Что даёт ассиметричная поверхность светодиодных ламп?

Что даёт ассиметричная поверхность светодиодных ламп?

Инженеры штата Пенсильвания заявили новую разработку — тип светодиодных лампочек, способных выдать более эффективное излучение света при существенном снижении расходов на электроэнергию. В целом коммерческая эффективность светодиодов на данный момент времени демонстрируется на уровне около 50%. Одна из главных проблем «скромного» потребления таких приборов света на рынке – недостаточно высокая так называемая эффективность извлечения света. Поэтому специалисты Пенсильвании решили провести исследования, направленные  на максимально возможное получение света от светодиодов.

Эффект обратного отражения

Эффективность излучения напрямую связана с эффектом обратного отражения, что способствует потерям полезной мощности. Одним из решений компенсации (стабилизации) для светодиодов видится применение текстурирования поверхности при помощи микроструктур.

Речь идёт о микроскопических проекциях, зачастую способствующих потерям большого количества света. Для большей массы конструкций светодиодов такие проекции симметричны, имеют одинаковые уклоны с каждой стороны.

Учёные прибегли к изучению системы света насекомых – светлячков, чтобы лучше понять возможное строение структуры. Как выяснилось, фонари светлячков также наделены микроструктурами, но при асимметричном построении – когда стороны наклонены под разными углами, создавая однобокий вид.

Применив асимметричные пирамиды под создание микроструктурированных поверхностей, инженерам удалось достичь повышения эффективности извлечения светового потока до величины практически 90%. Результаты исследований и экспериментов публикует интернет-издание «Optik».

По словам инженеров, асимметричные микроструктуры способствуют увеличению эффекта извлечения света двумя способами.

  1. За счёт увеличенной площади поверхности асимметричных пирамид обеспечивается большее взаимодействие лучей с поверхностью.
  2. Когда лучи попадают на два разных наклона асимметричных пирамид, возникает больший эффект рандомизации отражений.

В рамках экспериментов  инженерной группой применялось компьютерное моделирование. Благодаря такому подходу, удалось показать, насколько асимметричная поверхность теоретически улучшает характеристики извлечения. Помимо моделирования, специалисты продемонстрировали эффект экспериментально.

Наконец, посредством наноразмерной 3D-печати были изготовлены симметричные и асимметричные поверхности. Далее учёные в рамках экспериментов провели необходимые измерения объёмной доли излучаемого потока. Как и ожидалось, конструкция асимметричной поверхности показала более эффективную функциональность.

Процессы эффективности светодиодов

Два процесса, по мнению разработчиков, способствуют достижению общей эффективности светодиодов:

  1. Квантовая эффективность, измеряемая количеством электронов, преобразующихся в свет, когда энергия пропускается через материал светодиода.
  2. Получение излучения от светодиода — так называемая эффективность извлечения.

При помощи информации: PSU