納米級(jí)3D打印有助于揭示螢火蟲(chóng)秘密以提高LED效率

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)

賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家創(chuàng)造了一種新型的發(fā)光二極管(LED)燈泡，可以改變我們照亮家庭的方式,。新型LED的設(shè)計(jì)模仿了螢火蟲(chóng)在自然界中使用的結(jié)構(gòu)，可以在降低電費(fèi)的同時(shí)提高效率,。

“LED燈泡在清潔能源中起著關(guān)鍵作用,。”電氣工程教授Stuart(Shizhuo)Yin表示,。 “目前整體商用LED效率僅為50%左右,。其中一個(gè)主要問(wèn)題是如何提高所謂的LED光提取效率。我們的研究重點(diǎn)是如何從LED中獲取光線,�,！蔽灮鹣x(chóng)和LED在釋放它們產(chǎn)生的光時(shí)面臨類(lèi)似的問(wèn)題,，因?yàn)楣饪梢韵蚝蠓瓷洳�丟失。 LED的一種解決方案是用微觀投影對(duì)表面進(jìn)行紋理化,，稱(chēng)為微結(jié)構(gòu),，允許更多光線逃逸。雖然LED燈上的微結(jié)構(gòu)是對(duì)稱(chēng)的,，但螢火蟲(chóng)燈上的微結(jié)構(gòu)卻不對(duì)稱(chēng),。研究人員注意到螢火蟲(chóng)燈籠上的微結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱(chēng)的 ，兩側(cè)以不同的角度傾斜,，呈現(xiàn)出不平衡的外觀,。

“我注意到螢火蟲(chóng)不僅在燈籠上有這些不對(duì)稱(chēng)的微結(jié)構(gòu)，而且還發(fā)現(xiàn)一種發(fā)光的蟑螂在其發(fā)光點(diǎn)上也有類(lèi)似的結(jié)構(gòu),，”陳長(zhǎng)江說(shuō),，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(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的光提取效率的地方,�,！�

利用不對(duì)稱(chēng)金字塔創(chuàng)建微結(jié)構(gòu)表面，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它們可以將光提取效率提高到90%左右,�,？茖W(xué)家們認(rèn)為，不對(duì)稱(chēng)微觀結(jié)構(gòu)可以通過(guò)兩種方式增加光提取,。首先,，不對(duì)稱(chēng)金字塔的較大表面積允許光與表面的較大相互作用，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的隨機(jī)化效果，并且光有第二次逃逸的機(jī)會(huì),。

為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明這一點(diǎn),，研究人員使用納米級(jí)3D打印來(lái)創(chuàng)建對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)表面并測(cè)量發(fā)出的光量。正如所料,，不對(duì)稱(chēng)表面允許釋放更多光,。研究人員認(rèn)為，有很大的空間可以進(jìn)一步提高光提取效率,，他們的方法可以很容易地應(yīng)用于LED的商業(yè)制造,。

研究人員已就此研究申請(qǐng)了專(zhuān)利。 “一旦我們獲得專(zhuān)利,，我們正在考慮與該領(lǐng)域的制造商合作,，將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化，”Yin說(shuō),。

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