Koreaanse wetenschappers hebben een beter werkende LED-lamp ontworpen. Daarbij halen ze inspiratie uit vuurvliegjes. Dat is eigenlijk heel logisch, want de insecten hebben een heel eigen verlichtingssysteem dat LED-lampjes veel efficiënter maakt.

Vuurvliegjes hebben een ingewikkeld, maar zeer efficiënt systeem om licht te geven. Hun lichtjes worden zo met minimale energie heel goed benut. Dat heeft te maken met de manier waarop het licht naar buiten wordt gestraald. Vuurvliegjes lichten op om paringspartners te vinden.

Laagjes
De wetenschappers keken op microscopische schaal naar de insecten. Daar zagen ze dat vuurvliegjes een bijzondere opperhuid hadden, die uit drie laagjes bestaat. De onderste laag is een reflecterende laag, die licht uit de middelste laag weerkaatst. De bovenste laag is echter het interessantst. Dat is namelijk de opperhuid, en bij de vuurvlieg is die laag ‘gekarteld’. Die karteling zorgt ervoor dat het licht veel gerichter wordt weerkaatst.

Na de ontdekking hebben de onderzoekers zelf geprobeerd de laag na te maken. Ze maakten een bolvormige nieuwe LED-lamp waarbij de buitenlaag helemaal gekarteld was. Ze gebruikten daarbij hars als bouwmateriaal, wat makkelijk te bewerken is. Het bleek dat de nieuwe LED-lens een stuk meer licht afgaf dan andere lenzen.

Op de linkse afbeelding is te zien hoe de buitenste opperhuidlaag gekarteld is bij vuurvliegjes. De rechterafbeelding laat het model zien dat de wetenschappers hebben nagemaakt, en hoe dat de uitstraling van licht efficiënter maakt (bron: ChemistryWorld).

Nanomicroscopisch
De wetenschappers zijn trots op hun resultaat. Volgens Steve Dunn van de Queen Mary Universiteit in Londen is het een duidelijk teken dat technieken die in de natuur voorkomen ook op nanomicroscopische schaal kunnen worden toegepast in huidige technologie. Er is al vaker onderzoek gedaan naar nanostructuren bij dieren. Denk daarbij bijvoorbeeld aan de facetogen van veel insecten. Maar die onderzoeken keken juist altijd naar de binnenkomst van licht, in plaats van naar hoe het licht werd uitgestraald.

Wist u dat…

… vuurvliegjes samenwerken om vrouwtjes te lokken?

De nieuwe vorm van reflectie zou kunnen zorgen voor veel gerichtere lichtuitstraling, en daarmee zou de efficiëntie van LED-lampjes significant verbeteren. Toch zien de onderzoekers nog obstakels. “Om deze soort gekartelde lens te maken, hebben we een bepaald soort hars gebruikt. Bij een bepaalde temperatuur krijgt deze hars een gelige kleur. Dan kan het licht dus minder goed doorgelaten worden en raak je je efficiëntie kwijt,” aldus onderzoeker Jae-Jun Kim. “Er is dus nog wat werk aan de winkel, maar we zitten zeker op het goede pad!”