Historie LED diod ve zkratce

Slyšeli jste někdy větu "vždy je co zlepšovat"? Pro vývoj LED diod to platí více, než si myslíte. Historie LED diod a jejich vývoj byl někdy pomalý, ale v posledních letech je opravdu rychlý. Přečtěte si další informace o historii LED diod.

Historie LED diod, krátký kurz

Vzhledem k jejich větší popularitě v 21. století se většina lidí domnívá, že světelné diody jsou novinkou. To však není zcela pravda, tato technologie se vyvíjela mnoho let.

Elektroluminiscenci, která je základem LED diod, poprvé objevil Henry Joseph Round v roce 1907. Ale až v roce 1962 inženýr Nick Holonyak využil tento vědecký poznatek k vytvoření LED diod, které produkují viditelné světlo, jak ho známe.

LED diody jsou dnes všude, od pouličního osvětlení a prodejních pultů až po televizní ovladače a semafory. Cesta od desky plošných spojů ke stropnímu svítidlu není úplně jednoduchá.

Vraťme se na začátek historie.

Kdo vynalezl LED osvětlení?

Nick Holonyak vynalezl LED diodu, pokud by v historii LED diod měl být jmenován pouze jeden člověk.

Vývoj LED diod je nejlépe chápat jako spolupráci. V posledních dvou desetiletích se tato technologie velmi rozvinula a došlo k velkému komerčnímu skoku.

K vědeckému poznání moderních LED světel přispělo mnoho lidí. Historicky nejvýznamnější je Nick Holonyak.

Nick byl technicky zdatný mladý muž, který vyrůstal v malém městě v USA. Dětství strávil s otcovým vozem Ford Model T. Nickův otec ho povzbuzoval, aby se věnoval elektrotechnice. Nick tedy získal bakalářský, magisterský a doktorský titul na Illinoiské univerzitě.

Po ukončení studia v roce 1957 pracoval pro společnost General Electric, výrobce zářivek a halogenových žárovek. Holonyakův velký průlom nastal v roce 1962, kdy byl pověřen vytvořením infračerveného laseru. Během svých experimentů Nick náhodou vytvořil červenou LED diodu.

Zatímco jiní vědci se elektroluminiscencí zabývali již řadu let, Nickova LED dioda byla první, která vyzařovala světlo ve viditelném světelném spektru. Jinými slovy, byla první, která produkovala světlo, jež mohli lidé vidět. Všechny předchozí diody svítily infračerveným světlem, které je pro oko neviditelné.

Během jednoho roku prodávala společnost General Electrics vynalezenou žárovku za více než 200 dolarů za kus. V článku Selected Fires z roku 1963 předpověděl, že LED diody brzy pokryjí celé spektrum světla a nahradí Edisonovy žárovky. Trvalo to 50 let, ale trajektorie LED byla předpovězena.

Kdy byla LED dioda vynalezena?

Zásluhou Nicka Holonyaka se v roce 1962 zrodila první LED dioda s viditelným světlem. Nebyl to však náhodný vynález, kde se tedy vzala věda, která stojí za LED diodami?

Historie LED diod je překvapivě dlouhá více než 100 let!

V roce 1907 objevil britský vědec Henry Joseph Round jev elektroluminiscence. Zjistil, že když se na krystal karbidu křemíku přivede elektrický proud o napětí 10 V, vyzařuje světlo. Děje se tak proto, že kladně nabité elektrony se setkávají se záporně nabitými elektrony a vyvolávají reakci.

Tento objev byl průlomový, ale žluté světlo, které Henry vytvořil, bylo bohužel příliš slabé na to, aby bylo skutečně užitečné.

https://en.wikipedia.org/wiki/H._J._Round

Vědci pokračovali ve studiu elektroluminiscence po celou první polovinu 20. století. Termín oficiálně zavedl George Destriau v roce 1936.

Jako první si potenciálu elektroluminiscence všiml ruský vědec Oleg Vladimirovič Losev. Po pozorování světelné emise oxidu zinečnatého a karbidu křemíku publikoval Losev v letech 1924 až 1930 články, v nichž představil LED a její možné využití.

Losev ve svém patentu "Světelné relé" z roku 1927 napsal:

https://en.wikipedia.org/wiki/Oleg_Losev

"Navrhovaný vynález využívá známý jev luminiscence a použití takového detektoru v optickém relé pro vysokorychlostní telegrafní a telefonní komunikaci, přenos obrazu..."

Stejně jako mnoho jiných vědců i Losev předběhl svou dobu.

Jak se světlo LED stalo populárním?

To vyvolává otázku. Pokud byla led světla vynalezena v roce 1962, proč se vyvinula až v polovině roku 2000? Vše závisí na penězích. V historii LED diod byla dlouhá tvůrčí přestávka.

Když společnost General Electrics začala v roce 1963 prodávat červené LED diody, prodávaly se za více než 200 dolarů za žárovku. To bylo naprosto absurdní ve srovnání s 5 až 20 dolary, které byli lidé zvyklí platit za žárovky. Kromě toho nebylo LED světlo dostupné v bílé barvě. Dnes jsou led světla k dostání za pouhých pár eur v obchodě se smíšeným zbožím... Skutečná masová výroba začala v 70. letech 20. století.

V 70. letech 20. století se začaly dít

1972 Herb Maruska a Wally Rhines na Stanfordově univerzitě vynalézají modrou LED diodu. Spolu se svým profesorem Davidem Stevensonem tuto technologii dále rozvíjeli a dosáhli také zeleného světla. Tuto technologii nitridu hořčíku a galia si nechali patentovat a dodnes je základem technologie modrého světla LED.

V polovině 70. let 20. století začala společnost Fairchild Optoelectronics sériově vyrábět LED diody, ale problémem LED diod byla stále jejich nízká svítivost.

Postupem času začaly LED diody v kalkulačkách a další elektronice používat velké společnosti, jako například IBM a HP. LED diody se začaly častěji používat jako malé kontrolky.

S rostoucí poptávkou se zvyšoval objem výroby. Masová výroba umožnila použití LED diod v nových výrobcích.

Historie LED diod od 80. let 20. století

V 80. letech 20. století byl zahájen vývoj LED diod na bázi arsenidu galia a hliníku. Zapojili se do něj velcí výrobci a koncem 80. let Theodorode Moustakas vynalezl nový jednodušší způsob výroby nových vysoce svítivých (ve srovnání s předchozími) světelných diod. Tento vynález byl patentován v roce 1991.

Na základě předchozího vynálezu vyvíjí Shuji Nakamura (současně Isamu Akasaki a Hiroshi Amano) první modrou LED s vysokým jasem využívající nitrid galia a její aplikace, které by mohly být využity i komerčně. Těmto osobám byla později udělena Nobelova cena za fyziku za rok 2014 jako vynálezcům moderní modré LED.

Moderní křemíkové LED obvody byly vyvinuty v letech 2001-2002 a v roce 2000 všechny velké firmy: Osram, Cree, Philips vyvíjejí konkurenční LED obvody. Historie LED se stále píše.

Bílé světlo

Přestože lze bílé světlo vytvořit pomocí jednotlivých červených, zelených a modrých diod LED, vede to ke špatnému podání barev, protože jsou samostatně vyzařovány pouze tři úzké pásy vlnových délek světla. Po nástupu účinných modrých LED diod následoval rychlý vývoj první bílé LED diody.

V tomto zařízení (známém jako "YAG") vytváří fosforový povlak dopovaný sérem žluté světlo prostřednictvím fluorescence. Kombinace tohoto žlutého světla a zbývajícího modrého světla vypadá pro oko bíle.

https://en.wikipedia.org/wiki/Yttrium_aluminium_garnet

První bílé LED diody byly drahé a neúčinné. Od té doby se světelný výkon exponenciálně zvýšil. Vývoj vedly společnosti jako Panasonic, Nichia a Samsung.

V roce 2014 se v laboratorním experimentu podařilo získat 303 lumenů na watt a LED obvod s teoretickou životností 100 000 hodin. V praxi by to však vyžadovalo tak masivní chlazení, že to nedává komerční smysl. V současné době produkují LED obvody v hotovém svítidle 100 až 170 lumenů na watt, v závislosti na použití.

Ale Led se stále vyvíjí.

Níže je uveden souhrnný časový přehled historie vývoje LED:

Poslední slova

Její vývoj trval dlouho, řada vývojářů ji vyvíjela více než 100 let.

Dnes jsou LED obvody všude. Zařízení, na kterém čtete tento článek, obsahuje LED obrazovku, místnost, ve které se nacházíte, obsahuje LED světla... LED už tedy není historie, ale současnost.