статьи
Устройство светодиодного экрана
Что собой представляет светодиод? Говоря просто и коротко – это полупроводниковый прибор, преобразующий поток электрической энергии непосредственно в световое излучение. Стандартный светодиод состоит из кристалла (полупроводниковый материал), контактных ножек и корпуса (пластиковая колбочка). Главная прелесть этого устройства – его миниатюрность, малое потребление энергии и долгий срок службы.
Популярность светодиоды начали завоевывать в 60-70-х годах, когда стали массово выпускаться для индикаторных приборов: индикаторы на миниатюрных светодиодах с большим сроком службы сразу же всем понравились, и использовать их стали практически в любом электрооборудовании – как в бытовом, так и промышленном. Однако в то время светодиоды были только красного, желтого и зеленого цветов. Производимый ими световой поток был слабым, так что кроме индикаторов они никуда больше и не годились. Но, как известно, нет пределам совершенству. Ведь эта радиодеталь преобразовывала электрическую энергию, которая проходит через нее, не в тепло, как большинство приборов, а в свет. Ученые и производители постоянно работали над усовершенствованием этих устройств и продолжают исследования и в наше время.
В чем же сложности? Очень долго, после появления светодиодов, не могли увеличить их яркость. Хоть у них и высокий КПД, но при увеличении тока с целью повышения тем самым яркости свечения, светодиод сгорал. Необходимо было выбрать подходящий материал полупроводника, который бы при более высоком токе выдавал больший поток света и не сгорал. Кроме того, нужно понимать, что светодиод излучает в ограниченном диапазоне светового спектра. Таким образом, цвет, которым он светит, зависит не от светофильтра, как в лампах накаливания, а от излучаемого кристаллом света с известной длиной волны. Вот тут то и начались проблемы – очень долго разработчики не могли получить спектр синего цвета.
Но прорыв был сделан в 1993 году – японская компания Nichia начала выпуск светодиодов синего цвета. Официальным изобретателем синего светодиода признан сотрудник компании Nichia – Судзи Накамура. Накамура работал над структурой InGaN и в результате получил свечение синего цвета, а кроме того и большую яркость в сравнении со светодиодами на других структурах. На основе этой структуры компания Nichia и сейчас выпускает свои светодиоды. Так эта компания стала лидером по выпуску синих светодиодов.
Кроме того, после получения свечения синим цветом, открылась возможность получить и белый свет. А учитывая, что у светодиодов достаточно высокий КПД по сравнению с обычными лампами накаливания, и даже с люминесцентными лампами, получила развитие идея об использовании светодиодов на замену ламп. Ведь на данный момент это самое экономичное решение, тем более производители гарантируют безотказное время работы светодиодов – 100000 часов. Известно, что белый свет – это совокупность красного, зеленого и синего цветов. А учитывая главный недостаток светодиодов – высокую цену – новая замена лампочки получится достаточно дорогой.
И опять компания Nichia предложила свою новую разработку – на основе синих светодиодов и желтого люминофора. Известно, что наш глаз воспринимает такой цвет как белый, а стоимость такой «лампочки» дешевле, чем у других производителей. Но и здесь есть свои недостатки, а самый главный – в том, что излучаемый спектр, проходя через люминофор, теряет некоторое количество излучаемого света. К тому же технология производства светодиодов на структуре InGaP не позволяет быть им конкурентоспособными с обычными лампочками – их цена даже не в десятки, а в сотни раз выше.
Но мы отвлеклись от темы нашей статьи – светодиодные экраны. Итак, мир получил красный, зеленый и синий светодиоды, а значит и весь спектр оттенков. Производители добились достаточно высокой яркости, чтобы изображение, создаваемое излучающими светодиодами, было видно даже в яркий солнечный день. Появилась возможность не просто излучать какой-либо оттенок цвета, а получать при помощи множества светодиодов полноцветную картинку, а значит и видеоизображение.
И вновь пионером в производстве светодиодов для таких экранов стала компания Nichia, как производитель высококачественных светодиодов синего цвета. Однако в 1999 году изобретатель этих самых светодиодов Накамура ушел из компании Nichia и стал главным консультантом американской компании Cree Research, ставшей главным конкурентом Nichia.
Американцы разработали новую, более дешевую технологию получения синего спектра, излучаемого светодиодами, на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN). Эти светодиоды уже могут излучать более яркий свет, к тому же они дешевле светодиодов компании Nichia и более надежные.
Кроме этих двух компаний есть также и другие производители синих светодиодов, но они либо используют элементную базу от Nichia или Cree, например Cotco, либо пытаются делать их аналоги с меньшей яркостью свечения. Таким образом на сегодняшний день пионером по выпуску синих светодиодов стала компания Cree, а ведущие производители светодиодных экранов стали использовать продукцию нового производителя. Естественно, что первенство Cree не говорит о том, что теперь все используют светодиоды от Cree, а Nichia теперь никому не нужны. Вовсе нет. Светодиоды обоих производителей достаточно яркие, долговечные и качественные. Просто производители светодиодных экранов, использующие элементы от Cree, могут предоставить вам свою продукцию за меньшие деньги. По качественным показателям светодиоды Cree выдерживают более высокое пиковое значение напряжения и работают при большем диапазоне температур, что является не маловажным фактором в наших климатических условиях.
