Fig. 1. LED blanco de Nichia

La luz, para iluminar viviendas, comercios, escuelas, industrias, calles y carreteras, es un componente esencial de nuestra vida. Tras 100 años de iluminación con lámparas eléctricas existen muchos dispositivos que dan luz de gran calidad, pero con poca eficiencia en el consumo de la energía. La iluminación artificial constituye un 20% del gasto total de electricidad en países avanzados, y por lo tanto contribuye sustancialmente a la emisión de carbono a la atmósfera. El descubrimiento y la extensión de los diodos semiconductores emisores de luz (LEDs) promete proporcionar iluminación de gran calidad óptica con un consumo mínimo de energía.

La iluminación de estado sólido significa la conversión directa de energía eléctrica en luz por medio de materiales inorgánicos y orgánicos. Los LEDs ya se encuentran ampliamente implantados en el dominio de señalización de tráfico, a causa de su eficiencia y alta luminosidad monocromática. Pero para iluminar los hogares los LEDs necesitan reproducir las fuentes de luz naturales a las que los humanos estamos acostumbrados, como el sol, las velas o incluso sistemas más antiguos como el fuego. Se esperan grandes progresos en la realización de luz blanca con LEDs, que entonces podrán substituir a las lámparas convencionales. Por otra parte los LEDs orgánicos (OLEDs) permitirán realizar nuevas aplicaciones de grandes superficies luminosas, como papel de pared luminoso, o grandes pantallas de alta definición montadas sobre la pared. La contribución de los LEDs y OLEDs al ahorro de energía puede ser enorme, y además producirán un nuevo tipo de industria de iluminación.

Hasta hace poco la iluminación con semiconductores se asociaba con simples lámparas indicadoras en juguetes y electrónica. Pero ahora la tecnología de LEDs ha florecido y se han logrado eficiencias y brillos similares a las lámparas incandescentes, en prácticamente todas las frecuencias visibles. Los factores claves para el rápido desarrollo de la iluminación de estado sólido basada en LEDs de alto brillo son su gran eficiencia, fiabilidad, construcción compacta, bajo consumo de potencia, y durabilidad. Por estas propiedades han comenzado a desplazar a las bombillas incandescentes en muchas aplicaciones (señales de tráfico, automóviles, displays, e iluminación externa direccional).

Los LEDs tienen potencial para convertir electricidad en luz casi con eficiencia de unidad. Sin embargo, en la creación y extracción de fotones en un semiconductor existen muchos posibles procesos de pérdida. En la práctica, la creación eficiente de luz blanca con materiales semiconductores que cubran todo el espectro visible es un gran desafío científico y tecnológico.

Fig. 2. OLED blanco de Philips

Los OLEDs (organic light-emitting diodes) son versiones orgánicas de los LEDs, con algunas diferencias cruciales. En lugar de emitir en un único punto brillante, como hacen los LEDs, los OLEDs producen iluminación uniforme en una gran área. Además, los OLEDs consisten en un material fino, flexible, de tipo plástico (en contraste con los rígidos chips de semiconductor que forman los LEDs), cuyo procesamiento para iluminación general podría resultar a un coste muy bajo, si se consiguen determinados progresos en la tecnología. Los OLEDs podrían alcanzar diversas aplicaciones comerciales en este campo en unos 5 años, incluyendo señalizaciones, iluminación ambiental y funcional. Pero la iluminación general flexible de gran superficie se encuentra todavía a más de una década de distancia.

Por otra parte, los OLEDs ya se encuentran muy extendidos en el campo de la tecnología de imágenes (displays), debido a diversas propiedades: el bajo precio de la fabricación en serie de los dispositivos, bajo consumo, la calidad de la imagen independientemente del ángulo del observador, alta luminosidad, pequeño espesor, alta gama de colores, ligereza y, dependiendo del sustrato, flexibilidad.

Fig. 3. OLEDs de varios colores de Novaled

Fig. 4. Propuesta de papel de pared luminoso de OSRAM Opto Semiconductors.

El potencial para la iluminación general con OLEDs es enorme pero la investigación en los próximos años debe lograr dispositivos de altas prestaciones. La investigación actual se centra en la obtención de OLEDs blancos de alto brillo, alta eficiencia y estabilidad, para iluminación general y señalización. Los desafíos para llegar al mercado de iluminación general consisten en elevar la eficiencia de los OLEDs de luz blanca a 50 lm/W (similar a la de los tubos fluorescentes) a la vez que reducir el coste de los dispositivos en 1-2 órdenes de magnitud. Los OLEDs podrían combinar la eficiencia de los tubos fluorescentes y la agradable calidad de color de las lámparas incandescentes, en configuración totalmente plana. Los OLEDs admiten nuevos diseños arquitectónicos, como el papel de pared luminoso y pueden integrarse en el mobiliario, llevarse en la ropa, y emplearse de muchas formas todavía por descubrir.

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