Yo, listen up here’s a story // About a little guy // That lives in a blue world
Blue his house // With a blue little window // And a blue corvette // And everything is blue for him
Estos versos corresponden a “Blue (Da Ba Dee)”, una canción del grupo musical italiano Eiffel 65 que se lanzó por primera vez en 1998 y se convirtió en un éxito internacional en 1999. Habla de un chico que vive en una realidad donde todo es azul. Pero, ¿tendría este tipo una lámpara LED azul en su casa azul? En este post responderemos a esta pregunta y explicaremos la importancia de los LED azules, cuyos inventores ganaron el premio Nobel de Física en 2014.
Un LED (light emitting diode, diodo emisor de luz) consiste en un chip semiconductor en el que una región ha sido dopada positivamente (región de tipo p, se han introducido impurezas para tener cargas positivas adicionales, huecos) y una región ha sido dopada negativamente (región de tipo n, con cargas negativas adicionales, electrones). Cuando se aplica el voltaje requerido a esta unión PN, la corriente genera pares electrón-hueco que se recombinan produciendo la emisión espontánea de fotones.
Dependiendo de los semiconductores que se empleen en la unión PN, la longitud de onda de la luz emitida, es decir, el color que vemos, es diferente. Los primeros LEDs que se fabricaron fueron infrarrojos y estaban basados en germanio y silicio (1951, Bell Labs), y en arseniuro de galio, GaAs (1961, Texas Instruments). El primer LED rojo apareció en 1962 (Nick Holonyak Jr., General Electric) basado en la combinación de fosfuro de galio (GaP) y GaAs. Finalmente, a mediados de la década de 1970, se empleó GaP puro para fabricar LEDs que emitían luz verde.
Una vez que se obtuvieron los LED rojo y verde, el azul fue el único color primario que quedaba por lograr. A fines de la década de 1960, varios investigadores (James Tietjen, Herbert Maruska, Jacques Pankove y Edward Miller) estaban trabajando en RCA (Radio Corporation of America) para desarrollar un LED azul basado en nitruro de galio (GaN). El principal desafío fue obtener un GaN dopado positivamente. Finalmente, el primer LED azul basado en GaN se creó en 1972, aunque no era muy potente y hubo que utilizar un enfoque alternativo (seguía existiendo el problema de cómo producir GaN dopado positivamente). Lamentablemente, esta línea de investigación se abandonó por problemas de presupuesto.
Más de una década después, a finales de la década de 1980, los investigadores japoneses Isamu Akasaki e Hiroshi Amano lograron crear una capa tipo p de GaN e introdujeron el primer LED azul basado en esta capa en 1992. Paralelamente, el ingeniero Shuji Nakamura también pudo desarrollar una capa tipo p de GaN en 1992 utilizando un enfoque diferente. Durante la década de 1990, ambos equipos desarrollaron diferentes aleaciones de GaN empleando aluminio o indio, creando LED azules más eficientes. Los tres investigadores también colaboraron en la invención del láser azul. Finalmente, recibieron el premio Nobel de Física en 2014 por su invención del LED azul.
Pero, ¿por qué son tan importantes los LED azules? En primer lugar, están presentes en muchos dispositivos que usamos a diario, como ordenadores, teléfonos móviles, cámaras, pantallas LCD o impresoras láser… Sin embargo, la que se considera su aplicación más importante es “simplemente” producir luz blanca. No hay LED que produzca directamente luz blanca. La luz blanca solo se puede obtener combinando luz roja, azul y verde, o con un LED azul recubierto con un fósforo adecuado que convierte la luz azul en luz blanca a través de la fluorescencia. En ambos casos, la luz azul es fundamental. Disponer de LEDs que proporcionen luz blanca permite sustituir las bombillas incandescentes por esta tecnología, consiguiendo así un gran ahorro energético ya que los LEDs son mucho más eficientes. Este hecho también fue considerado en la concesión del Premio Nobel de 2014.
En conclusión, hoy en día se da por sentado poder encontrar un LED azul en el mercado, pero se necesitaron décadas para desarrollar un LED azul eficiente, y eso no fue hace tanto tiempo. Volviendo a nuestra pregunta inicial, nuestro amigo azul probablemente pudo disfrutar de una lámpara LED azul en su casa azul en 1998, ya que los LED azules comenzaron a producirse en masa a principios de la década de 1990. Hoy, sin embargo, nuestro amigo no sólo puede disfrutar de fuentes de luz LED azules, sino también de longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, consulta en este enlace las fuentes LED acopladas a fibra óptica de Pyroistech.
Escrito por J.J. Imas
Bibliografía
[1] Introduction to Light Emitting Diodes. Spring, K. R., Fellers, T. J., Davidson, M. W., Olympus
[2] Why blue LED earned a Nobel Prize if reds and greens already existed for decades? Ned, A.
[3] Blue LEDs – Filling the world with new light. The Royal Swedish Academy of Sciences.
[4] The story behind Shuji Nakamura’s invention of blue LEDs. Yang, A. LEDinside.