История светодиода: от индикатора до домашнего света

Светодиод начинался как лабораторное наблюдение более века назад и десятилетиями был индикатором в приборах. Какие открытия превратили его в домашний свет.

Сегодня светодиодная лампа под потолком кажется настолько привычной, что трудно представить: поколение назад светодиод был лишь огоньком режима ожидания на телевизоре или индикатором калькулятора. История LED — это не одно изобретение, а цепочка шагов, дополнявших друг друга. Каждый решал свою задачу: сначала получить свет вообще, потом цвет, потом яркость и, наконец, белый свет по доступной цене.

Первые наблюдения: свет из кристалла

То, что полупроводник светится при прохождении тока, заметили ещё в начале XX века. В 1907 году британский инженер Генри Раунд опубликовал короткую заметку о слабом желтоватом свечении кристалла карбида кремния. В 1920-х годах советский исследователь Олег Лосев изучил это явление гораздо подробнее и показал, что свечение имеет не тепловую природу.

Но ни теория, ни материалы тогда не были готовы. Свечение было очень слабым, кристаллы — случайного качества, и эффект надолго остался любопытным лабораторным фактом. Физика полупроводников стремительно развилась лишь после изобретения транзистора, и это подготовило почву для светодиода.

Эпоха красного индикатора

Первый светодиод с практически полезным видимым светом создал в 1962 году Ник Холоньяк в компании General Electric в США. Это был маленький диод красного свечения. В следующие годы благодаря другим полупроводниковым соединениям появились оранжевые, жёлтые и зелёные светодиоды.

В 1970–1980-х годах светодиоды распространились повсюду, но не в освещении. Они стали мигающими индикаторами приборов, дисплеями электронных часов и калькуляторов, инфракрасными излучателями пультов. Преимущества были очевидны: малый размер, низкое потребление, механическая прочность и гораздо больший срок службы, чем у ламп накаливания. Единственным, но решающим недостатком были слабый свет и отсутствие синего цвета.

Синий светодиод: решающий шаг

Чтобы получить белый свет, кроме красного и зелёного нужен был яркий синий. Десятилетиями это не удавалось: выращивать качественные кристаллы подходящего материала — нитрида галлия — было крайне сложно.

В Японии Исаму Акасаки и Хироси Амано в конце 1980-х получили важные результаты по качеству кристаллов нитрида галлия и управлению их электрическими свойствами. В начале 1990-х Сюдзи Накамура, работавший в компании Nichia, сумел наладить промышленное получение ярких синих светодиодов. Эту работу признали настолько значимой, что в 2014 году все трое получили Нобелевскую премию по физике за изобретение эффективных синих светодиодов, сделавших возможными яркие и энергосберегающие источники белого света.

Белый свет и первые LED-лампы

С появлением синего светодиода открылись два пути к белому свету. Первый — смешивать красный, зелёный и синий светодиоды. Второй, сегодня самый распространённый, — покрыть синий диод люминофором, излучающим жёлтый свет; сложение синего излучения с жёлтым зрение и воспринимает как белый свет. Меняя состав люминофора, получают тёплый или холодный белый.

В 2000-х белые светодиоды сначала пришли в фонарики, подсветку экранов телефонов, светофоры и автомобильные фары — туда, где особенно ценились экономичность и долговечность. Бытовые лампы ещё какое-то время оставались дорогими и слабыми, а свет первых образцов был холодным, с низкой цветопередачей.

Приход в дом и сегодняшний день

В 2010-х, по мере совершенствования производства, эффективность светодиодных чипов росла, а цена резко падала. Одновременно многие страны начали постепенно выводить лампы накаливания с рынка. Эти два процесса и сделали LED-лампу стандартным выбором для дома.

Менялся и дизайн. Рядом с классической «грушей» появились споты, лампы-свечи, тонкие панели и прозрачные филаментные лампы со светодиодными нитями внутри. Электронная схема — драйвер — переместилась в корпус лампы, и светодиоды стали подходить к обычным патронам.

Сегодня развитие идёт в основном в сторону качества: более высокая цветопередача, меньше мерцания, лучший теплоотвод и регулировка цвета света. Диод, когда-то способный зажечь лишь красную точку, теперь главный источник света — от квартир до улиц и стадионов.

У этой истории есть и местная страница: 18 декабря 2021 года в Гяндже открылся завод «Зафероглу Электрик», начавший выпуск LED-ламп под маркой Zəfər İşığı. В каталоге представлены разные типы — от стандартных ламп E27 до филаментных и спотовых.