Світлодіоди: Відповіді на популярні запитання. II
Компанія PEL Digitus має унікальний досвід роботи зі світлодіодною продукцією і ми охоче ділимося цими знаннями з вами: трохи історії використання світлодіода, від чого залежить колір, блакитний та білий світлодіоди.
Освітлення світлодіодами
Історія використання світлодіодної продукції розпочалася з декорування урочистостей: їх охоче застосовували у гірляндах, прикрасах для створення незабутньої атмосфери на святах та урочистостях. Світлодіодів білого кольору спочатку не було.
Їх відкрили значно пізніше. Тому як прилад для висвітлення діоди не використовувалися. Першу широку популярність світлодіоди отримали у 60-ті та 70-ті роки. Для їх виробництва використовували фосфід та арсенід галію. Ці елементи забезпечували приладам світіння жовто-зеленого та червоного діапазону.
Світлодіоди швидко завоювали популярність і стали застосовуватися в авто- та літакобудуванні, для великих інформаційних табло та створення рекламної продукції. Конструкція діодів мала відмінні характеристики: економічність і яскравість, що вигідно виділяла її від продукції іншого типу. Довговічність та міцність, робота в різних умовах та безпека експлуатації – ось ключові переваги, які забезпечили швидке завоювання симпатії користувачів. Але колірні можливості все ще були обмежені. На той час все ще не було світлодіодів синього та синьо-зеленого спектрів.
Колір світлодіода
Колірний спектр світлодіода залежить від матеріалів, що використовуються для виготовлення приладу. Електрон ідеального кристала застосованого матеріалу не може мати область значень енергії – показник забороненої зони (енергетична щілина). Напівпровідники конструкції діода мають різний хімічний склад та тип. Від ширини забороненої зони та типу напівпровідника залежить колірний спектр діода.
Блакитний світлодіод
Вченим деякий час не вдавалося зробити свічення діода блакитним. Спочатку були випробувані варіанти використання сполук елементів II та IV груп, нітридів елементів III групи, карбіду кремнію (SiC). Отриманий результат нікого не задовольнив: низький коефіцієнт корисної дії та малий квантовий вихід випромінювання.
Іншим напрямком було використання виготовлення діодів селеніду цинку (ZnSe). Такі прилади мали вищий квантовий вихід випромінювання, але дуже грілися. Застосування цього устаткування був економічно виправданим.
Третім напрямом стали нітриди. Їхнє застосування було ускладнене деякими особливостями матеріалів даної сполуки. На початку 90-х в університеті Нагоя (Японія) професор І. Акасакі та доктор Х. Амано направили електронний пучок зі скануванням на плівку з нанесеним нітридом галію (GaN) з магнієм (Mg). На виході вони отримали яскравий люмінесцентний шар. Їх дослідження продовжив та успішно реалізував доктор С.Накамура, який працював у цьому напрямі у великій корпорації. Усім трьом у 2014 році було присуджено Нобелівську премію з фізики за винаходи доступного синього світлодіода.
Білий світлодіод
Білі світлодіоди з'явилися практично відразу після винаходу синіх. Їх промисловий випуск розпочався 1996 року через три роки після старту потокового виробництва синіх діодів.
Одним із найпростіших сучасних способів отримати білий світлодіод – це технологія RGB. Оптична система змішує червоний блакитний та зелені діоди, попередньо розміщені на матриці, внаслідок чого ми отримуємо біле світло діода.
Для іншого способу використовують речовину, що перетворює поглинену енергію на випромінювання – люмінофор. Для отримання білого кольору використовують червоний, блакитний та зелений люмінофори, нанесені на діод, який світиться в ультрафіолеті.
Третій спосіб отримання білого кольору – це нанесення жовто-зеленого або червоно-зеленого люмінофора на блакитний діод. Таким чином, можна отримати білий або майже білий колір світлодіода.
