LED设计从仿生学中获益

来自韩国的一个科学研究团队发表论文,报道了他们根据萤火虫发光体的表皮纳米结构进行的LED仿生学设计成果。萤火虫的发光器官由一个反射层、一个发光层和一个透明外层组成,其中外层结构有序排列。科研人员复制了萤火虫发光器官的结构,从而增加了发光二极管(LED)的光传播效率。

在昆虫身上发现的表皮纳米结构能够有效的管理光能,例如光偏振、构造色或超薄自然尺度上的光学折射率匹配等。这些纳米结构能够有效的管理输入的光能,启发了现代成像和显示应用。生物发光器官,如萤火虫的发光体,能够非常高效地将光从生物体内耦合输出到体外,发出强烈的光学信号以吸引异性。

Ki-Hun Jeong 及其同事注意到了有效的光传播对于萤火虫的性交流具有关键作用,他们用电子显微镜研究了萤火虫发光器官的结构。萤火虫的发光器官由一个反射层、一个发光层和一个透明外层组成。重要的是,与腹部的其它部分不同,发光器的外层结构成行有序排列,就像农田中的农作物。这组科研人员从萤火虫身上获得了灵感,设计并制造出了一系列的 LED,它们由反射杯、发光的 LED 芯片和外层有微小的高度有序结构花纹的透明镜头组成。

测试表明这种有花纹的镜头比平滑的透镜在全范围可见光波长上能更好地对光进行传导——可以与昂贵的抗反射镀层(减反膜)相媲美。能够最有效地穿过这种经过改造的透镜的光的波长符合萤火虫生物冷光的中心波长。

论文作者提出,这些结果可能帮助刺激电视、照相手机、汽车以及医学和家庭照明用高功率 LED 的低成本透镜的开发。

报告论文发表在 PNAS 上,需要付费获取。

最近有报道指出,比利时一名博士生发现某种萤火虫腹部的磷使其荧光更明亮,仿照其锯齿状结构设计出的一个“层”覆盖在普通LED显示屏(或者单个发光二极管)上将使其更明亮。据报告显示,该仿生层还能使LED更省电。韩国曾经使用纳米技术来达到类似的效果,但是这种锯齿层可以直接覆盖到现有的LED上产生作用,而不用重新制造。©

本文发表于水景一页。永久链接:<http://cnzhx.net/photonics/news/biomimetic-led-design/>。转载请保留此信息及相应链接。

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