История создания светодиодов
Расскажем о длинном и сложном пути, который прошли светодиоды до момента появления в нашей повседневной жизни
Введение
Открытие светодиодов, как и многое гениальное, было случайным (точнее говоря, ошибкой в эксперименте). Затем последовали забвение и потеря научных разработок.
Первые светодиоды были далеки от тех светодиодов, которые окружают нас и применяются в различных приборах и устройствах, к которым мы привыкли, с которыми сталкиваемся каждый день и без которых уже не представляем нашу жизнь.
Но давайте не будем торопиться и пойдем по порядку.
Открытие явления электролюминесценции
В 1907 году английский ученый Генри Рауд проводил эксперименты с металлом и карбидом кремния (карборундом) и заметил свечение в месте соединения этих элементов при прохождении тока. Тогда Рауд посчитал, что это ошибка эксперимента, описал его, но не стал продолжать исследования.
Уже в 1924 году Олег Владимирович Лосев, пытаясь под микроскопом разглядеть электрическую дугу, обнаружил явление электролюминесценции. Ученый правильно определил природу свечения, возникающего в кристалле карборунда. Он также отметил, что открытое им свечение отличается от природы во́льтовой дуги.
В ходе наблюдений выяснилось, что можно различить два вида свечения карборундового контакта: свечение I (предпробойное свечение в современной терминологии) и свечение II (инжекционная люминесценция). Исследователь предположил, что данное явление можно использовать для создания быстродействующих и компактных твердотельных осветительных элементов с минимальным энергопотреблением.
Лосев сделал еще ряд важнейших открытий, которые заложили фундамент для создания современных высокотехнологичных устройств на основе полупроводниковых светодиодов. К сожалению, Олег Владимирович умер в блокадном Ленинграде в 1942 году, его работы были забыты, а явление электролюминесценции было переоткрыто французским ученым Ж. Дестрио в 1944 году.
Появление светодиодов
Исследования и эксперименты проводились многими учеными по всему миру, но только в 1962 году группой Ника Холоньяка («отца светодиодов») был разработан первый светодиод, работающий в видимом диапазоне. Однако такие приборы были маломощными и производили свет только на низких красных частотах спектра, что делало их непригодными для общего освещения и ограничивало использование числовыми дисплеями и индикаторными лампами.
В 1971 году исследования Жака Панкова и его коллег привели к получению синего свечения и созданию первого синего светодиода.
В 1972 году Джоржд Крафорд с помощью многочисленных опытов увеличивает яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в 10 раз и изобретает первый в мире желтый светодиод.
В середине 1970-х годов в ФТИ им. А. Ф. Иоффе группой под руководством Жореса Алферова были получены новые материалы — полупроводниковые гетероструктуры, в настоящее время применяемые для создания лазерных светодиодов. Открытие было удостоено Нобелевской премии в 2000 году.
В 1993 году физики С. Накамура, Х. Амано и И. Акасаки добились высокого значения яркости и долговечности у светодиода синего цвета в диапазоне видимого спектра. За открытие технологии изготовления синего светодиода в 2014 году была присуждена Нобелевская премия.
Позже на основе синих светодиодов были изготовлены белые, состоящие из синего излучающего кристалла, покрытого люминофором. Люминофор, поглощая часть синего излучения, переизлучает в желто-зеленой области, позволяя создать белый свет. Изобретение положило начало производству современных светодиодных RGB (red, green, blue) экранов и светодиодных энергосберегающих ламп.
В 1996 году начали промышленно выпускать белые светодиоды, которые стали широко применяться в освещении. На основе белых светодиодов были разработаны светодиодные фонарики, лампы, светильники различного назначения и прочие источники света.
В 2000-х годах белые светодиоды уже имели достаточно хорошую степень яркости для того, чтобы выпускать их в массовом количестве для всего сегмента рынка.
Дальнейшее развитие светодиодных технологий направлено на увеличение яркости и энергоэффективности, уменьшение размеров и энергопотребления, а также повышение срока службы. Но это уже совсем другая история, о которой речь пойдет в следующей статье.
Фото предоставлено фотобанком "Лори".