I. LED siêu sáng
1.Giới thiệu về LED
Hiện tượng phát quang điện tử được quan sát thấy lần đầu tiên trên những mảnh Silicon Carbide (SiC) vào năm 1907 bởi nhà khoa học Henry Joseph Round. Khi ông cho dòng điện một chiều đi qua mảnh SiC thì nhận thấy từ mảnh SiC phát ra ánh sáng màu vàng, tuy nhiên do cường độ sáng quá yếu nên hiện tượng này chẳng làm cho giới khoa học và công nghệ chú ý vì không có khả năng áp dụng vào thực tế.
Liên tiếp nhiều năm sau đó các nhà khoa học trên thế giới đã tập trung vào hiện tượng nghiên cứu điện tử và tìm cách ứng dụng vào thực tiễn. Tuy nhiên do những hạn chế về kỹ thuật và công nghệ vật liệu nên mãi đến đầu những năm 1960 các nhà khoa học Anh mới chế tạo thành công Diode phát quang (LED) đầu tiên hoạt động trong môi trường Nitơ lỏng và đến năm 1961, hai nhà khoa học người Mỹ là Robert Bianf và Gary Pittman làm việc ở Texas Instruments đã phát hiện chất bán dẫn GaAs phát ra tia hồng ngoại khi có dòng điện chạy qua và đã nhận bằng phát minh LED hồng ngoại. Vì vậy theo nhận định của nhiều nhà khoa học thì đây là thời điểm ra đời của chíp LED đầu tiên trên thế giới.
LED đầu tiên phát ra ánh sáng có thể nhìn thấy là loại LED phát ánh sáng màu đỏ, do Nick Holonyak phát hiện, vào năm 1962 khi ông đang làm việc cho General Electric Company. Holonyyak đã báo cáo hiện tượng này trong lá thư anh gửi cho tạp chí Applied Physics Letters vào ngày 01-12-1962. Holonyak được xem là cha đẻ của LED.
Vào những năm đầu 1970, LED được ứng dụng vào thị trường máy tính và đồng hồ. Sau khi LED trắng ra đời tham gia vào lĩnh vực chiếu sáng, thị trường của công nghệ LED bắt đầu tăng trưởng mạnh mẽ. Vào năm 1976, T.P.Pearsall lần đầu tiên đã tạo ra LED công suất cao, hiệu suất cao dùng cho cáp quang.
Điện thoại di động và các thiết bị điện tử cầm tay như máy ảnh, máy chiếu…hiện nay là lĩnh vực ứng dụng lớn nhất của LED. Trong điện thoại di động, với tiêu chí nhỏ gọn, đèn LED có thể ứng dụng để chiếu sáng màn hình điện thoại và hỗ
trợ chức năng flash trong điện thoại. Với sự phát triển theo cấp số nhân của điện thoại di động đã làm cho việc ứng dụng LED trong lĩnh vực này mang lại lợi nhuận to lớn.
Với các đặc tính không bị ảnh hưởng của rung động, hoạt động ở điện áp thấp, LED cũng có điều kiện lý tưởng để ứng dụng cho ôtô. Mẫu xe nổi tiếng gần đây nhất của Audi là R8 đã được lắp đặt sẵn hệ thống đèn chiếu sáng LED tiên tiến. Đèn LED rất tiết kiệm năng lượng, chỉ mất khoảng 10W khi xe hoạt động chiếu sáng so với 150W với phương thức chiếu sáng cũ. Điều này thật sự hữu ích vì hiệu quả mà nó mang lại là rất rõ rệt, lượng xăng dành cho việc chiếu sáng được giảm đi đáng kể.
Năm 1993, công ty Hóa chất Nichia của Nhật Bản đã nghiên cứu hoàn chỉnh công nghệ chế tạo loại LED cho ánh sáng trắng với cơ chế LED huỳnh quang. Kết quả nghiên cứu nói trên đã mở ra cơ hội để ứng dụng đèn LED vào cuộc sống. LED trắng đã tạo nên cách mạng trong kỹ thuật chiếu sáng.
Quá trình phát triển của đèn LED có thể tóm tắt theo bảng 2.1:
Năm Loại LED Vật liệu chế tạo
1968 LED ánh sáng đỏ Bán dẫn GaAs
1973 LED ánh sáng vàng –xanh lá cây Bán dẫn GaP + ZnO
1975 LED ánh sáng vàng Bán dẫn GaAsP
1978 LED ánh sáng đỏ rực Bán dẫn GaAlAs
1993 LED ánh sáng trắng Bán dẫn IaGaN
1996 LED ánh sáng trắng Bán dẫn InGaN + YAG Phosphor
10/2008 LED ánh sáng trắng Công nghệ nano bán dẫn
Bảng 2.1 Tóm tắt quá trình phát triển của LED