10 mei. 2013
2 minuten
Onderzoekers van het FOM-instituut Amolf en Philips Research hebben de lichtintensiteit van witte led’s in bepaalde richtingen tot wel zestig keer vergroot. De natuurkundigen combineerden daartoe de gebruikelijke fluorescerende laag in led’s met een structuur van metalen nanodeeltjes.
De ontwikkeling van efficiënte led-lichtbronnen is de belangrijkste stap naar energiezuinige verlichting. Om een led wit licht te laten uitzenden, heb je eerst een efficiënte blauwe led nodig. Deze blauwe led belicht een laagje fluorescerend materiaal – het zogenoemde fosfor. De laag absorbeert een gedeelte van het blauwe licht, en zet dit om in licht van een andere kleur. Het licht dat het fosfor uitstraalt, combineert vervolgens met het niet-geabsorbeerde deel van het licht, waardoor wit licht ontstaat.
De led zendt dit witte licht in alle richtingen uit. Om het licht toch te bundelen zijn lenzen of spiegels nodig. Dat vermindert de efficiëntie van de witte led. Bovendien zijn lenzen en spiegels duur.
Aluminium nanodeeltjes
De onderzoekers van Amolf en Philips Research hebben hier een oplossing voor gevonden. Ze plaatsten het fosfor bovenop een rooster van aluminium nanodeeltjes. Deze nanodeeltjes ondersteunen resonanties van de vrije elektronen in het metaal die de fluorescentie van het fosfor mogelijk maken. De resonanties versterken elkaar en leiden zo tot een efficiëntere opname van het blauwe licht door het fosfor, en dus tot meer emissie van wit licht.
Door de afstand tussen de nanodeeltjes in het rooster te variëren, kunnen de onderzoekers bovendien de voorkeursrichting van het uitgestraalde licht sturen. De onderzoekers bereikten zo in sommige richtingen een versterking van de lichtemissie die wel zestig keer groter is dan bij een conventionele led.
Deze buitengewone versterking van de lichtintensiteit biedt nieuwe mogelijkheden voor efficiënte verlichting, waarbij metalen nanostructuren de lichtsterkte en de hoek van de lichtemissie bepalen.
De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het nieuwe tijdschrift Light: Science & Applications van de Nature Publishing Group: G. Lozano, D.J. Louwers, S.R.K. Rodriguez et al., Plasmonics for solid-state lighting: enhanced excitation and directional emission of highly efficient light sources. Light: Science & Applications 2, e66 (2013) | DOI:10.1038/lsa.2013.22
Anderen lazen ook
