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