盡管LED比白熾燈泡更節(jié)能，但據(jù)報(bào)道大多數(shù)商業(yè)模型中它們產(chǎn)生的出光效率僅為50%左右。這被稱為光提取效率，研究人員通過復(fù)制螢火蟲大大提高了光提取效率。許多現(xiàn)有的LED具有蝕刻在其表面上的金字塔狀微結(jié)構(gòu)陣列，這有助于所產(chǎn)生的光從該表面射出，而不是被其反射回來。螢火蟲在它們的腹部“燈籠”上也有這樣的結(jié)構(gòu)，其用于相同的目的。
然而，最近賓夕法尼亞州立大學(xué)的博士生陳長(zhǎng)江(音譯)發(fā)現(xiàn)，與LED上的微結(jié)構(gòu)不同，昆蟲上的那些結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。他后來發(fā)現(xiàn)某種蟑螂的發(fā)光點(diǎn)也是如此。考慮到這一點(diǎn)，陳長(zhǎng)江及其同事利用納米級(jí)3D打印技術(shù)在其他傳統(tǒng)LED的表面上創(chuàng)建了微觀的不對(duì)稱金字塔陣列(如下圖所示)。經(jīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這使LED的光提取效率高達(dá)90%。
據(jù)研究人員稱，導(dǎo)致LED光提取效率提升有幾個(gè)原因。首先，不對(duì)稱金字塔比對(duì)稱金字塔具有更大的表面積，允許光與表面的更大相互作用。其次，當(dāng)一些光被金字塔的兩個(gè)不同角度的斜面反射回來時(shí)，這些反射具有更隨機(jī)的性質(zhì)
- 這會(huì)使光線反射更多。
科學(xué)家們現(xiàn)在正在尋求與制造商合作，將微結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程商業(yè)化，他們說這可以很容易地添加到現(xiàn)有的LED生產(chǎn)設(shè)施中。
由Stuart Yin教授監(jiān)督的這項(xiàng)研究論文最近發(fā)表在《Optik》雜志上。
