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科学家通过复制萤火虫的不平衡金字塔来提升LED的光提取效率

发布时间:2021年12月15日    点击:[0]人次

尽管LED比白炽灯泡更节能,但据报道大多数商业模型中它们产生的出光效率仅为50%左右。这被称为光提取效率,研究人员通过复制萤火虫大大提高了光提取效率。许多现有的LED具有蚀刻在其表面上的金字塔状微结构阵列,这有助于所产生的光从该表面射出,而不是被其反射回来。萤火虫在它们的腹部“灯笼”上也有这样的结构,其用于相同的目的。

然而,最近宾夕法尼亚州立大学的博士生陈长江(音译)发现,与LED上的微结构不同,昆虫上的那些结构不对称。他后来发现某种蟑螂的发光点也是如此。考虑到这一点,陈长江及其同事利用纳米级3D打印技术在其他传统LED的表面上创建了微观的不对称金字塔阵列(如下图所示)。经测试,发现这使LED的光提取效率高达90%。

据研究人员称,导致LED光提取效率提升有几个原因。首先,不对称金字塔比对称金字塔具有更大的表面积,允许光与表面的更大相互作用。其次,当一些光被金字塔的两个不同角度的斜面反射回来时,这些反射具有更随机的性质 - 这会使光线反射更多。

科学家们现在正在寻求与制造商合作,将微结构应用过程商业化,他们说这可以很容易地添加到现有的LED生产设施中。

由Stuart Yin教授监督的这项研究论文最近发表在《Optik》杂志上。

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