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纳米级3D打印有助于揭示萤火虫秘密以提高LED效率
发布:Iron_MAN10   时间:2019/3/1 9:25:18   阅读:279 
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宾夕法尼亚州立大学的科学家创造了一种新型的发光二极管(LED)灯泡,可以改变我们照亮家庭的方式。新型LED?#32435;?#35745;模仿了萤火虫在自然界中使用的结构,可以在降低电费的同时提高效率。
 

 
“LED灯泡在清洁能源中起着关键作用。”电气工?#25506;?#25480;Stuart(Shizhuo)Yin表示。 “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所谓的LED光提取效率。我们的研究重点是如何从LED中获取光线。”萤火虫和LED在释放它们产生的光时面临类似的问题,因为光可以向后反射并丢失。 LED的一种解决方案是用微观投影对表面进行纹理化,称为微结构,允许更多光线?#21491;蕁?#34429;然LED灯上的微结构是对称的,但萤火虫灯上的微结构却?#27426;?#31216;。研究人员注意到萤火虫灯笼上的微结构是?#27426;?#31216;的 ,两侧以不同的角度倾斜,呈现出不平衡的外观。
 

 
“我注意到萤火虫不仅在灯笼上有这些?#27426;?#31216;的微结构,而?#19968;?#21457;现一种发光的蟑螂在其发光点上也有类似的结构,”陈长江说,电气工程博?#21487;?#21644;第一作者研究。 “这是我试图深入研究使用?#27426;?#31216;结构的光提取效率的地方。”
 

 
利用?#27426;?#31216;金字塔创建微结构表面,该团队发现它们可以将光提取效率提高到90%左右。科学家们认为,?#27426;?#31216;微观结构可以通过两种方式增加光提取。首先,?#27426;?#31216;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,金字塔上不同大小的斜坡增加了反射的随机化效果,并且光有第二次?#21491;?#30340;机会。
 

 
为了通过实验证明这一点,研究人员使用纳米级3D打印?#21019;?#24314;对称和?#27426;?#31216;表面并测量发出的光量。正如所料,?#27426;?#31216;表面允许释放更多光。研究人员认为,有很大的空间可以进一步提高光提取效率,他们的方法可以很容易地应用于LED?#32435;?#19994;制造。

研究人员已就此研?#21487;?#35831;了专利。 “一旦我们获?#31859;?#21033;,我们正在考虑与该领域的制造商合作,将这项技术商业化,”Yin说。

来源:中国3D打印网
 
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