La próxima generación de tecnologías de iluminación no sólo va a ser más eficiente, sino también más fina, más ligera y más fuerte.

Las lámparas incandescentes que consumen, en promedio, alrededor de seis veces más que las LED han pasado a la historia. Los LED, sin embargo, presentan grandes  desafíos en los que los científicos están trabajando continuamente para crear la próxima generación de tecnologías ópticas, basadas ​​en semiconductores que emiten luz con el movimiento de electrones. Las aplicaciones en la electrónica moderna son diversas, desde televisores de pantalla plana, teléfonos inteligentes, monitores de ordenador y – por supuesto – la iluminación.

El principal obstáculo es que los LED son demasiado sensibles a las variaciones y picos de potencia. Una subida de tensión puede hacer que una lámpara LED se apague completamente, mientras la  incandescente tan solo parpadearía una vez. En la actualidad, los LED son muy sensibles al tipo de fuente de alimentación utilizada y requieren un driver que toma corriente alterna (AC) de la red y la convierte en continua (DC) para garantizar un suministro constante. Este proceso afecta directamente a la vida y la cantidad de luz producida.

Los científicos se están centrando en la mejora de esta parte del proceso mediante la búsqueda de nuevos materiales que podrían proporcionar electricidad más fiable.

LED más eficientes

Un grupo de investigadores del Instituto Fraunhofer   de Física Aplicada de Estado Sólido en Freiburg, Alemania ha dado un paso muy importante para los LED.

«El calor influye tanto en el brillo como en la vida útil de las lámparas LED, » dice el Dr. Michael Kunzer, director de grupo en el Instituto Fraunhofer.

El equipo, dirigido por Kunzer, está experimentando con transistores de nitruro de galio, que están demostrando ser mucho más eficiente que sus equivalentes de silicio. En la actualidad, el silicio es el material más popular para la conversión de corriente alterna a corriente continua en las luces LED. Sin embargo, los transistores de nitruro de galio pueden funcionar a corrientes, voltajes y temperaturas más altas, hasta diez veces más rápido que el silicio. La velocidad de conmutación puede tener un impacto en el tamaño de las bobinas y condensadores incorporados en los drivers para el almacenamiento de energía. Los drivers hechos de nitruro de galio son más pequeños, más robustos  y más eficientes energéticamente.

Haciendo los LED más baratos

Los drivers constituyen una parte considerable de los costes totales de los conjuntos de iluminación LED. Las lámparas LED, en promedio, son decenas de veces más caras que las incandescentes simples hoy. Para los países de bajos ingresos, el pago de más de 30 dólares por una lámpara es impensable. Sin embargo, «En 2020, los LED habrán alcanzado una cuota de mercado de casi el 90 por ciento», dijo Kunzer, y la reducción de costes juega un papel crucial en ello.

Reducir los tamaños es fundamental. «Aplicada a una superficie más pequeña, esto significa que es posible conseguir la conmutación de forma más barata. El conjunto de la lámpara LED se puede hacer más ligero y más compacto y ofrece la misma o incluso mejor iluminación» , explica Kunzer.

Los drivers más pequeños, más eficientes también se traducen en una luz más brillante y más eficiente. De hecho, el uso de nitruro de galio ha incrementado la eficiencia de sus conductores hasta en un 86 por ciento. Las lámparas LED disponibles en el mercado rinden unos1.000 lúmenes mientras el equipo de Fraunhofer fue capaz de alcanzar los 2.090 lúmenes.

LED más fino y más fuerte

Por su parte, los científicos de la Universidad de Washington   han construido el LED más fino conocido que se puede utilizar como una fuente de luz en electrónica.

«Somos capaces de hacer los LED más finos posibles, sólo tres átomos de espesor y sin embargo siguen siendo mecánicamente fuertes», dijo Xiaodong Xu, un profesor asistente en Ciencia e ingeniería de materiales y de física de la Universidad de Washington. La mayoría de los productos electrónicos de consumo utilizan LED de tres dimensiones, pero estos son 10 a 20 veces más gruesos que los LED desarrollados por esta Universidad.

«Estos son 10.000 veces más finos que el grosor de un cabello humano, sin embargo, la luz que emiten puede ser captada por el equipo de medición estándar», dijo Jason Ross, un estudiante graduado de ciencias e ingeniería de materiales que trabajaba con el Sr. Xu. Estos LED están hechos de láminas planas de semiconductor molecular conocido como diselenuro de tungsteno. El diselenuro de tungsteno pertenece a un grupo de materiales de dos dimensiones que han sido recientemente identificados como los semiconductores más finos conocidos.

El equipo de investigación está trabajando en las maneras más eficientes para crear estos LED finos y estudiando lo que sucede cuando estos materiales se apilan de maneras diferentes. Y ya han confirmado que estos materiales pueden reaccionar de una forma única a la luz polarizada.