Lịch sử phát triển của đèn LED

Từ những năm đầu của thế kỷ 20, công nghệ đèn LED đã được các nhà khoa học nghiên cứu, phát minh và ngày càng có những đột phá, đáp ứng được hoàn toàn cho việc chiếu sáng vừa tiết kiệm điện, vừa bền.

1907. Captain Henry Joseph Round, một kỹ sư người Anh, là người đầu tiên phát hiện có hiện tượng phát xạ ánh sáng từ diode trạng thái rắn, ở phòng thí nghiệm Marconi, khi ông làm thí nghiệm với tinh thể SiC (Silic Cacbua).

1927. Nhà khoa học người Nga Oleg Vladimirovich Losev quan sát thấy ánh sáng màu xanh lá cây phát ra bởi các diode trạng thái rắn khi kết nối với dòng điện. Ông nghiên cứu và xuất bản các giả thuyết chi tiết về chủ đề này, công bố lần đầu tiên đã tạo ra LED trên tạp chí khoa học Nga, Đức và Anh. Nhưng sau đó đã bị quên lãng do không có ứng dụng nhiều trong thực tiễn.

1939. Các nhà vật lý Hungary Zoltán Bay và György Szigeti đăng ký bằng sáng chế của Hoa Kỳ về nguồn sáng làm bằng cacbua silicon, cho phép diode phát ra ánh sáng có thể nhìn thấy.

1952. Giáo sư Kurt Lehovec giải thích được hiện tượng diode phát sáng đầu tiên sau khi thử nghiệm một số giả thuyết của nhà khoa học Nga Losev.

1955. Rubin Braunstein, nhà nghiên cứu thuộc Công ty Radio Corporation tại Mỹ, phát hiện có bức xạ hồng ngoại trên hợp chất GaAs (Gallium Arsenide) và các hợp chất bán dẫn khác.

1958. Rubin Braunstein được cấp bằng sáng chế về đèn LED màu xanh với đối tác Egon Loebner.

1961. Các nhà thí nghiệm người Mỹ Robert Biard và Gary Pittman, làm việc ở Texas Instruments, cũng phát hiện GaAs phát ra tia hồng ngoại khi có dòng điện chạy qua và đã nhận bằng phát minh LED hồng ngoại.

1962. Nick Holonyak Jr., nhà khoa học khi đang làm việc tại Công ty General Electric ở Syracuse, New York, phát triển một đèn LED phát ánh sáng màu đỏ đầu tiên nhìn thấy được. Holonyak đã báo cáo hiện tượng này trong lá thư ông gởi cho tạp chí Applied Physics Letters vào ngày 1/12/1962. Holonyak được xem là cha đẻ của LED.

Nick Holonyak Jr.

1968. Công ty Monsanto là công ty đầu tiên sản xuất LED hàng loạt dùng Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP). Cũng năm 1968, Hewlett Packard cũng kết hợp đèn LED làm từ GaAsP do Công ty Monsanto cung cấp, vào trong máy tính của mình.

1970. Đèn LED thật sự được thương mại hóa thành công khi Công ty Fairchild Semiconductor bán ra thị trường 5 cent Mỹ cho mỗi bóng LED. Công ty này đã sản xuất bằng quy trình Planar do tiến sĩ Jean Hoerni phát minh khi làm việc cho họ.

1971. Jacques Pankove và Edward Miller phát triển đèn LED xanh dương đầu tiên làm bằng chất Gallium Nitride (GaN) pha tạp kẽm (Zn), ở RCA Laboratories. Tuy nhiên, ánh sáng của nó quá yếu nên không dùng được trên thực tế, sau đó nghiên cứu về Gallium Nitride không có tiến triển gì nhiều.

1972. Kỹ sư điện M. George Craford, một sinh viên tốt nghiệp trước Holonyak, đã phát minh ra đèn LED màu vàng đầu tiên. Craford cũng phát minh ra đèn LED màu đỏ sáng gấp 10 lần đèn LED của Holonyack.

1976. Thomas P. Pearsall lần đầu tiên phát minh ra một LED công suất cao, cực kỳ sáng cho viễn thông sợi quang, nhờ vào việc sáng chế ra vật liệu bán dẫn mới có khả năng phát ra sóng điện từ phù hợp cho cáp quang

1986. Các nhà vật lí Isamu Akasaki và Hiroshi Amano phát triển chất Gallium Nitride (GaN) chất lượng cao cho đèn LED xanh.

1989, Công ty Cree Inc. bán ra LED xanh da trời đầu tiên dùng chất bán dẫn có vùng cấm gián tiếp, Silic Cacbua (SiC). LED bằng SiC có hiệu suất rất thấp, không quá 0.03%

1994. Kỹ sư điện Shuji Nakamura của Công ty Nichia Corporation, phát minh ra đèn LED ánh sáng xanh có độ sáng cao đầu tiên, dùng Gallium Nitride (GaN).

Shuji Nakamura

1995. Alberto Barbieri tại phòng thí nghiệm Đại học Cardiff đã nghiên cứu và giới thiệu LED "tiếp xúc trong suốt" có công suất, hiệu suất cao bằng cách dùng Indi thiếc ôxít. Sự ra đời của LED xanh da trời cộng với LED hiệu suất cao nhanh chóng dẫn đến sự ra đời LED ánh sáng trắng đầu tiên.

1999. Philips Lumileds giới thiệu LED có thể hoạt động liên tục với công suất 1W. Nó dùng 1 đế bán dẫn lớn hơn rất nhiều so với LED chỉ thị. Thêm nữa là có bộ phận tản nhiệt bằng kim loại.

2002. Đèn LED trắng dùng trong dân dụng được thương mại hóa và có giá bán lẻ khoảng 80-100 euro.

2002. Lumileds chế tạo thành công đèn LED 5W với hiệu suất chiếu sáng từ 18-22 lumen/watt. Để so sánh, đèn dây tóc 60-100W có hiệu suất cỡ 15lumen/watt, đèn huỳnh quang tốt thì 100lumen/watt.

2003. Công ty Cree giới thiệu một loại đèn LED xanh da trời, phát ra 24 mW với dòng điện là 20mA. Điều này có nghĩa là một bóng LED trắng sẽ có 65 lumen/watt với dòng 20mA. Đây chính là LED trắng có hiệu suất cao nhất thời đó, hơn 4 lần so với đèn sợi đốt dây tóc.

2014. Giải Nobel Vật lý danh giá năm 2014 trao cho những người đã phát minh diode phát sáng (LED) màu xanh dương vào những năm đầu năm 1990, giúp tạo ra các nguồn sáng sáng hơn và tiết kiệm năng lượng. Đó là 3 nhà khoa học Nhật Bản: Isamu Akasaki, Hiroshi Amano và Shuji Nakamura. Họ đã giúp giải quyết một vấn đề nan giải kéo dài hàng chục năm trước đó và tạo ra một bước ngoặt lớn trong công nghệ chiếu sáng.

Hội đồng trao giải nhấn mạnh đèn LED trắng không chỉ giúp tiết kiệm điện mà còn có tuổi thọ kéo dài. Tuổi thọ của đèn LED kéo dài đến 100.000 giờ, so với 1.000 giờ của bóng đèn sợi đốt và 10.000 giờ của bóng đèn huỳnh quang.

Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng Gia Thụy Điển: Khoảng 1/4 tiêu thụ điện toàn cầu phục vụ nhu cầu chiếu sáng và các bóng đèn LED đã giúp tiết kiệm tài nguyên của Trái đất. Ước tính bóng đèn LED sẽ giúp giảm 4% tiêu thụ điện cho chiếu sáng của thế giới.