Znanstvenici koriste tehnologiju krijesnica kako bi LED diode bile učinkovitije

krijesnica

Da biste preskočili ravnu stijenu preko površine ribnjaka, treba je baciti pod kutom dovoljno plitkim da se odbije natrag u zrak, inače se vodi ravno na dno. Kada svjetlost putuje od gušćeg, višeg indeksa loma do manje gustog medija, slično će se odraziti ako je kut u odnosu na vertikalu veći od kritičnog kuta. Ovaj fenomen, poznat kao totalna unutarnja refleksija, nameće značajno ograničenje učinkovitosti s kojom LED diode mogu prenijeti svjetlost u zrak. Oponašajući krijesnice, koje su prije eona riješile problem optimalnog propuštanja svjetlosti sa svojih plašta, istraživači su pokazali da je moguće izvući 55% više svjetlosti iz GaN (Galij-nitridnih) LED-a samo dodavanjem jednog sloja materijala.

Problemi s kojima se suočava LED proizvođači su akutniji od onih koji su okrenuti krijesnici jer je indeks loma poluvodiča, poput GaN, mnogo veći od indeksa svjetlosnih organa krijesnice. To rezultira većom neusklađenošću prijenosa na materijal s nižim indeksom, a time i više refleksije. Na primjer, poluvodič s indeksom loma od 3,3 u potpunosti će odražavati svaku svjetlost koja pada pod kutom većim od 17 stupnjeva u odnosu na vertikalu. To je prilično uski emisioni konus. Tradicionalna metoda zaglađivanja ovih grubih prijelaza je dodavanje srednjeg sloja ili dva s indeksom loma negdje između. Ova metoda dodaje cijenu i složenost, a u konačnici propada jer zanemaruje najmoćniji alat koji bismo mogli koristiti za kontrolu geometrije svjetlosti.

krijesnicaLEDOčaravajuća iskra stotina krijesnica nad velikim poljem u toploj ljetnoj noći daje mali naslutiti složene prilagodbe u njihovom osjetljivom plaštu. Krijesnica proizvodi svoje svjetlo uskog spektra od 560 nanometara baš kao i kemijski laser, ali s još većom kontrolom nad reakcijom oksidacije koja ga pokreće. Kožica koja štiti organ koji proizvodi svjetlost mora biti jaka, ali dovoljno prozirna da propušta svjetlost bez značajnih gubitaka.

Također postoji sloj mišića preko plašta koji je odabran zbog prozirnosti i svojstava loma koji mogu biti uključeni u kontrolu učestalosti ili usmjeravanja svjetlosnih impulsa. Ispitivanje pokrova plašta elektronskim mikroskopom otkrilo je ključ: sitne nazubljenosti organizirane poput valovitog krova koji se ponavlja svakih 250 mikrona i daje izgled Fresnelove leće.

The istraživači uputite na 'slijepu prirodnu selekciju' kao autora ovog stroja, ali u stvarnosti to je sve samo ne slijepo. Krijesnice možda ne razumiju sve detalje, ali dame krijesnice razumiju jedno: slaba svjetla nisu seksi. Kad god muškarci izađu s geometrijom kutikule koja im omogućuje da bace više metaboliziranog svjetla, blagodati ne prolaze nezapaženo.

Život stvara i otkriva svjetlost, vjerojatno, od samih početaka. Na primjer, leća oka je vrlo optimiziran i kontroliran uređaj. Proteini koji čine našu leću, poznati kao kristalini, zahtijevaju kontinuirano napajanje metaboličke energije kako bi održali svoju prozirnost - svi duži prekidi i mrena uvijek rezultiraju. Leća pažljivo prilagođava svoj sastav i indeks loma prema svom opsegu kako bi usredotočila dolazno svjetlo na mrežnicu, istovremeno smanjujući pogreške uvedene stvarima poput sferne aberacije. To što krijesnica svoje teško osvojeno svjetlo izdaje s sličnom pažnjom koju oko traži da je primi, ne bi trebalo iznenaditi.

Razumijevanje vatrenih vaga kao malenih prizmi koje mijenjaju način na koji svjetlost utječe na sučelje i stvara nove kanale oštrih rubova kroz koje svjetlost može difundirati omogućuje nam da LED diode učinimo učinkovitijima. Zavirivanje u prirodu modernim alatima i razumijevanjem i dalje nudi veliku nagradu za rješavanje zajedničkih problema dizajna. Značajke u prirodi mogu se ponekad činiti neozbiljnima ili čak nestalnima, poput pera pauna, ali nakon pomnijeg pregleda obično nude nešto što možemo iskoristiti za poboljšanje stvari koje gradimo.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com