Los diodos emisores de luz LED altamente eficientes podrían reducir el consumo de electricidad del mundo. Ya se venden en tiendas, pero la adopción generalizada de la tecnología se ha visto obstaculizada por los altos costos debido a la disponibilidad limitada de materias primas y las dificultades para lograrlocalidad de luz aceptable, pero los investigadores informarán hoy que han superado estos obstáculos y han desarrollado un LED blanco menos costoso y más sostenible.
Los científicos discutirán su investigación en la 250 Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"Si más personas en los EE. UU. Usaran LED en sus hogares y negocios, el consumo de electricidad del país podría reducirse a la mitad", dice Zhichao Hu, Ph.D., miembro del equipo de la Universidad de Rutgers que realizó la investigación bajo eldirección de Jing Li, Ph.D. En ese momento, él era un estudiante graduado. Ahora es un postdoctorado en Rutgers y está estudiando la recuperación de elementos de tierras raras allí. Zhichao agrega que los estudios muestran la sustitución de una luz LED por una comúnuna bombilla incandescente en cada hogar estadounidense podría ahorrarle a la nación $ 700 millones anuales en costos de energía.
Para lograr la luz blanca suave y común que los consumidores esperan, las tecnologías LED actuales generalmente usan un solo chip semiconductor para producir luz, generalmente azul, y luego se basan en un recubrimiento de "fósforo" que emite amarillo para cambiar el color a blanco.porque los LED no emiten una luz blanca. El fósforo está hecho de materiales, como el granate de itrio y aluminio dopado con cerio, que están compuestos de elementos de tierras raras. Estos elementos son caros y tienen un suministro limitado, ya que están disponibles principalmente deoperaciones mineras fuera de los EE. UU. Además, la salida de luz de estos fósforos tiende a ser de colores ásperos y "fríos".
El equipo de Li está desarrollando tecnologías híbridas basadas en fósforo que son mucho más sostenibles, eficientes y de bajo costo. Combinan metales comunes y abundantes en la tierra con moléculas luminiscentes orgánicas para producir fósforos que emiten una luz blanca controlable de los LED. Al variar elComponentes metálicos y orgánicos, los investigadores pueden sintonizar sistemáticamente el color de los fósforos a las regiones del espectro de luz visible que son más aceptables para el ojo humano, señalan Hu y Li. El equipo continúa experimentando y desarrollando otros productos libres de tierras rarasFósforos LED basados en diferentes metales y compuestos orgánicos.
Son posibles muchas combinaciones de materiales, por lo que utilizan un enfoque computacional para clasificar inicialmente las posibilidades y predecir qué color de luz emitirán las diversas combinaciones de metales y compuestos orgánicos. Luego prueban las mejores combinaciones experimentalmente.
Su enfoque permite un ajuste sistemático de los intervalos de banda y las emisiones ópticas que cubren todo el rango visible, incluidos los colores amarillo y blanco. Como resultado, sus LED se pueden ajustar para crear una luz blanca más cálida, similar a la más barata peroluces incandescentes ineficientes. Su enfoque muestra una promesa significativa para su uso en aplicaciones de iluminación general.
"Uno de los desafíos que tuvimos que superar fue encontrar las condiciones adecuadas para sintetizar el compuesto", señala Hu. "Al igual que cocinar, la síntesis requiere una 'receta'. A menudo no es el caso de que uno simplemente pueda mezclar el comienzomateriales juntos y obtener el producto deseado. Optimizamos las condiciones de reacción - temperatura y la adición de un solvente - y desarrollamos un procedimiento fácil para hacer el compuesto con alto rendimiento ".
Los experimentos con algunos materiales han demostrado que la tecnología del equipo puede reducir los costos de LED hasta en un 90 por ciento de los métodos actuales que dependen de elementos de tierras raras. Tienen varias patentes estadounidenses concedidas y pendientes y están explorando las posibilidades de fabricación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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