LED. Canvi de llum
2011/10/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Els díodes emissors de llum, les llueixes LED, han ocupat els carrers de la CAPV en lloc de les bombetes convencionals, que es troben sobretot en els semàfors. El principal canvi s'ha produït en els dos últims anys. A Bilbao, Vitòria i Sant Sebastià, per exemple, en 2010 s'han substituït les bombetes tradicionals en els semàfors. Encara hi ha algunes, però molt poques. Prevalença de LED. I els semàfors són només un exemple. "La revolució s'està produint ara", afirma l'enginyera del CEIT Gemma García.
I és que en l'enllumenat públic els LED encara tenen molt a colonitzar. Com es pot observar en moltes ciutats del món, si es manté la tendència actual, en breu se situaran en fanals, túnels, aparcaments públics, etc. Els petits pobles han estat grans emprovadors d'aquesta mena d'instal·lacions. A Tolosa, per exemple, es troba el carrer Pere de Tolosa il·luminada per Leds.
D'altra banda, en la majoria de les grans ciutats europees s'han començat a utilitzar llueixes LED per a il·luminar alguns carrers: París, Londres, Berlín, Praga, Varsòvia, Amsterdam i molts més. Als Països Baixos s'ha il·luminat un tram de set quilòmetres de l'autopista A44 mitjançant llums LED. I a Istanbul, el camí del pont de Bosforo també està il·luminat per LED. Als Estats Units, la ciutat de Raleigh, a Carolina del Nord, va ser una de les primeres a fer la prova i, a causa del seu èxit, ja s'ha ampliat la il·luminació via LED al carrer, com és el cas de Nova York i Washington. La llista és llarga i els resultats en general són bons.
Antic LED, nou heroi
Les llums LED consumeixen poc i duren molt, per això són tan reeixides. Encara que no siguin barats, el cost de les instal·lacions s'amortitza durant uns anys. I té altres avantatges.
En certa manera, els avantatges dels LED poden resumir-se en negatives. No genera calor, ja que converteix la major part de l'energia que gasta en llum. No té peces fràgils com el filo prim de les bombetes. No està format per substàncies perilloses ni nocives per al medi ambient. Els avantatges són notables.
I l'invent és vell: El LED es va inventar en 1927 i va entrar en la indústria en la dècada de 1960. Per què no s'han utilitzat abans? Cal dir que per a algunes aplicacions es va començar a utilitzar fa gairebé 50 anys. Des de llavors la llum vermella que indica que una màquina o interruptor està encès ha estat el LED. I també s'han utilitzat per a crear números electrònics antics de set segments. En tots dos casos, no obstant això, els LED eren vermells, i en això consisteix la resposta a la pregunta. No s'han utilitzat anteriorment per a cap altre ús ja que no hi havia LED d'un altre color. Els primers van ser vermells; després, en els anys 70, van desenvolupar Leds verds, taronges i infrarojos; i el punt d'inflexió en la fabricació de Leds es remunta a la dècada de 1990, quan l'investigador japonès Shuji Nakamura va aconseguir per primera vegada la fabricació de Leds blaus. García recorda perfectament aquella època: "Jo estava acabant la carrera en aquella època i el professor de Tecnologia Electrònica ens el va explicar. «Trauran el LED blau!», va dir.
La clau era el material. Els LED (en anglès, Light Emiting Diode) són díodes, un dispositiu que actua com a interruptor, els electrons necessiten una tensió mínima per a superar un tall d'energia, saltar d'alguna manera i tenir corrent en el circuit. En els LED, els electrons emeten llum quan es combinen amb càrregues positives al final del salt. En alguns materials el salt és major que en uns altres. "En funció del material que utilitzis, la combinació d'electrons i càrregues positives emet una llum d'una longitud d'ona o una altra", explica García. Com més salt, més "blau" és la llum emesa. I la grandària del salt depèn del material del díode. Per tant, per a aconseguir nous colors, els investigadors havien de trobar materials adequats, i en aquesta exploració Nakamura va ser el primer a trobar material per a elaborar el LED blau: nitrur de gal·li.
LED Blanco
El color del nacedero és blau. A més de desenvolupar el LED blau, també ha treballat amb el làser blau, que ha estat la base de la tecnologia Blue-Ray (i de l'antic HD-DVD). No obstant això, en la història de la tecnologia el nom de Nakamura s'associarà principalment al desenvolupament del LED blau. També va desenvolupar un LED ultraviolat --d'energia encara més alta que el blau, com l'utilitzat per a desinfectar l'aigua, però amb menys eco que el blau. De fet, el LED blau és necessari per a la generació de llum blanca, la qual cosa ha obert totes les portes de la indústria de fonts de llum a la tecnologia LED.
El blanc s'obté combinant la llum vermella, verda i blava, però els Leds blancs, en la pràctica, no es realitzen mitjançant la combinació de tres LED. Cobreixen el LED blau amb fòsfor groc i així aconsegueixen emetre llum blanca, ja que el groc és una combinació de verd i vermell.
El nitrur de gal·li, primer, i posteriorment el nitrur d'indi-gal·li, han permès que el LED blanc s'estengui a totes parts: a l'enllumenat públic de carrer, a l'enllumenat de cases, a l'enllumenat de cotxes, a l'enllumenat de barques (l'esment de la llum LED s'ha estès en Internet entre els afeccionats als velers, per exemple) i a moltes altres aplicacions. Una de les característiques dels LED és la seva escassa lluminositat. Poden instal·lar-se pràcticament en qualsevol lloc i si substituiran una gran bombeta, és possible instal·lar molts LED junts. Així són les bombetes LED i les de semàfors.
Sota consum
Però hi ha una preocupació: Quantitat de llum que proporcionen els LED. En algunes proves realitzades amb il·luminació de carrer s'ha observat que els LED proporcionen poca llum respecte a l'obtinguda amb la utilització de fanals convencionals --vapor de sodi a alta pressió-. Però en aquest sentit s'estan produint grans avanços, en l'actualitat s'aconsegueix la mateixa lluminositat a través dels LED i a més amb un baix consum. Els fanals convencionals proporcionen 85 lúmens per cada watt que consumeixen (el ploma és la unitat de mesura del flux lluminós); les actuals llueixes LED proporcionen 150 lúmens per watt, gairebé el doble. Això significa que tenen un menor consum per a aconseguir la mateixa llum.
No obstant això, aquesta il·luminació haurà de ser abonada. Els LED són cars. És possible que d'aquí a uns anys els LED es rebaixin molt, però no se sap quant es comercialitzaran. "En aquest moment amortitzes un llum de carrer en tres o quatre anys", calcula García.
Aquí també la lluita d'investigadors està en el món dels materials. Un dels factors que encareix la fabricació de Leds és la base física sota el material semiconductor (per exemple, el material que subjecta el nitrur de gal·li), que també és un semiconductor i que a més ha de ser transparent per a no molestar la llum que es genera. Per exemple, no es pot utilitzar el semiconductor més barat, ja que el silici és un material opac. La base dels LED blancs ha de ser de safir o de carbur de silici, tots dos són materials cars. S'estan realitzant assajos de condicionament de silici comú i els resultats indiquen que van per bon camí i que el desenvolupament d'aquesta metodologia permetrà obtenir el LED blanc a preus molt baixos. L'empresa Bridgelux assegura que dins de dos anys començaran a fabricar Leds blancs de silici.
FEU OLOR, llum flexible
Els LED barats no són l'únic producte que volen oferir els fabricants. La següent generació d'aquesta tecnologia és FEU OLOR, Leds basats en material orgànic. En ells el material semiconductor és orgànic, polímers o molècules orgàniques petites.
Són Leds molt fins amb els quals es poden construir pantalles flexibles. Si la tecnologia LED ha revolucionat la indústria de la llum, la FEU OLOR revolucionarà encara més, com es creï. La pròpia roba pot convertir-se, per exemple, en una font de llum o pantalla; la il·luminació d'una habitació pot estar en les cortines. És el futur.
És el futur, encara que la tecnologia ja està desenvolupada. Però encara han de millorar, perquè tenen un gran problema: en estar fabricats amb matèria orgànica, els DAP es degraden molt ràpid. Són cars i es degraden ràpidament, per la qual cosa les tecnologies a través d'OLEDs (la més habitual és AMOLED) encara no són molt temptadores per al comprador.
No obstant això, ja estan en el mercat telèfons mòbils amb pantalla tàctil via FEU OLOR, per exemple. Samsung acaba de treure un. No hi ha revolució, però s'han llançat els primers productes.
La llum ha canviat gràcies als LED i encara canviarà més de la mà d'OLEDs. "A Europa, FEU OLOR està molt de moda", diu García. "La gent veu que aquí hi ha negoci". I, per tant, atorguen grans subvencions per a la recerca de les OLEDs.
I cal destacar que aquesta última revolució prové de molècules orgàniques, el món del carboni. Igual que ocorre amb el grafè en electrònica, la indústria ha recorregut novament als àtoms de carboni a la recerca de nous materials. I és una idea molt interessant tenint en compte quina era la base de la primera bombeta d'Edison: utilitzava el filament de carboni (posteriorment es van expandir els de wolframi). Les OLEDs retornaran el carboni a la indústria de la font de llum. El cicle s'està tancant.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
