如何使用納米粒子層改善LED性能和使用壽命？

發(fā)布時(shí)間：2021-01-29

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1. 引言
在LED設(shè)計(jì)中添加納米粒子層可以幫助它們以相同的能量產(chǎn)生更多的光，并且還可以延長(zhǎng)其壽命。
根據(jù)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和印度理工學(xué)院（IIT）Guwahati的研究小組的研究，他們發(fā)現(xiàn)了一種提高LED發(fā)光量的新方法。他們?cè)凇豆饪茖W(xué)與應(yīng)用》雜志上報(bào)告了他們的創(chuàng)新方案。

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圖1 LED添加納米粒子層

2. 技術(shù)原理
       使發(fā)光二極管（LED）光源更高效，壽命更長(zhǎng)將意味著它們使用的能源更少，從而減少了用電對(duì)環(huán)境的影響。LED的應(yīng)用范圍很廣，從交通信號(hào)燈和電子顯示器，智能手機(jī)，大型戶外屏幕以及常規(guī)裝飾照明的背光源，到感測(cè)，水凈化和對(duì)被趕染表面的凈化處理。
       該團(tuán)隊(duì)模擬了在產(chǎn)生光的LED芯片和保護(hù)芯片的透明外殼之間放置二維（單層）納米粒子的影響。盡管外殼是必需的，但它可能導(dǎo)致從LED芯片發(fā)出的光發(fā)生不必要的反射，這意味著并非所有的光都會(huì)逸出。他們發(fā)現(xiàn)，添加經(jīng)過微調(diào)的納米粒子層可以減少這些反射，從而使發(fā)出的光蕞多增加20％。反射還會(huì)增加設(shè)備內(nèi)部的熱量，從而更快地使LED芯片退化，因此減少反射也可以減少熱量并延長(zhǎng)LED芯片的壽命。
       IIT Guwahati的合著者Debabrata Sikdar博士曾是Imperial的歐洲委原會(huì)瑪麗·居里-斯科洛多夫斯卡研究員，曾評(píng)論道：“雖然以前曾建議對(duì)外殼進(jìn)行改進(jìn)，但大多數(shù)會(huì)使LED體積更大或更難以制造，從而降低了對(duì)成本的影響。“我們認(rèn)為，基于基礎(chǔ)理論和我們進(jìn)行的詳細(xì)，均衡的優(yōu)化分析，我們的創(chuàng)新可以引入到現(xiàn)有的制造過程中，而不會(huì)造成破壞或增加體積。”

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圖2 納米粒子

       帝國(guó)理工大學(xué)物理系的合著者約翰·彭德里爵士（Sir John Pendry）教授說(shuō)：“擬議方案的簡(jiǎn)單性和清晰的物理基礎(chǔ)使其應(yīng)具有魯棒性，并希望很容易適應(yīng)現(xiàn)有的LED制造工藝。“很明顯，隨著光提取效率的提高，LED將節(jié)省更多能源，并延長(zhǎng)設(shè)備壽命。這無(wú)疑將對(duì)基于多功能LED的應(yīng)用及其全球數(shù)十億美元的市場(chǎng)產(chǎn)生全球影響。”
3. 未來(lái)展望
       帝國(guó)理工大學(xué)化學(xué)系的合著者Alexei Kornyshev教授評(píng)論說(shuō)：“預(yù)期的效果是對(duì)界面上與納米粒子陣列有關(guān)的各種光子效應(yīng)的系統(tǒng)理論發(fā)展的結(jié)果，該理論在較早的背景下得到了應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)測(cè)試報(bào)告了可切換的反射鏡窗口，彩色可調(diào)反射鏡和光學(xué)濾鏡。”
       研究的下一階段將是制造具有納米粒子層的原型LED器件，測(cè)試?yán)碚擃A(yù)測(cè)的蕞佳配置-包括納米粒子的大小，形狀，材料和間距，以及該層與LED的距離芯片。

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