ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ СВЕТОДИОДОВ
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ СВЕТОДИОДОВ.
Свечение кристаллов карбида кремния при протекании электрического тока
История светодиода берет свой старт с начала ХХ века. В 1907 году английский исследователь Генри Раунд предложил технологию, на которую опирается светодиод. Он обнаружил свечение вокруг контакта работающего детектора. В британской Лаборатории Marconi впервые в мире была зафиксирована люминесценция в карбиде кремния. Позднее в 1923 году российский ученый Олег Владимирович Лосев нашел связь этого явления. В Нижегородской лаборатории он наблюдал свечение кристаллов карбида кремния при исследовании явления излучательной рекомбинации. Лосев первый в мире доказал электролюминесценцию полупроводников, т.е. испускание ими света при протекании электрического тока. Это был первый шаг на пути создания светодиодов, но в течении нескольких десятилетий данному открытию не было найдено практического применения.
Промышленная разработка полупроводниковых ламп началась только в 1951 году. В США был создан центр по разработке «полупроводниковых ламп», действующих на основе «эффекта Лосева», его возглавил физик и изобретатель Курт Леговец. В 1955 году - Рубин Браунштайн из Radio Corporation of America заявил о наличии инфракрасного излучения арсенида галлия (GaAs) в комбинации с другими полупроводниковыми сплавами. Браунштайн наблюдал инфракрасное излучение, генерируемое простой диодной структурой на основе антимонида галлия (GaSb), арсенида галлия, фосфида индия (InP) и кремниево - германиевого сплава (SiGe) при комнатной температуре.
Первый красный светодиодный дисплей
В шестидесятые годы ХХ столетия были созданы первые светодиоды из GaP, излучающие красный и желто-зеленый свет. Длина волны, которую излучали эти приборы, находилась в пределах верхней границы восприятия человеческого глаза (500-600 нм), поэтому для целей индикации этого желто-зеленого свечения было вполне достаточно. Световая отдача этих светодиодов составляла около 1-2 Лм/Вт.

1962 год - в Иллинойском университете США, под руководством Ника Холоньяка, созданы первые светодиоды промышленного назначения на основе структур GaAsP/GaP. Именно Ник Холоньяк считается "отцом" современных светодиодов.
1968 год – создана первая светодиодная лампа для индикатора Monsanto. В этом же году в США компания Hewlett-Packard произвела и выпустила в свет первый в мире рекламный светодиодный экран. Это был дисплей с очень слабым световым потоком, информация на котором отображалась только красным цветом. До начала семидесятых годов видимые и инфракрасные светодиоды были очень дороги – до 200$ за штуку, и поэтому имели небольшое практическое применение. В 1968 году корпорация Monsanto впервые наладила серийный выпуск видимых светодиодов, использующих фосфид арсенида галлия, чтобы произвести красный светодиод подходящий для индикаторов.
Светодиод с пластиковой оболочкой-корпусом
В семидесятых годах ХХ столетия начинается бурное развитие этой отрасли. Светодиоды совершенствуются сразу по двум направлениям: расширение диапазона излучения и увеличение светового потока. Кроме того, под руководством российского ученого Жореса Ивановича Алферова разработаны многопроходные двойные гетероструктуры, благодаря которым была ограничена активная область рекомбинации, что увеличило внешний квантовый выход. Были предложены и практически изготовлены гетероструктуры, сначала на основе GaAs и его твердых растворов типа AlGaAs, а затем и на основе других полупроводниковых соединений, при этом красная часть спектра увеличилась до 15% (световая отдача до 10 Лм/Вт) а инфракрасная до 30% и более. Однако, важность этого открытия была признана лишь в 2000 году. Жорес Иванович Алферов стал лауреатом Нобелевской премии. Так же в семидесятых годах в лабораториях компании IBM в США, созданы голубые диоды на основе эпитаксиальных пленок GaN. Но срок службы таких светодиодов на тот момент был очень коротким.
В 1976 году - компания Hewlett Packard разработала и выпустила в свет светодиоды на основе фосфидов алюминия-галлия-индия, красно-оранжевого, желтого и желто-зеленого цвета. Их световая отдача достигала - 30 Лм/Вт (что больше, чем у ламп накаливания), а внешний квантовый выход - 55%. Чуть позже в начале восьмидесятых годов, ученые МГУ им. Ломоносова Чукичев Михаил Васильевич и Сапарин Геннадий Васильевич обнаружили яркое люминесцентное свечение частей образца GaN, легированного цинком, при воздействии на него электронного пучка. Понять причину этого явления в то время ученым не удалось.
Синий светодиод
Начиная с 1985 года поток света, излучаемый светодиодами, увеличился до 10 Лм и их стали применять как самостоятельные световые элементы. Проблема приборов с излучением в синем цветовом диапазоне, долго не находила своего решения. И лишь 28 марта 1991 года - японская компания Nichia Chemical производит светодиоды, дающие синее свечение. Этот день можно считать "днем рождения" синих светодиодов. Родителем этого изобретения стал японский ученый доктор Накамура (Shuji Nakamyra). Ему удалось решить эту проблему при помощи гетероструктуры, основанной на нитриде индия-галлия InGaN. Благодаря этому изобретению замкнулся "RGB-круг". А так же стало возможно соединить синие, желтые и красные кристаллы в одном трехкристальном светодиоде. Это изобретение дало возможность получения любого цвета излучения. В 1993 году компания Nichia Chemical Industries приступила к массовому производству голубых светодиодов на основе GaN.

В начале девяностых годов, светоотдача светодиодов достигает 30 Лм. 1997 год - Фред Шуберт, изготовил первый в мире светодиод, излучающий белый свет. А уже в 1998 году в России компанией Коверт-Лайтс был начат выпуск светодиодов нового поколения. К концу ХХ века ведущие мировые компании по производству светодиодов ("Toyoda Gosei", "Hewlett Packard", "Nichia Chemical", "Cree") производили по несколько десятков миллионов голубых и зеленых светодиодов в месяц. Светоотдача светодиодов достигает 60 Лм/Вт. С этого времени светодиоды становятся адекватной альтернативой лампам накаливания. Общее количество выпускаемых светодиодов в России приравнивалось к 100 миллионам штук в год, а в мире к десяткам миллиардов.

С 2000 года компании "Nichia Chemical" и "Osram" начали массовый выпуск светодиодов. В этом же году "Большая Тройка" компаний - "LumiLeds/Phillips", "Osram/Cree" и "GELcore/Uniroyal/GE" инвестировали свыше 70 миллионов долларов в исследования, связанные с развитием и возможностями применения и производства светодиодов. С появлением светодиодов в мире стремительно стал развиваться рекламный бизнес.

К середине 2006 года на территории США количество электронных рекламных "биллбордов" приравнивалось к 200 штук, и уже через год это количество удвоилось. Благодаря такой рекламе, произошел ощутимый скачок во всех сферах производства и реализации продукции.

К концу 2006 года светодиоды стали неотъемлемой частью современного рынка, и сфера их применений значительно расширилась. Светодиоды стали активно использовать для производства мобильных устройств, всевозможных табло, экранов и мониторов, автомобильной светотехники.

2008 год - университет Bilkent в Турции сообщил о достижении яркости люминесцентной эффективности 300 люменов в видимой области света светодиода построенного на монокристале.

2009 год - исследователи от Кембриджского Университета сообщили, что запустили технологический процесс для того, чтобы выращивать галлий азотирование (GaN) для создания LEDs непосредственно на кремнии. Издержки производства могли быть уменьшены на 90 % при использовании шестидюймовых кремниевых подложек, вместо двухдюймовых подложек из сапфира.

2010 год - корпорация Nichia сообщила о разработке экспериментальных светодиодов, которые благодаря нескольким усовершенствованиям в конструкции и материалах сделали большой шаг вперёд в повышении КПД источников света. Один из разработанных светодиодов, при токе 5 мА показал рекордную эффективность — 265 Лм/Вт - что уже совсем близко к теоретическому пределу для белых светодиодов, который японские учёные оценивают в 260–300 люмен на ватт. Для сравнения: обычные лампы накаливания выдают 13–17 Лм/Вт, а люминесцентные светильники — 60–90. Японцы утверждают, что эксперименты будут продолжены, поскольку резервы для повышения КПД ещё есть. И хотя нынешние рекордные образцы светодиодов слишком дороги для массового выпуска, в будущем цены должны снизиться, — обещают исследователи из Nichia.

В 2010 году применение светодиодов в качестве альтернативного общего освещения не превышало 5%, что составляло около 200 миллионов долларов.Однако к 2011 году эта цифра возросла почти до 1 миллиарда долларов и по прогнозам аналитиков эта цифра с каждым годом будет расти.

Грандиозные LED - проекты 21 века.
Самый большой светодиодный дисплей в Токио
Компания Mitsubishi Electric построила самый большой в мире дисплей, идентичный трем теннисным кортам, составленным вместе. В гигантском экране применена технология Aurora Vision - его поверхность составляют несколько миллионов ярких светодиодов. Причем повторяющийся узор из точек трех базовых цветов подобран таким остроумным образом, что позволяет добиться максимального разрешения в цвете с заданным числом светодиодов. Новинка, установленная на ипподроме в Токио, имеет высоту 11,2 метра, а длину 66,4 метра, так что площадь ее составляет примерно 744 квадратных метра. Стоимость экрана составила 28 миллионов долларов. Заказчиком выступила японская ассоциация скачек JRA. Теперь болельщики могут наблюдать детали соревнований во всей красе, да еще одновременно детали, снятые с нескольких камер.

В Китае очень много светодиодов на улицах, и одними из самых ярких объектов ночью являются – гигантская светодиодная медиа-стена в Пекине и телебашня в Гуанчжоу. Прекрасные образцы комбинации альтернативной энергетики и светодиодного медиа-носителя.

Так же в Пекине сооружен полноцветный светодиодный экран огромных размеров. Его запуск был приурочен к летней Олимпиаде 2008 г. Экран встроен в козырёк над пешеходной зоной и расположен на высоте 24 м. при входе в мегамолл города. Комбинация из пяти светодиодных экранов образует сплошную поверхность с размерами 250 x 30 м и имеет площадь 7500 м2. По истине гигантский светодиодный экран.

Телебашня в Гуанчжоу
Светодиодная стена в Пекине
Светодиодный экран в Пекине
Казино в Макао
Казино в Макао (Специальная Административная Область (SAR), Китай, известны тем, что ослепительные огни и экстравагантные сооружения, конкурируют с самим Лас-Вегасом. Grand Lisboa Hotel установил интеллектуальную систему освещения, используя программированную технологию от Daktronics, которая комбинирует наружные эффекты освещения, которые способны создать и показывать заданные текстовые сообщения, графику, мультипликации и видеоизображения. Дизайн здания Grand Lisboa Hotel был вдохновлен желтым цветком лотоса, который является официальной эмблемой Макао SAR. В будущем, когда здание будет достроено, оно будет представлять собой высокую башню, возвышающейся из овальной основы подиума. Сам овальный подиум, который измеряется в 56 метра (184 фута) высотой и 189 метров (620 футов) шириной, с общей площадь приблизительно 10 609 квадратных метров, полностью освещенной более чем 59 000 ProPixel -LED лампами от Daktronics.

Нью-Йорк, известная площадь Таймс Сквер. Экран знаменитой студии «АВС». Полноценный светодиодный дисплей, имеющий площадь в несколько квадратных метров. Этот экран был смонтирован из 16 миллионов светодиодных элементов.

Одним из самых больших экранов, который изготовили китайские производители на экспорт, считается LED - экран, установленный в городе New Giza в Египте. Его площадь составляет 1208 м2, шаг экрана 32 мм. Экран адаптирован к жаркому климату и песчаному ветру. Его монтаж на месте занял 1 месяц.

Экран студии “abc” в Нью-Йорке
Экран в городе New Giza
Светодиодный экран на стадионе команды Atlanta Braves
Светодиодный экран на стадионе команды Atlanta Braves стал самым большим в мире наружным видеоэкраном высокого разрешения. До его запуска в классе HD светодиодных экранов лидировал видеоэкран, фирмы «Daktronics» для стадиона Dolphins в Майами. Он представляет из себя два больших дисплея «ProStarВ®» с разрешением 1280 х 720 пикселей каждый. Этот видеоэкран имеет площадь 636 м2.
Светодиодный экран “Viva Vision” в Лас-Вегасе
В Лас-Вегасе на улице Фримонд работает самый большой в мире светодиодный экран "Viva Vision" стоимостью в 17 миллионов долларов. Больше года рабочие трудились над заменой почти 2 миллионов обычных лампочек на 12,5 миллионов светодиодов. Новые светодиоды, расположенные на высоте 30 метров от земли, способны улучшить качество изображения на 900% по сравнению с их предшественниками, в результате давая изображение, сравнимое по качеству с изображением телевизора HD последнего поколения. Компания LG - создатель уникального светодиодного экрана, согласилась заплатить 2,25 миллиона долларов в качестве спонсорской поддержки проекта, при условии предоставления права показа рекламы её продукции перед 16 миллионами зрителей, ежегодно. Длина гигантского светодиодного экрана составляет 1500 футов (приблизительно 500 метров), а ширина 90 футов (30 метров). Для того чтобы понять, насколько внушительны размеры этого дисплея, можно сравнить его площадь с площадью пяти футбольных полей!
Небоскреб Podium в ОАЭ
Где же еще, как не в ОАЭ, может расположиться небоскреб, одной из стен которого станет гигантский LED - экран? Назвали проект Podium, а место под строительство выдали на территории крупного развлекательного комплекса Dubailand. Светодиодная стена высотой 33 этажа будет иметь немного искривленную форму. Разглядеть изображение можно будет с расстояния полутора километров.
Шоу роботов “Танцующие журавли”, Сингапур

Сингапурский курортный комплексе Resorts World Sentosa представил грандиозное шоу роботов «Танцующие журавли» с гигантскими LED - экранами, которых можно увидеть практически из любой точки города.

В представлении задействованы два 30-метровых подъемных крана, сравнимых по высоте с десятиэтажным домом. Это самое высокое в мире аниматроник-шоу, в котором участвует «ожившая электроника». Краны почти полностью изготовлены из стали и весят около 80 тонн каждый. Однако, это не лишает танцующие краны изящества и грации, с которой роботы воспроизводят брачные танцы журавлей.

Кроме подъемных кранов, для создания «Танцующих журавлей» использовались экраны LED, световые, пиротехнические и звуковые эффекты, а также оригинальная музыка. Работа над подготовкой шоу велась в течение трех лет. Его автор – четырехкратный обладатель премии «Emmy» Джереми Рейлтон, который создал сценографию концертов звезд мировой величины: Майкла Джексона, Шер, Барбары Стрейзанд и Дайаны Росс.

Светодиодное освещение в 21 веке является одним из самых перспективных направлений в малой энергетике. Применение светодиодных светильников и ламп на промышленных предприятиях, складах, торговых комплексах, офисных центрах, городских сетях уличного освещения, автомагистралях и в каждом доме - во много раз повышает энергоэффективность. Сегодня светодиодное освещение, конечно требует серьёзных вложений средств, но с уверенностью можно сказать, что экономия на электроэнергии, которая составляет до 90%, быстро окупит все затраты.

Светодиодное освещение – уже не роскошь, а энергоэффективное средство для повышения комфорта и качества жизни!