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研究人员通过萤火虫的灵感提高LED效率
2019-02-23

萤火虫照亮灯笼的方式已成为提高LED效率的灵感。宾夕法尼亚州立大学(宾夕法尼亚州立大学)的研究人员发现,用萤火虫模仿结构制成的LED可以提高照明效率。


提高LED的发光效率一直是许多科学家的研究领域。宾夕法尼亚州立大学电气工程系教授Stuart(Shizhuo)指出,“目前整体商用LED效率仅为50%左右。其中一个主要问题是如何提高LED的所谓光提取效率。我们的研究专注于如何从LED中获取光线。“


研究小组注意到,萤火虫和LED在释放它们产生的光时面临着类似的挑战,因为当它向后反射时光可能会丢失。 LED的一个解决方案是用微结构(微观投影)对表面进行纹理化,以允许更多光线逃逸。在大多数LED中,这些投影是对称的,每侧都有相同的斜面。


萤火虫的灯笼也有这些微结构,但研究人员发现萤火虫灯笼的微结构不对称,一侧倾斜不同的角度。该团队注意到其他发光的昆虫具有相似的结构,并决定尝试使用LED的不对称结构方法。


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(具有不对称金字塔的蓝宝石表面可在LED中产生更多光线。图片:Penn State)


研究人员成功应用了不对称微观结构,并以两种不同的方式增加了光提取。首先,不对称金字塔的较大表面积允许光与表面的较大相互作用,从而捕获较少的光。其次,当光照射到不对称金字塔的两个不同斜面时,反射的随机化效应更大,并且光有第二次逃逸的机会。


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(对称和非对称结构之间的比较;图像:宾夕法尼亚州立大学)


通过该方法,该团队设法将光提取效率提高到90%,并为该研究申请了专利。研究人员表示,他们正在寻求与相关制造商的合作,以使该技术商业化。


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