Sporing af lyset inde i en LED

Ydeevnen på hvide lysdioder kan forbedres, baseret på bedre kendskab til absorption og spredning af lys inde i LED'en. En ny metode, udviklet af University of Twente i Holland og Philips Lighting, kan føre til effektivisering og kraftfulde designværktøjer.

Hvide lysdioder kan gøres endnu mere effektive og kraftfulde, forskere fra University of Twente og Philips Lighting beviser nu. De fandt en detaljeret måde at beskrive det lys, der forbliver inde i LED'en ved absorption og spredning. Dette er meget værdifuld information til designprocessen.

Fra relativt svage lyskilder til stærkt lys derhjemme og i biler, for eksempel:siden den blå og hvide LED blev opfundet, vi har set en hurtig udvikling i mulige applikationer. Lavt energiforbrug og lang levetid er store fordele i forhold til eksisterende belysningsløsninger. Hvide lysdioder består af en halvleder, der udsender blåt lys, med oven på de fosforplader, der gør det blå lys til gult. Hvad vi så ser, er hvidt lys. Lyset vil blive spredt af fosforpartiklerne, men det absorberes også. Hvilken del af lyset vil forlade LED'en, er ikke let at forudsige. Medmindre du ser på absorption og spredning på en anden måde, ifølge Maryna Meretska og hendes kolleger. Teori fra astronomi hjælper.

Hvad gør god forudsigelse særlig vanskelig:noget af lyset absorberes, men genudsendes i en anden farve. En måde er at forsøge at definere alle mulige lysstråler, og brug meget computertid til at få et resultat. Dette giver ikke meget indsigt i, hvad der rent faktisk sker. En teori, der ofte bruges til lysudbredelse i en LED, er diffusionsteori. I stærkt absorberende medier, imidlertid, denne fremgangsmåde er ikke længere gyldig. Meretska har derfor bygget et setup til at samle alt lys omkring fosforpladerne, i hele det visuelle spektrum. Baseret på dette, absorption og spredning kan udledes ved hjælp af den strålende overførselsligning, velkendt inden for astronomi. Dette resulterer i en fuldstændig beskrivelse af lysudbredelse inden for og uden for phosphorpladerne. Sammenlignet med en beskrivelse ved hjælp af diffusionsteori, absorptionsniveauet er op til 30 procent højere. På samme tid, metoden er cirka 17 gange hurtigere end den numeriske tilgang.

Disse nye indsigter kan føre til kraftfulde og forudsigelige værktøjer til LED -designere. De hjælper med yderligere at forbedre effektiviteten og den samlede ydelse.

Forskningen er udført i gruppen Complex Photonic Systems i UT's MESA+ Institute for Nanotechnology, sammen med Philips Lighting i Eindhoven. University of Twente har en stærk koncentration af forskergrupper og faciliteter inden for det hurtigt voksende område af fotonik.