ilumincacion basada en leds
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La iluminación de futuro de basará en LED´s.
Semáforos, lámparas de automóviles,
linternas, pantallas de teléfonos móviles,
televisiones de última generación, son
objetos de nuestra vida diaria que
incorporan LEDs como emisores de luz
azul o blanca, fabricados con aleaciones
de materiales semiconductores (nitruros).
Desde su aparición comercial a principios
de los años 90, los dispositivos LED de
nitruros se han utilizado en múltiples
aplicaciones por su estrecho rango
espectral, eficiencia, duración y bajo consumo. La tecnología ya ha conseguido
fabricar LEDs con emisión suficientemente monocromática en un amplio rango
espectral (violeta, azul, rojo, verde, etc.) y el reto ahora es producir luz blanca
eficiente, a gran escala, y de forma rentable.
Hoy por hoy, los LEDs son capaces de generar luz blanca de gran calidad. Es
decir, la que más se aproxima a la luz solar. Aprovechan prácticamente toda la
energía eléctrica que consumen para generar luz, mientras que la bombilla
incandescente “desperdicia” hasta un 75% en generación de calor. Por ello, los
LEDs ofrecen una alternativa a la tradicional bombilla incandescente, e incluso
a los tubos fluorescentes, que, aún siendo eficientes, producen un tipo de luz
blanca poco “natural” y plantean problemas de residuos una vez agotados.
A pesar de sus ventajas, la aplicabilidad de los LEDs en
iluminación general se ve lastrada aún por limitaciones
técnicas: la producción eficiente de luz blanca para grandes
áreas. A este objetivo se dirige el proyecto europeo “Smart
Nanostructured Semiconductors for Energy-Saving Light
Solutions (SMASH)”, coordinado por la empresa OSRAM,
que pretende desarrollar, mediante nanotecnología, nuevos
emisores LED de luz blanca para dotar de iluminación
general a grandes zonas urbanas.
La Universidad Politécnica de Madrid, a través del Instituto de Sistemas
Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM), participa en este proyecto enfocado a
la generación de emisores LED que sustituyan con mayor durabilidad y ahorro
energético a los sistemas de iluminación actuales en viviendas, calles, vehículos,
etc, en definitiva, grandes zonas urbanas o de aplicación masiva.
Iluminar grandes áreas mediante este tipo de emisores requiere, bien aumentar
el tamaño de los dispositivos o incrementar el número de LEDs. Mientras la
segunda opción encarece el producto, la primera adolece aún de una baja
eficiencia (relación entre consumo eléctrico e intensidad de luz obtenida). Sin
embargo, este problema, relacionado con aspectos tecnológicos y físicos, se
pretende solventar a corto plazo aplicando diferentes métodos.
El proyecto SMASH propone el uso de nanotecnología
para la fabricación de nanoleds, con geometría cilíndrica
de anchuras nanométricas (20 a 150 nm) y altura de una
micra. El director del ISOM, Enrique Calleja, quien lidera
este proyecto desde la UPM, explica que se trata de “crear
y conectarlos entre sí, algo que optimizaría su
funcionamiento ya que, cada uno de estos elementos sería
casi perfecto”. Estos bosques (matrices ordenadas) serían aún más eficientes que
sus equivalentes “macizos”, tendrían una durabilidad de 50 a 100 mil horas
(frente a las tres mil horas de una bombilla incandescente), y su consumo sería
mínimo, ya que toda la energía eléctrica se utilizaría para emitir luz, sin
producir calor.
El trabajo de los investigadores del ISOM es fabricar ese de manera ordenada,
ya que los emisores, además de ser idénticos, han de estar repartidos siguiendo
un patrón geométrico que aumenta su eficiencia (efecto de cristal fotónico).
Las dificultades actuales para la aplicación masiva de LEDs en
iluminación general, no son solo de carácter tecnológico, sino también de
índole económica. Resulta evidente que para reemplazar una tecnología
ya existente, la nueva debe ser técnicamente mejor y más barata. Por ello
el proyecto SMASH propone hacer un esfuerzo aún mayor para reducir el
coste de estos nanoleds. En la actualidad, los LEDs comerciales se
fabrican mediante técnicas complejas y sobre materiales caros, como el
carburo de silicio o el zafiro. Para incrementar la rentabilidad de estos
dispositivos, el proyecto SMASH plantea
utilizar sustratos de silicio, un material
barato y el más utilizado en la industria
electrónica. “Con este proyecto creemos que
será posible demostrar que se pueden aplicar
estos dispositivos para iluminar áreas
grandes con costes reducidos”, concluye el
profesor Calleja