Первый в мире светодиод -Светодиодное освещение
Кто изобрел первый светодиод? Сложно представить современную жизнь без того, чтобы в ней не присутствовали светодиодные светильники. Взять хотя бы многочисленные смартфоны, телевизоры или светодиодные светильники, к которым мы уже привыкли, и которые украшают наши улицы и витрины. А как все начиналось?
Олег Владимирович Лосев
Первый светоизлучающий диод и практическое устройство с его применением создал наш соотечественник, советский инженер-самоучка — Олег Владимирович Лосев (1903-1942). Он подробно изучил и описал эффект «холодного свечения», полученный при помощи полупроводниковых кристаллов.
По сути, он является первым изобретателем светодиода, фотодиода, лавинного диода, полупроводникового гетеродинного приемника, прототипа транзистора, факса и телетайпа!
Целью экспериментов Лосева было – создание недорогого детектора, без использования ламп, для своего радиоприемника «Кристадина».
В 1922 году, экспериментируя с кристаллическим детектором для радиоприемника (пара карбид кремния — стальная проволока), Олег Владимирович Лосев обнаружил в месте контакта двух разных материалов «холодное свечение» — без инерции, разогрева и выделения тепла. Интересно отметить, что современный лидер в области светодиодного освещения — американская фирма CREE, добилась высочайших результатов энергоэффективности светодиодов, благодаря «новой» (в кавычках) карбид-кремниевой технологической платформе.
28 февраля 1927 года Лосевым было подано заявление на выдачу патента на «Световое реле» (патент №12191), которое навсегда закрепило за российской наукой приоритет первооткрывателя в области полупроводниковой электролюминесценции.
Суть изобретения заключалась в использовании светодиода в качестве детектора телеграфных и телефонных сигналов, и записи модулированного светового потока на фотопленку.
После многочисленных публикаций, исследования Олега Владимировича по электролюминесценции получили широкий отклик и признание во всем мире. Его работы широко освещали иностранные издания, а открытие получило официальное название — «свечение Лосева». Один из французских журналов писал: “…Лосев безвозмездно опубликовал свое открытие, потому что думал, о своих друзьях — радиолюбителях всего мира”.
Сегодня трудно даже подумать о том, что когда-то всего этого светового разнообразия не существовало, но мы каждый день теперь сталкиваемся с подтверждением того, что светодиоды – результат огромного труда и многолетних исследований.
Именно «свечение Лосева» позволяет нам сегодня наслаждаться тем светом, который, дает современный светодиодный светильник, используемый для освещения. За его видимой простотой скрывается многолетний труд ученых и инженеров, позволивший создать этот осветительный прибор.Светодиодные лампы и прожекторы сегодня стали неотъемлемыми элементами окружающего пространства.
История светодиодов или с чего все начиналось? — Светал
История светодиодов или с чего все начиналось?
На сегодняшний день светодиоды являются самым современным источником света, применяемым практически повсеместно. Область применения мощных светодиодов очень широка: от декоративной подсветки внутри помещения до освещения улиц, тоннелей и магистралей. Светодиоды с успехом применяются также и в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).
Такое широкое применение связано с высокой энергоэффективностью данного источника света — минимальное потребление электроэнергии при максимальной световой отдаче. В настоящее время имеется информация, что одним из мировых производителей мощных осветительных светодиодов в лабораторных условиях достигнуты показатели 250 Лм/Вт, а в световых приборах уже используются светодиоды со световой отдачей до 180 Лм/Вт. Ни один из традиционных источников света не может на сегодняшний день похвастаться подобными показателями энергоэффективности.
Итак, давайте же разберемся что такое светодиоды, какие они бывают и чем отличаются. Начнем с определения понятия светодиод или светоизлучающий диод (англ. light-emitting diode он же LED) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации.
Официальным «днём рождения» светодиода можно считать 1961 год, именно тогда Роберт Байард и Гари Питтман из компании Texas Instruments открыли и запатентовали технологию инфракрасного светодиода. Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне, разработал Ник Холоньяк в Университете Иллинойса для компании General Electric в 1962 году и именно он считается «отцом современного светодиода». В 1976 году Т. Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений.
Очень долгое время развитию светодиодов в широком применении препятсвовала очень высокая цена, которая доходила до 200 $ за 1 шт. В начале 1990-х Исама Акасаки, работавший вместе с Хироси Амано в университете Нагоя, а также Сюдзи Накамура, работавший в то время исследователем в японской корпорации Nichia Chemical Industries, смогли изобрести дешевый синий светодиод (LED). За открытие дешевого синего светодиода им троим была присуждена Нобелевская премия по физике в 2014 г. Синий светодиод, в сочетании с зеленым и красным, дает белый свет с высокой энергетической эффективностью, что позволило в дальнейшем создать, среди прочего, светодиодные лампы и экраны со светодиодной подсветкой.
В 2003 году, компания Citizen Electronics первой в мире произвела светодиодный модуль по запатентованной технологии непосредственно вмонтировав кристалл от Nichia на алюминиевую подложку с помощью диэлектрического клея по технологии Chip-On-Board («Чип на плате») или COB — технология монтажа микросхем и полупроводниковых приборов, при которой чип кристалла монтируют (приклеивают или непосредственно впаивают) в печатную плату, и при необходимости, заливают компаундом для защиты от внешних воздействий.
Таким образом, на сегодняшний день технология COB (Chip-on-board) является наиболее современной в области светодиодов и находит своей широкое применение, в том числе в уличных и промышленных светодиодных светильниках производства ООО «НПО «СВЕТАЛ».
Как лазеры вдохновили изобретателя светодиода
Wired: Насколько большими были оригинальные светодиоды?
Холоньяк: Они были очень маленькие. Крошечный. Эти вещи крошечные. Конечно, вы можете сделать их больше, и мир сделал их больше и все такое. Там, где полупроводник делает то, что вы хотите, полупроводник побеждает, и он уничтожил обычные электронные вещи, знаете ли.
Проводной : Это было похоже на то, как сегодня выглядит светодиод?
Холоньяк: Те, что вы видите сегодня, на дешевой платформе, они на чем-то, что выдавлено из металла, что вставлено в пластик, и туда прикреплен кристаллик, а потом идет провод там, и там два терминала и все такое, и кристалл, пластиковая крышка и все такое, но это только одна форма.
Боже мой, их можно сделать во всех видах форм, разновидностей и геометрий.
Проводной : Что осталось сделать?
Холоньяк: Чтобы получить правильные условия, нужно сделать гораздо больше. Мы все еще ищем лучшие способы изготовления кристаллов, проводим химию, делаем все правильно.
Я сделал этот первый сплав в General Electric. Когда я вернулся, я работал над некоторыми другими полупроводниковыми сплавами, и они стали лучше — это тот, который вы видите в основном сейчас, который дает красно-оранжевый цвет и переходит в желтый. Потом другие люди перешли на другие формы сплавов, и тоже дальше, до небес. Им было сложнее сменить синий цвет на зеленый. И никто так хорошо не решил проблему получения желтого цвета.
Проводной: Но эти разработки стали широко использоваться.
Холоньяк: Начинает охватывать освещение в целом, от отдельных вещей до всего освещения. Теперь это в руках мира и всего того, что люди могут делать с лампами, светом, в разных формах, разных цветах, в разных вещах.
Проводной : Что теперь? Увидим ли мы, что их использование будет продолжать расти?
Холоньяк: Вы можете рассматривать их как просто источники света, светодиоды, но вы также можете сделать их в виде лазеров и делать операции, фотоактивацию, всевозможные вещи, специфичные для определенных цветов, и все такое. Вы не можете делать такие вещи с лампочкой. Это все равно, что сказать, что я собираюсь поставить кому-то кардиостимулятор, сделанный из вакуумных трубок, — это шутка.
Вы можете сделать множество вещей, которые используются в медицине, в инструментах, в автомобилях, есть некоторые автомобильные компании, которые уже полностью дошли до того, что все лампы в автомобиле являются светодиодами, которые переживет автомобиль, а не заменит фары, задние фонари, индикаторы или все такое
Это еще не конец; в некотором смысле он находится в зачаточном состоянии. Это гораздо больше, чем просто младенчество, но оно находится в младенчестве в том смысле, что может пройти долгий, очень долгий путь.
Проводной: Вы все еще работаете над этим?
Холоньяк: Нет, мы с напарником занимаемся чем-то большим. В транзисторе, с которого все началось, есть ток, который был бросовым током, который жизненно важен для работы транзистора и того, как он выполняет свои электрические функции, но этот ток также можно превратить в излучатель света, и мы мы превратили его в излучатель света, который является лазерным сигналом, и теперь у нас есть две формы сигналов, которые могут быть частью, скажем, нового поколения чипов.
Оптическая информация распространяется лучше, чем электрическая. Электричество распадается, когда вы теряете силу, когда пытаетесь переместить его из одного места в другое. Оптический сигнал распространяется гораздо лучше. И из него можно сделать чип. Но мы говорим о чем-то, на что может уйти 10, 20, 30, 40 лет.
Также в ознаменование 50-летия светодиодов: наша галерея разработок в области светодиодов, оглядываясь на момент в истории технологий, посвященный светодиодам, и Wired’ 9Заглавная статья 0059 от августа 2011 года о будущем светодиодных лампочек.
История светодиодного освещения | Блог Shine Retrofits Lighting
История светодиодного освещения показывает, что светоизлучающие диоды впервые появились в 1950-х годах в качестве световых индикаторов. источник: Википедия
Светодиоды (LED) в настоящее время являются самой энергоэффективной технологией освещения, доступной для использования в коммерческих и деловых целях, и вполне естественно, что это также одна из самых быстро развивающихся технологий. Светодиод — это вид твердотельного освещения, в котором полупроводник преобразует электричество в свет (без выделения тепла) обычно на небольшой площади около 1 квадратного миллиметра или меньше (диод). Таким образом, в светодиодной лампе на самом деле есть несколько светодиодов. Свет, излучаемый светодиодом, проецируется в одном направлении, что избавляет от необходимости использовать рассеиватели и отражатели.
Магазин светодиодных ламп Now on ShineRetrofits.
com
Развитие концепции электролюминесценции
История светодиодного освещения начинается с открытия электролюминесценции. Концепция электролюминесценции лежит в основе разработки светодиодных светильников. В 1907 году Генри Джозеф Раунд наблюдал это явление в карбиде кремния. Однако испускаемый желтый свет был слишком слабым, чтобы его можно было использовать. Никаких дальнейших исследований этого явления тогда не проводилось. В 1920 Бернхард Гудден и Роберт Вичард Поль использовали сульфид цинка с медью, чтобы воспроизвести это явление.
Но опять же, свет, излучаемый этим материалом, был слишком слабым, чтобы его можно было использовать на практике. Исследования снова останавливаются на этом явлении. Термин «электролюминесценция» был введен Джорджем Дестрио в 1936 году, когда он опубликовал отчет о явлении света, производимого порошком сульфида цинка при пропускании через него электрического тока.
Первый светоизлучающий диод с практическим применением в истории светодиодов
В 1961 году Роберт Биард и Гэри Питтман изобрели инфракрасный светодиод, когда они работали в Texas Instruments.
Однако этот свет не имел никакого практического применения, потому что был невидим для людей. Это было случайное изобретение, потому что Биард и Питтман на самом деле работали над лазерным диодом.
Эксперименты с использованием полупроводникового арсенида галлия, начатые в 1950-х годах, впоследствии привели к разработке самого первого светодиода, имеющего практическое применение. В 19В 62 года Ник Холоньяк-младший изобрел первый светодиод, излучающий видимый красный свет. Он изобрел эти красные диоды во время работы в General Electric. За свое достижение Холоньяк получил титул «Отец светоизлучающих диодов».
Эксперименты с типом полупроводника, который мог бы производить более эффективные светодиоды, продолжались на протяжении 1960-х годов. В первые годы этого десятилетия светодиоды изготавливались с использованием фосфида арсенида галлия на подложке из арсенида галлия. Использование фосфида галлия в качестве подложки увеличило эффективность света, и появились более яркие красные светодиоды.
Вскоре после этого начинается производство оранжевых светодиодов.
История массового производства светодиодного освещения начинается в Monsanto
В 1972 году М. Джордж Крафорд из компании Monsanto использовал два чипа из фосфида галлия — красный и зеленый — для изготовления светодиодов, излучающих бледно-желтый свет. Между прочим, Monsanto Company — первая компания, производящая светодиодные светильники в больших масштабах и для массового потребления. Крафорд также изобрел светодиод, который излучал примерно в десять раз более яркий свет, чем версия Холоньяка.
В середине 19В 70-х годах ученые начали использовать только фосфид галлия для изготовления светодиодов, излучающих бледно-зеленый свет. Результатом этих экспериментов к концу десятилетия стали улучшенные версии светодиодов. Эти светодиоды могут производить чистый зеленый свет.
Использование светодиодных ламп стало популярным в течение этого десятилетия, когда компания Fairchild Optoelectronics начала производить недорогие устройства.
Первое поколение сверхъярких светодиодов
100-ваттная кукурузная лампа от 3BL.
Непрерывные и интенсивные исследования и разработки в области светодиодной технологии привели к разработке первого поколения сверхъярких красных, желтых и зеленых светодиодов в первые годы 19-го века.80-е годы. В начале 1990-х годов ученые экспериментировали с фосфидом индия-галлия-алюминия в качестве полупроводникового материала для производства сверхъярких оранжево-красных, оранжевых, зеленых и желтых светодиодов.
В 1994 году Сюдзи Накамура изобретает сверхъяркие синие светодиоды с использованием нитрида галлия. Сразу после этого он разрабатывает синие и зеленые светодиоды высокой интенсивности с использованием нитрида индия-галлия. Эти сверхъяркие синие светодиоды легли в основу разработки экономичных и чрезвычайно функциональных белых светодиодных светильников, которые в настоящее время широко устанавливаются в коммерческих и производственных помещениях, как показано на изображении ниже.
