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如何使用納米粒子層改善LED性能和使用壽命?

發布時間:2021-01-29

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1. 引言
       在LED設計中添加納米粒子層可以幫助它們以相同的能量產生更多的光,并且還可以延長其壽命。 
       根據倫敦帝國理工學院和印度理工學院(IIT)Guwahati的研究小組的研究,他們發現了一種提高LED發光量的新方法。他們在《光科學與應用》雜志上報告了他們的創新方案 。

LED添加納米粒子層.png

圖1  LED添加納米粒子層

2. 技術原理
       使發光二極管(LED)光源更高效,壽命更長將意味著它們使用的能源更少,從而減少了用電對環境的影響。LED的應用范圍很廣,從交通信號燈和電子顯示器,智能手機,大型戶外屏幕以及常規裝飾照明的背光源,到感測,水凈化和對被趕染表面的凈化處理。
       該團隊模擬了在產生光的LED芯片和保護芯片的透明外殼之間放置二維(單層)納米粒子的影響。盡管外殼是必需的,但它可能導致從LED芯片發出的光發生不必要的反射,這意味著并非所有的光都會逸出。他們發現,添加經過微調的納米粒子層可以減少這些反射,從而使發出的光蕞多增加20%。反射還會增加設備內部的熱量,從而更快地使LED芯片退化,因此減少反射也可以減少熱量并延長LED芯片的壽命。
       IIT Guwahati的合著者Debabrata Sikdar博士曾是Imperial的歐洲委原會瑪麗·居里-斯科洛多夫斯卡研究員,曾評論道:“雖然以前曾建議對外殼進行改進,但大多數會使LED體積更大或更難以制造,從而降低了對成本的影響?!拔覀冋J為,基于基礎理論和我們進行的詳細,均衡的優化分析,我們的創新可以引入到現有的制造過程中,而不會造成破壞或增加體積?!?/span>

納米粒子.png

圖2  納米粒子

       帝國理工大學物理系的合著者約翰·彭德里爵士(Sir John Pendry)教授說:“擬議方案的簡單性和清晰的物理基礎使其應具有魯棒性,并希望很容易適應現有的LED制造工藝?!昂苊黠@,隨著光提取效率的提高,LED將節省更多能源,并延長設備壽命。這無疑將對基于多功能LED的應用及其全球數十億美元的市場產生全球影響?!?/span>
3. 未來展望
       帝國理工大學化學系的合著者Alexei Kornyshev教授評論說:“預期的效果是對界面上與納米粒子陣列有關的各種光子效應的系統理論發展的結果,該理論在較早的背景下得到了應用和實驗測試報告了可切換的反射鏡窗口,彩色可調反射鏡和光學濾鏡?!?/span>
       研究的下一階段將是制造具有納米粒子層的原型LED器件,測試理論預測的蕞佳配置-包括納米粒子的大小,形狀,材料和間距,以及該層與LED的距離芯片。

金屬納米粒子層.png

圖3  金屬納米粒子層

       我們認為,所使用的原理可以與其他現有方案一起使用,以提高LED的光提取效率。相同的方案也可以應用于其他光設備,其中跨接口的光傳輸至關重要,例如在太陽能電池中。
技術中心

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