Автор AZoNano 10 августа 2020 г.

При разработке светодиодов (LED) добавление слоя наночастиц могло позволить им генерировать больше света, используя такое же количество энергии, а также увеличить срок их службы .

Об этом сообщила исследовательская группа из Имперского колледжа Лондона и Индийского технологического института (ИИТ) Гувахати. Группа открыла новый метод увеличения количества света, производимого светодиодами. Исследователи описали свои инновации в журнале Light: Science & Applications .

Если светодиодные источники света сделать более долговечными и эффективными, они будут потреблять меньше энергии, что снизит воздействие на окружающую среду от их использования электроэнергии.

Светодиоды находят применение в широком диапазоне приложений, от смартфонов, светофоров, больших уличных экранов, подсветки электронных дисплеев и общего декоративного освещения до обеззараживания инфицированных поверхностей, зондирования и очистки воды.

Исследовательская группа смоделировала эффект размещения двухмерного (одного) слоя наночастиц между светодиодным чипом, который генерирует свет, и прозрачным корпусом, который защищает чип. Кожух важен, но он может создавать нежелательные отражения света, излучаемого светодиодным чипом, что указывает на то, что не весь свет уходит.

Исследователи определили, что такие отражения можно уменьшить, добавив слой точно настроенных наночастиц, позволяющих излучать на 20% больше света. Отражения нагревают устройство, быстрее повреждая светодиодный чип. Следовательно, уменьшение отражений может также минимизировать нагрев и увеличить срок службы светодиодных чипов.

Глобальное воздействие

Хотя улучшения корпуса предлагались ранее, большинство из них делают светодиоды более громоздкими или сложными в производстве, уменьшая экономический эффект от усовершенствования .

Д-р Дебабрата Сикдар, соавтор исследования, и член Европейской комиссии Мари Кюри-Склодовска, Имперский колледж Лондона

Сикдар добавил: « Мы думаем, что наши инновации, основанные на фундаментальной теории и выполненном нами подробном сбалансированном анализе оптимизации, могут быть внедрены в существующие производственные процессы с небольшими нарушениями или дополнительными объемами . Мы думаем, что наши инновации сделают светодиоды ярче, энергоэффективнее и долговечнее ».

По словам соавтора исследования профессора сэра Джона Пендри из физического факультета Imperial: « Простота предложенной схемы и ясная физика, лежащая в ее основе, должны сделать ее надежной и, надеюсь, легко адаптируемой к существующий процесс производства светодиодов »

Очевидно, что с большей эффективностью вывода света светодиоды обеспечат большую экономию энергии, а также более длительный срок службы устройств. Это определенно окажет глобальное влияние на универсальные светодиодные приложения и их многомиллиардный рынок во всем мире .

Сэр Джон Пендри, профессор факультета физики Имперского колледжа Лондона

От теории к практике

Предсказанный эффект является результатом развития систематической теории различных фотонных эффектов, связанных с массивами наночастиц на границах раздела, примененных и экспериментально протестированных в контексте ранее описанных переключаемых зеркальных окон, зеркал с настраиваемой цветовой гаммой и оптические фильтры .

Алексей Корнышев, соавтор исследования, профессор кафедры химии Имперского колледжа Лондона

Следующим этапом исследования будет разработка прототипа светодиодного устройства со слоем наночастиц, проверка идеальных конфигураций, предложенных теорией, таких как форма, размер, материал и расстояние между наночастицами, а также расстояние между слоями. располагаться от светодиодного чипа.

По мнению исследователей, используемые принципы могут работать вместе с другими текущими схемами, предназначенными для повышения эффективности вывода света светодиодами. Кроме того, аналогичная схема может быть применима к другим оптическим устройствам, где передача света через интерфейсы имеет тенденцию быть критичной, например, в солнечных элементах.

Справка журнала

Sikdar, D., и др. . (2020) Мета-сетка наночастиц для улучшенного вывода света из светоизлучающих устройств. Свет: наука и приложения . doi.org/10.1038/s41377-020-00357-w.

Источник: https://www.imperial.ac.uk/[19459008visible