纳米颗粒层可以改善LED的性能和使用寿命

根据伦敦帝国理工学院和印度理工学院（IIT）Guwahati的研究小组的研究，他们发现了一种提高LED发光量的新方法。他们在《光科学与应用》杂志上报告了他们的创新。

使发光二极管（LED）光源更高效，寿命更长将意味着它们使用的能源更少，从而减少了用电对环境的影响。LED的应用范围很广，从交通信号灯和电子显示器，智能手机，大型户外屏幕以及一般装饰照明的背光源，到感测，水净化和对被感染表面的净化处理。

该团队模拟了在产生光的LED芯片和保护芯片的透明外壳之间放置二维（单层）纳米粒子的影响。尽管外壳是必需的，但它可能导致从LED芯片发出的光发生不必要的反射，这意味着并非所有的光都会逸出。

他们发现，添加经过微调的纳米粒子层可以减少这些反射，从而使发出的光最多增加20％。反射还会增加设备内部的热量，从而更快地使LED芯片退化，因此减少反射也可以减少热量并延长LED芯片的寿命。

IIT Guwahati的合著者Debabrata Sikdar博士曾是Imperial的欧洲委员会Marie Curie-Sklodowska研究员。他评价道：然而外壳的改善之前已经被提议过，而大多数的改善使得LED更加地庞大笨重或更加难以生产，减少了这次提升的经济效益。

“我们认为，基于基础理论和我们进行的详细，均衡的优化分析，我们的创新可以引入到现有的制造过程中，而不会造成中断或增加体积。”帝国理工大学物理系的合著者约翰·彭德里爵士（Sir John Pendry）教授说：“拟议方案的简单性和清晰的物理基础使其应具有鲁棒性，并希望很容易适应现有的LED制造工艺。

“很明显，随着光提取效率的提高，LED将节省更多的能源并延长设备的使用寿命。这无疑将对基于多功能LED的应用及其全球数十亿美元的市场产生全球影响。 ”

帝国理工大学化学系的合著者Alexei Kornyshev教授评论说：“预期的效果是对界面上与纳米粒子阵列有关的各种光子效应的系统理论发展的结果，该理论，在之前（已经）被报告的可切换的镜子窗口，彩色可调节镜子和滤光器的背景下，被实验测试并且被应用。”

研究的下一阶段将是制造具有纳米颗粒层的原型LED器件，测试理论预测的最佳配置-包括纳米颗粒的大小，形状，材料和间距，纳米颗粒之间的距离、以及该层与LED芯片之间的距离。

作者认为，所使用的原理可以与其他现有方案一起使用，以提高LED的光提取效率。相同的方案也可以应用于其他光学设备，例如太阳能电池，在这些光学设备中跨接口的光传输至关重要。