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LED orgánicos ultraeficientes
Un diodo emisor de luz orgánica (OLED) desarrollado en Alemania tiene el potencial de producir la misma calidad de luz blanca que las bombillas incandescentes, pero con eficiencias energéticas considerablemente mejores que incluso la iluminación fluorescente.
Iluminación blanca: Los diodos emisores de luz orgánicos como este podrían ser el futuro de la iluminación, gracias a eficiencias muy altas, que superan incluso a las luces fluorescentes.
El prototipo OLED podría surgir como una fuente de luz ultraeficiente para pantallas e iluminación general, dice Sebastian Reineke , quien dirigió la investigación en el Instituto de Fotofísica Aplicada, en Dresden, Alemania. El objetivo a largo plazo es fabricar el dispositivo mediante la impresión convencional de rollo a rollo de bajo costo.
En los últimos años, muchos países han comenzado a buscar cambiar de iluminación incandescente a bombillas fluorescentes compactas porque estas últimas son mucho más eficientes energéticamente. También ha habido mucho interés en el uso de diodos emisores de luz (LED) para pantallas e iluminación general, nuevamente debido al potencial ahorro de energía que ofrecen.
Pero tanto con la iluminación fluorescente como con la LED, la calidad de la luz blanca producida siempre ha dejado algo que desear. La iluminación fluorescente puede hacer que las personas parezcan enfermas porque se emite menos luz roja, mientras que la mayoría de los LED blancos en el mercado hoy en día tienen una calidad azulada, lo que los hace parecer fríos.
Por el contrario, los OLED se pueden fabricar con una amplia gama de materiales, por lo que lograr una luz blanca de buena calidad es menos desafiante, dice Reineke. No ha sido la calidad de la luz lo que ha decepcionado a los OLED, sino su eficiencia. La iluminación fluorescente normalmente funciona entre 60 y 70 lúmenes por vatio, mientras que las bombillas incandescentes funcionan entre 10 y 17 lúmenes por vatio. En contraste, dice Reineke, la mejor eficiencia energética reportada de un OLED hasta ahora era de 44 lúmenes por vatio.
En el número de esta semana de la revista Naturaleza , Reineke y sus colegas informan sobre un diseño estructural novedoso para un OLED que exhibe eficiencias de 90 lúmenes por vatio y muestra potencial para llegar a 124 lúmenes por vatio.
Estas eficiencias son muy convincentes, dice Peter Kazlas, director de desarrollo de dispositivos de QD Vision , una empresa con sede en Cambridge, MA, que está desarrollando iluminación LED basada en puntos cuánticos.
Los OLED tienen el potencial de convertirse en una fuente de luz realmente muy eficiente desde el punto de vista energético, añade Kristin Knappstein, directora de desarrollo empresarial de Philips Lighting, en Aquisgrán, Alemania. Su empresa ya tiene un producto de iluminación OLED en el mercado llamado Lumiblade . En producción, logramos niveles de entre 15 y 20 lúmenes por vatio, dice, y agrega que el potencial final es que la tecnología alcance eficiencias de hasta 150 lúmenes por vatio.
Reineke y sus colegas pudieron obtener tan buenos resultados gracias a varias modificaciones de diseño y mejoras en su dispositivo. Uno consiste en reducir su voltaje de funcionamiento dopando el material orgánico que conecta el material emisor de luz a sus contactos metálicos. La eficiencia del dispositivo se reduce mucho si está cerca de un contacto metálico debido a un fenómeno llamado enfriamiento, dice Reineke.
Otro truco consistió en hacer las superficies exteriores del dispositivo a partir de tipos de vidrio que tengan propiedades ópticas que se asemejen más a las del sustrato del dispositivo. De lo contrario, gran parte de la luz emitida se refleja y se reabsorbe o se pierde a través del calor. En las estructuras convencionales, se pierde alrededor del 80 por ciento de la luz, dice Reineke.
Sin embargo, el aspecto más novedoso de este nuevo OLED es la organización de diferentes materiales emisores de luz dentro del dispositivo. Se utilizan tres materiales, uno para emitir luz azul, verde y roja, junto con un material de matriz huésped en el medio. El truco de Reineke consistía en elegir un material de matriz con un estado de giro alto que coincidiera con el del azul y emparejar el material azul entre el verde y el rojo, como si fuera parte del material de la matriz de separación del anfitrión.
La matriz y el estado azul son casi idénticos, dice Reineke. Esto significa que cualquier par electrón-hueco (excitones) que escape del material rojo o verde tendrá que atravesar el azul, aumentando las posibilidades de que se conviertan en fotones.
Hacen un buen trabajo al adaptar las capas de LED para obtener buenas eficiencias cuánticas, dice Kazlas. Muestra la promesa de los OLED, pero desde una perspectiva de la industria, los OLED todavía tienen un largo camino por recorrer.
De hecho, un gran inconveniente de los OLED es su longevidad. Aunque empresas como Philips pueden fabricar dispositivos con una vida útil equivalente a las bombillas fluorescentes (más de 10.000 horas), los materiales que producen una mayor eficiencia tienden a no durar tanto. Nuestros dispositivos tienen una vida útil de unas pocas horas, dice Reineke.