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Aides d'impression de Nanoscale 3D indiquer comment la surface inspirée par la luciole peut amplifier l'efficacité de LED

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Les scientifiques de Penn State University ont créé un nouveau type d'ampoule de la diode électroluminescente (LED) qui pourrait changer la manière que nous allumons nos maisons. La conception de la nouvelle LED imite les structures employées par des lucioles en nature, et pourrait améliorer l'efficacité tandis que des factures de puissance de réduction.

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Les « ampoules de LED jouent une fonction clé dans l'énergie propre, » a dit Stuart (Shizhuo) Yin, professeur de l'électrotechnique. « L'efficacité commerciale globale de LED est actuellement seulement environ 50 pour cent. Un des soucis principaux est comment améliorer la soi-disant efficacité légère d'extraction de la LED. Nos foyers de recherches sur la façon dont devenir légers hors de la LED. »

Les lucioles et les LED font face aux questions semblables en libérant la lumière qu'elles produisent parce que la lumière peut se refléter vers l'arrière et est perdue. Une solution pour la LED est de donner à la surface une consistance rugueuse avec les projections microscopiques, connues sous le nom de microstructures qui permettent à plus de lumière de s'échapper. Tandis que les microstructures sur des lumières de LED sont symétriques, celles sur des lanternes de luciole ne sont pas. Les chercheurs ont noté que les microstructures sur des lanternes de luciole étaient asymétriques -- les côtés se sont inclinés à différents angles, donnant un aspect bancal.

« J'ai noté non seulement des lucioles ai ces microstructures asymétriques sur leurs lanternes, mais on a également rapporté qu'un genre de cancrelat rougeoyant a les structures semblables sur leurs taches rougeoyantes, » a dit Chang-Jiang Chen, étudiant au doctorat dans l'électrotechnique et auteur important dans l'étude. « C'est où j'ai essayé d'aller un peu plus profond dans l'étude de l'efficacité légère d'extraction utilisant les structures asymétriques. « Utilisant les pyramides asymétriques pour créer les surfaces microstructured, l'équipe a constaté qu'elles pourraient améliorer l'efficacité légère d'extraction à environ 90 pour cent.

Les scientifiques croient que les microstructures asymétriques augmentent l'extraction légère de deux manières. D'abord, la superficie plus grande des pyramides asymétriques permet une plus grande interaction de lumière avec la surface, de sorte que moins de lumière soit emprisonnée. En second lieu, les différentes tailles des pentes sur les pyramides augmente l'effet de randomisation des réflexions et la lumière est donnée une seconde chance de s'échapper. Pour démontrer ceci expérimentalement, les reseachers ont employé le nanoscale 3D imprimant pour créer les surfaces symétriques et asymétriques et ont mesuré la quantité de léger émis. Comme prévu, la surface asymétrique a permis à plus de lumière d'être libérée.

Les chercheurs croient qu'il y a beaucoup d'espace pour améliorer plus loin l'efficacité légère d'extraction et leur approche pourrait facilement être appliquée à la fabrication commerciale des chercheurs de LEDs.The ont classé pour un brevet sur cette recherche. « Une fois que nous obtenons le brevet, nous envisageons de collaborer avec des fabricants dans le domaine pour commercialiser cette technologie, » a dit Yin. D'autres chercheurs qui ont travaillé sur le projet étaient Jimmy Yao, Wenbin Zhu, Chao Ju-accroché, Annan Shang et Yun-Goo Lee, étudiants au doctorat dans l'électrotechnique.