для освітлення (Lighting Class LED). Ці світлодіоди повинні задовольняти певним вимогам до світлового потоку і колірній температурі. Зокрема, як декларується провідними виробниками, світловий потік таких світлодіодів не повинен знижуватися більш ніж на 30% від початкового значення за 50000 годин роботи, а також зміна колірної температури не повинно бути візуально помітно.
Світлодіод складається з напівпровідникового кристала на підкладці, корпусу з контактними висновками і оптичної системи. Сучасні світлодіоди мало схожі на перші корпусні світлодіоди, що застосовувалися для індикації. Конструкція потужного світлодіода серії Luxeon, що випускається компанією Lumileds, схематично зображена на малюнку 2.
Малюнок 2 - конструкція потужного діода
. Відкриття і перші розробки. Світлодіоди на основі карбіду кремнію (SiC)
Вперше випромінювання світла напівпровідниковими структурами було експериментально виявлено на початку XX ст. У 1907 р Генрі Джозеф Раунд перевіряв можливість застосування кристалів карбіду кремнію (SiC), або, як його тоді називали, - карборунда, в якості випрямляючих твердотільних детекторів. Пізніше ці детектори отримали назву «кристалічних детекторів». Вони використовувалися як демодулятори радіочастотних сигналів в перших радіоприймачах. Робота кристалічних детекторів була вперше продемонстрована в 1906
У той час структури типу «кристал-точковий металевий контакт» часто досліджувалися в пошуках альтернативи дорогим вакуумним диодам, вперше з'явилися в 1904 р і споживають багато електричної енергії. При роботі з кристалами карборунда Раунд помітив світіння. Фактично саме з цього моменту і починається історія світлодіодів. Правда, в ті часи не існувало точних методів визначення властивостей матеріалів, що не дало можливості пояснити фізику процесу випромінювання світла. Проте Раунд негайно доповів про свої спостереження редакторам журналу «Електричний світ» [3].
У 1928 р Олег Володимирович Лосєв опублікував результати своїх досліджень явища люмінесценції, спостережуваного в випрямляючих діодах на основі siс, використовуваних як демодуляторів в радіосхемах, на переходах метал-напівпровідник. Дані експерименти він проводив в 1923 р Лосєв встановив, що випромінювання світла в одних діодах виникає тільки при їх зміщенні у зворотному напрямку, а в інших - при зміщенні як у прямому, так і в зворотному напрямках. Таким чином був відкритий ефект прямого перетворення енергії електричного струму в світлову. Це явище отримало назву електролюмінесценції [3].
Однак потужність випромінювання і ККД джерела світла на основі SiC були настільки малі, що він представляв лише науковий інтерес, хоча Лосєв вже тоді припустив можливу область застосування відкритого ним ефекту. Він намагався знайти причину виникнення люмінесценції, припустив, що дане явище «дуже схоже на процес випускання холодних електронів», і виявив, що процес появи і зникнення світіння в діодах на основі SiC відбувався дуже швидко, що робило можливим виготовлення на їх основі так званих « світлових реле ». Дещо пізніше, в кінці 30-х рр. XX ст., У своїх роботах О. В. Лосєв вказав, що світіння виникає в кристалі на кордоні між p- і n-областями [3,4].
До кінця 60-х рр. були розроблені технології одержання плівок SiC і виготовлення на їх основі напівпровідникових пристроїв з pn-переходом [3,5,6]. Діоди з карбіду кремнію були прабатьками сучасних світлодіодів на основі блакитного світіння. На жаль, SiC є непрямозонних напівпровідником, тому ймовірність міжзонних оптичних переходів в ньому дуже мала. Як наслідок, ефективність таких світлодіодів вкрай низька, вона складає соті, а то й тисячні частки відсотка. Кращі світлодіоди на основі SiC випромінювали світло з довжиною хвилі 470 нм і мали значення ККД близько 0,03%. До початку 90-х рр. випуск світлодіодів на основі SiC блакитного світіння був практично припинений, оскільки цей матеріал не міг далі конкурувати з напівпровідниковими матеріалами типу AIIIBV.
. Світлодіоди на основі структур AIIIBV: від GaAs до AlInGaP
У 50-70-ті роки XX ст. почалося промислове виробництво перших світлодіодів на основі напівпровідникових матеріалів типу AIIIBV - арсеніду галію (GaAs), фосфіду галію (GaP) та їх твердих розчинів. Діапазон довжин хвиль випромінювання цих світлодіодів займав область від інфрачервоного до жовто-зеленого діапазону (приблизно 560-570 нм). У другій половині 70-х рр. і в 80-ті роки почалося виробництво світлодіодів на основі четверні розчинів AlInGaP. Довжини хвиль цих світлодіодів займають червоний і жовтий діапазони видимого спектру, світлодіоди мають високий квантовий вихід і в даний час використовуються для отримання червоного, помаранчевого і жовтого кольору [3].
...
