美國賓州州立大學(xué)（Pennsylvania State University，簡稱“Penn State”）的研究員發(fā)現(xiàn)通過仿制螢火蟲的發(fā)光結(jié)構(gòu)能夠提高LED的發(fā)光效率。

 

賓州州立大學(xué)電子工程專家Stuart (Shizhuo) Yin指出，目前大多數(shù)商用LED發(fā)光效率僅約50%，如何提高所謂的LED光提取效率是研究的關(guān)鍵之一，他們著重于研究如何從LED中提取光線。

 

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，光線在向后反射時會消失，所以螢火蟲與LED在釋放光線上面臨相似的挑戰(zhàn)。對于LED，其中一個解決方案就是在其表面創(chuàng)建微結(jié)構(gòu)，使其有紋理，進(jìn)而發(fā)射出更多的光線。但是，大多數(shù)LED表面的微結(jié)構(gòu)是對稱的，每一邊的傾斜角度一樣。

 

螢火蟲的“燈籠”也有微結(jié)構(gòu)，然而，研究員發(fā)現(xiàn)這些微結(jié)構(gòu)是不對稱的，其中一邊傾斜的角度不同。他們還發(fā)現(xiàn)其它會發(fā)光的昆蟲都有相似的結(jié)構(gòu)。鑒于此，他們決定在LED表面嘗試創(chuàng)建類似的不對稱結(jié)構(gòu)。

 

有不對稱金字塔微結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石襯底（來源：Penn State）

 

研究員成功地在LED表面創(chuàng)建了不對稱微觀金字塔結(jié)構(gòu)，以兩種方式提高了光提取效率。首先，不對稱的金字塔結(jié)構(gòu)表面積較大，促進(jìn)光與表面進(jìn)行更多的交互作用，使得更少的光線被吸收。之后，當(dāng)光線碰到不對稱金字塔結(jié)構(gòu)的兩個不同的傾斜角時，光反射有更大的隨機(jī)性，這意味著光線反射更多。

 

對稱與不對稱結(jié)構(gòu)發(fā)光效率對比（來源：Penn State）

 

通過采用這種方法，LED光提取效率提高到90%。該研究團(tuán)隊(duì)為此項(xiàng)研究申請了專利，并表示，他們正在尋求與相關(guān)的制造商進(jìn)行合作，共同推動這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化。

 

據(jù)悉，這項(xiàng)研究結(jié)果已發(fā)表在《Optik》雜志上。