Una nueva técnica desarrollada por una colaboración internacional de científicos de las Universidades de Lehigh, West Chester, Osaka y Ámsterdam podría allanar el camino para una integración monolítica de los ajustes de cambio de color en bombillas LED de forma sencilla.
El equipo demostró la posibilidad de cambiar los colores de LEDs de Nitruro de Galio (GaN) simplemente cambiando los tiempos de secuencia a los cuales se proporciona la corriente de operación del dispositivo. La técnica ha sido descrita en un artículo publicado en la revista científica ACS Photonics con el título: “Color-Tunablility in GaN LEDs Based on Atomic Emission Manipulation under Current Injection».v
La forma de producir colores tanto para pantallas LED como para el desarrollo de soluciones de iluminación multicolor, se realiza mediante la utilización de 3 o 4 LEDs individuales que se colocan uno junto al otro para crear los diferentes colores fundamentales y así crear los diferentes espectro de color. Con la nueva técnica, los investigadores han logrado conseguir todos los colores con un único LED.
“Demostramos que es posible obtener emisiones de rojo, verde y azul que se originan en una sola estructura de LED de GaN que usa dopaje con un solo tipo de tierras raras, Europio (Eu). Usando ingeniería de transferencia de energía y un co-dopaje intencional, hemos demostrado que los tres colores primarios pueden conseguirse debido a dos estados de excitación del mismo ion de europio Eu3+ (620nm y 545nm) mezclados con la emisión del GaN centrada en los 430nm. Los ratios de intensidad de estas transacciones se pueden controlar eligiendo las condiciones de inyección actuales, como la densidad de corriente de inyección y el ciclo de trabajo de la corriente de inyección pulsada” declaró Volkmar Dierolf, profesor y director del Departamento de Física de Lehigh, quién trabajó en la investigación.
En otras palabras, el equipo logró la capacidad de ajustes de color en un único LED basado en Nitruro de Galio a través de la manipulación de las propiedades de emisión de un dopante tipo atómico.
“La idea principal del trabajo es la explotación activa de forma simultánea de múltiples estados de excitación del mismo dopante, y no se limita solo al sistema GaN:Eu, sino que es más general. Los resultados presentados podrían abrir un campo completamente nuevo para las tecnologías de emisión colores, con la utilización de un solo dopante en el semiconductor y la emisión de estos con simples ajustes de la corriente de inyección” explica el autor principal de la investigación Brandon Mitchell, ahora profesor asistente en el Departamento de Física e Ingeniería de la Universidad West Chester en Pensilvania.
Los investigadores señalan cómo estos resultados pueden utilizarse para el desarrollo de una blanca más calidad y confortable que la conseguida actualmente de los LED. “Podría allanar el camino para la integración monolítica de forma sencilla de las propiedades de ajustes de color en las bombillas LED”, agrega Dierolf. “También sería beneficioso para el desarrollo de las pantallas micro-LED, ya que permite una mayor densidad de píxeles”.
Esta técnica es compatible con los LEDs actuales basados en GaN que son la base de la actual iluminación LED comercial.
