История создания светодиодов и область применения

Первое сообщение об излучении света твёрдотельным диодом сделал в 1907 году британский экспериментатор Генри Раунд из лаборатории Маркони.

Как и в обычном полупроводниковом диоде, в диоде светоизлучающем, ток легко проходит в прямом направлении и не проходит в обратном. Электроны при этом теряют энергию, которая в большей или меньшей степени, в зависимости от материала полупроводника, преобразуется в фотоны - это называется электролюминесценцией. Открытие такого понятия, как «электролюминесценция» полупроводников, принадлежит нашему соотечественнику, Олегу Владимировичу Лосеву.

В 1923 году двадцатилетний руководитель Нижегородской радиотехнической лаборатории, О.В. Лосев заметил голубоватое свечение, испускаемое некоторыми полупроводниковыми детекторами, которые преобразуют высокочастотный сигнал радиостанции в низкочастотный звуковой в простейших радиоприёмниках. Холодный свет рождался внутри карбидокремниевого кристалла вследствие неизвестных тогда электронных превращений. Интенсивность излучения была столь ничтожной, что научная общественность фактически не увидела его, по крайне мере, в переносном смысле.

Вообще О.В. Лосев обессмертил свое имя двумя открытиями: что полупроводниковый кристалл может усиливать и генерировать высокочастотные радиосигналы, и именно этим - обнаружением испускания ими света при протекании тока.

Он вполне оценил практическую возможность создавать малогабаритные твёрдотельные (безвакуумные) источники света с низким напряжением питания (менее 10 В) и высоким быстродействием. Он получил два авторских свидетельства на «Световое реле» - это в 1927 г. закрепило за СССР приоритет в области светодиодов.

Но лишь четверть века спустя учёные всерьёз занялись «полупроводниковым светом» - промышленная разработка светоиспускающих полупроводниковых диодов (LED, СИД) началась в 1951 г. в США в Центре по разработке ламп, работающих на основе эффекта Лосева.

В 1961 г. американцы Гари Питтман и Роберт Байард из компании Texas Instruments запатентовали светодиод инфракрасного излучения. Но он имел сложную, непрактическую структуру.

Первые LED видимого излучения промышленного назначения на основе GaAsP/GaP создал в лаборатории Университета штата Иллинойс Ник Холоньяк, он считается отцом современных светодиодов.

В те же годы созданы первые СИД красного и жёлто-зелёного излучения в пределах верхней границы восприятия человеческого глаза (500-600 нм) при световой отдаче 1-2 Лм/Вт - для индикаторного прибора приемлемо. Но стоимость - примерно $200. Всё же в 1968 г. фирма Monsanto выпустила первую серию таких индикаторных ламп. А компания Hewlett-Packard тут же построила светодиодный дисплей, предназначенный для рекламы - слабосветящийся, отображающий информацию только красным цветом - но первый в мире.

Ученик Н. Холоньяка - Джордж Крафорд - получил жёлтое свечение светодиода, повысив его яркость в десять раз.

Дальнейшее бурное развитие создания светодиодов шло по двум направлениям: расширение диапазона излучения и увеличение светового потока. Всё - на основе поиска материала полупроводника.

В семидесятые годы лауреат Ленинской премии, академик Жорес Иванович Алферов изобрел и изготовил многопроходные двойные гетероструктуры на основе GaAs, благодаря чему удалось значительно увеличить внешний световой поток СИД - до 15% красной части спектра (светоотдача около10 Лм/Вт), и не менее 30% - для инфракрасного излучения. За этот прорыв Ж.И. Алферов удостоен Нобелевской премии.

Между тем, Дж. Панков в лаборатории IBM создал на GaN светодиоды с голубым и фиолетовым излучением - однако, с малым сроком службы.

В 1976 году выходят в свет жёлтые, жёлто-зелёные и красно-оранжевые светодиоды на фосфидах Al, Ga, In, разработанные компанией Hewlett Packard и что важно - выпущенные в серию.

Статья в тему

Трехфазный выпрямитель, работающий на активно-индуктивную нагрузку
Электронные аппараты, отнесенные к устройствам силовой электроники, используются в различных системах и источниках электропитания, которые служат для преобразования электрической энергии с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами. Например, преобразование ...