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Iluminación OLED más eficiente
La eficiencia energética y las aplicaciones de iluminación flexible han sido durante mucho tiempo la promesa de los diodos emisores de luz orgánicos (OLED). Sin embargo, la tecnología no ha cumplido su promesa, porque en los OLED típicos, solo el 20 por ciento de la luz generada se libera del dispositivo. Eso significa que la mayor parte de la luz queda atrapada dentro de la bombilla, lo que la hace muy ineficiente.
Transpórtame: Un nuevo diseño OLED podría ayudar a que los dispositivos emitan mucha más luz. Las imágenes de microscopio electrónico muestran la parte superior del OLED con capas orgánicas y de aluminio (parte superior) y una rejilla orgánica antes de depositar las capas orgánicas y de aluminio (centro). La imagen inferior muestra microlentes de polímero en la superficie del sustrato de vidrio.
Investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad de Princeton creen que están en la forma de romper el estancamiento de la eficiencia OLED. Los científicos han diseñado un OLED que aumenta la iluminación en un 60 por ciento utilizando una combinación de una rejilla orgánica que trabaja en conjunto con pequeñas micro lentes que guían la luz atrapada fuera del dispositivo.
Stephen Forrest, profesor de ingeniería eléctrica y física en Michigan, y Yuri Sun, de la Universidad de Princeton, describieron el trabajo en la edición de agosto de Fotónica de la naturaleza .
En los OLED, la luz blanca se genera mediante el uso de electricidad para enviar un electrón a capas de materiales orgánicos de nanómetros de espesor que se comportan como materiales semiconductores. Normalmente, la luz en el sustrato se refleja internamente y corre paralela y no perpendicular. Ese es el meollo del problema porque la luz no puede escapar en la dirección vertical sin algún tipo de persuasión. En los dispositivos de Forrest, las rejillas refractan la luz atrapada y la envían a las microlentes en forma de domo de cinco micrómetros. La luz se envía en una orientación vertical que ayuda a liberar los rayos atrapados.
Forrest y sus compañeros de trabajo informan que la tecnología emite alrededor de 70 lúmenes por un vatio de potencia. En comparación, las bombillas incandescentes emiten 15 lúmenes por vatio. Las luces fluorescentes emiten aproximadamente 90 lúmenes de luz por vatio, pero tienen inconvenientes: producen una luz intensa, carecen de longevidad y usan sustancias que dañan el medio ambiente como el mercurio.
Forrest dice que el siguiente paso en la investigación es usar OLED que sean más eficientes que los que usó el equipo en el proyecto actual. Mirando más allá del trabajo de laboratorio de investigación en estos OLED, se muestra cautelosamente optimista de que debería ser posible ampliar la fabricación de los dispositivos y que los costos de producción para fabricar los nuevos OLED serán competitivos.
Hoy, se estima que el 22 por ciento de la electricidad producida se destina a la iluminación de edificios. Una forma de iluminación OLED altamente eficiente podría reducir significativamente la demanda de electricidad y aumentar los ahorros. Otro factor que influye en la adopción generalizada de LED es el hecho de que duran más que las bombillas incandescentes. Durante los próximos 20 años, la rápida adopción de iluminación LED en los Estados Unidos podría reducir la demanda de electricidad en un 62 por ciento y así eliminar 258 millones de toneladas métricas de emisiones de carbono, según el Departamento de Energía.
Se necesitarán varios años para reemplazar la iluminación actual en edificios de oficinas y hogares con OLED. Pero el progreso continuo en el aumento de la eficiencia de los dispositivos es alentador para los investigadores. Afortunadamente, los OLED son la luz que sigue dando, dice Forrest, quien ha pasado gran parte de su carrera de investigación profesional centrada en los OLED. Hay mucho por hacer y mucho por hacer, pero, no obstante, este es un avance bastante emocionante.