Просмотр кода страницы Светодиод

{{Перенаправление|СИД|Сид}}
{{Falseredirect|Полупроводниковые индикаторы}}
{{Электронный элемент
|элемент = Светодиод
|изображение = RBG-LED.jpg
|тип = {{Нет АИ 2|Активный электронный элемент|13|08|2024}}
|принцип работы = [[Электролюминесценция]]
|изобретён = {{iw|Раунд, Генри|Генри Раунд|en|Henry Round}} (1907)<br>[[Олег Лосев]] (1927)<br>[[Ник Холоньяк]] (1962)
|впервые создан = 1962
|символьное обозначение =  [[Файл:LED symbol ru.svg]]
|пин конфигурация = [[анод]] и [[катод]]
}}
'''Светодио́д''' или '''светоизлуча́ющий дио́д''' (СД, СИД; {{lang-en|light-emitting diode, LED}}) — [[Полупроводниковые приборы|полупроводниковый прибор]] с [[p-n-переход|электронно-дырочным переходом]], создающий [[оптическое излучение]] при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне [[Спектральная линия|спектра]], то есть светодиод изначально излучает практически [[Монохроматическая волна|монохроматический свет]] (если речь идёт о СД видимого диапазона) — в отличие от [[Лампа накаливания|лампы]], излучающей более широкий спектр, от которой определённый цвет свечения можно получить лишь применением [[светофильтр]]а. Спектральный диапазон излучения светодиода в основном зависит от типа и химического состава использованных [[полупроводник]]ов и [[Запрещённая зона|ширины запрещённой зоны]].

== История ==
Первое известное сообщение об излучении света твердотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором {{iw|Раунд, Генри|Генри Раундом|en|Henry Round}} из {{iw|Лабс, Маркони|Маркони Лабс|en|Marconi Labs}}. Раунд впервые открыл и описал [[Электролюминесценция|электролюминесценцию]], обнаруженную им при изучении прохождения тока в паре металл — [[карбид кремния]] (карборунд, химическая формула SiC), и отметил возникновение жёлтого, зелёного и оранжевого свечения на катоде прибора.

Эти эксперименты были позже, независимо от Раунда, повторены в 1923 году [[Лосев, Олег Владимирович|О. В. Лосевым]], который, экспериментируя в [[Нижегородская радиолаборатория|Нижегородской радиолаборатории]] с [[Кристаллический детектор|кристаллическими детекторами]] радиоволн, видел свечение в точке контакта двух разнородных материалов, наиболее сильное — в паре карборунд — стальная игла, таким образом, он обнаружил [[Электролюминесценция|электролюминесценцию]] полупроводникового перехода (в то время понятия «[[P-n-переход|полупроводниковый переход]]» ещё не существовало)<ref name="Носов, 2003">{{публикация |статья |заглавие=О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода |ссылка=http://www.computer-museum.ru/connect/losev.htm |год=2003 |автор=Носов |автор имя=Ю. Р. |архив дата=2005-01-05 |архив=https://web.archive.org/web/20050105000427/http://www.computer-museum.ru/connect/losev.htm |подзаголовок=К 100-летию со дня рождения |ответственный=Автор признателен О. Н. Дьячковой за подбор материалов |издание=Электросвязь |тип=журн |номер=5 |страницы=63 |примечание=[Перепечатка на сайте Виртуальный компьютерный музей]}}</ref>.
<br>
Наблюдение эффекта электролюминесценции в месте контакта карборунд—сталь было опубликовано им в советском журнале «Телеграфия и телефония без проводов», а в 1927 году он получил [[патент]] (в патенте устройство названо «световое реле»). Лосев умер в [[Блокада Ленинграда|блокадном Ленинграде]] в 1942 году, и его работы были забыты, публикация не была замечена научным сообществом и много лет спустя светодиод был изобретён за рубежом<ref name="Бобров, 2020">{{публикация |статья |заглавие=Знай наших |ссылка=https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435475/Znay_nashikh |год=2020 |автор=Бобров К. |часть=Светодиод (1927) |архив дата=2020-09-23 |архив=https://web.archive.org/web/20200923184413/https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435475/Znay_nashikh |подзаголовок=Самые важные открытия и изобретения из России |соавторы=Константин Бобров |издание=[[Популярная механика]] |тип=журн |номер=9 |страницы=62–67}}</ref>.

Лосев показал, что электролюминесценция возникает вблизи спая материалов<ref name="Никольский,2002">{{публикация |статья |заглавие=Физик Лосев |ссылка=http://r3i.qrz.ru/losev.htm |год=2002 |автор=Никольский |автор имя=Л. Н. |архив дата=2005-01-19 |архив=https://web.archive.org/web/20050119143620/r3i.qrz.ru/losev.htm |издание=Сайт Радиолюбителей Тверской области |место=Тверь |месяц=04 |день=05}}</ref>. Хотя теоретического объяснения наблюдаемому явлению ещё не было, Лосев оценил практическую значимость своего открытия. Благодаря эффекту электролюминесценции появилась возможность создать малогабаритный источник света с очень низким для того времени напряжением питания (менее 10 В) и высоким быстродействием. Он назвал будущее устройство «Световое [[реле]]» и получил два авторских свидетельства, заявку на первое из них подал в феврале 1927 года<ref name="Носов, 2003" />.

В 1939 году венгры [[Бей, Золтан Лайош|Золтан Бей]] и Дьёрдь Сигети запатентовали устройство из [[Карбид кремния|карбида кремния]], способное излучать белый свет или белый с желтоватым или зеленым оттенком, в зависимости от присутствующей примеси<ref>{{cite web |url=https://www.iitk.ac.in/solarlighting/files/brief_history_of_LEDs.pdf |title=Brief history of LEDs |lang=en |archive-url=https://web.archive.org/web/20190402215724/https://www.iitk.ac.in/solarlighting/files/brief_history_of_LEDs.pdf |archive-date=2019-04-02 |access-date=2019-04-02 |url-status=live}}</ref>.

[[Файл:SNX100.jpg|thumb|190px|Светодиод SNX-100 GaAs компании Texas Instruments 1962 года в транзисторном металлическом корпусе TO-18]]
В 1961 году работавшие в компании [[Texas Instruments]] {{нп3|Джеймс Роберт Байард|Джеймс Роберт Байард|en|James R. Biard}} и Гари Питтман обнаружили [[инфракрасное излучение]] из [[Туннельный диод|туннельного диода]], который был сконструирован ими на подложке из [[Арсенид галлия|арсенида галлия]] (GaAs). В августе 1962 года изобретатели подали заявку на патент под названием «Полупроводниковый излучающий диод». Сразу после подачи заявки компания Texas Instruments запустила проект по производству инфракрасных излучающих диодов. В октябре 1962 года компания анонсировала первый коммерческий светодиод (SNX-100), в котором использовался чистый кристалл GaAs для излучения света с длиной волны 890 нм<ref>{{cite web |url=http://edisontechcenter.org/lighting/LED/TheFirstPracticalLED.pdf |title=The First Practical LED |website=EdisonTechCenter.org |date=2015 |publisher=[[Edison Tech Center]] |access-date=2016-02-02 |author1=Okon, Thomas M. |author2=Biard, James R. |archive-date=2015-12-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20151208153235/http://edisontechcenter.org/lighting/LED/TheFirstPracticalLED.pdf |url-status=live }}</ref>.

Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в [[Видимое излучение|световом]] (красном) диапазоне, разработал [[Ник Холоньяк]] в [[Университет Иллинойса|Университете Иллинойса]] для компании [[General Electric]] в 1962 году. Холоньяк, таким образом, считается «отцом современного светодиода». Его бывший студент, {{нп3|Джордж Крафорд|Джордж Крафорд|en|M. George Craford}}, изобрёл первый в мире жёлтый светодиод и увеличил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в 10 раз в 1972 году. В 1976 году Т. Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений, специально адаптированный к передаче данных по [[Волоконно-оптическая линия передачи|волоконно-оптическим линиям связи]].{{нет АИ|23|09|2020}}

Светодиоды оставались очень дорогими вплоть до 1968 года (около $200 за штуку), поэтому их практическое применение было ограничено.{{нет АИ|23|09|2020}} Исследования [[Панков, Жак|Жака Панкова]] в лаборатории [[RCA]] привели к промышленному производству светодиодов, в 1971 году он с коллегами получил синее свечение на [[Нитрид галлия|нитриде галлия]] и создал первый [[синий светодиод]]<ref name="Pankove et al, 1971">{{публикация |статья |заглавие=GaN electroluminescent diodes |ссылка=https://scholar.google.com/scholar_lookup?&title=GaN%20electroluminescent%20diodes&journal=RCA%20Rev.&volume=32&pages=383-392&publication_year=1971&author=Pankove%2CJI&author=Miller%2CEA&author=Berkeyheiser%2CJE |год=1971 |автор=Pankove |автор имя=J. I. |язык=en |издание=RCA Review |volume=32 |pages=383–392 |автор2=Miller |автор2 имя=E. A. |автор3=Berkeyheiser |автор3 имя=J. E.}}</ref><ref name="Pankove, 1973">{{публикация |статья |заглавие=Luminescence in GaN |год=1973 |автор=Pankove |автор имя=J. I. |язык=en |издание=Journal of Luminescence |volume=7 |pages=114–126 |doi=10.1016/0022-2313(73)90062-8}}</ref><ref>{{публикация |книга |заглавие=Control Your Light |язык=en |вид=Catalog |часть=LED Breaking New Ground |часть ссылка=http://issuu.com/fulham-company/docs/fulham_issuu/75 |издательство=Fulham |pages=74–75}}</ref><ref name="Semiconductor News">{{публикация |статья |заглавие=Milestones in Semiconductor Science and Technology |год=2000 |язык=en |архив дата=2014-10-14 |архив=https://web.archive.org/web/20141014181900/http://www.reocities.com/semnews/milestones.html |ответственный=Editorial |издание=Semiconductor News |тип=журн |volume=9 |issue=1}}</ref>. Компания «[[Monsanto Company|Монсанто]]» была первой, организовавшей массовое производство светодиодов, работающих в диапазоне видимого света и применимых в [[Электронный индикатор|индикаторах]].{{нет АИ|10|05|2022}} Компания «[[Hewlett-Packard|Хьюлетт-Паккард]]» применила светодиодные индикаторы в своих ранних массовых карманных калькуляторах.{{нет АИ|23|09|2020}}

В середине 1970-х годов в [[Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН|ФТИ им. А. Ф. Иоффе]] группой под руководством [[Алфёров, Жорес Иванович|Жореса Алфёрова]] были получены новые материалы — полупроводниковые гетероструктуры, в настоящее время применяемые для создания [[Лазерный светодиод|лазерных светодиодов]]<ref>{{статья |ссылка=https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431084 |автор=Самсонов А. |заглавие=Жорес Алфёров: флагман отечественной электроники |год=2010 |язык=ru |издание=Экология и жизнь |тип=журнал |номер=5 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190321134831/https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431084 |archive-date=2019-03-21}}</ref><ref>{{cite web |url=https://mipt.ru/upload/medialibrary/68c/poluprovodnikovye-geterostruktury_konstruktor-ot-laureata.pdf |title=Полупроводниковые гетероструктуры: от классических к низкоразмерным, или «конструктор» от Нобелевского лауреата |lang=ru |publisher=МФТИ |archive-url=https://web.archive.org/web/20190321134819/https://mipt.ru/upload/medialibrary/68c/poluprovodnikovye-geterostruktury_konstruktor-ot-laureata.pdf |archive-date=2019-03-21 |access-date=2019-03-21 |url-status=live}}</ref>. После этого началось серийное промышленное производство светодиодов на гетероструктурах. Открытие было удостоено [[Нобелевская премия|Нобелевской премии]] в 2000 году<ref>{{cite web |url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2000/summary/ |title=The Nobel Prize in Physics 2000 |lang=ru |publisher=The Nobel Prize |archive-url=https://web.archive.org/web/20200522211747/https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2000/summary/ |archive-date=2020-05-22 |access-date=2019-03-21 |url-status=live}}</ref>. В 1983 году компания [[Citizen|Citizen Electronics]] первой разработала и начала производство SMD-светодиодов, назвав их CITILED<ref>{{Cite web |url=http://ce.citizen.co.jp/e/company/history.php |title=History {{!}} CITIZEN ELECTRONICS CO.,LTD. |publisher=ce.citizen.co.jp |archive-url=https://web.archive.org/web/20190601093205/http://ce.citizen.co.jp/e/company/history.php |archive-date=2019-06-01 |access-date=2019-06-01 |url-status=live}}</ref>.

В начале 1990-х Исама Акасаки, работавший вместе с Хироси Амано в университете Нагоя, а также [[Накамура, Сюдзи|Сюдзи Накамура]], работавший в то время исследователем в японской корпорации «[[Nichia|Nichia Chemical Industries]]», изобрели технологию изготовления [[синий светодиод|синего светодиода]]. За открытие технологии изготовления дешёвого синего светодиода в 2014 году им троим была присуждена Нобелевская премия по физике<ref>{{cite web |url=http://www.bbc.co.uk/russian/science/2014/10/141007_nobel_physics_led |title=Нобелевская премия по физике присуждена за LED |lang=ru |date=2014-10-07 |publisher=BBC Russian |archive-url=https://web.archive.org/web/20141009230838/http://www.bbc.co.uk/russian/science/2014/10/141007_nobel_physics_led |archive-date=2014-10-09 |access-date=2019-03-21 |url-status=live}}</ref><ref>{{cite web |url=http://itar-tass.com/nauka/1491220 |title=Нобелевская премия по физике присуждена за изобретение эффективных синих светодиодов |lang=ru |date=2014-10-07 |publisher=ТАСС |archive-url=https://web.archive.org/web/20150127192145/http://itar-tass.com/nauka/1491220 |archive-date=2015-01-27 |access-date=2019-03-21 |url-status=live}}</ref>. В 1993 году Nichia начала их промышленный выпуск.

Позже на основе синих светодиодов были изготовлены [[белый светодиод|белые]], состоящие из синего излучающего кристалла, покрытого [[люминофор]]ом на основе иттрий-алюминиевого граната, легированный трёхвалентным церием (YAG). Люминофор поглощает часть синего излучения и переизлучает в жёлто-зелёной области, позволяя создать [[белый свет]]. Компания Nichia начала промышленный выпуск белых светодиодов в 1996 году<ref>{{cite web |url=http://www.nichia.co.jp/ru/about_nichia/history.html |title=Nichia/История |lang=ru |publisher=[[Nichia]] |archive-url=https://web.archive.org/web/20190616154807/http://www.nichia.co.jp/ru/about_nichia/history.html |archive-date=2019-06-16 |access-date=2019-06-16 |url-status=live}}</ref>. Вскоре белые светодиоды начали широко применяться в освещении. На основе белых светодиодов были разработаны светодиодные [[Ручной фонарь|фонарики]], [[Светодиодная лампа|лампы]], светильники различного назначения (в том числе [[Уличное освещение|уличные светильники]]), [[софит]]ы, [[светодиодная лента|светодиодные ленты]] и прочие источники света. В 2003 году компания [[Citizen|Citizen Electronics]] первой в мире произвела светодиодный модуль по запатентованной технологии, непосредственно вмонтировав кристалл от Nichia на алюминиевую подложку с помощью [[Диэлектрик|диэлектрического]] клея по технологии [[Chip-On-Board]]. Белые светодиоды позволили создать эффективную подсветку для цветных [[Жидкокристаллический дисплей|жидкокристаллических экранов]], что способствовало их широкому распространению в мобильных устройствах, планшетах, смартфонах.

Сочетание света синего, зелёного и красного светодиодов даёт белый свет с высокой энергетической эффективностью, что позволило в дальнейшем создать, среди прочего, светодиодные светильники и экраны со светодиодной подсветкой.
<gallery>
Файл:Uvled highres macro.jpg|Светодиод в пластмассовом корпусе
Файл:Infrarot-LED IR3.jpg|Инфракрасный светодиод, применяемый в [[Пульт дистанционного управления|пультах дистанционного управления]]
Файл:LED washlight - DMX 512 (1123417564).jpg|Светодиодный фонарь (панель) для сценического направленного освещения
Файл:Светодиод2.jpg|Современный люминофорный светодиод в ручном электрическом фонаре
Файл:E27 with 38 LCD.JPG|Светодиодная лампа под стандартный цоколь E27
Файл:Мощный белый светодиод 20Вт.JPG|Мощный белый светодиод {{nobr|20 Вт}} в сравнении с красным индикаторным {{nobr|5 мм}} светодиодом
Файл:100W-Hochleistungs COB-LED.jpg|Белый [[Chip-On-Board|COB]]-светодиод мощностью {{nobr|100 Вт,}} напряжением питания {{nobr|36 В.}} В отличие от обычных светодиодов, состоит из множества синих светодиодов, объединённых в одном кристалле и с общим люминофорным покрытием<ref>[https://ledjournal.info/spravochnik/cob-svetodiody-i-lampy.html COB светодиоды и лампы на их основе] {{Wayback|url=https://ledjournal.info/spravochnik/cob-svetodiody-i-lampy.html |date=20190226234145 }} // ''ledjournal.info''.</ref>
Файл:CSP LED.jpg|Схематичные отличия [[SMD]]- и CSP-светодиодов<ref>[https://www.elec.ru/articles/mal-csp-svetodiod-da-deshev/ Мал CSP-светодиод, да дешев] {{Wayback|url=https://www.elec.ru/articles/mal-csp-svetodiod-da-deshev/ |date=20190225223633 }} // 19.03.2016 г. А. Васильев. ''elec.ru''.</ref>
Файл:2007-07-24 High-power light emitting diodes (Luxeon, Lumiled).jpg|Современные мощные сверхъяркие светодиоды на теплоотводящей пластине с контактами для электрического монтажа
</gallery>

== Принцип работы ==
[[Файл:LED, 5mm, green (ru).svg|thumb|190px|Конструкция светодиода диаметром 5 мм в пластмассовом корпусе]]
При пропускании электрического тока через [[p-n-переход]] в прямом направлении носители заряда — [[электрон]]ы и [[дырка (квазичастица)|дырки]] — движутся навстречу и рекомбинируют в обеднённом слое диода с излучением [[фотон]]ов из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой<ref>{{Cite web|url=http://ledflux.ru/blog/printsip-raboty-svetodioda/|title=Принцип работы светодиода|author=|website=|date=|publisher=ledflux.ru|lang=ru|access-date=2018-03-15|archive-date=2018-03-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20180315200231/http://ledflux.ru/blog/printsip-raboty-svetodioda/|url-status=live}}</ref>..

Не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при [[Рекомбинация (физика полупроводников)|рекомбинации]]. Эффективные излучатели относятся к [[Запрещённая зона|прямозонным полупроводникам]], то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические межзонные переходы, типа [[полупроводник|A<sup>III</sup>B<sup>V</sup>]] (например, [[Арсенид галлия|GaAs]] или [[Фосфид индия|InP]]) и типа [[полупроводник|A<sup>II</sup>B<sup>VI</sup>]] (например, [[Селенид цинка|ZnSe]] или [[Теллурид кадмия|CdTe]]). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от [[ультрафиолетовое излучение|ультрафиолета]] ([[нитрид галлия|GaN]]) до среднего инфракрасного диапазона ([[Сульфид свинца|PbS]]).

[[Диод]]ы, изготовленные из [[Запрещённая зона|непрямозонных полупроводников]] (например, [[кремний|кремния]], [[германий|германия]] или [[карбид кремния|карбида кремния]]), свет практически не излучают. В связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. Советский жёлтый светодиод КЛ101 на основе карбида кремния выпускался ещё в 70-х годах, однако имел очень низкую яркость. В последнее время большие надежды связываются с технологией [[Квантовая точка|квантовых точек]] и [[Фотонный кристалл|фотонных кристаллов]].

== Характеристики ==
{| class="wikitable" style="float:right; text-align: center; margin-left:1em; clear:right"
!Цвет свечения
!Прямое напряжение, В
|-
|align=left|Инфракрасный
|1,3
|-
|align=left|Красный
|1,8
|-
|align=left|Оранжевый
|1,9
|-
|align=left|Желтый
|2,0
|-
|align=left|Зелёный
|2,0
|-
|align=left|Голубой
|3,0
|-
|align=left|Синий
|3,5
|-
|align=left|Ультрафиолетовый
|4,0—4,5
|}
[[Вольт-амперная характеристика]] светодиода в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток при достижении некоторого порогового напряжения, которое называют прямым падением напряжения (или прямым напряжением) светодиода. Величина этого напряжения позволяет достаточно точно определить материал полупроводника. Прямое напряжение зависит от цвета свечения светодиода.

== Светодиоды в электрической схеме ==
[[Файл:Ledcurrent.svg|thumb|300px|Зависимость светового потока светодиода от прямого тока для синего светодиода 5 мм]]
Светодиод работает при пропускании через него тока в прямом направлении (то есть [[анод]] должен иметь положительный потенциал относительно [[катод]]а).

Из-за круто возрастающей вольт-амперной характеристики p-n-перехода в прямом направлении светодиод должен подключаться к источнику питания с большим [[Внутреннее сопротивление|внутренним сопротивлением]], в идеале к [[Источник тока|источнику тока]]. Подключение к [[источник напряжения|источнику напряжения]] должно производиться через элемент (или [[Электрическая цепь|электрическую цепь]]), ограничивающий ток, например через [[резистор]] (для маломощных индикаторных светодиодов). Некоторые типы светодиодов имеют встроенный ограничитель тока, в таком случае в спецификации для них указывается диапазон допустимых напряжений источника питания.

Непосредственное подключение светодиода к источнику питания с низким внутренним сопротивлением может вызвать протекание через него тока, превышающего предельно допустимый, что приведёт к перегреву кристалла и выходу светодиода из строя. Для ограничения тока мощных светодиодов применяются схемы с [[ШИМ]], поддерживающие заданный средний ток через светодиод и позволяющие регулировать его яркость.

Недопустимо подавать на светодиоды напряжение с обратной полярностью, превышающее максимально допустимое обратное напряжение. Последнее обычно составляет несколько вольт. В схемах, где возможно появление обратного напряжения, светодиод должен быть защищён параллельно включённым обычным диодом в противоположной полярности светодиоду.

Световой поток светодиода практически прямо пропорционален току светодиода в широком диапазоне изменения тока (см. рисунок).

== Цвета и материалы ==
{{seealso|Синий светодиод|Белый светодиод}}
[[Файл:5 mm Tinted Pink LED (on).jpg|мини|[[Розовый]] светодиод диаметром 5 мм. Розовый цвет свечения образуется смешением излучений красного люминофора и синего светодиода]]
[[Файл:RGB LED Spectrum-ru.svg|thumb|Спектры излучения красного, зелёного и синего светодиодов]]
[[Файл:RGB LED.jpg|thumb|Сборка в одном корпусе светодиодов с [[Синий светодиод|синим]], зелёным и красным цветами излучения ([[RGB]]-светодиод). Каждый из светодиодов может управляться независимо от других]]
Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов, в следующей таблице приведены доступные цвета с диапазоном длин волн, падение напряжения на диоде при номинальном прямом токе и полупроводниковый материал:
{| class="wikitable"
!
!Цвет
![[Длина волны]] (нм)
!Прямое<br>напряжение (В)
!Полупроводниковый<br>материал
|-
| style="background:#200000;"|
|[[Инфракрасное излучение|Инфракрасный]] ||''[[длина волны|λ]]'' > 760 ||[[Дельта (буква)|Δ]]''U'' < 1,9 || [[Арсенид галлия]] (GaAs) (940 нм)<br>[[Галлия арсенид-фосфид]] (GaAsP) (940 нм)<br>[[Алюминия галлия арсенид]] (AlGaAs) (880 нм)
|-
| style="background:red;"|
|[[Красный цвет|Красный]] ||610 < ''λ'' < 760 ||1,63 < Δ''U'' < 2,03 || [[Галлия(III) фосфид]] (GaP) (700 нм)<br>[[Алюминия-галлия арсенид]] (AlGaAs) (660 нм)<br>[[Алюминия-галлия-индия фосфид]] (AlGaInP) (625—630 нм)<br>[[Галлия арсенид-фосфид]] (GaAsP), (625 нм)<br>Синий светодиод, покрытый люминофором (PC red LED)
|-
| style="background:#ff7f00;"|
|[[Оранжевый]]<br> ([[янтарь|янтарный]]) ||590 < ''λ'' < 610 ||2,03 < Δ''U'' < 2,10 || [[Алюминия-галлия-индия фосфид]] (AlGaInP) (601—609 нм)<br>[[Галлия фосфид-арсенид]] (GaAsP) (607 нм)<br>Синий светодиод, покрытый люминофором (PC amber LED)
|-
| style="background:yellow;"|
|[[Жёлтый]] ||570 < ''λ'' < 590 ||2,10 < Δ''U'' < 2,18 || [[Галлия арсенид-фосфид]] (GaAsP) (590 нм)<br>[[Алюминия-галлия-индия фосфид]] (AlGaInP) (590 нм)
|-
| style="background:#0f0;"|
|[[Зелёный цвет|Зелёный]] ||500 < ''λ'' < 570 ||1,9<ref>{{Cite web |url=http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00041987_0.pdf# |title=OSRAM: green LED |access-date=2011-01-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110721235412/http://catalog.osram-os.com/media/_en/Graphics/00041987_0.pdf# |archive-date=2011-07-21 |url-status=dead }}</ref> < Δ''U'' < 4,0 || [[Галлия(III) фосфид]] (GaP) (568 нм)<br>[[Алюминия-галлия-индия фосфид]] (AlGaInP) (570 нм)<br>[[Алюминия-галлия фосфид]] (AlGaP) (570 нм)<br>[[Индия-галлия нитрид]] (InGaN) (525 нм)<br>Синий светодиод, покрытый люминофором (Lime LED)
|-
| style="background:#30D5C8;"|
|[[Бирюзовый цвет|Сине-зелёный]]<ref>В каталогах производителей называется bluish green, пример — светодиоды GNL-5053BGC</ref>||500 < ''λ'' < 510 ||2,48 < Δ''U'' < 3,7 || [[Индия-галлия нитрид]] (InGaN) (505 нм)
|-
| style="background:blue;"|
|[[Синий цвет|Синий]]||450 < ''λ'' < 500 ||2,48 < Δ''U'' < 3,7 || [[Индия-галлия нитрид]] (InGaN) (450—470 нм)<br>[[Селенид цинка]] (ZnSe)<br>[[Карбид кремния]] (SiC) в качестве подложки<br>[[Кремний]] (Si) в качестве подложки — (в разработке)
|-
| style="background:#8b00ff;"|
|[[Фиолетовый]] ||400 < ''λ'' < 450 ||2,76 < Δ''U'' < 4,0 || [[Индия-галлия нитрид]] (InGaN) (405—440 нм)
|-
| style="background:#bf00ff;"|
|[[Пурпурный]] ||Смесь нескольких спектральных диапазонов ||2,48 < Δ''U'' < 3,7 || Синий светодиод с красным люминофором<br>Двойной: синий и красный диоды в одном корпусе<br>Белый светодиод с пурпурным [[светофильтр]]ом
|-
| style="background:#200020;"|
|[[Ультрафиолет]]овый ||''λ'' < 400 ||3,1 < Δ''U'' < 4,4 || [[Алмаз]] (235 нм)<ref name=dia>{{статья |doi=10.1126/science.1060258 |заглавие=Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction |ссылка=https://archive.org/details/sim_science_2001-06-08_292_5523/page/1898 |издание=Science |том=292 |страницы=1899 |pmid=11397942 |номер=5523 |язык=en |автор=Koizumi, S.; Watanabe, K; Hasegawa, M; Kanda, H. |год=2001 }}</ref><br>
[[Нитрид бора]] (215 нм)<ref name=BN>{{статья |doi=10.1126/science.1144216 |заглавие=Deep Ultraviolet Light-Emitting Hexagonal Boron Nitride Synthesized at Atmospheric Pressure |ссылка=https://archive.org/details/sim_science_2007-08-17_317_5840/page/932 |издание=Science |том=317 |страницы=932 |pmid=17702939 |номер=5840 |язык=en |тип=journal |автор=Kubota, Y.; Watanabe, K.; Tsuda, O.; Taniguchi, T. |год=2007}}</ref><ref name=bn2>{{статья |doi=10.1038/nmat1134 |заглавие=Direct-bandgap properties and evidence for ultraviolet lasing of hexagonal boron nitride single crystal |издание=[[Nature Materials]] |том=3 |страницы=404 |pmid=15156198 |номер=6 |язык=en |тип=journal |автор=Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi; Kanda, Hisao |год=2004}}</ref><br>
[[Нитрид алюминия]] (AlN) (210 нм)<ref name=aln>{{статья |doi=10.1038/nature04760 |заглавие=An aluminium nitride light-emitting diode with a wavelength of 210 nanometres |ссылка=https://archive.org/details/sim_nature-uk_2006-05-18_441_7091/page/324 |издание=Nature |том=441 |страницы=325 |pmid=16710416 |номер=7091 |язык=en |тип=journal |автор=Taniyasu, Yoshitaka; Kasu, Makoto; Makimoto, Toshiki |год=2006}}</ref><br>
[[Нитрид алюминия-галлия]] (AlGaN)<br>
[[Нитрид алюминия-галлия-индия]] (AlGaInN) — (менее 210 нм)<ref>{{Cite news |url=http://physicsworld.com/cws/article/news/24926 |title=LEDs move into the ultraviolet |date=2006-05-17 |publisher=physicsworld.com |access-date=2007-08-13 |archive-date=2012-03-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120329140410/http://physicsworld.com/cws/article/news/24926 }}</ref>
|-
| style="background:white;"|
|[[Белый цвет|Белый]]|| Широкий спектральный диапазон ||Δ''U'' ≈ 3,5 || Синий (чаще), фиолетовый или ультрафиолетовый светодиод, покрытый люминофором<br>Сборка из трёх светодиодов основных цветов (красный, синий, зелёный) в одном корпусе или на одной плате — RGB-светодиод
|}

Несмотря на то, что в мире широко выпускаются белые светодиоды в комбинации светодиода с синим/фиолетовым свечением с нанесённым на него [[люминофор]]ом с жёлтым или оранжевым цветом [[Люминесценция|люминесценции]], возможно применение люминофоров другого цвета свечения. В результате нанесения красного люминофора получают пурпурные или розовые светодиоды, реже выпускаются светодиоды салатового цвета, где на светодиод с синим излучением наносится люминофор с зелёным цветом люминесценции.

Светодиоды также могут иметь цветной корпус-светофильтр.

В 2001 году Citizen Electronics первой в мире выпустила SMD-светодиоды мягких [[пастель]]ных цветов под названием PASTELITE<ref>{{Cite web|url = http://ce.citizen.co.jp/pdf_library/ca_2010/PASTELITE.pdf|title = Pastel Color Chip LED|author = |work = |date = |publisher = |access-date = 2015-11-05|archive-date = 2016-03-04|archive-url = https://web.archive.org/web/20160304125007/http://ce.citizen.co.jp/pdf_library/ca_2010/PASTELITE.pdf|url-status = live}}</ref>.

== Преимущества и гигиенические свойства ==
По сравнению с другими электрическими источниками света светодиоды имеют следующие отличия:

* Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с [[Натриевая газоразрядная лампа|натриевыми газоразрядными лампами]]<ref>{{БСЭ3}}</ref> и [[Металлогалогенная лампа|металлогалогенными лампами]], достигнув 146 люмен на ватт<ref>{{Cite web|url = http://ce.citizen.co.jp/up_img/news/W2JUhsNaM3Ji/20151026_e.pdf|title = Expansion of the product lineup of LEDs for lighting ‘COB Series’: Development of “LEDs that have achieved the world’s highest-class luminous flux of more than 70,000 lm”|author = |work = |date = |publisher = |access-date = 2015-11-05|archive-date = 2016-03-04|archive-url = https://web.archive.org/web/20160304123756/http://ce.citizen.co.jp/up_img/news/W2JUhsNaM3Ji/20151026_e.pdf|url-status = live}}</ref>.
* Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие [[Нить накала|нити накаливания]] и иных чувствительных составляющих).
* Длительный срок службы (при достаточном охлаждении) — от {{num|30000}} до {{num|100000}} часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Но и он не бесконечен — при длительной работе происходит «деградация» кристалла из-за [[Диффузия|диффузии]] и миграции легирующих примесей и постепенное падение яркости.
* Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп).
* [[Цветовая температура]] современных белых светодиодов может быть различной — от тёплого белого {{nobr|~2700 К}} до холодного белого {{nobr|~6500 К.}}
* Спектральная чистота, достигаемая не фильтрами, а принципом действия прибора.
* Отсутствие [[инерционность|инерционности]] — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-[[люминофор]]ных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 с до 1 мин, а яркость увеличивается от {{nobr|30 %}} до {{nobr|100 %}} за 3—10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
* Различный угол излучения — от 15 до 180 угловых градусов.
* Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
* Безопасность — не требуются высокие напряжения, при должном охлаждении низкая температура светодиода, обычно не превышающая {{nobr|60 °C.}}
* Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводниковым приборам.
* Экологичность — отсутствие [[Ртуть|ртути]], [[фосфор]]а и [[Ультрафиолетовое излучение|ультрафиолетового излучения]] в отличие от [[люминесцентная лампа|люминесцентных ламп]].

Широкое внедрение светодиодов разных конструкций для экономии электроэнергии при освещении выявило, что у части из них спектр заметно отличается от спектра естественного освещения. Это может негативно влиять на здоровье людей. Проведённые исследования позволили разработать новые, более гигиенически совершенные светодиоды<ref name="Капцов-2021">{{Книга|автор=[[Капцов, Валерий Александрович|Капцов В.А.]], Дейнего В.Н|заглавие=Эволюция искусственного освещения: взгляд гигиениста|ответственный=Под ред. Вильк М.Ф., Капцова В.А|год=2021|часть=|ссылка=https://library.by/portalus/modules/medecine/readme.php?subaction=showfull&id=1639491032&archive=&start_from=&ucat=&|место=Москва|издательство=Российская Академия Наук|страницы=|страниц=632|isbn=978-5-907336-44-2|тираж=300|archive-date=2021-12-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20211214161618/https://library.by/portalus/modules/medecine/readme.php?subaction=showfull&id=1639491032&archive=&start_from=&ucat=&}}</ref>. Однако широко используют и менее качественные, но более экономичные изделия.

== Применение светодиодов ==
<gallery>
Файл:SHARP LED Bulbs DL-L601N.jpg|Комнатное освещение
Файл:Led traffic lights.jpg|В [[светофор]]ах
Файл:LED DaytimeRunningLights.jpg|В автомобильных фарах
Bobrujsk ChristmasNewYear2009-2m BY.jpg|Декоративное применение
Файл:Led flood outdoor lamp.JPG|Светодиодный [[прожектор]]
Файл:IPod Touch 2G Backlight.JPG|Подсветка линейкой светодиодов в IPod Touch 2G
</gallery>
{{main|Светодиодное освещение}}
[[Файл:Tour de France 2010, Paris (49).jpg|thumb|На светодиодном экране показывают Tour de France 2010, Paris]]
* Для освещения и подсветки:
** В уличном, промышленном, бытовом освещении (светодиодные светильники и [[Светодиодная лампа|лампы]]);
** В декоративной освещении, подсветке (в том числе [[светодиодная лента]]);
** В [[фара]]х и [[прожектор]]ах;
** В рекламных конструкциях, в том числе в гибких ПВХ световых шнурах [[дюралайт]];
** В подсветке [[Жидкокристаллический дисплей|ЖК-экранов]] (мобильные телефоны, мониторы, [[LED TV|телевизоры]], планшеты и т. д.);
** В подсветке [[проектор]]ов различного назначения;
* В качестве индикаторов:
** В качестве [[Электронный индикатор|индикаторов]] как в виде одиночных светодиодов (например, индикатор включения на панели прибора), так и в виде [[Семисегментный индикатор|цифрового]] или [[Матричный индикатор|буквенно-цифрового табло]] (например, цифры на часах);
** Массив светодиодов используется в [[Светодиодный графический экран|больших уличных экранах]], в [[бегущая строка|бегущих строках]], в [[медиафасад]]ах, информационных табло. Такие массивы часто называют [[светодиодные кластеры|светодиодными кластерами]] или просто кластерами;
** В дорожных, железнодорожных и других [[светофор]]ах;
** В [[Светодиодные знаки|светодиодных дорожных знаках]];
** Мощные светодиоды используются как источник света во всех видах [[Автомобильная светотехника|автомобильной светотехники]]: в [[фара]]х, [[прожектор]]ах, [[проблесковый маячок|проблесковых маячках]], [[Указатель поворота|сигналов поворота]], [[стоп-сигнал]]ах и т. д.
** В играх, игрушках, значках, USB-устройствах и прочих;
* В устройствах связи:
** Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по [[Оптоволокно|оптоволоконным линиям связи]], в пультах дистанционного управления (ДУ), в светотелефонах, [[Li-Fi]]<ref>{{cite web|date=2010-05-18|url=http://lenta.ru/news/2010/05/18/china/|title=Китайские ученые построили беспроводную сеть на светодиодах|publisher=[[Lenta.ru]]|access-date=2010-08-14|url-status=live|archive-date=2011-08-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20110804183729/http://lenta.ru/news/2010/05/18/china/}}</ref>);
** В [[оптопара]]х и [[твердотельное реле|твердотельных реле]];
* В [[светодиодный принтер|светодиодных принтерах]];
* В растениеводстве для [[Искусственное освещение растений|искусственного освещения растений]]. Выпускаются так называемые [[Фитолампа|фитолампы]], оптимизированные под [[фотосинтез]] в растениях.
* В электрических цепях в электронике в качестве [[стабистор]]ов.

== Органические светодиоды — OLED ==
{{main|OLED}}
[[Файл:Nexus one screen microscope.jpg|thumb|Увеличенное изображение экрана AMOLED на смартфоне Google Nexus One с использованием системы RGBG семейства PenTile Matrix]]
Органические светодиоды обычно формируются в виде многослойных тонкоплёночных структур, изготовленных из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока.

Основное применение OLED находит при создании матричных устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких OLED-дисплеев будет гораздо дешевле, чем [[ЖК-дисплей|жидкокристаллических]].

Главная проблема для OLED — время непрерывной работы, которое должно быть не меньше 15 тыс. часов. Одна из проблем, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии, состоит в том, что красный OLED и зелёный OLED могут непрерывно работать не снижая яркости на десятки тысяч часов дольше, чем [[Синий светодиод|синий]] OLED<ref>«OLED TV estimated lifespan shorter then expected». HDTV Info Europe. Hdtvinfo.eu (2008-05-08).</ref>. Снижение яркости синих OLED со временем визуально искажает цветопередачу, причём длительность качественной цветопередачи оказалось неприемлемо малым для коммерчески предлагаемого устройства. Хотя сегодня синий OLED всё-таки достиг срока службы в 17,5 тыс. часов (2 года) непрерывной работы<ref>{{Cite web|url=https://www.techhive.com/article/3239350/will-hdr-kill-your-oled-tv.html|title=Will HDR kill your OLED TV?|date=2018-06-27|website=TechHive|access-date=2020-08-30|archive-date=2020-09-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20200921100314/https://www.techhive.com/article/3239350/will-hdr-kill-your-oled-tv.html|url-status=live}}</ref>.

Дисплеи из органических светодиодов применяются в последних моделях [[сотовый телефон|сотовых телефонов]], [[GPS]]-навигаторах, OLED-телевизорах, в [[Прибор ночного видения|приборах ночного видения]].

== Светодиодные модули с индивидуальным управлением ==
Светодиодные модули с индивидуальным управлением, так называемые Smart LED. Содержат в одном корпусе несколько типов светодиодов и встроенную цифровую схему управления.

В светодиодном модуле WS2812 имеется три светодиода (красный, синий и зелёный). Схема управления управляет яркостью каждого светодиода, что позволяет получать практически любой цвет свечения. В некоторых светодиодных модулях, например, SK6812W в дополнение к тройке RGB-светодиодов имеется светодиод белого свечения (люминофорное покрытие). Управление модулем обычно происходит по последовательной шине из одного провода. Для кодирования логического нуля и единицы применяются сигналы с жёстко заданной длительностью. Каждый светодиодный модуль имеет входную и выходную линии данных. По окончании программирования одного модуля его схема управления отключается, и в дальнейшем пропускает через себя сигналы управления напрямую от входа к выходу, что позволяет следующим пакетом данных запрограммировать яркость свечения следующего модуля в цепочке модулей и так далее, пока не будут запрограммированы все светодиодные модули в цепочке.

== Производство ==
По размеру выручки лидером является японская «[[Nichia|Nichia Corporation]]»<ref>[http://www.allledlighting.com/author.asp?section_id=3023&doc_id=561911 3Q13 Global LED Market Share Leaders] {{Wayback|url=http://www.allledlighting.com/author.asp?section_id=3023&doc_id=561911 |date=20141011214334 }}, Steve Sechrist, 11/19/2013</ref>.

Также крупным производителем светодиодов является «[[Royal Philips Electronics]]», политика которого заключается в приобретении компаний, изготавливающих светодиоды. Так, «[[Hewlett-Packard]]» в 2005 году продал компании «[[Philips]]» своё подразделение «Lumileds Lighting», а в 2006 были приобретены «[[Color Kinetics]]» и «[[TIR Systems]]» — компании с широкой технологической сетью по производству светодиодов с белым спектром излучения.
[[Файл:Фонарик SUPER HEADLAMP. Включен.jpg|thumb|228px|<center>Налобный светодиодный фонарь «SUPER HEADLAMP»</center>]]

«Nichia Chemical» — подразделение компании «[[Nichia|Nichia Corporation]]», где были впервые разработаны [[белый светодиод|белый]] и [[голубой светодиод|синий]] светодиоды. На текущий момент ей принадлежит лидерство в производстве сверхъярких светодиодов: белых, синих и зелёных. Помимо вышеперечисленных промышленных гигантов, следует также отметить следующие компании: «[[Cree]]», «[[Emcore|Emcore Corp.]]», «{{нп4|Veeco Instruments||en|Veeco}}», «[[Seoul Semiconductor]]» и «[[Germany’s Aixtron]]», занимающиеся производством чипов и отдельных дискретных светодиодов.

Яркие светодиоды на подложках из [[Карбид кремния|карбида кремния]] производит американская компания «Cree».

<!-- Среди российских производителей можно назвать(а можно не называть, ибо они не производят конкретно светодиоды, а выпускают изделия на их основе) такие фирмы, как «Светлана-Оптоэлектроника», «Корвет-Лайтс», «Протон», «Транс-Лед», «Оптрон».-->
Крупнейшими<ref>{{Cite web |url=http://www.dp.ru/a/2011/06/09/V_Peterburge_zapustili_za/ |title=В Петербурге запустили завод светодиодов |access-date=2012-05-23 |archive-date=2013-12-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20131215134313/http://www.dp.ru/a/2011/06/09/V_Peterburge_zapustili_za/ |url-status=live }}</ref> производителями светодиодов в России и Восточной Европе являются компании «[[Оптоган]]» и «[[Светлана-Оптоэлектроника]]». «Оптоган» создана при поддержке ГК «[[Российская корпорация нанотехнологий|Роснано]]». Производство компании расположено в [[Санкт-Петербург]]е. «Оптоган» занимается производством как светодиодов, так и чипов и светодиодных матриц, а также участвует во внедрении светодиодов для общего освещения.

«Светлана-Оптоэлектроника» (г. Санкт-Петербург) — объединяло предприятия, которые осуществляли полный технологический цикл разработки и производства светодиодных систем освещения: от эпитаксиального выращивания полупроводниковых пластин с [[гетероструктура]]ми до сложных автоматизированных систем интеллектуального управления освещением. Предприятие было признано банкротом и закрыто в 2017 году.

Также крупным предприятием по производству светодиодов и устройств на их основе можно назвать завод «[[Samsung Electronics]]» в Калужской области.

В 2021 году на территории инновационного кластера [[Технополис GS]] открылось производство по корпусированию светодиодов GS LED. Это самое высокотехнологичное подобное производство в России.<ref>{{Cite web|lang=ru|url=https://e-cis.info/news/567/92896/ |title=Крупнейшую в России линию по производству светодиодов открыли в Калининградской области| website=e-cis.info|access-date=2021-08-16|archive-date=2021-08-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210816053430/https://e-cis.info/news/567/92896/ |url-status=live}}</ref>

== См. также ==
{{Div col|3}}

* [[Белый светодиод]]
* [[Синий светодиод]]
* [[RGB-светодиод]]
* [[Органический светодиод]]
* [[Лазерный диод]]
* [[Светодиодный графический экран]]
* [[Медиафасад]]
* [[Светодиодная лампа]]
* [[Светодиодная лента]]
* [[Светодиодный принтер]]
* [[Li-Fi]]
* [[Фотодиод]]

{{Div col end}}

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Ссылки ==
<!-- {{внешние спам-ссылки нежелательны}} -->
{{Навигация
| Тема = Светодиоды
| Викисловарь = Светодиод
}}
* [https://web.archive.org/web/20121015224322/http://www.dlip.de/?p=99 Building a do-it-yourself LED]
* [http://cdn.sparkfun.com/datasheets/Components/LED/changingLED.pdf Color cycling LED in a single two pin package],
* {{YouTube|4y7p9R2No-4|Educational video on LEDs}}

{{внешние ссылки}}
{{Полупроводниковые диоды}}
{{Источники искусственного света}}

[[Категория:Полупроводниковые приборы]]
[[Категория:Светодиоды|*]]
[[Категория:Оптоэлектроника]]