El presente es azul (como el LED azul)

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El premio Nobel de Física del 2014 fue otorgado a Isamu Akasaki e Hiroshi Amano por inventar el LED –diodo emisor de luz– azul. Hay interesante teoría de semiconductores y mecánica cuántica qué admirar y comprender de este minúsculo componente electrónico pero creo que hay mucho qué hablar de la cantidad y la importancia de las aplicaciones prácticas que se han derivado a partir de este invento, cosas que usamos todos los días. Me gustaría compartir con usted un poco acerca de dichas aplicaciones y de las que probablemente vendrán en el futuro cercano.

A diferencia de las bombillas incandescentes que emiten luz desde un filamento caliente o de las lámparas fluorescentes que lo hacen a partir gas excitado por una corriente eléctrica, un diodo emisor de luz (LED) es un componente electrónico que emite luz a partir de corriente eléctrica aplicada a una pareja de materiales sólidos llamados semiconductores. Lo importante del invento está en haber desarrollado estos materiales especiales –semiconductores– para que lograran emitir una luz de alta energía como lo es la luz azul. Para explicar un poco el asunto de la energía; como sabrán el espectro lumínico visible, como el arcoíris, empieza por el rojo –baja energía– y termina con el violeta –alta energía–, así que la luz azul (ligeramente por debajo del violeta) usa mucha más energía que la luz roja o la verde. Es por eso que desde la década de los 60 tenemos LED rojos, como los que se ven en muchos relojes despertador, porque el material que produce la luz roja se desarrolló primero por ser más sencillo, por emitir luz con menos energía. Así que el mérito del Nobel de Física del 2014 está en el desarrollo del material que permite generar la luz azul: el nitruro de galio (GaN).

¿De qué sirve tener un foquito azul? ¿Qué tiene de maravilloso además de, pues, verse azul? Una de las aplicaciones más directas son las pantallas planas que para poder generar todos los colores en una imagen de vídeo en cada punto usan una combinación de tres LED: uno rojo, uno verde y uno azul. Otra aplicación bastante inmediata son las linternas LED; la luz blanca es producida a partir del azul pasando por una capa de fósforo amarillo. Ambas aplicaciones tienen en común que son alternativas más eficientes que sus antecesores las pantallas de rayos catódicos y las linternas de bombilla incandescente, usan la centésima parte de energía para producir el mismo resultado. Los dispositivos Blu Ray son una aplicación fascinante; un disco Blu Ray puede almacenar 5 veces más información que un DVD y es por eso que ofrece mejor resolución en los vídeos que contiene, gracias a que los aparatos Blu Ray utilizan un láser azul para ello. La luz azul tiene una longitud de onda –tamaño- 50% más corta que el rojo y tiene la capacidad de escribir datos “con letra más pequeña” en un disco óptico de las mismas dimensiones.

En la actualidad todavía hay problemas con el uso de esta tecnología para aplicaciones de alta energía como la iluminación residencial y de exteriores. Su desempeño se degrada considerablemente con corrientes más altas y lo hace poco práctico (debido un problema llamado droop), el material se calienta demasiado y hace necesario agregarle algún sistema de ventilación a cada fuente de luz, esta limitación es uno de los principales retos a solucionar en los próximos años. Ya están disponibles algunos diseños primarios de LED equivalentes en intensidad a las bombillas tradicionales de General Electric, Phillips y otros que prometen ser 85% más efectivos y tener vida más larga. Por supuesto que su precio (entre US$20 y US$100 por unidad) hace imposible pensar que puedan reemplazar a las fuentes de luz tradicionales por el momento.

De haber un diseño efectivo disponible comercialmente nos permitiría ahorrar una cantidad considerable en nuestro consumo de electricidad diario en la casa, que eventualmente se convertirían en la norma para todos los hogares y oficinas. También iluminarían estadios y pantallas gigantes, las pantallas de nuestros dispositivos móviles serán más eficientes en el uso de la energía y la duración de su carga se extenderá. En el futuro, LED cada vez más pequeños y baratos permitirán la fabricación de pantallas flexibles que se adapten a cualquier superficie abriendo una infinidad de usos en la ropa, anteojos, papel electrónico, ventanas, electrodomésticos y muebles inteligentes, iluminación de ambientes sin un origen focal y mucho más.

Como conclusión lo importante del descubrimiento está en el uso más eficiente de la energía; el estado sólido de esta fuente de luz que hace que no se quiebre tan fácil como una bombilla y su reducido tamaño desembocan en aplicaciones más baratas, pequeñas y duraderas; es decir en más innovación y movilidad de la que ya conocemos.

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Alejandro Echeverría

Alejandro es ingeniero, tecnólogo, fotógrafo y montañista.

1 comentario

  1. Interesante e ilustrativo artículo Alejandro y felicidades a El Salmón por explorar otros temas importantes y que le dan mucha riqueza al sitio.

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