Индустрия светодиодного освещения потеряла одного из своих отцов-основателей 18 сентября этого года с уходом из жизни Ника Холоньяка-младшего, известного как «Отец светодиодов». Его изобретение диода в 1962 году, способного излучать видимый красный свет, стало важной вехой в направлении научных и коммерческих исследований, кульминацией которых стало появление множества светодиодных осветительных приборов, используемых сегодня во всем мире. Изобретение Холоньяка появилось в то время, когда он работал в General Electric в Сиракузах, штат Нью-Йорк, где он провел первую половину своей карьеры. Вскоре после этого он ушел на должность преподавателя в Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, где оставался до выхода на пенсию в 2013 году.
Изобретение Холоньяка на самом деле не было первым светодиодом. Эта честь достается нашему соотечественнику Олегу Лосеву, еще одному «отцу светодиодов». Лосев был русским ученым, который предложил правильную теорию работы светодиода и сконструировал светодиод в 1927 году. Лосев так и не получил формального образования, но он сделал ряд открытий о том, как работают светоизлучающие материалы, сосредоточившись на карборунде (карбид кремния). Интересно отметить, что карбид кремния (SiC) представляет собой полупроводник, встречающийся в природе в минеральном муассаните, а с 1983 года – в виде искусственного порошка для использования в качестве абразива. Кроме того, из-за своей очень прочной природы SiC используется в электронике, работающей в экстремальных условиях, например, в грозовых разрядниках, диодах Шоттки, полевых транзисторах вроде JFET и MOSFET.
Следующее технологическое достижение в области светодиодов произошло в 1958 году, когда Рубин Браунштейн и Эгон Лебнер запатентовали зеленый светодиод. Четырнадцать лет спустя, в 1962 году, Роберт Биард и Гэри Питтман, оба из Texas Instruments, изобрели инфракрасный светодиод. Пара получила патент на свое устройство, и компания Texas Instruments разработала и произвела несколько вариантов, все излучающие инфракрасный свет. На следующем рисунке представлен инфракрасный светодиод Texas Instruments SNX-100 в металлическом корпусе.
1960-е годы принесли несколько дополнительных значительных коммерческих достижений. Первое применение инфракрасных светодиодов было в устройствах дистанционного управления, как и сегодня. Ранние применения светодиодов видимого красного цвета были заменой небольших индикаторных ламп накаливания и в семисегментных дисплеях. В 1964 году IBM начала использовать светодиоды на платах своих компьютеров, а в 1968 году Hewlett Packard начала использовать светодиоды в своих калькуляторах, например, в научном калькуляторе HP-35 со светодиодным дисплеем.
Следующий технологический скачок в области светодиодов произошел в 1972 году, когда М. Джордж Крафорд, работавший в Monsanto, создал бледно-желтый свет, объединив зеленый и красный светодиоды (примечание: восприятие света является аддитивным, так что сочетание зеленого и красного света воспринимается как желтый свет. Напротив, краска субтрактивна, так что сочетание зеленого и красного цветов воспринимается как темно-коричневый). Крэфорду также удалось повысить яркость своих светодиодов примерно в десять раз по сравнению с уровнем Холоньяка. Продолжались исследования светодиодных подложек и конструкций, так что к 1990-м годам был доступен ряд цветов светодиодов, включая ярко-зеленый, оранжево-красный, оранжевый и желтый.
В 1986 году Герберт Марушка и Уолден С. Райнс, работая в Стэнфордском университете, изобрели светодиод из нитрида галлия, легированный магнием, который излучал синий свет, но интенсивность этого устройства была слишком низкой для практического применения. Несколько лет спустя прорывы в области эпитаксиального выращивания и методов легирования p-типа, запатентованные в 1991 году Теодором Мустакасом из Бостонского университета, открыли путь для производства синих светодиодов высокой яркости.
Затем наступил поворотный момент для индустрии светодиодного освещения. В 1994 году Сюдзи Макамура, работая в компании Nichia, изобрел синий светодиод высокой яркости, который до сих пор служит основой почти для всех коммерческих продуктов светодиодного освещения и за который он вместе со своими коллегами Исаму Акасаки и Хироши Амано получил Нобелевскую премию 2014 года. Это достижение позволило создать белый свет, просто нанеся люминофорное покрытие на линзу, покрывающую синий светодиод (светодиоды).
Первым широко доступным коммерческим светодиодным продуктом был охлаждаемый корпус. GE была первой компанией, которая установила значительное количество линейных светодиодных светильников для холодильных шкафов вместо люминесцентных ламп. Светодиодные лампы потребляли примерно 40 Вт, или примерно на 33% меньше энергии, чем их люминесцентные аналоги. Хотя это коммерческое продвижение было значительным, оно было ограничено нишевым рынком.
Затем, 3 августа 2011 года, компания Philips Lighting получила первую премию L-Prize, спонсируемую Министерством энергетики США, за свою светодиодную лампу типа А, излучающую 900 люмен при потреблении менее 10 Вт (на следующем изображении), что означает экономию энергии на 83 % по сравнению с эквивалентной лампой накаливания.
Прогресс в области светодиодов на этом не заканчивается, и в будущем нас ждет еще много открытий.
© digitrode.ru