Ljusutsug i lysdioder

Huvudartikel: Lysdiod

Ljusextraktion i lysdioder innebär den uppsättning särskilda problem som är kopplade till att få ljus från den ljusavgivande pn-övergången i en lysdiod till omgivningen, så att ljuset kan vara användbart, till exempel för belysning.

Brytningsindexet för de flesta LED-halvledarmaterial är ganska högt, så i nästan alla fall kopplas ljuset från LED till ett medium med mycket lägre index . Den stora indexskillnaden gör reflektionen ganska betydande (enligt Fresnel-koefficienterna) . Det producerade ljuset reflekteras delvis tillbaka in i halvledaren, där det kan absorberas och omvandlas till ytterligare värme; detta är vanligtvis en av de dominerande orsakerna till LED-ineffektivitet. Ofta reflekteras mer än hälften av det emitterade ljuset tillbaka på LED-paketet och paket-luft-gränssnitten.

Reflexionen reduceras oftast genom att använda ett kupolformat (halvsfäriskt) paket med dioden i mitten så att de utgående ljusstrålarna träffar ytan vinkelrätt , vid vilken vinkel reflektionen minimeras. Substrat som är transparenta för den emitterade våglängden och stöds av ett reflekterande skikt ökar LED-effektiviteten. Förpackningsmaterialets brytningsindex bör också matcha halvledarens index för att minimera bakåtreflektion. En antireflexbeläggning kan också läggas till. Ytgrovning av lysdioder är också en av nyckelstrategierna för ökad ljusutsugningseffektivitet.

Förpackningen kan vara färgad, men detta är endast av kosmetiska skäl eller för att förbättra kontrastförhållandet; färgen på förpackningen påverkar inte nämnvärt färgen på det ljus som sänds ut.

Andra strategier för att minska påverkan av gränssnittsreflektioner inkluderar att designa lysdioden för att återabsorbera och återutsända det reflekterade ljuset (kallad fotonåtervinning ) och manipulera den mikroskopiska strukturen på ytan för att minska reflektansen, genom att införa slumpmässig grovhet, skapa programmerade mönster för malögonytor . . På senare tid fotoniska kristaller också använts för att minimera bakre reflektioner. I december 2007 hävdade forskare vid Glasgow University att de hittat ett sätt att göra lysdioder mer energieffektiva, genom att trycka in miljarder hål i lysdioder med hjälp av en process som kallas nanoimprint litografi .