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科技模仿生活:萤火虫制造更好的灯泡

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-05-03

  虽然我们经常认为自己是聪明的设计师,但生物经常击败最◆●△▼●好的人类设计。人们很容易忘记,大自然甚至还有□◁活着的灯泡,其中就有萤火虫。宾夕法尼亚州立大学的研究人员决定比较萤火虫是如何发光的,发现它们处理的问题与LED类似。这一发现可能会提高LED的效率,目前L◆▼ED的效率约为50%。

  问题是产生的一些光永远不会从LED(或萤火虫的身体)中出来。一些光不可避免地反射回设备中。一个已知的缓解方法是在LED表面创建一个微小的纹理图案,这样可以让更多◇•■★▼的光线逃逸。这些典型的v形结构蚀刻在表面。然而,这对萤火虫来说并不新鲜,它们的灯笼上有着和其他发光动物相似的结构(很明显,发光的蟑螂是一种生物)。然而,有机结构在一个重要的方面不同于LED纹理。

  萤△▪▲□△火虫的纹理V不是对称的,而是不对称★◇▽▼•的,V的一条腿以不同◆■的角度倾斜。研究人员认为,这既增加了▼▼•☆■▲▽●▽●表面积,又增加了反射的随机角度,从而给光子第二次逃逸的机会。

  通过计算机模型和纳★△◁◁▽▼米3D打印原型的验证,研究人员发现他们可以生产出▲★-●光提取效率约为90%的LED。说到从LED中获得更多的光,有两个因素:◆◁•量子效率和光提取效率。第一个因素衡量的•●是有多少电子被转换成光,在现代设▲=○▼备中已经接近其理论极限。另一个因素是光的提取效率,这是这项▪▲□◁工作所提高的。研究小组发现,在传统的LED制造过程中,改变水晶蓝宝石的切割方式会造成这种不平衡的结构,所以这种进步很可能很快就会出现在你身边的LED▲●…△上。

  当然,即使是最坏的LED也比老式白炽灯泡要有效得多。尽管白色LED已经变得便宜和普遍,但它们的发展比你想象的要多得多。

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