Leuchtkäfer inspirieren hellere Leuchtdioden
Forscher haben analysiert, warum Glühwürmchen so helles Licht abgeben. Die Technik könnte bald LEDs energiesparender machen.
Wissenschaftlern aus Belgien, Frankreich und Kanada ist es gelungen, die zerklüftete äußere Struktur des Leuchtorgans von Glühwürmchen nachzubauen. Als Extraschicht in Leuchtdioden integriert, ließe sich laut Forscherteam so die Lichtausbeute der Halbleiter deutlich steigern, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Große Teile des LED-Lichts werden derzeit noch in das Innere einer Diode zurückreflektiert. Der Grund ist die unterschiedliche Lichtwellenausbreitung innerhalb und außerhalb des Halbleiters. "Dies reduziert den Wirkungsgrad von Leuchtdioden drastisch", veranschaulicht Annick Bay, Doktorandin an der Universität Namur in Belgien und erste Autorin der Studie. Das durch Biolumineszenz erzeugte Licht der Leuchtkäfer legt einen ähnlichen Weg zurück, wenn es aus dem Leuchtorgan im Unterleib der Tiere nach außen tritt.
Das Forscherteam untersuchte deshalb die mikroskopische Struktur des Unterleibs einer panamesischen Glühwürmchenart und ermittelte, dass das Exoskelett der Tiere in diesem Bereich eine raue, auf den ersten Blick chaotische Oberfläche hat. Computersimulationen und Laborexperimente bestätigten, die scharfen Kanten dieser Schuppen sorgen dafür, dass mehr Licht durchdringt.
In weiteren Arbeiten zeigen Bay und Kollegen an der kanadischen University of Sherbrooke, eine Schicht eines ähnlich geformten Materials führt dazu, dass eine Standard-Galliumnitrid-LED eine um bis zu 55 Prozent größere Lichtleistung hat. Würden reguläre LEDs mit dieser Oberfläche versehen, könnte dies Strom sparen, sagt Bay, weil Leuchtdioden mit niedrigeren Wattzahlen verbaut werden könnten.
Und nicht nur das panamesische Glühwürmchen gilt als interessanter Kandidat für die LED-Optimierung. Eine Gruppe südkoreanischer Forscher zeigte kürzlich, dass das Exoskelett einer anderen Leuchtkäferart über eine Antireflexionsschicht verfügt, die hilft, mehr Licht aus dem Leuchtorgan zu holen.
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(bsc)
