CIENTIFICOS CREAN LED HASTA UN 55% MAS EFICIENTES

El abrir y cerrar la noche de luciérnagas ha inspirado a los científicos a modificar un diodo emisor de luz (LED) por lo que es más de una y media veces más eficiente que el original.

Investigadores de Bélgica, Francia y Canadá estudiaron la estructura interna de las lámparas de luciérnagas, los órganos en el abdomen de los insectos bioluminiscentes de que flash para atraer a sus parejas. Los científicos identificaron un patrón inesperado de escamas irregulares que aumentaban las linternas luz ', y se aplica ese conocimiento en diseño LED para crear una sobrecapa LED que imita la estructura natural.La capa superior, que aumentó LED de extracción de luz en un 55 por ciento, se podría adaptar fácilmente a los diseños de diodos existentes para ayudar a los seres humanos iluminar la noche mientras se usa menos energía. El trabajo se publica en un par de diarios de hoy en (OSA), la Sociedad Óptica de la revista de acceso abierto  Optics Express .

"El aspecto más importante de este trabajo es que muestra lo mucho que podemos aprender mediante una cuidadosa observación de la naturaleza", dice Annick Bay, un doctorado estudiante de la Universidad de Namur en Bélgica, que estudia las estructuras fotónicas naturales, incluyendo las escalas del escarabajo y alas de mariposa. Cuando su asesor, Jean Pol Vigneron, visitó Centroamérica para llevar a cabo el trabajo de campo sobre el escarabajo tortuga de Panamá (Charidotella egregia), él también notó nubes de luciérnagas parpadeantes y trajo algunos ejemplares al laboratorio para examinar con más detalle.

Luciérnagas crear luz a través de una reacción química que tiene lugar en las células especializadas llamadas photocytes. La luz es emitida a través de una parte del exoesqueleto del insecto llama la cutícula. La luz viaja a través de la cutícula más lentamente de lo que viaja a través del aire, y la falta de coincidencia: la proporción de la luz se refleja de nuevo en la linterna, oscurecimiento de la luz. La geometría de la superficie única de cutículas algunas luciérnagas, sin embargo, puede ayudar a minimizar los reflejos internos, es decir, más luz se escapa para llegar a los ojos de potenciales pretendientes luciérnaga.

En  Optics Express  papeles, Bahía, Vigneron, y sus colegas describen en primer lugar las estructuras complejas que veían cuando examinaron linternas luciérnagas y luego presentar cómo las mismas características que podrían mejorar el diseño LED. Usando microscopios electrónicos de barrido, los investigadores identificaron estructuras tales como las costillas a nanoescala y más grandes, las escalas de inadaptados, en las cutículas de las luciérnagas. Cuando los investigadores utilizaron simulaciones por ordenador para modelar cómo las estructuras afectadas transmisión de luz se encontraron con que los bordes afilados de las escamas irregulares, inadaptados dejó escapar la mayoría de la luz. El hallazgo fue confirmado experimentalmente cuando los investigadores observaron los bordes brillando más brillante cuando la cutícula se iluminaba desde abajo.

"Nos referimos a las estructuras de borde con una forma tejado de la fábrica", dice Bay. "Las puntas de las escamas sobresalen y tienen una pendiente inclinada, como un tejado de la fábrica." Los salientes repetir aproximadamente cada 10 micrómetros, con una altura de aproximadamente 3 micrómetros. "Al principio pensamos pequeñas estructuras a nanoescala sería el más importante, pero, sorprendentemente, al final nos encontramos con la estructura que era el más eficaz para mejorar la extracción de luz fue esta estructura de gran escala", dice Bay.

Hecho por el hombre dispositivos emisores de luz como los LEDs se enfrentan a los mismos problemas internos de reflexión como linternas luciérnagas y de la Bahía y sus colegas pensaron que una fábrica de techo en forma de recubrimiento podría hacer más brillante LEDs. En la segunda  Optics Express  artículo publicado hoy, que se incluye en la sección de Energía Express de la revista, los investigadores describen el método que se utiliza para crear una sobrecapa de dentado en la parte superior de un nitruro de galio LED estándar. Nicolas André, un investigador postdoctoral en la Universidad de Sherbrooke en Canadá, depositó una capa de material sensible a la luz en la parte superior de los LEDs y luego se exponen las secciones con un láser para crear el techo triangular de fábrica perfil. Puesto que los LED se hace de un material que se desaceleró la luz incluso más de cutícula las luciérnagas, los científicos ajustarse las dimensiones de los salientes a una altura y una anchura de 5 micrómetros para maximizar la extracción de la luz.

"Lo bueno de nuestra técnica es que es un proceso fácil y no es necesario crear nuevos LEDs", dice Bay. "Con unos pocos pasos más podemos abrigo y un patrón láser LED existente".

Otros grupos de investigación han estudiado las estructuras fotónicas en luciérnaga linternas también, e incluso han imitado algunas de las estructuras para mejorar la extracción de luz en los LED, pero su trabajo se centró en las características a nanoescala. El equipo liderado por Bélgica es el primero en identificar las características de dimensiones micrométricas fotónicos, que son más grandes que la longitud de onda de la luz visible, pero que sorprendentemente mejorado extracción luz mejor que las características más pequeñas nanoescala. El revestimiento de techo de la fábrica que los investigadores probaron aumento de la extracción de luz en más del 50 por ciento, un porcentaje significativamente más alto que los enfoques biomimetismo otros han logrado hasta la fecha. Los investigadores especulan que, con modificaciones alcanzables a las técnicas de fabricación actuales, debería ser posible aplicar estas mejoras de diseño novedosos para la producción de corriente de LED dentro de los próximos años.

Las muestras de luciérnaga que sirvieron de inspiración para el nuevo recubrimiento efectivo LED provino del género  Photuris , que se encuentra comúnmente en América Latina y los Estados Unidos. Bay dice que ha examinado también los faroles de una especie particularmente resistentes de luciérnaga que se encuentran en la isla caribeña de Guadalupe que no tenía la estructura de la cubierta de fábrica en la capa externa. Ella señala que ella y sus colegas continúan explorando la gran diversidad del mundo natural, la búsqueda de nuevas fuentes de conocimiento e inspiración. "Los  Photuris  luciérnagas son emisores de luz muy eficaces, pero estoy bastante seguro de que hay otras especies que son aún más eficaz ", dice Bay. "Este trabajo no ha terminado."