Haben Sie schon einmal den Satz "Es gibt immer Raum für Verbesserungen" gehört? Nun, das trifft auf die LED-Entwicklung mehr zu, als Sie vielleicht denken. Die Geschichte der LEDs und die Entwicklung von LEDs verlief manchmal langsam, aber in den letzten Jahren war sie sehr schnell. Lesen Sie weiter, um mehr über die Geschichte der LEDs zu erfahren.
Geschichte der LEDs, Kurzkurs
Aufgrund ihrer zunehmenden Beliebtheit im 21. Jahrhundert nehmen die meisten Menschen an, dass Leuchtdioden eine neue Innovation sind. Aber das ist nicht ganz richtig, denn die Technologie wurde über viele Jahre hinweg entwickelt.
Die Elektrolumineszenz, das Prinzip hinter den LEDs, wurde erstmals 1907 von Henry Joseph Round entdeckt. Aber erst 1962 nutzte der Ingenieur Nick Holonyak diese Wissenschaft, um LEDs zu entwickeln, die sichtbares Licht erzeugen, wie wir es kennen.
LEDs sind jetzt überall, von Straßenlaternen und Schaltern bis hin zu TV-Fernbedienungen und Verkehrsampeln. Der Weg von der Leiterplatte zur Deckenleuchte ist nicht ganz einfach.
Gehen wir zurück an den Anfang der Geschichte der Führung.
Wer hat die LED-Beleuchtung erfunden?
Nick Holonyak hat die LED erfunden, wenn nur eine Person in der Geschichte der LED genannt werden sollte.
Die Entwicklung von LEDs lässt sich am besten als gemeinschaftliche Anstrengung betrachten. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Technologie enorm weiterentwickelt und es wurden kommerzielle Sprünge gemacht.
Viele Menschen haben zur Wissenschaft hinter den modernen LED-Leuchten beigetragen. Historisch gesehen, ist Nick Holonyak der wichtigste.
Nick war ein technikbegeisterter junger Mann, der in einer kleinen Stadt in den USA aufwuchs. Er verbrachte seine Kindheit mit dem Ford Model T seines Vaters. Nicks Vater ermutigte ihn, eine Karriere als Elektroingenieur anzustreben. Nick erwarb seinen Bachelor-, Master- und Doktortitel an der Universität von Illinois.
Nach seinem Abschluss 1957 arbeitete Nick für General Electric, einen Hersteller von Leuchtstoff- und Halogenlampen. Der große Durchbruch gelang Holonyak 1962, als er den Auftrag erhielt, einen Infrarotlaser zu entwickeln. Bei seinen Experimenten stellte Nick versehentlich eine rote LED her.
Während andere Wissenschaftler die Elektrolumineszenz schon seit Jahren erforscht hatten, war Nicks LED die erste, die Licht im sichtbaren Spektrum emittierte. Mit anderen Worten, sie war die erste, die Licht erzeugte, das Menschen sehen konnten. Die Vorgänger waren alle infrarotes Licht, das für das Auge unsichtbar ist.
Innerhalb eines Jahres verkaufte General Electrics die erfundene Glühbirne für über 200 Dollar pro Stück. In einem Artikel in Selected Fires aus dem Jahr 1963 sagte er voraus, dass LEDs bald das gesamte Lichtspektrum abdecken und Edisons Glühbirnen ersetzen würden. Es dauerte zwar 50 Jahre, aber der Weg der LED wurde vorhergesagt.
Wann wurde die LED erfunden?
Nick Holonyak ist es zu verdanken, dass 1962 die erste LED mit sichtbarem Licht geboren wurde. Aber das war keine zufällige Erfindung. Woher kommt also die Wissenschaft hinter den LEDs?
Überraschenderweise ist die Geschichte der LEDs über 100 Jahre alt!
Im Jahr 1907 entdeckte der britische Wissenschaftler Henry Joseph Round das Phänomen der Elektrolumineszenz. Er entdeckte, dass ein Siliziumkarbidkristall Licht aussendet, wenn man einen elektrischen Strom von 10 Volt an ihn anlegt. Dies geschieht, weil positiv geladene Elektronen auf negativ geladene Elektronen treffen und eine Reaktion auslösen.
Die Entdeckung war bahnbrechend, aber leider war das gelbe Licht, das Henry erzeugte, zu schwach, um wirklich von Nutzen zu sein.
https://en.wikipedia.org/wiki/H._J._Round
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben Wissenschaftler die Elektrolumineszenz weiter erforscht. Der Begriff wurde 1936 offiziell von George Destriau geprägt.
Zuerst erkannte der russische Wissenschaftler Oleg Vladimirovich Losev das Potenzial der Elektrolumineszenz. Nachdem er die Lichtemission von Zinkoxid und Siliziumkarbid beobachtet hatte, veröffentlichte Losev zwischen 1924 und 1930 Arbeiten, in denen er die LED und ihre möglichen Anwendungen vorstellte.
Losev schrieb 1927 in seinem Patent "Lichtrelais":
https://en.wikipedia.org/wiki/Oleg_Losev
"Die vorgeschlagene Erfindung nutzt das bekannte Phänomen der Lumineszenz und die Verwendung eines solchen Detektors in einem optischen Relais für Hochgeschwindigkeits-Telegrafen- und Telefonkommunikation, Bildübertragung..."
Wie viele Wissenschaftler war auch Losev seiner Zeit weit voraus.
Wie wurde das LED-Licht populär?
Das wirft die Frage auf. Wenn die Led-Leuchten 1962 erfunden wurden, warum haben sie sich dann nicht bis Mitte der 2000er Jahre weiterentwickelt? Das hängt alles vom Geld ab. Es gab eine lange kreative Pause in der Geschichte der LEDs.
Als General Electrics 1963 begann, rote LEDs zu verkaufen, kosteten sie über 200 Dollar pro Glühbirne. Das war absolut absurd im Vergleich zu den 5-20 Dollar, die die Leute für Glühbirnen zu zahlen gewohnt waren. Außerdem war das Led-Licht nicht in Weiß erhältlich. Heute sind Led-Lampen für nur ein paar Euro im Supermarkt erhältlich... Die eigentliche Massenproduktion begann in den 1970er Jahren.
In den 1970er Jahren begann es zu passieren
1972 erfinden Herb Maruska und Wally Rhines an der Stanford University die blaue LED. Mit ihrem Professor David Stevenson entwickelten sie die Technologie weiter und erreichten auch das grüne Licht. Diese Magnesium-Gallium-Nitrid-Technologie wird patentiert und ist bis heute die Grundlage der blauen LED-Lichttechnologie.
Mitte der 1970er Jahre hatte Fairchild Optoelectronics LEDs in Massenproduktion hergestellt, aber das Problem der LEDs war immer noch ihre geringe Lichtausbeute.
Mit der Zeit begannen große Unternehmen wie IBM und HP, LEDs in Taschenrechnern und anderen elektronischen Geräten einzusetzen. LEDs wurden immer häufiger als kleine Anzeigeleuchten eingesetzt.
Mit der wachsenden Nachfrage stiegen auch die Produktionsmengen. Die Massenproduktion ermöglichte den Einsatz von LEDs in neuen Produkten.
Die Geschichte der LEDs ab den 1980er Jahren
In den 1980er Jahren begann die Entwicklung von LEDs auf Galliumaluminiumarsenid-Basis. Große Hersteller schlossen sich an und in den späten 1980er Jahren erfand Theodorode Moustakas eine neue, einfachere Methode zur Herstellung neuer, hochintensiver (im Vergleich zu früheren) Leuchtdioden. Diese Erfindung wurde 1991 patentiert.
Aufbauend auf der vorherigen Erfindung entwickelt Shuji Nakamura (gleichzeitig mit Isamu Akasaki und Hiroshi Amano) die erste blaue LED mit hoher Helligkeit unter Verwendung von Galliumnitrid und deren Anwendungen, die auch kommerziell genutzt werden können. Diese Personen wurden später als Erfinder der modernen blauen LED mit dem Nobelpreis für Physik 2014 ausgezeichnet.
Der moderne siliziumbasierte LED-Schaltkreis wurde in den Jahren 2001-2002 entwickelt und in den 2000er Jahren entwickeln alle Großen: Osram, Cree, Philips Led-Schaltkreise im Wettbewerb. Die Geschichte der LEDs schreibt sich noch immer selbst.
Weißes Licht
Obwohl weißes Licht mit einzelnen roten, grünen und blauen LEDs erzeugt werden kann, führt dies zu einer schlechten Farbwiedergabe, da nur drei schmale Wellenlängenbänder des Lichts separat emittiert werden. Auf die Einführung effizienter blauer LEDs folgte schnell die Entwicklung der ersten weißen LED.
In diesem Gerät (bekannt als "YAG") erzeugt eine mit Serum dotierte Leuchtstoffbeschichtung durch Fluoreszenz gelbes Licht. Die Kombination aus diesem gelben Licht und dem verbleibenden blauen Licht sieht für das Auge weiß aus.
https://en.wikipedia.org/wiki/Yttrium_aluminium_garnet
Die ersten weißen LEDs waren teuer und ineffizient. Seitdem ist die Lichtleistung exponentiell gestiegen. Die Entwicklung wurde von Unternehmen wie Panasonic, Nichia und Samsung vorangetrieben.
Bei einem Laborexperiment im Jahr 2014 gelang es, 303 Lumen pro Watt und einen LED-Schaltkreis zu erzeugen, der theoretisch 100.000 Stunden hält. Um dies in die Praxis umzusetzen, wäre jedoch eine so massive Kühlung erforderlich, dass es kommerziell keinen Sinn macht. Heute erzeugen LED-Schaltungen in einer fertigen Leuchte je nach Anwendung zwischen 100 und 170 Lumen pro Watt.
Aber Led ist noch in der Entwicklung begriffen.
Nachfolgend finden Sie einen Überblick über die Geschichte der LED-Entwicklung:
Letzte Worte
Es hat lange gedauert, sich zu entwickeln, mit zahlreichen Entwicklern über 100 Jahre.
Heute gibt es überall LED-Schaltungen. Das Gerät, auf dem Sie dies lesen, enthält einen LED-Bildschirm, der Raum, in dem Sie sich befinden, enthält LED-Leuchten... LED ist also nicht mehr Geschichte, sondern Gegenwart.
1. Mistä LED-tekniikka sai alkunsa?
Die Wurzeln der LED-Technologie reichen bis in die frühen 1900er Jahre zurück, als man begann, die Grundprinzipien der Halbleiterphysik zu erforschen. Die erste echte Leuchtdiode wurde in den 1960er Jahren erfunden, als eine rot leuchtende LED das Konzept unter Beweis stellte. Seitdem hat die Forschung und Entwicklung verschiedener Halbleitermaterialien dazu geführt, dass die Farbpalette von LEDs erweitert und ihre Leistung verbessert wurde.
2. Miksi ensisijaisesti käytettiin punaisia LEDejä?
Rote LEDs waren die ersten, die technisch und wirtschaftlich machbar wurden, da die Herstellung des notwendigen Halbleitermaterials relativ einfach war. In den ersten Jahren wurde die rote LED hauptsächlich als Signallicht und als Indikator für die Elektronik verwendet, da ihre Lichtstärke für eine angemessene Allgemeinbeleuchtung nicht ausreichte.
3. Miten sinisen LEDin keksiminen vaikutti LEDien kehitykseen?
Die Erfindung der blauen LED in den frühen 1990er Jahren war ein großer Durchbruch, der es ermöglichte, weißes LED-Licht zu erzeugen. Durch die Kombination einer blauen LED mit Phosphor konnten fast alle Farbtöne erzeugt werden, was den Weg für den weit verbreiteten Einsatz von weißer LED-Beleuchtung ebnete. Dies trug direkt zur weit verbreiteten Verwendung von LEDs für die Beleuchtung von Wohnungen, Arbeitsplätzen und Außenbereichen bei.
4. Milloin LED-valaisimet alkoivat yleistyä yleisvalaistuksessa?
LED-Beleuchtung setzte sich ab den späten 2000er Jahren durch, als die weiße LED-Technologie effizient und kostengünstig genug wurde, um herkömmliche Glühbirnen zu ersetzen. Auch Energieeinsparungen und Umweltziele förderten den Einsatz von LEDs, und die Fortschritte im Leuchtendesign ermöglichten vielseitigere und besser gestaltete Lösungen.
5. Miten LEDien kehitys on vaikuttanut nykyaikaiseen valaistukseen?
Die wachsende Beliebtheit von LEDs hat die Beleuchtungsindustrie erheblich verändert. Sie sind energieeffizient, langlebig und bieten eine breite Palette an Farbtemperaturoptionen und intelligenten Steuerungsmöglichkeiten. Dies hat zu einer breiten Palette von Produktdesigns für Innen- und Außenanwendungen geführt. Viele traditionelle Leuchtenmodelle wurden zu LED-Versionen aufgerüstet, wodurch die Lichtqualität verbessert und der Energieverbrauch gesenkt wurde.
