LED-in tarixi: kiçik indikatordan ev işığına

LED yüz ildən artıq əvvəl laboratoriya müşahidəsi kimi başlayıb, onilliklər boyu cihaz indikatoru olub. Ev işığına çevrilməsi üçün hansı kəşflərin lazım olduğunu izah edirik.

Bu gün tavandakı LED lampa o qədər adi görünür ki, onun bir nəsil əvvəl yalnız televizorun «gözləmə» işığında və kalkulyatorun ekranında olduğunu təsəvvür etmək çətindir. LED-in tarixi bir kəşfin deyil, bir-birini tamamlayan bir neçə addımın hekayəsidir. Hər addım bir problemi həll edib: əvvəlcə işığın özünü, sonra rəngi, sonra parlaqlığı, nəhayət ağ işığı və qiyməti.

İlk müşahidələr: kristaldan çıxan işıq

Yarımkeçiricidən cərəyan keçəndə işıq yarandığı XX əsrin əvvəlində qeydə alınıb. 1907-ci ildə britaniyalı mühəndis Henri Raund silisium karbid kristalında zəif sarımtıl parıltı müşahidə etdiyini qısa qeyd kimi dərc edib. 1920-ci illərdə sovet tədqiqatçısı Oleq Losev eyni hadisəni daha ətraflı öyrənib və onun istilik deyil, başqa təbiətli işıq olduğunu göstərib.

Amma o dövrdə nə nəzəriyyə, nə də material hazır idi. Parıltı çox zəif idi, kristallar təsadüfi keyfiyyətdə olurdu və hadisə uzun müddət maraqlı laboratoriya faktı olaraq qaldı. Yarımkeçiricilər fizikası yalnız tranzistorun ixtirasından sonra sürətlə inkişaf etdi və bu, LED üçün də zəmin yaratdı.

Qırmızı indikator dövrü

Praktik görünən işıq verən ilk LED 1962-ci ildə ABŞ-da General Electric şirkətində Nik Holonyak tərəfindən yaradılıb. Bu, qırmızı işıq verən kiçik diod idi. Sonrakı illərdə başqa yarımkeçirici birləşmələr hesabına narıncı, sarı və yaşıl LED-lər də meydana çıxdı.

1970-ci və 1980-ci illərdə LED-lər geniş yayıldı, amma işıqlandırma üçün yox. Onlar cihazların yanıb-sönən indikatorları, rəqəmli saatların və kalkulyatorların ekranları, pultların infraqırmızı ötürücüləri oldu. Üstünlükləri aydın idi: kiçik ölçü, az enerji, mexaniki möhkəmlik və közərmə lampası ilə müqayisədə çox uzun xidmət. Yeganə, amma həlledici çatışmazlıq işığın zəifliyi və mavi rəngin olmaması idi.

Mavi LED: həlledici addım

Ağ işıq almaq üçün qırmızı və yaşıldan əlavə parlaq mavi işıq lazım idi. Onilliklər boyu bunu əldə etmək mümkün olmadı: uyğun material olan qallium nitridin keyfiyyətli kristallarını yetişdirmək son dərəcə çətin idi.

Yaponiyada İsamu Akasaki və Hiroşi Amano 1980-ci illərin sonunda qallium nitrid kristallarının keyfiyyəti və onların elektrik xassələrinin idarə olunması üzrə mühüm nəticələr əldə etdilər. 1990-cı illərin əvvəlində Nichia şirkətində çalışan Şuci Nakamura sənaye üsulu ilə parlaq mavi LED istehsal etməyi bacardı. Bu iş o qədər əhəmiyyətli sayıldı ki, 2014-cü ildə hər üç alim «enerjiyə qənaət edən parlaq ağ işıq mənbəyini mümkün edən səmərəli mavi LED-in ixtirasına görə» fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görüldü.

Ağ işıq və ilk LED lampalar

Mavi LED əldə edildikdən sonra ağ işıq üçün iki yol yarandı. Birincisi qırmızı, yaşıl və mavi LED-ləri qarışdırmaqdır. İkincisi isə bu gün ən çox işlənən üsuldur: mavi diodun üzərinə sarı işıq verən fosfor təbəqəsi çəkilir, mavi və sarının qarışığı göz tərəfindən ağ kimi qəbul edilir. Fosforun tərkibini dəyişməklə isti və ya soyuq ağ işıq alınır.

2000-ci illərdə ağ LED-lər əvvəlcə fənərlərdə, telefon ekranlarının arxa işığında, svetoforlarda və avtomobil işıqlarında istifadə olundu. Bu sahələrdə enerji səmərəliliyi və uzun xidmət ən çox qiymətləndirilirdi. Ev lampaları isə bir müddət bahalı və zəif qaldı; ilk nümunələrin işığı soyuq, rəng ötürməsi aşağı idi.

Evə gəliş və bugünkü vəziyyət

2010-cu illərdə istehsal texnologiyası təkmilləşdikcə LED çiplərinin səmərəliliyi artdı, qiyməti isə kəskin düşdü. Eyni zamanda bir çox ölkə közərmə lampalarını tədricən bazardan çıxarmağa başladı. Bu iki proses LED lampanı standart ev seçiminə çevirdi.

Bu mərhələdə dizayn da dəyişdi. Standart armud formalı lampa ilə yanaşı spotlar, şam formalı lampalar, nazik panellər və içində LED zolaqları olan şəffaf filament lampalar yarandı. Drayver adlanan elektron sxem lampanın gövdəsinə yerləşdirildi və LED köhnə patronlara birbaşa uyğun gəldi.

Bu gün LED texnologiyasının inkişafı əsasən keyfiyyət istiqamətində gedir: daha yüksək rəng ötürmə, daha az titrəmə, daha yaxşı istilik idarəsi və işıq rənginin tənzimlənməsi. Bir vaxtlar yalnız qırmızı nöqtə yandıra bilən diod indi evlərdən tutmuş küçələrə və stadionlara qədər əsas işıq mənbəyidir.

Bu tarixin yerli səhifəsi də var: 18 dekabr 2021-ci ildə Gəncədə açılan Zaferoğlu Elektrik zavodu Zəfər İşığı adı ilə LED lampa istehsalına başlayıb. Kataloqda standart E27 lampalardan filament və spot lampalara qədər müxtəlif növlər təqdim olunur.