仿制萤火虫发光结构，LED发光效率提高至90%

美国宾州州立大学（Pennsylvania State University，简称“Penn State”）的研究员发现通过仿制萤火虫的发光结构能够提高LED的发光效率。

宾州州立大学电子工程专家Stuart (Shizhuo) Yin指出，目前大多数商用LED发光效率仅约50%，如何提高所谓的LED光提取效率是研究的关键之一，他们着重于研究如何从LED中提取光线。

研究团队发现，光线在向后反射时会消失，所以萤火虫与LED在释放光线上面临相似的挑战。对于LED，其中一个解决方案就是在其表面创建微结构，使其有纹理，进而发射出更多的光线。但是，大多数LED表面的微结构是对称的，每一边的倾斜角度一样。

萤火虫的“灯笼”也有微结构，然而，研究员发现这些微结构是不对称的，其中一边倾斜的角度不同。他们还发现其它会发光的昆虫都有相似的结构。鉴于此，他们决定在LED表面尝试创建类似的不对称结构。

不对称微观金字塔结构的蓝宝石衬底（来源：Penn State）

研究员成功地在LED表面创建了不对称微观金字塔结构，以两种方式提高了光提取效率。首先，不对称的金字塔结构表面积较大，促进光与表面进行更多的交互作用，使得更少的光线被吸收。之后，当光线碰到不对称金字塔结构的两个不同倾斜角时，光反射具备更大的随机性，这意味着光线反射更多。

对称与不对称结构发光效率对比（来源：Penn State）

通过采用这种方法，LED光提取效率提高到90%。该研究团队为此项研究申请了专利，并表示，他们正在寻求与相关的制造商进行合作，共同推动这项技术的商业化。

据悉，这项研究结果已发表在《Optik》杂志上。