампу практичной, потому что для ее свечения потребуется лишь небольшой ток. Он продемонстрировал свою лампочку в декабре 1879 года. Свон включил улучшение в свои лампочки и основал компанию по электрическому освещению в Англии.
Эдисон подал в суд за нарушение патентных прав, но патент Свона был намного весомее, по крайней мере, в Англии. Два изобретателя в конце концов объединили усилия и сформировали Edison-Swan United, которая стала одним из крупнейших в мире производителей лампочек.
Первая практическая лампа накаливания: история изобретения
Где Эдисон преуспел и превзошел своих конкурентов, так это в разработке практичной и недорогой лампочки.
Он и его команда исследователей протестировали более 3000 образцов ламп накаливания в период с 1878 по 1880 год.
В 1879 году Эдисон подал патент на электрическую лампу с углеродной нитью накаливания. В патенте были перечислены несколько материалов, которые могут быть использованы для нити накала, включая: хлопок, лен и дерево. Через несколько месяцев после выдачи патента Эдисон и его команда обнаружили, что обугленная бамбуковая нить может гореть более 1200 часов. Поэтому решили её использовать в лампочках.
Более эффективный способ производства углеродных углей в 1882 году запатентовал Льюис Говард Латимер. И уже в 1903 году Уиллис Р. изобрел обработку этих нитей, которая позволила им ярко гореть, не затемняя внутреннюю часть их стеклянных колб.
Отметим, что Уильям Дэвид Кулидж, американский физик из General Electric, улучшил метод производства вольфрамовых нитей компании в 1910 году. Вольфрам по-прежнему является основным материалом, используемым в нитях накаливания сегодня.
Светодиодные лампы
Светоизлучающие диоды (светодиоды) теперь считаются будущим освещения из-за более низких требований к энергии для работы, более низкой ежемесячной цены и более длительного срока службы, чем у традиционных ламп накаливания.
Ник Холоньяк, американский ученый из General Electric, случайно изобрел красный светодиод, пытаясь создать лазер в начале 1960-х годов. Как и другие изобретатели, принцип, согласно которому некоторые полупроводники светятся при подаче электрического тока, был известен с начала 1900-х годов, но Холоняк был первым, кто запатентовал его для использования в качестве светильника.
Сегодня выбор освещения расширился, и люди могут выбирать различные типы лампочек, в том числе компактные люминесцентные (CFL) лампы, работающие за счет нагрева газа, который производит ультрафиолетовый свет, и светодиодные лампы.
Ник Холоньяк размышляет об открытии, сделанном 50 лет спустя
Дубай, ОАЭ; 10 октября 2012 г .
: Пятьдесят лет назад 33-летний ученый GE доктор Ник Холоньяк-младший изобрел первый практический светоизлучающий диод видимого спектра (LED), устройство, которое коллеги GE в то время называли «самым волшебный», потому что его свет, в отличие от инфракрасных лазеров, был виден человеческому глазу.
В интервью GE Lighting, проведенном в его лаборатории Университета Иллинойса 19 сентября 2012 г. — примерно за три недели до 9 сентября 2012 г.0005 50 th годовщина изобретения светодиода — 83-летний Холоньяк рассказывает о конкурентных силах, которые подтолкнули его к моменту открытия в лаборатории GE: «Если они могут сделать лазер, я могу сделать лучший лазер, чем любой из них, потому что я сделал этот сплав, который в красном — видимом. И я буду в состоянии видеть, что происходит. И они застряли в инфракрасном диапазоне «.
LED 50 Годовщина: путь Холоньяка к открытию
Когда Холоньяк присоединился к группе исследователей GE в 1957 года ученые и инженеры GE уже исследовали применение полупроводников и создавали предшественников современных диодов, называемых тиристорами и выпрямителями.
В то время как ученый GE доктор Роберт Н. Холл работал над созданием полупроводникового лазера в инфракрасном диапазоне с использованием GaAs (арсенид галлия), Холоньяк стремился к видимому диапазону с помощью GaAsP (фосфид арсенида галлия). Холл использовал полировку для формирования лазерных зеркал, а Холоньяк пытался формировать зеркала скалыванием. 9 октября 1962 года под присмотром коллег из GE Холоньяк стал первым человеком, который использовал лазер на основе полупроводникового сплава видимого диапазона — устройство, которое осветило первый видимый светодиод.
Спустя пятьдесят лет после изобретения Холоньяка новые, прочные и долговечные светодиоды используются в качестве источников света в бесчисленных приложениях, от обычных до критически важных.
«Светодиоды буквально везде», — отмечает Мэри Бет Готти, менеджер Института освещения GE, учебного центра в мировой штаб-квартире GE Lighting Nela Park, которой уже 100 лет, в Восточном Кливленде, штат Огайо. «Светодиоды обеспечивают освещение в различных электронных устройствах и индикаторах, включая кнопки лифта, знаки выхода, дисплеи мобильных и смартфонов, телевизоры, ПК, планшетные компьютеры, рекламные вывески, видеоэкраны с полным движением на спортивных объектах, микроскопическое хирургическое оборудование, железнодорожные переезды и т.
огни рулежных дорожек в аэропортах. И теперь они находят широкое применение в таких областях освещения, как парковки, проезжие части, акцентное освещение, общее освещение и многое другое».
Такие компании, как Starbucks, Walmart, Target и Marriott, верят в силу изобретения Холоньяка. Они понимают, что светодиодные системы приносят пользу не только за счет экономии энергии. Значительная экономия затрат на техническое обслуживание, поскольку светодиоды служат дольше, чем любой другой источник света. Ценностное предложение светодиодов не предназначено для гигантов розничной торговли, работающих в тысячах торговых точек. Одним из самых быстрорастущих применений светодиодных систем является освещение дорог и территорий. Компания GE Lighting недавно осветила мост Мулай-эль-Хасан в Рабате, Марокко, с помощью Iberia LED, универсального светильника, сочетающего превосходный дизайн с энергосбережением и исключительным качеством света.
Холоньяк в интервью GE вспоминает, как почувствовал, что наткнулся на что-то большое, когда «волшебное» впервые осветилось: «Я знаю, что я только на переднем крае, но я знаю, что результат такой мощный… нет никакой двусмысленности в том, что у этого есть жизнь, выходящая далеко за рамки того, что мы видим».
Холоньяк назвал светодиод «совершенной лампой», потому что «сам ток и есть свет». В результате светодиод может иметь меньшие потери и более высокую эффективность, чем другие технологии освещения.
Как работают светодиоды
Светодиоды представляют собой небольшие источники света или тонкие чипы, которые освещаются движением электронов через полупроводниковый материал. Сегодня светодиоды доступны в нескольких цветах, включая яркий белый свет, который потребители привыкли видеть при домашнем освещении. Светодиоды популярны из-за их энергосбережения и длительного срока службы. Они потребляют до 75 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания, служат в 25 раз дольше, чем лампы накаливания и галогенные источники света, и в три раза дольше, чем большинство компактных люминесцентных ламп. Они также холоднее на ощупь, включаются мгновенно, а компактная форма светодиодов позволяет использовать более компактные осветительные приборы с современным дизайном, а также освещать ограниченные пространства.
«Ник Холоньяк — национальное достояние, — отмечает Готти. «Его любознательность и стремление исследовать и изобретать вдохновили тысячи студентов и бесчисленные инновации. Захватывает дух, учитывая широкое и глубокое влияние «волшебного», которое Ник Холоньяк воплотил в жизнь 50 лет назад».
Совсем недавно компания GE Lighting продемонстрировала эффективность своих световых решений с помощью современной и энергоэффективной системы освещения на знаменитом Тауэрском мосту в Великобритании в рамках празднования Бриллиантового юбилея королевы. Освещение GE также занимало центральное место во время Игр 2012 года, когда Тауэрский мост был оснащен гигантскими олимпийскими кольцами и паралимпийским агитосом на 45 дней Игр. Освещение Тауэрского моста останется постоянным, а потребление энергии снизится на 40% по сравнению с предыдущей системой освещения.
Компания GE Lighting имеет богатую историю на Ближнем Востоке, установив за последние несколько десятилетий давние деловые связи с более чем 70 ключевыми партнерами.
Компания создала свою полноценную команду в регионе 15 лет назад, и сегодня в ней работают несколько профессионалов.
Келли Хоум
ASDA’A Burson-Marsteller
[адрес электронной почты защищен]
+971 4 4507 600
Нивин Уильям
ASDA’A Burson-Marsteller
[адрес электронной почты защищен]
+971 4 4507 600
Кэролайн Вехбех
Руководитель отдела коммуникаций GE, Северная Африка
[электронная почта защищена]
+971 4 429 6318
бизнес-подразделение
теги
Ник Холоньяк-младший, пионер светодиодного освещения, умер в возрасте 93 лет
Наука | Ник Холоньяк-младший, пионер светодиодного освещения, умер в возрасте 93 лет
Он изобрел диод видимого красного света. Его 41 патент также включал лазеры, которые позволяли использовать проигрыватели DVD и CD.
Ник Холоньяк-младший на недатированной фотографии. Он был одним из первых ученых, предсказавших, что лампы накаливания и люминесцентные лампы в конечном итоге будут заменены светодиодами.
18 сентября в Урбане, штат Иллинойс, скончался инженер, известный как крестный отец светодиодного освещения, освещающего телевизоры с плоским экраном и портативные компьютеры, а также разработавший лазеры, позволяющие использовать DVD- и CD-плееры, сканеры штрих-кодов и медицинские диагностические устройства. , Ему было 93.Его смерть в доме престарелых была объявлена Иллинойсским университетом Урбана-Шампейн, его альма-матер, где он преподавал с 1963 года до выхода на пенсию в 2013 году. На следующий день после его смерти арена State Farm Center кампуса был залит красным цветом в ознаменование его изобретения первого светодиода видимого света в 1962 году.
Профессор Холоньяк был одним из первых ученых, предсказавших, что лампы накаливания, которые нагревают металлические нити для создания энергии, а люминесцентные лампы, в которых используется ионизированный газ, в конечном итоге будут заменены светодиодами, полупроводниковыми чипами размером с песчинку, которые испускают фотоны света при подаче на них электрического тока.
Профессор Холоньяк описал светодиод как «лучшую лампу», потому что, по его словам, «сам ток и есть свет».
Светодиоды излучают меньше тепла, чем лампы накаливания, потребляют меньше энергии и служат дольше. Они также экологически безопаснее, чем люминесцентные лампы, содержащие ртуть. По оценкам Министерства энергетики, к концу десятилетия на светодиоды будет приходиться более 80 процентов всех покупок освещения, что позволит американцам ежегодно сокращать счета за электроэнергию примерно на 30 миллиардов долларов.
«Ник Холоньяк не только изобрел первый видимый светодиод; он с самого начала предсказал, что светодиоды в конечном итоге заменят все другие формы электрического освещения, к чему они и приближаются», — сказал Боб Джонстон, журналист по технологиям и автор книги «Светодиод: история будущего электроосвещения». Освещение» (2017).
Но в 2014 году два других ученых, Хироши Амано из Японии и Сюдзи Накамура из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, получили Нобелевскую премию по физике за свои успешные разработки в 1993 синего светодиода высокой яркости, который был необходим для смешивания с красным и зеленым для создания белого свечения и получения спектра других цветов.
(Раннее изобретение профессором Холоньяком диода, испускающего красный свет, объясняет, почему дисплеи на будильниках и калькуляторах долгое время были красными — и только красными.) », — сказал г-н Джонстон в электронном письме. «Это была пародия на справедливость, что он не разделил Нобелевскую премию, которая полностью связана с узкими критериями, по которым присуждается премия (комитет любит ограничивать победителей одним открытием), и не имеет ничего общего с бесспорным масштабы его достижений».
Рассел Д. Дюпюи, директор Центра сложных полупроводников в Технологическом институте Джорджии, сказал, что профессор Холоньяк был дважды обойден Нобелевской премией по физике — не только в 2014, но и в 2000 году — хотя в обоих случаях « Фундаментальный материальный вклад внес Холоньяк».
Немецкий американец Герберт Кремер и русский Жорес И. Алферов, сотрудники профессора Холоньяка, разделили приз 2000 года за открытие полупроводниковой и низкоэнергетической лазерной технологии, которая была быстро применена в практических целях, таких как мобильные телефоны, волоконная оптика, проигрыватели компакт-дисков.
и считыватели штрих-кода.
«Ник Холоньяк — национальное достояние», — сказала Мэри Бет Готти, менеджер General Electric Lighting & Electrical Institute, в 2012 году по случаю 50-летия открытия профессора Холоньяка. «Его любопытство и стремление к исследованиям и изобретениям вдохновили тысячи студентов и бесчисленные инновации».
«Ник Холоньяк — национальное достояние», — сказал коллега. «Его любопытство и стремление к исследованиям и изобретениям вдохновили тысячи студентов на бесчисленные инновации».0002 Профессор Холоняк родился 3 ноября 1928 года в Зиглере, штат Иллинойс, в семье Ника Холоньяка-старшего и Анны (Росоги) Холоньяк, иммигрантов с территории современной Западной Украины. Его отец был шахтером. Ник-младший, первый в своей семье, получивший формальное образование, увлекся электричеством, когда помогал своему крестному отцу ремонтировать катушки зажигания на его модели T Ford. В 15 лет он начал прокладывать шпалы на Центральной железной дороге Иллинойса, но отказался от ручного труда после 30-часового ремонта, нанесенного наводнением.
«Дешёвые и надёжные полупроводниковые лазеры, критически важные для DVD-плееров, считывателей штрих-кодов и множества других устройств, в какой-то степени обязаны своим появлением тяжёлой рабочей нагрузке, с которой столкнулись железнодорожные бригады в штатах несколько десятилетий назад», — сказал профессор Холоньяк The Chicago Tribune в 2003 году.
Будучи первокурсником дополнительного кампуса Университета Иллинойса в Гранит-Сити, он отклонил предложение инструктора переключиться с электротехники на химию.
«Я сказал ему, что химия слишком похожа на изучение кулинарных книг, слишком много рецептов, которые нужно выучить, и что меня больше интересует электротехника», — цитирует его слова Лаура Шмитт в «Ярких штучках: светодиод и Ник Холоньяк». Фантастическая тропа инноваций» (2012).
Он получил степени бакалавра, магистра и доктора электротехники в Иллинойсском университете Урбана-Шампейн в 1950, 1951 и 1954 годах. Он был первым аспирантом Джона Бардина, дважды лауреатом Нобелевской премии по физике.
.
Профессор Холоньяк женился на Кэтрин Джергер в 1955 году. Она единственная его оставшаяся в живых. Он завершил военную службу в армейских войсках связи в Японии в 1957 году. красный свет.
«Хорошо, что я был инженером, а не химиком, — сказал он в интервью General Electric в 2012 году. — Когда я пришел показать им свой светодиод, все химики G.E. сказал: «Вы не можете этого сделать. Если бы вы были химиком, вы бы знали, что это не сработает». Я сказал: «Ну, я только что сделал это, и видите, это работает!» профессура там предоставлена на имя профессора Бардина, его научного руководителя. Профессор Холоньяк и Милтон Фенг руководили исследовательским центром транзисторных лазеров в университете.
Он владелец 41 патента и получил множество наград в области техники и технологий, в том числе Премию «Глобальная энергия», Национальные медали в области науки и технологий и Премию Дрейпера Национальной инженерной академии.
Он работал бок о бок с аспирантами в офисе и лаборатории без окон, избегая компьютеров и калькуляторов и парируя теоретические абстракции, которые часто доминируют в мире физики.
