克服长期存在的效率问题,NIST最新发布小而明亮

 新闻中心     |      来源:泰州啜血LED照明作者: 啜血发布时间:2020-09-14 16:52点击次数:

NIST最近发布:小而亮的纳米级发光二极管克服了长期存在的发光二极管效率问题,可以转换成激光启动

国家标准与技术研究所(NIST)的一组科学家开发了一种新型发光二极管,这可能是长期解决光源效率限制问题的关键。这个概念已经在实验室用微型LED进行了演示,大大提高了亮度,并且具有产生激光的能力。

该团队还包括来自马里兰大学、伦斯勒理工学院和国际商用机器公司托马斯沃斯顿研究中心的科学家。发光二极管的亮度比传统的亚微米发光二极管高100到1000倍。

据NIST的巴巴克尼科巴克说,这种发光二极管使用与传统发光二极管相同的材料,但不同之处在于它们的形状。发光二极管采用新的结构来制造发光二极管。

LED灯已经存在了几十年,但是明亮LED的发展获得了诺贝尔奖,开启了照明的新时代。然而,即使是现代的LED也有其局限性。在一定程度上,增加LED的功率会使其发光更亮,但亮度很快就会降低,使得LED的效率很低。这个被业界称为“效率下降”的问题,阻碍了led在很多有前景的应用领域的应用,从通信技术到杀毒。

该团队对发光二极管进行了一项新的设计实验。与传统发光二极管中使用的平面设计不同,研究人员用细长的氧化锌线制作了一个光源,他们称之为鳍(“长”和“薄”相对为3360)。每个鳍只有5微米左右长,大约是人类头发平均宽度的十分之一)。鳍阵列看起来像一个小梳子,可以延伸到1厘米或更大的面积。

克服长期存在的效率问题,NIST最新发布小而明亮的纳米级LED

发光二极管像素设计示意图图片来源:NIST

鳍式LED像素设计包括发光氧化锌鳍(紫色)、绝缘介质材料(绿色)和金属触点(黄色)

这种新设计可以发出跨越紫色和紫外光之间边界波长的强光,产生的能量是典型小LED的100到1000倍,是一个重要的基础发现。

Nikoobakht说:“一个面积小于1平方微米的典型LED,其发光功率约为22纳瓦,但这个LED却能产生高达20微瓦的功率。这说明这种设计可以克服LED的效率下降,使光源更加明亮。”

在加大电流的同时,研究小组还发现了另一个惊人的现象。虽然LED最初发射的是一个波长范围的光,但其相对较宽的光发射最终减少为两个波长的强烈紫光。这清楚地表明,他们的微型LED已经变成了微型激光器。

Nikoobakht说:“将LED转换成激光需要付出很大的努力。它通常需要将LED与谐振腔耦合,使光在谐振腔周围被反射,从而产生激光。鳍的设计可以自己完成整个工作,不需要再增加一个腔体。”

微型激光器对于芯片级应用非常重要,不仅在化学传感领域,而且在下一代手持通信产品、高清显示器和消毒领域也是如此。

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