История светодиода

В основе работы светодиода лежит явление электролюминесценции, т.е. излучение света при прохождении электрического тока через полупроводники. Впервые его наблюдал сотрудник британской компании Маркони (Marconi Company) — Генри Раунд (Henry Round) в 1907 году. Раунд занимался исследованиями, связанными с разработкой технологии радиопередачи над поверхностью земли и моря в различное время суток. Он пропускал электрический ток напряжением 10 вольт через кристалл карборунда (карбид кремния) и заметил, что тот испускает желтоватый свет. Раунд опубликовал короткую заметку о своем наблюдении в журнале Electrical World, однако не стал продолжать свои исследования в этой области.

В 1923 году советский исследователь Олег Лосев наблюдал в Нижегородской радиолаборатории свечение диодов на основе карбида кремния и оксида цинка. Скорее всего, Лосев не знал о работе своего предшественника, но в отличие от Раунда, он сумел оценить значимость открытия. Продолжив работу, Лосев создал ряд изобретений основанных на принципе электролюминесценции. В 1927 году Лосев подробно описал исследуемый эффект в журнале «Телеграфия и телефония без проводов» и установил минимальный ток, необходимый для возникновения свечения.

За период с 1924 по 1930 годы Лосев публикует ряд работ, в которых была доказана нетепловая природа излучения, представлены спектры испускаемого света и вольтамперная характеристика диодов. Также он получил несколько патентов на «Световое реле» (первое в 1927, второе в 1929 году), закрепив за Россией приоритет в исследовании светодиодов.

Промышленное значение светодиоды получили только в начале 60-х годов, после того как Ник Холоньяк (Nick Holonyak) изобрел красный светодиод для компании General Electric. Позднее он продолжил свои исследования в университете Иллинойса, где были созданы светодиоды желто-зеленого и красного свечения. Аспирант Холоньяка Джордж Крафорд изобрел в 1972 году первый желтый светодиод и десятикратной яркости красный и красно-оранжевый светодиоды.

Первый синий светодиод создал в 1971 году Жан Панков, однако его изготовление было связано с серьезными затратами, поскольку в нем применялась сапфирная подложка. Только в 1990 году, благодаря Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura), сотруднику японской корпорации Nichia, промышленность получила возможность выпускать синие светодиоды. Уже в 1993 году Nichia удалось наладить производство новых «дешевых» синих светодиодов.

Считается, что с 60-х годов развитие светодиодной техники идет в геометрической прогрессии, причем технические параметры улучшаются в два раза через каждые 36 месяцев, по аналогии с законом Мура. Эта зависимость получила название закона Haitz (по имени Dr. Roland Haitz).

В настоящее время промышленности удалось получить очень яркие светодиоды, светоотдача которых приблизилась к характеристикам люминесцентных ламп, что позволило создавать экраны, обладающие высокой яркостью и контрастностью. Такие экраны способны отображать информацию даже при ярком солнечном свете, имеют огромные сроки службы и низкое энергопотребление.

Кроме того, светодиоды широко используются в качестве индикаторов, в оптопарах, в качестве источника излучения в оптоволоконных сетях, для подсветки ЖК экранов мобильных устройств. Мощные светодиоды могут использоваться в качестве источника света в фонарях, лампах бытового и промышленного назначения.