Ученые из государственного университета Пенсильвании создали лампочку на светодиодах, которая может изменить наше освещение. Дизайн новых светодиодов имитирует структуры, используемые светлячками в природе, что повышает эффективность при одновременном снижении счетов за электроэнергию.

«Светодиодные лампочки играют ключевую роль в энергетике, но их общая коммерческая эффективность в настоящее время составляет всего около 50 процентов», — говорит Стюарт Инь (Stuart Yin), профессор электротехники.

Основная проблема заключается в том, что испускаемый свет может отражаться от корпуса лампочки и теряться. Одним из решений является текстурирование поверхности с помощью микроскопических выступов, которые позволяют проникать большему количеству света. В то время как микроструктуры на светодиодных лампах симметричны, микроструктуры на теле светлячков не обладают таким свойством.


«Я заметил, что не только светлячки имеют асимметричные микроструктуры. Так, тараканы тоже обладают похожими рисунками на их светящихся пятнах», — сказал Чанг-Цзян Чен (Chang-Jiang Chen), докторант в области электротехники. «Именно здесь я попытался немного углубиться в изучение эффективности извлечения света».

Используя асимметричные пирамиды для создания микроструктурированных поверхностей, команда обнаружила, что они могут повысить эффективность извлечения света примерно до 90 процентов. Ученые считают, что асимметричные микроструктуры увеличивают извлечение света двумя способами. Во-первых, большая площадь асимметричных пирамид обеспечивает большее взаимодействие света с поверхностью, так что меньше света задерживается. Во-вторых, различные размеры склонов на пирамидах увеличивают эффект случайного отражения и свету дается второй шанс «убежать».


Чтобы продемонстрировать это экспериментально, исследователи использовали наноразмерную 3D печать для создания симметричных/асимметричных поверхностей и измерили количество испускаемого света. Как и ожидалось, асимметричная поверхность показала гораздо лучшие результаты.

«После получения патента мы рассматриваем возможность сотрудничества с производителями в этой области для коммерциализации нашей технологии», — сказал Инь.