Vagalumes ajudam a tornar LEDs mais brilhantes

Publicado em 19/01/13 07:50 com as tags vagalume  

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Redação do Site Inovação Tecnológica

 Estrutura óptica natural

O piscar suave dos vagalumes inspirou cientistas a inserir modificações em um LED que o tornaram uma vez e meia mais eficiente.

A equipe da Bélgica, França e Canadá estudou a estrutura interna das "lanternas" dos vagalumes, os órgãos do animal repletos de células bioluminescentes, que piscam durante os rituais de acasalamento.

Os cientistas identificaram um padrão inesperado de escamas irregulares que melhora o brilho das lanternas.

Eles então aplicaram esse conhecimento ao design de um LED, criando uma camada externa para o diodo emissor de luz que imita a estrutura natural identificada no vagalume.

Essa sobrecamada, que aumenta a extração de luz pelo LED em até 55%, poderá ser facilmente aplicada aos LEDs atualmente em fabricação.


Reflexão interna

Os vagalumes emitem luz através de uma reação química que ocorre em células especializadas, chamadas fotócitos. A luz vai para o exterior passando através de uma parte do exoesqueleto do inseto chamada cutícula.

A luz viaja através da cutícula mais lentamente do que se desloca através do ar, e esse descasamento faz com que uma parte da luz seja refletida de volta na lanterna, diminuindo o brilho.


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Os LEDs apresentam essa mesma deficiência de reflexão interna, o que diminui seu brilho e sua eficiência.


Os cientistas criaram um revestimento que imita as escamas naturais
do interior do exoesqueleto dos vagalumes. [Imagem: Bay et al./Optics
Express]

 

Revestimento para brilhar mais

O que os pesquisadores descobriram é que a geometria da superfície das cutículas de alguns vagalumes ajuda a minimizar as reflexões internas, ou seja, mais luz escapa para chegar aos olhos dos potenciais parceiros.

Quando eles usaram simulações de computador para modelar como as estruturas afetam a transmissão da luz, descobriram que as bordas afiadas das escamas deixam passar mais luz.

Tudo foi confirmado experimentalmente com a criação de uma camada contendo saliências de cinco micrômetros de altura, posta sobre um LED de nitreto de gálio.

"O que é legal na nossa técnica é que é um processo fácil e não temos que desenvolver um novo LED. Com uns poucos passos adicionais podemos recobrir os diodos emissores de luz atuais," disse Annick Bay, descobridora do fenômeno.


Bibliografia:

Improved light extraction in
the bioluminescent lantern of a Photuris firefly (Lampyridae).

Annick
Bay, Peter Cloetens, Heikki Suhonen, Jean Pol Vigneron
Optics
Express
Vol.: 21 (1): 764-780
DOI: 10.1364/OE.21.000764

Optimal
overlayer inspired by Photuris firefly improves light-extraction efficiency of
existing light-emitting diodes

Annick Bay, Nicolas André, Michael
Sarrazin, Ali Belarouci, Vincent Aimez, Laurent A. Francis, Jean Pol
Vigneron
Optics Express
Vol.: 21 (S1): A179-A189
DOI:
10.1364/OE.21.00A179

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