Шар наночастинок може покращити продуктивність і термін експлуатації світлодіодів

Додавання шару наночастинок до світлодіодних конструкцій може допомогти їм виробляти більше світла за ту ж енергію, а також збільшить їхній термін експлуатації.

Про це стверджує команда Імперського коледжу Лондона та Індійського технологічного інституту (ІІТ) Гувахаті, які знайшли новий спосіб збільшити кількість світлодіодних світлодіодів. Вони повідомляють про своє нововведення у журналі Легка наука та програми.

Збільшення ефективності та довговічності джерел світла, що випромінюють діод (LED), означатиме, що вони використовують менше енергії, зменшуючи вплив їх використання на електроенергію на навколишнє середовище. Світлодіоди використовуються в широкому спектрі застосувань — від світлофорів та підсвічування для електронних дисплеїв, смартфонів, великих зовнішніх екранів та загального декоративного освітлення, до зондування, очищення води та знезараження заражених поверхонь.

Команда моделювала вплив розміщення двовимірного (одношарового) наночастинок між світлодіодним чіпом, який виробляє світло, і прозорим кожухом, який захищає мікросхему. Хоча кожух необхідний, він може спричинити небажані відбиття світла, що випромінюється від світлодіодного мікросхеми, тобто не все світло виходить.

Вони виявили, що додавання шару тонко налаштованих наночастинок може зменшити ці відбиття, дозволяючи випромінювати до 20 відсотків більше світла. Відбиття також збільшують тепло всередині пристрою, швидше погіршуючи світлодіодний чіп, тому зменшення віддзеркалень також може зменшити тепло і збільшити термін експлуатації світлодіодних мікросхем.

Співавтор д-р Дебабрата Сікдар з компанії IIT Guwahati, раніше член Комісії Європейської комісії Марі Кюрі-Склодовської в Імперіал, прокоментувала: "Хоча вдосконалення корпусу пропонувалося раніше, більшість ускладнює світлодіодні об'ємні або складніші у виробництві, зменшуючи економічну ефект поліпшення.

"Ми вважаємо, що наша інновація, заснована на фундаментальній теорії та детальному, збалансованому аналізі оптимізації, яку ми проводили, може бути впроваджена в існуючі виробничі процеси з невеликим порушенням або додатковою масою".

Співавтор професор, сер Джон Пендрі, з кафедри фізики в Імперіалі, сказав: "Простота запропонованої схеми та чітка фізика, що лежить в її основі, повинні зробити її надійною і, сподіваємось, легко адаптуватися до існуючого виробничого процесу світлодіодів.

"Очевидно, що при більшій ефективності вилучення світла світлодіоди забезпечуватимуть більшу економію енергії, а також довший термін експлуатації пристроїв. Це, безумовно, матиме глобальний вплив на багатофункціональні програми на основі світлодіодів та їх багатомільярдний ринок у всьому світі. "

Співавтор професор Олексій Корнишев з кафедри хімії імперіалу прокоментував: "Прогнозований ефект є результатом розробки систематичної теорії різних фотонних ефектів, пов'язаних з масивами наночастинок на інтерфейсах, застосованих та експериментально випробуваних у контексті попередніх повідомили про змінні дзеркальні вікна, дзеркала з настроюваним кольором та оптичні фільтри ".

Наступним етапом дослідження буде виготовлення дослідного зразка світлодіодного пристрою з шаром наночастинок, випробування найкращих конфігурацій, передбачених теорією — включаючи розмір, форму, матеріал і відстань наночастинок, а також наскільки шар повинен бути від світлодіода чіп.

Автори вважають, що використовувані принципи можуть працювати разом з іншими існуючими схемами, що реалізуються для підвищення ефективності вилучення світла світлодіодів. Ця ж схема може застосовуватися і до інших оптичних пристроїв, де передача світла через інтерфейси має вирішальне значення, наприклад, у сонячних батареях.

Facebook Comments