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Cambio Climático

LEDs orgánicos ultra eficientes

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Los OLEDs podrían muy pronto competir seriamente con la luz fluorescente.

  • por Duncan Graham-rowe | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 15 Mayo, 2009

Un diodo orgánico emisor de luz (OLED, en sus siglas en inglés) desarrollado en Alemania puede, en potencia, producir la misma calidad de luz blanca que las bombillas incandescentes, aunque con un rendimiento energético considerablemente mejor que incluso la luz fluorescente.

Este prototipo de OLED se podría convertir en una fuente de luz ultra eficiente para su uso en pantallas e iluminación en general, según afirma Sebastian Reineke, que digirió el  estudio en el Instituto para Fotofísica Aplicada de Dresden, en Alemania. El objetivo a largo plazo es fabricar el dispositivo utilizando sistemas de impresión rollo a rollo de bajo coste.

Durante los últimos años, muchos países han empezado a buscar la forma de pasar de las bombillas incandescentes a las bombillas compactas fluorescentes, dado que estas últimas tienen un rendimiento energético mayor. Por otro lado ha habido mucho interés en el uso de diodos emisores de luz (conocidos como LEDs) para las pantallas y la iluminación en general, debido al ahorro energético que también proporcionan.

Tanto con la iluminación fluorescente como con la de LEDs, la calidad de la luz blanca producida siempre ha dejado algo que desear. La luz fluorescente puede hacer que la gente se vea con un aspecto poco saludable puesto que se emite menos cantidad de rojo, mientras que, por otro lado, la mayoría de los LEDs en el mercado actual tienen una calidad de luz con tonos azulados que proporciona frialdad al ambiente.

Por el contrario, los OLEDs se pueden fabricar a partir de una gran cantidad de materiales, lo que hace que sea más fácil conseguir una luz blanca de calidad, afirma Reineke. Hasta ahora no ha sido la calidad de la luz la que ha detenido el ascenso de los OLEDs, sino más bien su rendimiento energético. La luz fluorescente normalmente opera entre 60 y 70 lumens por vatio. Sin embargo, y según Reineke, con los OLEDs sólo se ha podido conseguir un rendimiento energético de 44 lumens por vatio como mucho.

En el ejemplar de esta semana de Nature, Reineke y sus colegas nos informan acerca de un nuevo diseño estructural de OLED que muestra un rendimiento de 90 lumens por vatio, con el potencial de llegar hasta los 124 lumens por vatio.

“Este tipo de rendimiento es realmente convincente,” afirma Peter Kazlas, director de desarrollo de dispositivos en QD Vision, una compañía con sede en Cambridge, Massachussets, y que está desarrollando un tipo de iluminación por LEDs a base de puntos cuánticos.

“Los OLEDs tienen el potencial de crecer y convertirse en una fuente de luz de muy alto rendimiento,’ añade Kristin Knappstein, directora de desarrollo de negocios en Philips Lighting, con sede en Aachen, Alemania. Su compañía ya posee un producto de iluminación a base de OLEDs en el mercado llamado Lumiblade. “Durante la producción, alcanzamos niveles de entre 15 y 20 lumens por vatio,” afirma, y añade que el objetivo final de este tipo de tecnología es alcanzar rendimientos de hasta 150 lumens por vatio.

Reineke y sus colegas pudieron alcanzar este tipo de resultados tan satisfactorios gracias a una serie de modificaciones en el diseño, así como ciertas mejoras en el dispositivo. Uno de estos cambios consiste en reducir el voltaje al que opera el dispositivo mediante la estimulación del material orgánico que conecta el material emisor de luz con los contactos metálicos. “La eficiencia de este dispositivo se ve altamente reducida si se coloca cerca de un contacto metálico” debido a un fenómeno llamado enfriamiento o temple, afirma Reineke.

Otro truco consistió en hacer que las superficies externas del dispositivo a partir de tipos de vidrio que tuvieran propiedades ópticas que se acercaran lo más posible a las propiedades del sustrato que se encierra en el dispositivo. Si no fuera así, gran parte de la luz emitida se vería reflejada y o bien sería reabsorbida o se perdería en el calor. “Dentro de las estructuras convencionales, alrededor de un 80 por ciento de la luz se acaba perdiendo,” afirma Reineke.

Sin embargo, el aspecto más novedoso de este nuevo OLED consiste en la organización de los distintos materiales emisores de luz dentro del dispositivo. Se usan tres materiales—cada uno emite una luz de un color distinto: azul, roja y verde—a lo largo de un material “anfitrión” que actúa como matriz y los separa físicamente. El truco que empleó Reineke consiste en escoger un material matriz con un alto “estado del espín” que sea igual al del material que emite la luz azul, y colocar dicho material azul entre el verde y el rojo, como si fuera parte del mismo material matriz “anfitrión” que se usa para separar los tres materiales.

“Los estados de la matriz y del azul son prácticamente idénticos,” afirma Reineke. Esto significa que cualquier par de agujeros de electrón (excitones) que se escapen de los materiales rojo y verde tendrán que pasar a través del azul, con lo que se incrementa la probabilidad de que se conviertan en fotones.

“Han hecho un buen trabajo ajustando las capas de LEDs para conseguir un buen grado de eficiencia cuántica,” afirma Kazlas. “Resulta muy prometedor para los OLEDs, aunque desde un punto de vista industrial los OLEDs aún tienen mucho camino por recorrer.”

De hecho, el problema principal de los OLEDs es su longevidad. Aunque compañías como Philips están dispuestas a fabricar dispositivos con unas duraciones parecidas a las de las bombillas fluorescentes—más de 10.000 horas—aquellos materiales que proporcionan rendimientos más altos no consiguen durar tanto tiempo. “Nuestros dispositivos suelen durar sólo unas pocas horas,” afirma Reineke.

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