Светоизлучающие диоды (СИД), «полупроводники, которые излучают свет при воздействии электричества [положительной полярности]» [1], находятся на грани захвата коммерческого и потребительского секторов светотехнической промышленности. Благодаря большей эффективности, более длительному сроку службы и своей «чистой» природе светодиоды — это будущее света, подталкивая традиционные лампы накаливания и люминесцентные лампы к исчезновению. Только более высокие производственные затраты на светодиоды продлили существование традиционных ламп.

История

При рассмотрении истории традиционных ламп более высокие затраты, связанные с производством светодиодов, не являются непреодолимым препятствием, которое необходимо преодолеть. Лампа накаливания просуществовала около 70 лет, прежде чем вытеснить «свечи, масляные фонари и газовые лампы» в качестве основного источника освещения.[2] Когда в 1809 году  Светодиодный Уличный Фонарь На Солнечных Батареях английским химиком Хамфри Дэви была создана первая грубая лампа накаливания, которая использовала две угольные полоски для получения света, она оставалась непрактичной. Позже, когда в 1820 году Уоррен Де ла Рю создал первую настоящую лампу накаливания, в которой для получения света использовалась платиновая нить накаливания, она была слишком дорогой для коммерческого использования. Только когда в 1879 году Томас Эдисон создал лампу накаливания с использованием обугленной нити в вакууме, лампа накаливания стала практичной и доступной для потребительского использования.

Хотя концепция светодиодов считается относительно новой, она впервые возникла в 1907 году, когда Генри Джозеф Раунд использовал кусок карбида кремния (SiC), чтобы излучать тусклый желтый свет. За этим последовали эксперименты, проведенные Бернхардом Гудденом и Робертом Вихардом Полем в Германии в конце 1920-х годов, в которых они использовали «люминофорные материалы, изготовленные из сульфида цинка (ZnS) [обработанного] медью (Cu)» для получения тусклого света.[3] ] Однако в то время существовало серьезное препятствие, заключавшееся в том, что многие из этих первых светодиодов не могли эффективно работать при комнатной температуре. Вместо этого их нужно было погружать в жидкий азот (N) для оптимальной работы.

Это привело к британским и американским экспериментам в 1950-х годах, в которых использовался арсенид галлия (GaAs) вместо сульфида цинка (ZnS) и созданию светодиода, излучающего невидимый инфракрасный свет при комнатной температуре. Эти светодиоды сразу же нашли применение в фотоэлектрических датчиках. Первый светодиод «видимого спектра», излучающий «красный» свет, был создан в 1962 году Ником Холоньяком-младшим (род. 1928) из компании General Electric, который использовал фосфид арсенида галлия (GaAsP) вместо арсенида галлия (GaAs). Когда-то существовавшие, они были быстро адаптированы для использования в качестве световых индикаторов.

Вскоре эти красные светодиоды давали более яркий свет и даже электролюминесценцию оранжевого цвета, когда использовались подложки из фосфида галлия (GaP). К середине 1970-х годов сам фосфид галлия (GaP) вместе с двойными подложками из фосфида галлия (GaP) использовался для получения красного, зеленого и желтого света. Это положило начало тенденции «к [использованию светодиодов] в более практичных приложениях», таких как калькуляторы, цифровые часы и тестовое оборудование, поскольку эти расширенные цвета учитывали тот факт, что «человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету». ]

Однако быстрый рост светодиодной промышленности начался только в 1980-х годах, когда были разработаны арсениды галлия-алюминия (GaAIA), обеспечивающие «сверхъяркие» светодиоды (в 10 раз ярче, чем используемые в то время светодиоды) — «сначала красного, затем желтого и… зеленый», что также требовало меньшего напряжения, обеспечивая экономию энергии. [5] Это привело к созданию первого светодиодного фонарика в 1984 году.

Затем, параллельно с появлением технологии лазерных диодов, направленной на максимальное увеличение светоотдачи, в начале 1990-х годов были созданы первые «сверхъяркие» светодиоды с использованием фосфида индия-галлия-алюминия (InGaAIP), отчасти благодаря созданию компанией Toshiba светодиода, который « отражал 90% или более генерируемого света…» Кроме того, в этот же период было обнаружено, что разные цвета, включая «белый» (хотя «настоящий» белый свет был получен только недавно благодаря использованию органических светодиодов ( OLED) компании Cambridge Display Technology в Великобритании) можно было производить за счет «регулировки размера запрещенной зоны» при использовании фосфида индия-галлия-алюминия (InGaAIP), во многом благодаря работе Шуджи Накамура из Nichia Corporation. , который разработал первый в мире синий светодиод в 1993 году.[6] Сегодня эта технология используется для производства светодиодов, которые излучают даже «экзотические цвета», такие как розовый, фиолетовый и цвет морской волны, а также «настоящий ультрафиолетовый черный» свет.[7]

Критическая веха была достигнута в 1997 году, когда производство светодиодов «высокой яркости» стало рентабельным, в которых интенсивность (выгоды) превышала связанные с этим затраты на их производство.
В связи с этой вехой появляются новые технологии, которые