Descoperiri și primele dispozitive
(Electroluminiscență verde dintr-un punct de contact pe un cristal de SiC recreându-se experimentului original al lui Round din 1907, https://en.wikipedia.org/wiki/File:SiC_LED_historic.jpg)
Electroluminiscența ca fenomen a fost descoperită în 1907 de către experimentatorul britanic H. J. Runda de la Marconi Labs, folosind un cristal de carbură de siliciu și un detector cu cristal. Inventatorul sovietic Oleg Losev a raportat crearea primul LED în 1927. Cercetările sale au fost distribuit în reviste științifice ruse, germane și britanice, dar multe decenii nu a existat nicio utilizare practică. Kurt Lehovec, Carl Accardo și Edward Jamgochian au experimentat aceste prime diode emițătoare de lumină în 1951, folosind un aparat care utilizează cristale SiC cu o sursă de curent de generator de la o baterie sau generator de impulsuri, comparându-le cu o variantă de cristal pur în 1953.
Rubin Braunstein de la Radio Corporation of America a raportat emisia în infraroșu cu ajutorul arseniurii de galiu (GaAs) și a altor aliaje din materiale semiconductoare în 1955. Braunstein a observat emisia în infraroșu generată de structuri de diode simple folosind antimoniurp de galiu (GASB), GaAs, fosfură de indiu (InP) și aliaj siliciu-germaniu (SiGe), la temperatura camerei și la 77 grade Kelvin.
În 1957, Braunstein a demonstrat apoi că dispozitivele rudimentare ar putea fi folosite pentru comunicarea non-radio pe o distanță scurtă. După cum s-a menționat de către Kroemer Braunstein, „.. a înființat o legătură simplă de comunicații optice: Muzica rezultată de la un sistem de redare a fost utilizată cu ajutorul electronicii adecvate pentru a modula curentul direct al unei diode GaAs. Lumina emisă a fost detectată de către o diodă PbS aflată la o oarecare distanță. Acest semnal a fost transmis într-un amplificator audio, și redat printr-un difuzor. Obturarea fasciculul oprea muzica. Ne-am distrat mult jucându-ne cu această configurare. ” Această configurare a prevestit utilizarea LED-urilor pentru aplicații de comunicații optice.
(Un LED GaAs de la Texas Instruments SNX-100 într-o carcasă de metal de tranzistor TO-18, https://en.wikipedia.org/wiki/File:SNX100.jpg)
În septembrie 1961, în timp ce lucrau la Texas Instruments din Dallas, Texas, James R. Biard și Gary Pittman au descoperit emisie de lumină în infraroșu apropiat (900 nm) dintr-o diodă tunel pe care au construit-o pe un substrat de GaAs. În octombrie 1961 au demonstrat cuplarea eficientă dintre o emisie de lumină și un semnal, respectiv între o joncțiune p-n GaAs emițătoare de lumină și un fotodetector semiconductor electric izolat. În 8 august 1962, Biard și Pittman au depus un brevet de invenție intitulat „Dioda semiconductyoare radiantă”, bazat pe descoperirile lor, care descria un LED cu joncțiune p-n difuzată de zinc cu un contact catod distanțat pentru a permite emisia eficientă a luminii în infraroșu sub polarizare directă. După stabilirea priorității activității lor pa baza notificărilor lor inginerești de la G.E. Labs, RCA Research Labs, IBM Research Labs, Bell Labs, și Lincoln Lab de la MIT, oficiul de brevete din SUA a emis celor doi inventatori brevetul pentru LED-ul cu GaAs în infraroșu (IR) (US Patent US3293513), acesta fiind prinul LED practic. Imediat după depunerea brevetului, Texas Instruments (TI) a început un proiect pentru fabricarea de diode în infraroșu. În octombrie 1962 TI a anunțat primul produs comercial cu LED-uri (SNX-100), care a folosit un cristal GaAs pur pentru a emite o lumină de ieșire de 890 nm. În octombrie 1963 TI a anunțat primul LED comercial emisferic, SNX-110.
Primul LED în spectrul vizibil (roșu) a fost dezvoltat în 1962 de Nick Holonyak, Jr., în timp ce lucra la General Electric. Holonyak a raportat pentru prima dată LED-ul său în revista Applied Physics Letters pe 1 decembrie 1962. M. George Craford, un fost student absolvent al lui Holonyak, a inventat primul LED galben și a îmbunătățit luminozitatea LED-urilor roșu și roșu-portocaliu cu un factor de zece în 1972. În 1976, TP Pearsall a creat primul LED de mare luminozitate și înaltă eficiență pentru telecomunicații cu fibre optice, prin inventarea unor noi materiale semiconductoare adaptate în mod specific la lungimile de undă ale transmisiei cu fibre optice.
Dezvoltarea comercială inițială
Primele LED-uri comerciale au fost frecvent utilizate ca înlocuitori pentru lămpile cu incandescență și indicatoarelle cu neon, și în afișajele cu șapte segmente, în primul rând în echipamente scumpe, cum ar fi echipamente de laborator și de testare electronică, și mai târziu în aparate precum televizoare, aparate de radio, telefoane, calculatoare,și ceasuri. Până în 1968 LED-urile vizibile și în infraroșu au fost extrem de costisitoare, cca. 200 USD, și din această cauză aveau foarte puține utilizări practice. Company Monsanto a fost prima organizație care a produs în masă LED-uri vizibile, folosind fosfo-arseniură de galiu (GaAsP) în 1968 pentru a produce LED-uri roșii adecvate pentru indicatori. Hewlett Packard (HP) a introdus LED-uri în 1968, inițial folosind GaAsP furnizat de Monsanto. Aceste LED-uri roșii au fost suficient de luminoase numai pentru utilizare ca indicatori, lumina nefiind suficientă pentru a ilumina o zonă. Afișajele în calculatoare erau atât de mici încât au fost construite lentilele din plastic peste fiecare cifră pentru a le face lizibile. Mai târziu, alte culori au devenit disponibile pe scară largă și s-au folosit în aparate și echipamente. În anii 1970 au fost produse de Fairchild Optoelectronics dispozitivele cu LED-uri de succes comercial, la mai puțin de cinci cenți fiecare. Aceste dispozitive independente se compuneau din cipuri semiconductoare fabricate cu procesul planar inventat de Dr. Jean Hoerni la Fairchild Semiconductor. Combinarea procesării plane pentru fabricarea cip-urilor și metodele de ambalare inovatoare au permis echipei de la Fairchild condusă de pionierul în optoelectronică Thomas Brandt să obțină reducerile necesare de costuri. Aceste metode continuă să fie utilizate de către producătorii de LED-uri.
(Afișaj LED al unui calculator științific TI-30 (anul 1978), care utilizează lentile din plastic pentru a mări dimensiunea vizibilă a cifrelor, https://en.wikipedia.org/wiki/File:TI-30-LED-Display-3682e1.jpg)
Cele mai multe LED-uri au fost făcute în seturile foarte utilizate de 5 mm T1¾ și 3 mm T1, dar datorită puterii de ieșire din ce în ce mai mare a fost nevoie să se disipe excesul de căldură pentru a menține fiabilitatea, astfel încât seturile au devenit din ce în ce mai complexe, pentru disiparea eficientă a căldurii. Seturile de ultimă generație de LED-uri de mare putere au puține asemănări cu LED-urile timpurii.
Lasă un răspuns