Razlike između izmjena na stranici "Svetleća dioda"

Obrisano 2.911 bajtova ,  prije 5 godina
Nova stranica: == Uvod == LED - Light Emiting Diode, često LE dioda posebna je vrsta poluvodičke diode koja emituje svjetlost kada je propusno polarizovana, tj. kada kroz nju teče ...
(Nova stranica: == Uvod == LED - Light Emiting Diode, često LE dioda posebna je vrsta poluvodičke diode koja emituje svjetlost kada je propusno polarizovana, tj. kada kroz nju teče ...)
== Uvod ==
[[Datoteka:RBG-LED.jpg|mini|Crvena, plava i zelena svetleća dioda]]
'''Svetleća dioda''' ({{jez-eng|LED; Light-emiting diode}}) je posebna vrsta [[poluprovodnička dioda|poluprovodničke diode]] koja emituje [[svetlost]] kada je propusno [[polarizacija|polarisana]], tj. kada kroz nju teče [[struja]].<ref>{{Cite journal|doi=10.1364/OE.16.001808|title=Modeling the radiation pattern of LEDs|year=2008|last1=Moreno|first1=Ivan|first2=Ching-Cherng|journal=Optics Express|volume=16|page=1808|pmid=18542260|issue=3|last2=Sun|bibcode = 2008OExpr..16.1808M|pages=1808-19 }}</ref><ref>{{Cite journal|author=H. J. Round |year=1907 |title=A Note on Carborundum |journal=Electrical World |volume=19 |page=309}}</ref><ref>{{Cite web |url=http://www.jmargolin.com/historytrans.htm|author=Margolin J |title=''The Road to the Transistor''}}</ref>
 
[[LED]] - Light Emiting Diode, često LE [[dioda]] posebna je vrsta poluvodičke diode koja emituje svjetlost kada je propusno polarizovana, tj. kada kroz nju teče [[struja]].
[[Foton]]i svetla se emituje prilikom rekombinacije para [[elektron]]-šupljina. Takvo svojstvo imaju [[poluprovodnici]]:
-prilikom direktne rekombinacije para [[elektron]]-[[šupljina]], emituje se foton [[svjetla]] - takvo svojstvo imaju poluprovodnički [[galijev]] [[arsenid]] (GaAs), galijev [[fosfid]] (GaP) i [[silicijumski]] [[ugljenik]] (SiC), i ta pojava se naziva [[elektroluminiscencija]].
* [[galijum-fosfid]] (GaP),
* [[galijum-arsenid]] (GaAs), galijum-[[nitrid]] (GaN), galijum-arsenid-fosfid (GaAsP), [[cink]]-[[selenid]] (ZnSe),
-boja emitovanog svijetla zavisi od [[poluprovodnika]], kao i od primjesa u njemu i varira od [[infracrvenog]] preko vidljivog do ultraljubičastog dijela spektra
* [[dijamant]] (C),
* [[aluminijum-nitrid]] (AlN),
* [[safir]] (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>),
* [[silicijum-karbid]] (SiC), itd.
 
== Istorijat ==
[[1955]]. godine, [[Rubin Braunstin]] iz [[Američka radio korporacija|Američke radio korporacije]] prvi je dao izveštaje o infracrvenoj emisiji svetlosti galijum-arsenida (GaAs).
 
Istorija nastanka LED dioda vodi nas u 1907. godinu, i povezuje se sa britanskim istraživačem [[H. J. Round-om]]. Prva crvena LED dioda bila je proizvedena u 1960. godini, osnovna primjena bila joj je kao indikatorska lampica na elektronskoj opremi - relativno učinkovita, snaga joj je bila vrlo mala. U `70-ima je korištenje novih poluprovodničkih materijala dozvoljavalo proizvodnju [[LED dioda]] u više boja (zelena, narandžasta i žuta), snaga tih LED dioda je još uvijek bila relativno mala.
Naučnici [[Teksas instruments]]a, [[Bob Bajard]] i [[Gari Pitman]], [[1961]]. godine otkrili su da galijum-arsenid pušta svetlo kada ima električne struje, nakon čega su prijavili [[patent]] na infracrvenu diodu. [[Nik Holonjak]] mlađi iz [[Dženeral elektrik]]a prvi je pronašao vidljivi spektar svetleće diode. Boja emitovanog svetla zavisi od vrste poluprovodonika, kao i od primesa u njemu, i varira od infracrvenog do ultraljubičastog dela spektra.<ref name="LEMELSON-MIT">{{cite news | url=http://web.mit.edu/invent/n-pressreleases/n-press-04LMP.html | title=Inventor of long-lasting, low-heat light source | date = 21. 4. 2004. | agency=Massachusetts Institute of Technology | accessdate = 21. 12. 2011. | location=WASHINGTON, D.C.}}</ref>
Tehnologija laserske diode istražena je u `80-ima, i to je bilo ogromno poboljšanje u smislu izlazne jačine svjetlosti. Zbog relativno male potrošnje, LED se na tržištu tokom 1990-ih usmjerava prema tržištu ekrana, automobilske i prometne signalizacije.
Veoma važno otkriće slijedi u 1993. god. od [[Shuji Nakamura]], koji radi za [[Nichi]]-a, to je bio plavi LED, sa kojim je završio polazni raspon primarnih boja LED-a, ali je bio i prvi korak koji je na kraju doveo do proizvodnje bijele LED diode kakvu znamo danas.
Na prelazu u 21. vijek LED tržište je bilo odvedeno do novog nivoa izumom u [[Luxeonu]], koji je ponudio 10 puta jaču izlaznu svjetlost nego postojeće diode. Ključ uspjeha je patentirana metoda prenosa topline što je dozvoljavalo LED diodi daleko veće snage nego što je prethodno bilo ostvarivo, od samog početka su i drugi proizvođači također uvedeni u razvijanje diode visoke snage i iskoristivosti.
[[Lumileds]] je također razvio proizvodnju 'toplo bijele' diode sa temperaturom boje od 3200 ° K
 
Razvojem proizvodnje visoko-učinkovite rasvjete, naročito u 2006. i 2007. godini na tržištu je sve više visoko-efikasnih izvora LED rasvjete bilo da su to LE diode, LED komponente, [[LED sklopovi]] ili [[LED svetiljke]], efikasnost LED izvora raste, te u kombinaciji sa malim dimenzijama omogućava LED svjetiljki izuzetnu efikasnost i kontrolu emitovane svjetlosti.
== Istorija ==
[[Datoteka:SiC LED historic.jpg|thumb|Zelena elektroluminiscencija na mestu kontakta sa kristalom silicijum karbida je ponavljanje Raundovog eksperimenta iz 1907.]]
[[Elektroluminiscencija]] je fenomen koji je 1907. otkrio britanski istraživač H. Dž. Raund dok je radio za kompaniju Markoni, koristeći kristal silicijum karbida i kristalni detektor.<ref>{{Cite journal
|author=Round, H. J.
|year=1907
|title=A Note on Carborundum
|journal=Electrical World
|volume=19
|page=309}}</ref><ref>{{cite web
|url=http://www.jmargolin.com/history/trans.htm
|author=Margolin J|work=jmargolin.com
|title=''The Road to the Transistor''}}</ref>
Rus [[Oleg Losev]] je 1927. prijavio izradu prve svetleće diode.<ref name="Losev1927">{{cite journal | author=Losev, O. V. | journal=Telegrafiya i Telefoniya bez Provodov | year=1927 | volume=44 | pages=485-494}}</ref> NJegova istraživanja su objavljena u sovjetskim, nemačkim i britanskim naučnim žurnalima, ali nekoliko decenija nije bilo praktične koriste od njegovog pronalaska.<ref name="Zheludev_100yearhistory">{{Cite journal
|author=Zheludev, N.
|year=2007
|title=The life and times of the LED: a 100-year history
|journal=Nature Photonics
|volume=1
|issue=4|pages=189-192
|url=http://www.nanophotonics.org.uk/niz/publications/zheludev-2007-ltl.pdf
|format=free-download PDF
|doi = 10.1038/nphoton.2007.34
|bibcode=2007NaPho...1..189Z}}</ref><ref>{{Cite book|author=Lee, Thomas H. |title=The design of CMOS radio-frequency integrated circuits|publisher=Cambridge University Press |year=2004|isbn=978-0-521-83539-8|page=20}}</ref> Rubin Braunstejn<ref>[http://personnel.physics.ucla.edu/directory/faculty/braunstein/ Rubin Braunstein]. physics.ucla.edu</ref> iz [[Radio korporacija Amerike]] je 1955. prijavio infracrveno zračenje od [[galijum arsenid]]a (GaAs) i drugih poluprovodničkih legura.<ref>{{Cite journal|author=Braunstein, Rubin
|year=1955|title=Radiative Transitions in Semiconductors|journal=Physical Review
|volume=99
|page=1892|doi=10.1103/PhysRev.99.1892|issue=6|bibcode = 1955PhRv...99.1892B }}</ref> Braunstejn je primeto infracrveno zračenje koje su emitovale proste diode koje su koristile legure galijum antimonida (GaSb), GaAs, [[indijum fosfid]]a (InP) i [[silicijum-germanijum]]a (SiGe) na sobnoj temperaturi i na 77 K.
 
== Princip rada ==
Američki istraživači [[Džejms R. Bajard]] i Gari Pitman su 1961 otkrili, radeći za [[Teksas instrument]],<ref>{{cite web|url=http://invention.smithsonian.org/centerpieces/quartz/inventors/biard.html
|title=The first LEDs were infrared (invisible)
|work=The Quartz Watch |publisher=The Lemelson Center
|accessdate = 13. 8. 2007.}}</ref> da GaAs emituje infracrveno zračenje kada se priključi u električno kolo. NJih dvojica su uspeli da dokažu prvenstvo svog naroda na osnvu inženjerskih beleški i dobili su prvi američki patent za svetleću diodu (iako je emitovana svetost bila infracrvena).
 
SvetlećaSvijetleća dioda se sastoji od čipa napravljenog ogod poluprovodnog materijala koji je [[dopiranje|dopiran]] nečistoćama kako bi se napravio [[p-n spoj]]. Kao i kod običnihobučnih [[dioda]], električna struja teče od p-strane ili [[anoda|anode]] ka n-strani ili [[katoda|katodi]], ali ne i u suprotnomsuptronom smerusmjeru. Nosioci nalektrisanjanaelektrisanja, [[elektroni]] i [[elektronske šupljine|šupljine]] teku u spoj sa elektroda izmeđuizmedju kojih postoji [[električni [[napon]]. Kada se elektronelektro sudari sa šupljinom, on pada na niži energetski nivo i oslobađaoslobadja [[energija|energiju]] u vidu [[fotonfotona]]a.
Prvu praktičnu svetleću diodu u vidljivom delu spektra (crvenu) je 1962. razvio Nik Holonjak, dok je radio za [[Dženeral elektrik]].<ref name=LemelsonMIT>{{cite web
|url=http://web.mit.edu/invent/a-winners/a-holonyak.html
|title=Nick Holonyak, Jr. 2004 Lemelson-MIT Prize Winner
|publisher=Lemenson-MIT Program |accessdate = 13. 8. 2007.}}</ref> Holonjak je prvi put prijavio svoje otkriće u žurnalu Applied Physics Letters 1. decembra 1962.<ref>{{cite journal | url=http://apl.aip.org/resource/1/applab/v1/i4 | title=Coherent (Visible) Light Emission from Ga(As1−x Px) Junctions | author=Holonyak Nick | journal=Applied Physics Letters | year=1962 | month=December | issue=4 | doi=10.1063/1.1753706 | last2=Bevacqua | first2=S. F. | volume=1 | pages=82|bibcode = 1962ApPhL...1...82H }}</ref> Holonjak se smatra „ocem svetleće diode“.<ref name="chisuntimes">{{Cite news
| title = U. of I.'s Holonyak out to take some of Edison's luster
| author = Wolinsky, Howard
| date = 5. 2. 2005.
| url = http://findarticles.com/p/articles/mi_qn4155/is_20050202/ai_n9504926
| publisher = ''Chicago Sun-Times''
| accessdate = 29. 7. 2007. |archiveurl = http://web.archive.org/web/20080228071504/http://findarticles.com/p/articles/mi_qn4155/is_20050202/ai_n9504926 |archivedate = 28. 2. 2008.}}</ref>
[[M. Džordž Kroford]],<ref>{{Cite journal|year=1995
|volume=32|pages=52-55|doi=10.1109/6.343989|title=M. George Craford [biography]|last1=Perry|first1=T.S.|journal=IEEE Spectrum|issue=2}}</ref> bivši Holonjakov student, je 1972. izumeo prvu žutu svetleću diodu i za oko deset puta poboljšao sjajnost crvenih i cvrvenkasto-narandžastih svetlećih dioda.<ref>{{cite web
|url=http://www.technology.gov/Medal/2002/bios/Holonyak_Craford_Dupuis.pdf
|title=Brief Biography&nbsp;— Holonyak, Craford, Dupuis
|publisher=Technology Administration
|format=PDF
|accessdate = 30. 5. 2007.}}</ref> T. P. Persal je 1976. stvorio prvu svetleću diodu visoke efikasnosti za komunikaciju optičkim vlaknima izumevši nove poluprovodničke materijali posebno prilagođene talasnim dužinama komunikacije optičkim vlaknima.<ref>{{Cite journal|title=Efficient, Lattice-matched, Double Heterostructure LEDs at 1.1 mm from GaxIn1-xAsyP1-y by Liquid-phase Epitaxy|journal=Appl. Phys. Lett.|volume=28|page=499|year=1976|doi=10.1063/1.88831|last1=Pearsall|first1=T. P.|last2=Miller|first2=B. I.|last3=Capik|first3=R. J.|last4=Bachmann|first4=K. J.|issue=9|bibcode = 1976ApPhL..28..499P }}</ref>
 
[[Talasna dužina]] emitovane svetlostisvjetlosti, a time i njena boja, zavisi od [[energetska barijera|energetske barijere]] materijala koji činecine p-n spoj. Kod [[silicijum]]skihsilicijumskih i [[germanijum]]skihgermanijumskih dioda, elektroni i šupljine se rekombinuju ne-zračećomzračenom tranzicijom, koja ne daje vidljivu emisiju, jer su oni materijali sa [[indirektna energetska barijera|indirektnom energetskom barijerom]]. Materijali koji se koriste za izradu svetelćih dioda imaju [[direktna energetska barijera|direktnu energetsku barijeru]] sa energijama koje odgovaraju skoro infracrvenoj, vidljivoj i skoro-ultraljubičastoj svetlosti.
== Tehnologija ==
Materijali koji se koriste za izradu svijetlećih dioda imaju direktnu energetsku barijeru sa energijama koje odgovaraju skoro infracrvenoj, vidljivoj i skoro ultraljubicastoj svjetlosti.
[[Datoteka:PnJunction-LED-E.svg|thumb|300px|right|Presek svetleće diode, gde se gore nalazi šema, a dole The inner workings of an LED, showing circuit (top) and [[band diagram]] (bottom)]]
[[Datoteka:Diode-IV-Curve.svg|thumb|300px|right|I-V diagram for a [[diode]]. An LED will begin to emit light when the on-[[voltage]] is exceeded. Typical on voltages are 2–3 [[volt]]s.]]
 
=== PrincipPrednosti radai karakteristike ===
Svetleća dioda se sastoji od čipa napravljenog og poluprovodnog materijala koji je [[dopiranje|dopiran]] nečistoćama kako bi se napravio [[p-n spoj]]. Kao i kod običnih dioda, električna struja teče od p-strane ili [[anoda|anode]] ka n-strani ili [[katoda|katodi]], ali ne i u suprotnom smeru. Nosioci nalektrisanja, [[elektroni]] i [[elektronske šupljine|šupljine]] teku u spoj sa elektroda između kojih postoji [[električni napon]]. Kada se elektron sudari sa šupljinom, on pada na niži energetski nivo i oslobađa [[energija|energiju]] u vidu [[foton]]a.
 
Dodatne prednosti su male dimenzije, te izuzetno jednostavno upravljanje i regulacija, s obzirom da su temperaturno inverzne, nemaju problema sa niskim temperaturama, a noviji sastavi imaju vrlo visoku trajnost – 60 000 sati za 50% održanja svjetlosnog toka .Mnoge zemlje razmatraju promjene klasične rasvjete, a Kalifornija je pripremila zakon kojim će se klasične sijalice proglasiti [[toksičnim]] otpadom jer sadrže teške metale, i dakako da je jedno od rešenja i LED rasvjeta.
[[Talasna dužina]] emitovane svetlosti, a time i njena boja, zavisi od [[energetska barijera|energetske barijere]] materijala koji čine p-n spoj. Kod [[silicijum]]skih i [[germanijum]]skih dioda, elektroni i šupljine se rekombinuju ne-zračećom tranzicijom, koja ne daje vidljivu emisiju, jer su oni materijali sa [[indirektna energetska barijera|indirektnom energetskom barijerom]]. Materijali koji se koriste za izradu svetelćih dioda imaju [[direktna energetska barijera|direktnu energetsku barijeru]] sa energijama koje odgovaraju skoro infracrvenoj, vidljivoj i skoro-ultraljubičastoj svetlosti.
Sijalice kakve danas poznajemo nastale su 1910. godine, i sadrže balon u kojem je vakuum ili neki inertni [[plin]] te žarnu nit koja se usijava i na taj način svijetli te je iskoristivost svjetlosnog dijela sijalice samo 5%, a 95% otpada na [[toplotu]].
LED rasvjeta ima efikasnost veću od 95%, znači da sijalica od 100 W ima istu efikasnost kao dioda od 6 W. Budući da nema žarnu nit koja bi pregorela ili staklo koje bi puklo, LED diode su vrlo pouzdane, jednostavno se povezuju s [[digitalnim sklopovima]] i za svoj rad ne zahtijevaju visoke napone.
Ušteda energije je očigledna, tehnologija proizvodnje LED-a se razvila, i u svakom modernom uređaju nalazimo LE-diode, s obzirom na veliki udio klasične rasvjete, izmjenom iste sa LED-om u Europi bi se godišnje smanjila stopa emisije ugljenikovog dioksida za čak 25 miliona tona ili bi se „poništila“ emisija 10-ak miliona automobila.
U automobile visoke klase već danas se ugrađuju LED svjetla, a tim primjerom će krenuti i jeftiniji segment automobila jer radni vijek LE diode je 100 000 sati te nisu osjetljive na paljenje/gašenje, udarce, vodu... dok je klasičnim ([[halogen]], običnim) sijalicama radni vijek 800 sati i imaju lošiju otpornost na udarce, vodu, paljenje/gašenje...
Korištenjem LED rasvjete u našem domaćinstvu drastično bismo smanjili račune za električnu energiju, jer bi ukupna rasvjeta cijele kuće imala snagu od 100 W što je danas [[snaga]] jedne prosječne sijalice koju koristimo u prostoriji, a osim finansijskih ušteda, smanjenjem potrošnje [[energije]] poništili bi godišnju emisiju manjeg gradskog automobila.
 
LED izvori također pružaju mogućnost veoma preciznog usmjerenja svjetlosti (veoma uski snop svjetlosti) na taj način smanjujući nepotrebne gubitke [[svjetlosti]], to predstavlja manje svjetlosno zagađenje, ali ujedno i mogućnost puno efikasnijeg i preciznijeg razmještanja samih svetiljki.
Razvoj svetlećih dioda je započeo sa diodama od [[galijum arsenid]]a koje su emitovala infracrvenu i crvenu svetlost. Napredak u [[nauka o materijalima|nauci o materijalima]] je omogućio izradu dioda sa sve kraćim talasnim dužinama, koje su emitovale svetlost raznih boja.
LED koja koja je crvene boje, emituje svjetlost s' frekvencijom od oko 650nm. Zelena LED emituje spektar s’ frekvencijom od oko 600nm, a plava LED emitira svoju svjetlost sa oko 400nm. LE dioda ne emituje niti jednu drugu frekvenciju, za razliku od toplotnih izvora osvjetljenja, koja emituje puno veći [[spektar]] zračenja koji je i ispod i iznad spektra frekvencija vidljive svjetlosti.
 
== Reference ==
{{reflist|2}}
 
== Spoljašnje vezePrimjene ==
{{Commonscat|Light-emitting diodes}}
* {{dmoz|Business/Electronics_and_Electrical/Optoelectronics_and_Fiber/Vendors/}}
 
Prvi prodor LE dioda je postignut u signalnoj rasvjeti za vozila (pozicijska svjetla, štop svjetla i pokazivači smjera), a sada se širi na akcentnu rasvjetu malih djelova u trgovinama te na dekorativnu i scensku unutrašnju i spoljašnju rasvjetu.
[[Kategorija:Svetleće diode]]
4

izmjene