Nuevos desarrollos en materiales de iluminación LED
En hogares, lugares de trabajo y áreas públicas, la iluminación LED ha reemplazado cada vez más a las bombillas incandescentes y los tubos fluorescentes convencionales en los últimos años. Los diodos emisores de luz, o LED, son más duraderos, producen menos calor y utilizan menos energía que la iluminación convencional. Sin embargo, su fabricación y eliminación pueden tener efectos medioambientales. Para mejorar la tecnología LED y hacerla más sostenible, los productores y académicos siempre están buscando nuevos materiales y métodos.
El grafeno es una sustancia a base de carbono muy fina, resistente y flexible, lo que lo convierte en uno de los materiales más prometedores para los LED. Debido a su conductividad óptica y eléctrica superior, el grafeno es una buena opción para dispositivos optoelectrónicos como los LED. El óxido de indio y estaño (ITO), que es costoso y frágil, puede sustituirse por grafeno como electrodo transparente en aplicaciones LED, como ya han demostrado los investigadores. Los electrodos basados en grafeno pueden resultar en una mayor eficiencia y menores costos para la fabricación de LED.
La perovskita es otra sustancia prometedora para el avance de la tecnología LED. Un compuesto mineral llamado perovskita tiene una estructura cristalina especial que le permite absorber la luz solar y convertirla en energía eléctrica. Los investigadores están empezando a considerar el uso de células solares basadas en perovskita en LED debido a sus excelentes tasas de eficiencia. Un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge descubrió en 2018 que las nanopartículas de perovskita podrían mejorar el color y el brillo de los LED. Descubrieron que el exceso de luz azul podía ser absorbido por las partículas de perovskita y reemitida como luz roja o verde, produciendo tonos más vivos y puros. Se podría obtener una eficiencia y fidelidad de color aún mayores si se utilizara perovskita como capa de fósforo en los LED.
Los materiales orgánicos, también conocidos como OLED (diodos emisores de luz orgánicos), son otra clase de materiales que tienen el potencial de transformar completamente la iluminación LED. Cuando se suministra una corriente eléctrica, los productos químicos a base de carbono utilizados para fabricar los OLED producen luz. Aunque los OLED se utilizan actualmente en pantallas pequeñas como las que se ven en los teléfonos inteligentes, los investigadores están estudiando su uso en aplicaciones de iluminación más grandes. En comparación con los LED convencionales, los OLED ofrecen una serie de ventajas, incluida la capacidad de producir luz en todas direcciones, produciendo un brillo más consistente. Son perfectos para diseños de iluminación arquitectónica ya que son flexibles y translúcidos.
La vida útil limitada de los materiales orgánicos, que pueden deteriorarse rápidamente y perder brillo gradualmente, es uno de los problemas de la tecnología OLED. Por otro lado, los científicos están creando nuevas sustancias químicas que son más duraderas y estables. En 2020, investigadores de la Universidad de Michigan crearon un nuevo tipo de material OLED que puede vivir hasta cuatro veces más que los OLED tradicionales. Para crear una estructura cristalina sólida, el nuevo material combina iones metálicos con ligandos orgánicos. Esta nueva familia de materiales puede dar lugar a OLED más robustos y eficaces, así como nuevas oportunidades para el diseño arquitectónico y de iluminación.
Los puntos cuánticos, que son pequeñas partículas semiconductoras con la capacidad de producir luz en una variedad de tonos, son otro material nuevo para la iluminación LED. En comparación con los fósforos convencionales, los puntos cuánticos proporcionan una mayor variedad de colores y una fidelidad de color superior cuando se utilizan como material de fósforo en la iluminación LED. La eficacia de la iluminación LED blanca se puede aumentar ajustando los puntos cuánticos para producir luz sólo en la banda espectral azul. También se está investigando el uso de puntos cuánticos en sistemas de iluminación inteligentes, que pueden modificar su brillo y temperatura de color para adaptarse a diversos entornos y estados de ánimo.
Los nanocristales, que pueden usarse para controlar las características de la luz, y las micro y nanopartículas, que pueden mejorar la dispersión de la luz y disminuir el deslumbramiento, son otros materiales que pueden influir en la iluminación LED en el futuro. Estos nuevos materiales abren nuevas opciones de diseño, eficiencia y sostenibilidad para la iluminación LED.
En resumen, la iluminación LED ha avanzado significativamente en los últimos años y ha suplantado a la iluminación convencional en varias aplicaciones. Sin embargo, debemos seguir buscando nuevos materiales y tecnologías para mejorar la iluminación LED por razones tanto financieras como ambientales mientras trabajamos hacia un futuro más sostenible. Afortunadamente, los científicos y productores ya están creando y evaluando materiales novedosos como grafeno, perovskita, OLED, puntos cuánticos y nanocristales, que seguirán influyendo en la iluminación LED en el futuro.
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