納米顆粒層可以改善LED性能和使用壽命

2020-08-28 科博園

在 LED 設計中添加一層納米粒子，可以幫助它們為相同能量產生更多的光，同時延長其使用壽命。

這是倫敦帝國學院和印度理工學院（IIT）古瓦哈蒂的一個研究小組，他們找到了一種新的方法來增加光 LED 的產生量。他們在《光科學與應用》雜誌上報告他們的創新。

使發光二極體 （LED） 光源更高效、更持久，將意味著它們使用更少的能源，從而減少其用電對環境的影響。LED 廣泛應用於各種應用，從電子顯示屏的紅綠燈和背光、智慧型手機、大型戶外屏幕和一般裝飾照明，到感應、淨水、淨化受感染的表面淨化。

該團隊模擬了在產生光的LED晶片和保護晶片的透明外殼之間放置二維（單層）納米粒子的影響。雖然外殼是必要的，但它可能會導致從LED晶片發出的光線的不必要的反射，這意味著並非所有的光都逸出。

他們發現，添加一層經過微調的納米粒子可以減少這些反射，使發射光增加20%。反射也會增加器件內部的熱量，使LED晶片更快地降解，從而減少反射還可以降低熱量，延長LED晶片的使用壽命。

共同作者德巴布拉塔·西克達（Debabrata Sikdar）博士評論說：「雖然以前有人建議改進外殼，但大多數改善使LED更笨重或更難製造，改善效果降低了經濟效益。」

「我們認為，基於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製造工藝中，而不會造成幹擾或增加體積。」

合著者、帝國大學物理系的約翰·彭德裡爵士說：「擬議方案的簡單性及其基礎的清晰物理特性，應使其堅固耐用，並有望輕鬆適應現有的LED製造工藝。」

「很明顯，LED 具有更高的光提取效率，將節省更大的能源，延長設備的使用壽命。這肯定會對基於 LED 的多功能應用及其全球數十億美元的市場產生全球影響。」

合著者、帝國大學化學系的阿列克謝·科爾尼舍夫教授評論道：「預測效應是界面上與納米粒子陣列相關的各種光子效應的系統理論發展的結果，在先前報導的可切換鏡窗、可調色鏡和光學濾光片的背景下進行了應用和實驗測試。」

研究的下一階段將是製造一個納米粒子層的原型LED設備，測試理論預測的最佳配置，包括納米粒子的大小、形狀、材料和間距，以及該層離LED晶片的距離。

作者認為，使用的原則可以與其他現有的方案一起實施，以提高LED的光提取效率。同樣的方案也適用於其他光學設備，因為在接口上傳輸光至關重要，例如在太陽能電池中。

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