others

螢火蟲發光靈感與奈米等級3D列印,創造新款LED架構能擁有90%轉換效率

賓夕法尼亞州立大學(Pennsylvania State University)的科學家創造了一種新型的發光二極體(LED)燈泡,可以改變我們照亮家庭的方式。

在新型LED的設計中,模仿了螢火蟲在自然界中使用的結構,同時能降低電費與提高效率。

LED燈泡在綠能源中起著關鍵作用,但電氣工程教授Stuart(Shizhuo)Yin表示:目前市面上LED轉換效率僅50%左右,這個主要的問題該如何提高所謂的LED轉換效率。因此,我們的研究動機是如何從LED中獲取高效率/亮度

螢火蟲和LED在釋放它們產生的光時面臨類似的問題,因為光可以向後反射並變弱,在LED的一種解決方案是用微觀投影對表面進行紋理化,稱為微結構,可允許更多光線集中。

雖然LED燈上的微結構是對稱的,但螢火蟲燈上的微結構卻不對稱。研究人員注意到螢火蟲燈籠上的微結構是不對稱的,兩側以不同的角度傾斜,呈現出不平衡的外觀。

Yin說,我注意到螢火蟲不僅在燈籠上有這些不對稱的微結構,而且還發現一種發光的蟑螂在其發光點上也有類似的結構。陳長江說:電氣工程博士生和第一作者研究,這是我試圖深入研究使用不對稱結構來增加光效率的地方。


↑電子顯微鏡圖像的不對稱金字塔是3D納米列印(圖片來源:PENN STATE)。

 

利用不對稱金字塔創建微結構表面,該團隊發現它們可以將光提取效率提高到90%左右。

科學家們認為,不對稱微觀結構能通過兩種方式增加光提取。首先,不對稱金字塔有較大表面積允許光和表面能有較大相互作用,從而捕獲較少的光。

其次,金字塔上不同大小的斜坡增加了反射隨機化效果,並且光有第二次散射的機會。


↑電子顯微鏡圖像下的對稱金字塔(圖片來源:PENN STATE)。

 

為了通過實驗證明這一點,研究人員使用納米級3D打印來創建對稱和不對稱表面並測量發出的光量。正如所料,不對稱表面允許釋放更多光。
研究人員認為,有很大的空間可以進一步提高光提取效率,他們的方法可以很容易地應用於LED的商業製造。


↑在對稱與非對稱結構之下發出的光(圖片來源:PENN STATE)。

 

研究人員表示已經針對此研究申請了專利,一旦我們獲得專利,我們正在考慮與該領域的製造商合作,將這項技術商業化。Yin說:參與該項目的其他研究人員是Jimmy Yao、 Wenbin Zhu、Chao-Hung Chao、Annan Shang和電氣工程Yun-Goo Lee博士生。

 

消息來源

喜不喜歡這篇文章?留言給我們

Previous post

SADES AMMIT阿米特機殼黑白雙色開箱測試/ 兼具時尚科技風格 ARGB幻彩燈效閃閃動人[XF]

Next post

打通次元壁 蘋果計劃iOS應用與macOS應用互通

The Author

Shi-min

Shi-min