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Ayudas de la impresión de Nanoscale 3D revelar cómo la superficie luciérnaga-inspirada puede impulsar eficacia del LED

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Los científicos de Penn State University han creado un nuevo tipo de bombilla del diodo electroluminoso (LED) que podría cambiar la manera que encendemos nuestros hogares. El diseño del nuevo LED imita las estructuras usadas por las luciérnagas en naturaleza, y podría mejorar eficacia mientras que las cuentas del poder de reducción.

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Las “bombillas del LED desempeñan un papel dominante en energía limpia,” dijo Estuardo (Shizhuo) Yin, profesor de la ingeniería eléctrica. La “eficacia comercial total del LED es actualmente el solamente cerca de 50 por ciento. Una de las preocupaciones principales es cómo mejorar la supuesta eficacia ligera de la extracción del LED. Nuestros focos de la investigación en cómo conseguir ligeros fuera del LED.”

Las luciérnagas y los LED hacen frente a problemas similares en la liberación de la luz que producen porque la luz puede reflejar al revés y se pierde. Una solución para el LED es texturizar la superficie con las proyecciones microscópicas, conocidas como microestructuras que permitan que más luz se escape. Mientras que las microestructuras en luces LED son simétricas, las que está en las linternas de la luciérnaga no son. Los investigadores notaron que las microestructuras en las linternas de la luciérnaga eran asimétricas -- los lados se inclinaron a diversos ángulos, dando un aspecto ladeado.

“Noté no sólo hago luciérnagas tengo estas microestructuras asimétricas en sus linternas, pero una clase de cucaracha que brillaba intensamente también fue divulgada para tener estructuras similares en sus puntos que brillaban intensamente,” dijo Chang-Jiang Chen, el estudiante doctoral en la ingeniería eléctrica y al autor importante en el estudio. “Aquí es donde intenté ir un poco más profundo en el estudio de la eficacia ligera de la extracción usando las estructuras asimétricas. “Usando las pirámides asimétricas para crear las superficies microstructured, el equipo encontró que podrían mejorar eficacia ligera de la extracción al alrededor 90 por ciento.

Los científicos creen que las microestructuras asimétricas aumentan la extracción ligera de dos maneras. Primero, la mayor superficie de las pirámides asimétricas permite la mayor interacción de la luz con la superficie, para atrapar menos luz. En segundo lugar, los diversos tamaños de cuestas en las pirámides aumentan el efecto de la distribución aleatoria de las reflexiones y la luz se da una segunda oportunidad de escaparse. Para demostrar esto experimental, los reseachers utilizaron el nanoscale 3D que imprimía para crear superficies simétricas y asimétricas y midieron la cantidad de ligero emitido. Como se esperaba, la superficie asimétrica permitió que más luz fuera lanzada.

Los investigadores creen que hay mucho espacio para mejorar más lejos la eficacia ligera de la extracción y su acercamiento se podría aplicar fácilmente a la fabricación comercial de investigadores de LEDs.The ha archivado para una patente en esta investigación. “Una vez que obtenemos la patente, estamos considerando colaborar con los fabricantes en el campo para comercializar esta tecnología,” dijo a Yin. Otros investigadores que trabajaron en el proyecto eran Jimmy Yao, Wenbin Zhu, Chao Ju-colgado, Annan Shang y Yun-Goo Lee, estudiantes doctorales en la ingeniería eléctrica.