Вчені запозичили у світлячків спосіб підвищити ефективність світлодіодних ламп

Американські вчені підвищили ефективність віддачі світла у LED-світильниках на 40% завдяки світлячкам.

За словами професора Університету штату Пенсільванія Стюарта Іня, у комах запозичили особливі структури на "ліхтарях".

«Ми намагаємося підвищити ефективність вилучення світла зі світлодіода при такому ж енергоспоживанні, так само як світлячки, - каже він.

- За мільйони років еволюції крихітні комахи знайшли спосіб максимально підвищити світність при мінімальних витратах: їхні "ліхтарі" покривають особливі структури – це мікроскопічні площини, завдяки яким світло легше виходить назовні і менше відбивається по шляху».

Асиметричні "пірамідки" світлячків.

У світлодіодах теж використовують подібну технологію, але світлопровідні структури мають форму правильних симетричних пірамідок, в той час як структури на "ліхтарях" світлячків скошені на одну сторону, пояснює Стюарт Інь.

«Ми відтворили схожу структуру, роздрукувавши її на нанопринтері і виявили, що ефективність віддачі світла зросла до 90%, - розповідає він.

- Це на 40% вище, ніж у кращих сучасних світлодіодних лампочках».

Зліва-мікроскопічний світлодіод з покриттям з симетричних "пірамідок", праворуч - світлодіод такої ж потужності з покриттям з асиметричних структур.

За словами професора Стюарта Іня, асиметрична форма збільшує віддачу світла двома шляхами.

«По-перше, асиметричні піраміди мають велику площу поверхні і фотони світла більше контактують з поверхнею, частіше вириваючись за її межі, - зауважує він.

- По-друге, асиметрія підсилює перевідбиття, таким чином, у фотона з'являється більше шансів опинитися за межами світлодіода».

Вчені також помітили, що асиметричні "пірамідки" мають не тільки світлячки, а й інші види комах, що світяться, приміром, еквадорські таргани Lucihormetica luckae.

«Наразі середня ефективність світлодіодів становить 50%, тобто близько половина вироблюваного світла не покидає світлодіодного елемента, - пояснює Стюарт Інь.

– Світлодіодна лампочка могла б світити вдвічі яскравіше при тому ж енергоспоживанні - і ми зробили значний крок у цьому напрямку».

Результати дослідження вже опубліковані у науковому журналі Optik.

Вчені запевняють, що нова технологія ніяк не позначиться на вартості виробництва світлодіодів.

«Для створення скошених "пірамідок" виробнику досить змінити всього один незначний аспект виробничого процесу», - зауважує Стюарт Інь.

Вчені мають намір почати переговори з виробниками лампочок після отримання патенту.

За оцінками експертів, до 2024 року ринок світлодіодного освітлення складе $85 млрд.

Світлодіодні лампи більш вигідні для споживача і менш шкідливі для навколишнього середовища, оскільки споживають в десятки разів менше енергії, ніж лампочки розжарювання.