Сегодня мы получили светодиод. Хьюстонский университет представляет эту серию о машинах, которые приводят в движение нашу цивилизацию, и людях, чья изобретательность их создала.

Обычно мы не думаем об искусственном освещении. Нажмите выключатель и вуаля , лампа загорается. Но за кадром все меняется.

Электрическое освещение взорвалось в 1879 году, когда команда, работающая на Томаса Эдисона, создала первую коммерчески успешную лампочку. Он был основан на нагревании нити накала до тех пор, пока она не начала светиться. Лампа накаливания невероятно неэффективна. Только пять процентов энергии уходит на свет. Остальное залито теплом.

Лампа накаливания горит Фото Кредит: Wikimedia Commons

Первые люминесцентные лампы появились в 1936 году. Люминесцентные лампы работают, возбуждая атомы газа в закрытой трубке. Они гораздо более энергоэффективны, чем лампы накаливания, потребляя на 75% меньше энергии. Но люминесцентные лампы имеют известные недостатки. Они могут гудеть, свет может вызвать головную боль, и они содержат ртуть.

Люминесцентная лампа Фото Кредит: Wikimedia Commons

Новейшие технологии выпускаются в виде светодиодов или, для краткости, светодиодов. Светодиоды - это простые полупроводники, предназначенные для излучения света при питании электричеством. Самые ранние светодиоды появились в качестве небольших световых индикаторов на лабораторном оборудовании в 1960-х годах. Большинство из нас впервые столкнулись с ними на числовых дисплеях часов и калькуляторов в виде этих квадратных красных цифр.

Альтаир 8800 в Музее компьютерной истории Фото: Wikimedia Commons

Цифровой будильник базовой конструкции без радио. Кредит Фотографии: Wikimedia Commons

Светодиоды представляют особый интерес, потому что они очень энергоэффективны и долговечны. Светодиод потребляет на 80 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания Edisons, и будет работать в 25 раз дольше. Проблема, конечно, в том, что они дороже. И в этом заключается ключевой вопрос: что могут сделать инженеры, чтобы снизить цену?

Вопросы особенно интересны, потому что светодиодные технологии представляют такой широкий спектр возможностей и проблем. Светодиоды, как правило, довольно маленькие, начиная с доли дюйма и двигаясь вниз. Таким образом, размер и расположение светодиодов в лампе так же важны, как яркость каждого компонента. Свет от светодиодов направленный, как у фонарика, поэтому инженеры размышляют о том, как создать более рассеянный свет.

60 LED 3W Spot Light, эквивалентный 25W галогеновой Фото Wikimedia Commons

Цвет - это еще одна проблема. Светодиоды, которые генерируют красный и зеленый свет, были разработаны на ранней стадии. Но синие светодиоды были неуловимы. Без синего цвета не могли быть смешаны для достижения белого света. Наконец, в начале 1990-х годов Исаму Акасаки, Хироши Амано и Шуджи Накамура нашли ответ. Их работа оказалась настолько значимой, что они получили Нобелевскую премию 2014 года по физике. В дополнение к названию работы революционной, призовой комитет написал: «Лампы накаливания зажгли 20-й век; 21-й век будет освещен светодиодными лампами.

R, G и B светодиоды Фото Кредит: Wikimedia Commons

Светодиоды в разных корпусах. Кредит Фотографии: Wikimedia Commons

Это еще предстоит выяснить. Хотя с учетом характера проблем, с которыми мы сталкиваемся, я должен согласиться. Как любил говорить Томас Эдисон, самый верный способ добиться успеха - попробовать еще раз.

Я Энди Бойд из Университета Хьюстона, где интересовался, как работают изобретательные умы.

(Тема музыки)

Для одного из многих связанных эпизодов, см. ЛАМПОЧКА ,

В электронике диод - это любое устройство, которое позволяет току проходить гораздо лучше в одном направлении, чем в другом. Не все диоды излучают свет, и не все диоды, светоизлучающие или иные, изготовлены с использованием полупроводников. Тем не менее, большая часть обсуждения вокруг современных светодиодов сосредоточена на полупроводниках. Для краткости, эссе описывает светодиоды как простые полупроводники, предназначенные для излучения света при питании от электричества.

Спасибо доктору Бадри Ройсаму из кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Хьюстона за то, что он привлек мое внимание к этой теме.

Дж. Латсон. Как Эдисон изобрел лампочку и много мифов о себе. Время, 21 октября 2014 года. Смотрите также: http://time.com/3517011/thomas-edison/ , По состоянию на 15 декабря 2015 г.

История флуоресцентных ламп. С веб-сайта: http://inventors.about.com/library/inventors/bl_fluorescent.htm , По состоянию на 15 декабря 2015 г.

Как энергосберегающие лампочки сравниваются с традиционными лампами накаливания. С сайта energy.gov: http://energy.gov/energysaver/how-energy-efficient-light-bulbs-compare-traditional-incandescents , По состоянию на 15 декабря 2015 г.

Светодиодная лампа. С сайта Википедии: https://en.wikipedia.org/wiki/LED_lamp , По состоянию на 15 декабря 2015 г.

Новый свет, чтобы осветить мир. С сайта Нобелевской премии: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/press.html , По состоянию на 15 декабря 2015 г.

Этот эпизод был впервые показан 17 декабря 2015 года