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domingo, 30 de mayo de 2010

Fwd: Desarrollan un OLED que produce la misma luz blanca que las bombillas


Los diodos orgánicos emisores de luz (OLED´s) podrían superar en eficiencia a la luz fluorescente y a los LED´s



Ingenieros alemanes han desarrollado un diodo orgánico emisor de luz (OLED, en sus siglas en inglés) que puede, en potencia, producir la misma calidad de luz blanca que las bombillas incandescentes. Aunque aún restan superar importantes barreras que permitan confirmar su disponibilidad a nivel masivo, esta nueva generación de OLED´s podría suponer un importante avance en cuanto a rendimiento energético, ya que alcanzan mayores valores de eficiencia que las restantes tecnologías de iluminación. Por Pablo Javier Piacente.




Una nueva tecnología lumínica podría suponer un paso adelante en iluminación artificial de alta eficiencia energética. Se trata de una nueva gama de diodos orgánicos emisores de luz, que han sido desarrollados en el marco de una investigación encarada en elInstituto de Fotofísica Aplicada de Dresden, en Alemania (Institut für Angewandte Photophysik). 

De acuerdo al equipo de ingenieros e investigadores a cargo de este trabajo, estos nuevos diodos orgánicos emisores de luz estarían en condiciones de convertirse en la opción más conveniente en un futuro próximo en cuanto a iluminación, ya que sus estándares de eficiencia energética superarían a las bombillas incandescentes, fluorescentes, a las LED´s y otras tecnologías similares. 

Un OLED (es la sigla que identifica en inglés a los diodos orgánicos) es capaz de obtener la misma producción de luz blanca que un dispositivo de iluminación incandescente, aunque con una eficiencia y rendimiento energético superior al que obtienen el resto de las tecnologías disponibles hasta hoy. Estos son algunos de los detalles sobre este avance que pueden leerse en un reciente artículo de la revista Technology Review. Los resultados de esta investigación se han publicado en Nature. 

El prototipo de OLED desarrollado en el centro alemán de investigación podría transformarse, una vez adaptado a las necesidades del mercado, en una fuente lumínica de alta eficiencia para ser empleada en pantallas y todo tipo de necesidades en cuanto a iluminación. El propósito de los ingenieros e investigadores a cargo del proyecto es fabricar en serie los OLED´s mediante económicos sistemas de impresión rollo a rollo. 


La revolución de la luz 

Esto significaría una verdadera revolución en el campo de la iluminación, ya que las fuentes incandescentes, fluorescentes y los diodos emisores de luz convencionales (denominados LED´s) quedarían un paso atrás. De concretarse un uso masivo de los OLED´s, el mercado de la iluminación cambiaría para siempre. 

Aunque los LED´s significan un importante ahorro energético en su utilización en pantallas y otros dispositivos, no alcanzan los niveles de efectividad operativa de los diodos orgánicos emisores de luz. Al mismo tiempo, la nueva tecnología insumiría además una mejor calidad en la luz blanca. 

Es sabido que la iluminación fluorescente y los dispositivos LED´s no alcanzan un nivel de calidad lumínica muy elevado. Por un lado, la luz fluorescente tiene un déficit en cuanto a la emisión de tonos rojos, mientras que los LED´s entregan una iluminación con fuerte influencia de tonos azulados, aportando una excesiva frialdad a los espacios. 

Esto no sucede en el caso de los OLED´s, que teniendo en cuenta la diversidad de materiales empleados en su fabricación permiten obtener una mejor calidad de luz blanca. Sin embargo, el escaso rendimiento energético que se lograba hasta hoy con los diodos orgánicos había detenido su desarrollo. 

Antes de esta investigación del Instituto de Fotofísica Aplicada de Dresden, dirigida por Sebastián Reineke, los OLED´s habían llegado como máximo a un rendimiento de 44 lumens por vatio, cuando la iluminación fluorescente alcanza valores de entre 60 y 70 lumens por vatio. Este nuevo desarrollo permite obtener diodos orgánicos con un rendimiento de 90 lumens por vatio y un potencial hacia el futuro de 124 lumens por vatio. 


Interés empresarial 

Por fuera de los resultados de la investigación, diferentes empresas se han interesado en este nuevo desarrollo en el campo de los OLED´s. Es el caso de la empresa QD Vision, que además se encuentra trabajando en un sistema de iluminación por LED´s sustentado en puntos cuánticos. La compañía Philips Lighting también ha destacado la potencialidad de este avance, teniendo en cuenta además que ya posee a la venta un producto en base a diodos orgánicos, denominado Lumiblade. 

Para poder alcanzar cifras de rendimiento tan convincentes, los especialistas del instituto alemán desarrollaron algunas modificaciones en el diseño y la estructura de los diodos orgánicos que se conocían hasta hoy. Por ejemplo, lograron reducir el voltaje que necesitaban los dispositivos e incorporaron otras características que posibilitan una menor pérdida de energía en los procesos. 

Sin embargo, la faceta más innovadora de estos nuevos OLED´s se relaciona con la utilización y distribución de los materiales en el interior de los dispositivos. La organización en este punto permite una mayor optimización del potencial energético en base a una mejorada eficiencia a nivel cuántico, elevando así los estándares de rendimiento. 

A pesar de todos estos avances, los diodos orgánicos aún deben recorrer un largo camino hasta poder alcanzar su distribución industrial a nivel masivo. El principal problema es la duración de los dispositivos, que resulta hasta el momento un fuerte condicionante y que alcanza un máximo de solamente algunas horas. Sin embargo, ya existen tratativas de distintas empresas para desarrollar dispositivos que superen esta barrera y alcancen una mayor duración. 

sábado, 29 de mayo de 2010

Polarizacion directa e inversa de un diodo.blog3

Polarizacion directa e inversa de un diodo


Polarización directa de un diodo
En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente conduce la electricidad.

Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que:

* El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos electrones se dirigen hacia la unión p-n.
* El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.
* Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia la unión p-n.
* Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el hilo conductor y llega hasta la batería.

De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.


Polarización inversa de un diodo



En el caso de la polarizacion inversa, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a continuación:

* El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n, los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción, adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1, con lo que se convierten en iones positivos.
* El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los átomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1, convirtiéndose así en iones negativos.
* Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial eléctrico que la batería.

En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarán pares electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μA) denominada corriente inversa de saturación. Además, existe también una denominada corriente superficial de fugas la cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para obtener estabilidad. Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.