مخترع اولین لامپ رشته ای. چه کسی اولین لامپ رشته ای را اختراع کرد: Lodygin یا Edison.

او 150 مشترک داشت و به 12 کارمند خدمت می کرد. این یکی از اولین مبادلات تلفنی بود امپراتوری روسیه. همه دیودهای ساطع نور طیفی ساطع کننده نور مرئی رایج تر می شوند. ابتدا مسابقه ای برای ایجاد دستگاه های ساطع کننده نور سفید و جایگزینی بیش از نیمی از لامپ های ادیسون در جریان است.

ما به دنبال یک انقلاب واقعی فناوری هستیم. آنها دستگاه های نیمه هادی به نام دیودهای ساطع کننده نور ایجاد کردند. به خوبی شناخته شده است که به عنوان LED های کوچک قرمز یا زرد ال ای دی های درخشانشروع به تغییر لامپ ها در بسیاری از برنامه ها می کند. دیودهای ساطع کننده نور، نور ساطع کننده نور بیشتری را به روشی کارآمدتر از لامپ های رشته ای خود تولید می کنند - در مورد نور قرمز، راندمان 10 برابر بیشتر است.

در این مدت، مهندسان در تلاش هستند تا هزینه های تولید LED را کاهش دهند، کارایی را بهبود بخشند و شادابی رنگ را افزایش دهند. در واقع دیودهای قرمز، زرد و ساطع کننده نور را همیشه می توان با نور سفید که بسیار مورد استفاده قرار می گیرد مخلوط کرد. روزی، چنین دیودهایی می توانستند برای بیش از یک دهه از چراغ جلوی توماس ادیسون جایگزین سرآستین شوند.

در جایی، دیودهای ساطع کننده نور حتی در حال حاضر جایگزین لامپ های رشته ای شده اند. قابل توجه ترین برنامه های کاربردی جدید برای صنعت خودرو. دیودهای ساطع کننده نور را می توان در هر دو سیگنال فراگیر و نور استفاده کرد. لامپ ها و سایر لامپ های رنگی معمولاً از لامپ های رشته ای با پوشش فیلتر با رنگ های روشن مورد نیاز استفاده می کنند. اگرچه خود فیلتر کردن بسیار ارزان است، لامپ ها نوری را ساطع می کنند که کسری از درصد برای هر لومن هزینه دارد، اما چنین نگاه تاری به طرز وحشتناکی ناکارآمد است. به عنوان مثال، فیلتر قرمز حدود 80 درصد را اشغال نمی کند.

بنابراین، میزان نور از 17 لومن در هر شفت الکتریکی به سه چهارم کاهش می یابد. شکل 1 به لطف پیشرفت در فناوری LED، راندمان تابش حتی بیشتر از منابع نور معمولی است. با دیودهای ساطع نور، نور قرمز تولید شده توسط سیگنال 15 سانتی متر فاصله دارد، اما تقریباً همه آنها به رنگ مورد نیاز هستند. اعتقاد بر این است که سیگنال LED ها فقط 10 تا 25 وات مصرف می کند - بسیار کمتر از یک لامپ رشته ای مشابه که 50 تا 150 وات مصرف می کند.

بنابراین، صرفه جویی در انرژی باعث می شود که LED های بزرگتر فقط در یک سال جبران شوند. افزودن دیودهای سایه دار به سرویس قوس در حال تبدیل شدن به آسانی است، به همین دلیل است که دیودهای ساطع کننده نور به طور فزاینده ای برنامه ریزان شهری را جذب می کنند. فضاهای داخلی در عرض چند سال از دیودهای ساطع کننده نور استفاده کردند، زمانی که در وسایل بزرگ روستایی تمام رنگی ظاهر شدند. از آنجا که هر نور مقداری رنگ مشخص تولید می کند، کاربران می توانند تقریباً کل طیف را کنترل کنند. رنگ های مختلف دیودهای ساطع کننده نور دارای یک ماتریس واحد خواهند بود که به کاربران این امکان را می دهد تا طیف گسیل نور منسجم خود را تنظیم کنند.

به عنوان مثال، قرمز، زرد و سفید نور سفید را می توان "قرمز" کرد اگر قسمت قرمز قرمز باشد و آبی بیشتری اضافه شود. انعطاف پذیری به شما یک روش کاملا جدید از زندگی می دهد. فرض کنید اگر اتاق اتاق را عوض کنید یا دیوارهای آن را دوباره عوض کنید، می توانیم با تنظیم طول موج های تابشی رنگ اتاق را تغییر دهیم. عکاسانی که دیگر مجبور به برش فیلتر نیستند نمی توانند بر مزایای رعد و برق غلبه کنند.

دیودهای ساطع کننده نور نیز به شما امکان می دهند به علم پزشکی بپردازید. به عنوان مثال، دیودهای ساطع کننده نور با خود دمای عملیاتیکه دقیقاً توسط نمودارهای طول موج و زاویه باز تعریف شده است، به محققان در این زمینه اجازه می دهد تا تومورهای فتودینامیک یک رویداد درمانی را به طور مؤثرتری مطالعه کنند. بیماران با حساس ترین داروها درمان می شوند که عمدتاً در سلول های تومور انباشته می شوند. طول موج مورد نیاز پرتو در طول انتشار بسیاری از مواد شیمیایی به هم متصل می شود و سلول ها را از بین می برد.

با استفاده از دیودهای ساطع کننده نور در یک ماتریس، دانشمندان توانستند یک صفحه "سبک" صاف ایجاد کنند که آزادسازی داروهای حساس را بدون سوزاندن پوست بیمار تحریک می کند. یک دیود ساطع نور معمولی یک توپ استوانه ای شفاف بی رنگ با قطر حدود 5 میلی متر و طول حدود 8 میلی متر است. اگر دیودها روشن شوند و با دقت بیشتری گردش کنند، از طریق آن پایه هادی جریان و سیم پیچی شبیه یک آینه مینیاتوری را خواهیم دید. کاسه یک بازتابنده است که حاوی مقدار زیادی تراشه نیمه رسانا است.

لایه بعدی که روی لایه اول قرار دارد حاوی الکترون نیست یا همانطور که الکترونیک می گوید باید با ذرات بسیار نازک به طور مثبت منفجر شود. دارو از نوع p است. ولتاژی در الکترون‌ها و حفره‌های لایه فعال وجود دارد، جایی که فوتون‌ها - کوانتوم‌های نور - ساطع می‌کنند. تعداد عکس ها و طول موج به لایه فعال اتمی و در کنار لایه های ساختار بستگی دارد.

در اولین دیودهای ساطع کننده نور منتشر شده در دهه هفتم، آلیاژ آرسنیک و فسفر، الکترون ها و حفره ها بسیار ناکارآمد برخورد کردند، پس از نور قرمز یک فوتون، تقریبا یک هزارم الکترون ظاهر شد. چنین دیودهای ساطع کننده نور کمتر از ده پیکسل نور ساطع شده توسط لامپ های رشته ای نسبتاً کوچک با فیلتر قرمز تولید می کنند.

شکل 2 یک تراشه نیمه هادی از یک پایه دیود ساطع کننده نور تشکیل شده است. با اتصال «سوراخ» به لایه رسانا و الکترون های لایه رسانا، در امتداد لایه های رسانا حرکت می کنند. هنگامی که آنها ملاقات می کنند، یک فوتون را در معرض دید قرار می دهند. رنگ نور به لایه فعال محیط بستگی دارد.

مهمتر از همه، این بهبود مبتنی بر کیفیت بی‌نظیر رسانه و توسعه محیطی بود که برای الکترون‌ها و حفره‌های فوتون‌ها بهتر باشد. وقتی دانشمندان متوجه شدند که رسانه ها باید همگن باشند، کارایی به طور قابل توجهی بهبود یافت.

هنگامی که هر لایه از لایه مشتق شده از مواد شیمیایی مختلف تشکیل شده است، که امکان تجمع بهتر الکترون ها و حفره ها را در لایه فعال فراهم می کند، احتمالات الکترون با حفره دوباره ترکیب می شود و قدر افزایش می یابد. محققان همچنین یاد گرفتند که چگونه خواص لایه نیمه هادی را با دقت بیشتری تغییر دهند. آنها می توانند لایه فعال مواد شیمیایی را تغییر داده و لایه های ناخالصی را مایع کنند. برای بیان رایج ترین نمونه ها، بیایید به سیلیکون نگاه کنیم. سیلیکون عنصری از چهارمین عنصر سیستم تناوبی سیستم مندلیف است - دارای چهار الکترون است که با اتم های دیگر پیوند دارند.

کریستال هر اتم را با الکترون ها با اتم های همسایه به اشتراک می گذارد. در اواخر دهه 1990، دیودهای ال ای دی فسفریت فسفریت منیزیم به قدری روستایی بودند که توسط اولین ماشین حساب ها و ساعت های دیجیتالی مورد استفاده قرار گرفتند. یکی دیگر از ویژگی های مهم دیود ساطع کننده نور در بهبود لوازم جانبی، فناوری جدید تولید بود که امکان به دست آوردن قابل اعتماد کریستال های با کیفیت بالا را فراهم کرد. یکی از این فناوری‌ها رسوب بخار است که در آن گاز گرم شده بر روی یک بستر آزاد می‌شود که لایه‌های نازکی ایجاد می‌کند.

راسل دوپوی، که در حال حاضر در دانشگاه تگزاس مشغول به کار است، فناوری متفاوتی را پیشنهاد کرده است - گازهای سیل را روی یک تخت سنگفرش منحرف می کنند. محققان موفق شدند لایه فعال آرسنید را که برای رشد لایه فعال استفاده می شد با فسفر شفاف جایگزین کنند. علاوه بر این، دیود ساطع کننده نور یک شکل هرمی معکوس داده شد.

این شکل تعداد بازتاب داخلی را کاهش می دهد و شدت نور باقیمانده تراشه را افزایش می دهد. به لطف طراحی بهبود یافته، محققان به همان سطح رسیده اند، به طوری که می توانند دیودهای ساده و سبک وزن را ببینند. در حال حاضر امکان خرید LED های سفید کم مصرف وجود دارد که بسیار بهتر از لامپ ها هستند، اما دستگاه های پرقدرت مناسب برای روشنایی هنوز در بازار انبوه قیمت بالایی دارند. اگر بتوانید چنین وسایلی را ارزان‌تر کنید، پتانسیل شما میلیونر می‌شود. به جای گاز، گاز پر شده با یک لیوان لامپ، که عمر نسبتاً کوتاهی دارد، در حالی که اشکال بیشتر انرژی آن را بی فایده می کند، مصرف کنندگان می توانند از مواد جامد با عمر طولانی استفاده کنند.

به عنوان مثال، دیودهای ساطع کننده نور که در خودروها استفاده می شود، هرگز نمی توانند در تمام سرویس های خودرو تعویض شوند. در حالی که دیود ساطع کننده نور با انرژی مصرف می شود، نسبت به بقیه وسایل الکترونیکی به باتری بیشتری نیاز دارد.

در ایالات متحده، 20 تا 30 درصد از استفاده از رادیوگرافی استفاده می شود. تمام برق تولید شده در منطقه حتی بهترین سیستم های روشنایی استاندارد اجازه نمی دهند نور بیش از 25 درصد بچرخد. برق

ال ای دی های کم مصرف سفید در حال حاضر برای استفاده می شوند تلفن های همراهو صفحه کلید، و همچنین برای کنترل سیگنال هایی که ترافیک را کنترل می کنند. با نسل دوم دیودهای ساطع نور قدرتمندتر راه اندازی کنید، که ممکن است برای مثال برای روشنایی خیابان یا تبلیغات مناسب باشد. با این حال، بعید است که بتوان در ده یا دو سال آینده لامپ سوئیچینگ گاراژ را انتظار داشت، در درجه اول به این دلیل که LED های سفید هنوز آنقدر موفق نیستند که کارآمد و ارزان باشند.

دیودهای ساطع کننده نور از دو طریق می توانند نور سفید تولید کنند. یکی از روش هایی که در آن ساطع کننده های نور قرمز، زرد و آبی، ساطع کننده های نور ساطع می کنند، استفاده از نظریه جمع رنگ است. نقطه ضعف ریو این است که انتقال تابش دیود ساطع نور به طور موثر و همگن بسیار دشوار است.

روش دیگر مبتنی بر فسفر همراه با فوتون های ساطع کننده دیود است. به عنوان مثال، می توانیم یک دیود آبی روشن را با فسفر زرد بپوشانیم. هنگامی که دیود ساطع کننده نور فعال می شود، کوانتوم به فسفر می رسد و ذوب می شود و نور زرد را جرقه می زند که به آبی روشن تبدیل می شود و نور سفید به آن می دهد. در غیر این صورت، می‌توانیم از یک دیود ساطع کننده UV و آینه فلورسنت قرمز، زرد و آبی مزدوج آن استفاده کنیم و در نتیجه نور سفید تولید کنیم.