Historien om LED lys

LED Historie

Fremkomsten af lys, lysår før LED

Synligt lys (normalt bare omtalt som lys) elektromagnetisk stråling er synligt for det  menneskelige øje, og er ansvarlig for følelsen af syne. Synligt lys har bølgelængde i et område fra omkring 380 nanometer til omkring 740 nm. Det synlige lys interval er placeret mellem usynligt infrarød, som er fundet ved længere bølgelængder og usynligt ultraviolet som er fundet ved kortere bølgelængder

Udviklingen af lys og lys kilder har været en meget vigtig factor i fremkomsten af menneskeliv. For omkring 300.000 år siden, blev ild anvendt for første gang som lyskilde. For 15.000 år siden anvendte mennesker en primitiv version af olie eller en talg lygter til belysning.

LED Opdagelser og tidlige enheder

1907:
Elektroluminescence som et fænomen blev opdaget af den britiske fysiker og opfinder, H.J Round ved hjælp af en krystal af siliciumkarbid og en krystal detektor.

1927:
Russiske videnskabsmand og opfinderen Oleg Vladimirovitj Losev observerede lys emissioner da han passerede strøm igennem karborundum- det første LED. Hans forskning blev distribueret i russiske, tyske og britiske videnskabelige tidsskrifter men blev ikke anvendte til noget praktisk i flere årtier.

1955:
Amerikansk videnskabsmand, Rubin Braunstein opdagede infrarøde emissioner fra gallium arsenid (GaAs) og andre halvleder legeringer.  Braunstein observeret at infrarøde emissioner blev genereret af simpel diode strukturer ved hjælp af gallium antimonid (GaSb), GaAs,  indiumfosfid (InP), og silicium-germanium (SiGe) legeringer ved stuetemperatur og på 77 kelvin.

1961:
To amerikaner, Robert Biard og Gary Pittman, der arbejdet på Texas Instruments, opdagede at, GaAs udleder infrarød stråling når elektrisk strøm blev passeret igennem det og som følge søgte de og evt. opnåede patentet til den infrarøde LED.

1962:
Det første praktiske synlige spektrum (rød) LED blev udviklet af Nick Holonyak Jr., mens han arbejdede for General Electric Company.  Holonyak anses nu som ” Lysdiodens fader”.  

1972:
En tidligere Specialestuderende af Holonyak, M. George Craford, opfandt den første gule LED og forbedrede lysstyrken af røde og rød/orange LED’er med en faktor på 10.

1976:
T. S. Pearsall opfandt de første lysdioder med høj lysstyrke og høj effektivitet til brug i optisk fiber telekommunikation, ved at opfinde nye halvleder materialer specielt tilpasset til optisk fiber transmissions bølgelængder.

Indtil 1968, var synlige og infrarøde lysdioder yderst kostbart (omkring Kr.1000 pr. enhed) og så havde de lidt praktiske anvendelse.

1968:
Monsanto kompagniet var den første organisation til at almindeliggøre synlige lysdioder, de brugte gallium arsenid indiumfosfid (GaAsP) til at producere røde lysdioder egnet til indikatorer.

I 1968  indførte Hewlett Packard (HP)  lysdioder i deres apparater, dengang anvendte  de GaAsP leveret af Monsanto. Teknologien, der viste sig for at have store anvendelsesmuligheder for alfanumeriske viser, blev integreret i HPs tidlige håndholdte lommeregnere.

I 1970 ‘erne blev LED et kommercielt succes, de blev produceret af Fairchild Optoelektronik til mindre end fem cent pr. enhed. Disse enheder anvendte halvleder chips fremstillet med noget som hedder Planar processen, der blev opfundet af Dr. Jean Hoerni på Fairchild Semiconductor. En kombination af Planar processen til chip fabrikation og innovativ emballage metoder gjorte det muligt for holdet på Fairchild (ledet af Optoelektronik pioner Thomas Brandt) at opnå betydelige omkostningsreduktioner. Disse metoder anvendes fortsat i dag i LED produktion.

Praktisk brug LED lys i starten

De første kommercielle lysdioder blev almindeligt brugt som erstatninger for glødelamper, neon blinklys og i BCD (syv delte) displays. I første omgang blev de anvendte til dyrt udstyr såsom laboratorium og elektronik testudstyr og senere i tv’er, radioer, telefoner, lommeregnere, og elektroniske ure. Disse røde lysdioder udgav kun lys nok til brug som indikatorer da deres lys output ikke var nok til at belyse et område. Displays i regnemaskiner var så små, at hvert ciffer blev dækket af lommelygte plast for at gøre dem læselige. Da Lysdiode teknologi blev mere avanceret og alment tilgængelige, begyndte andre farver at dukke op i alskens former af apparater og udstyr. Udviklingen gik stærkt og LEDets lysstyrke blev også stærkere, dens effektivitet og pålidelighed opnåede mere acceptable niveauer. Da opfindelsen og udviklingen af højt ydende hvid lys blev alment tilgængelige, førte det til dens anvendelse i alm. udskiftning glødelamper og fluorescerende belysning.

De fleste lysdioder blev produceret i 5 mm T1¾ og 3 mm T1 størrelser, da der nu kunne produceres LEDer med stigende effekt og styrke, blev det nødvendigt i stigende grad, at formøble overskydende varme for at opretholde stabilitet og pålidelighed. Som resultat blev mere komplekse LED belysnings typer udstyret med effektiv varmeafledning, dette gøres oftest med aluminiums riller, som kendes fra forstærkere og andre køleelementer.

Fortsat LED Udvikling

Den første høje lysstyrke ”blå LED Indikator” blev demonstreret af Shuji Nakamura af Nichia Corporation  i Japan og var baseret på InGaN – som blev udviklet af Isamu Akasaki og H. Amano’s,

1995:
På Cardiff Universitets laboratorium i UK, undersøgte Alberto Barbieri effektiviteten og pålideligheden af høj lysstyrke lysdioder og demonstrerede et meget imponerende resultat ved hjælp af en gennemsigtig leder, lavet af indium tin oxid (ITO) på (AlGaInP/GaAs) LED. Eksistensen af blå dioder og høj effektive lysdioder førte hurtigt til udviklingen af den første hvid LED, som anvendte en Y3Al5O12: Ce eller “YAG“, fosfor belægning, til at blande gul (nedkonverteret) lys med blå, for at producere hvidt lys. Nakamura blev tildelt 2006 Millennium teknologi Prize for sin opfindelse.

Udviklingen af LED teknologi har forårsaget deres effektivitet og lys output til at stige eksponentielt, med en fordobling, ca. hver 36. måned siden 1960’erne. På en måde ligner udviklingen Moores lov (Moores lov siger, at antallet af transistorer eller komponenter, alt efter fortolkning, i et integreret kredsløb vil fordobles hvert andet år). Fremgangen tilskrives, generelt, den sideløbende udvikling af andre halvleder teknologier og fremskridt i optik og materiale videnskab. Denne tendens kaldes Haitzs lov. Haitz lov er et observations og prognose om den konstante forbedring, gennem mange år, af lysdioder (LED). Det siger at hvert årti, prisen pr. lumen (enhed af nyttige udsendte lys) falder med en faktor på 10, og mængden af ​​lys, der genereres pr LED pakke stiger med en faktor på 20 for en given bølgelængde (farve) af lys.

Brugen af LED lys i dag

I dag kan stort set alt lade sig gøre med LED, LED er ekstremt holdbart og det er elektronikken rundt om der først kommer til at lide et knæk.
Skal man vente, når udviklingen går så hurtigt? Nej for teknologien har nået forbi det acceptable niveau, og de gevinster der er med at ”hoppe med på vognen” er så store at værdien allerede nu er større end det der tabes ved ikke at gå med.