Indio y Galio: Funciones Importantes en la Iluminación de LED y el Premio Nobel 2014 de Física

Amigos,

Un elemento importante de la independencia energética de los Estados Unidos es la reducción del uso de energía para la iluminación. Si bien en su momento la luz incandescente fue uno de los grandes inventos de todos los tiempos, es extremadamente ineficiente en cuanto a energía. Los estudios demuestran que el 19% de toda la electricidad es utilizada para la iluminación eléctrica. Hasta el 90% de la energía utilizada para encender luces incandescentes en realidad produce calor, no luz. Este calor adicional puede producir incluso más uso de electricidad, ya que puede ser necesario mayor uso del aire acondicionado en los climas cálidos para mantener frescas las oficinas y los hogares.

Las luces LED prometen hacer un aporte significativo para resolver este problema energético. Ellas producen aproximadamente 100 lúmenes por vatios de energía eléctrica según lo comparado con los 15 lúmenes por vatio de la luz incandescente. Esta ventaja de más de seis veces la eficiencia de energía no es el único punto fuerte de las LED; estas duran aproximadamente 30.000 horas, 30 veces las 1.000 horas de las luces incandescentes.

La desventaja es que las luces LED en la actualidad son más costosas, y la luz de una LED es direccional, por lo tanto el diseño del bulbo ha sido un desafío (que ha sido logrado bastante bien). Consulte la Figura 1. Además, muchos consideran que la luz azul blanquecina de la LED es bastante penetrante.

Figura 1. Aunque la luz LED es muy direccional, los diseños como este reproducen la luz omnidireccional de una luz incandescente estándar.

El precio de las luces LED está disminuyendo con rapidez y solo es una cuestión de tiempo antes que las LED puedan ser compradas en una variedad de temperaturas de color, creando colores de luces blancas más agradables. Estas cuestiones de la iluminación de LED han sido discutidas muy exhaustivamente.

No existen luces LED blancas. Para producir luz de LED blanca, con frecuencia se utilizan juntas una roja, verde y azul como se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Para producir luz blanca, la luz proveniente de las LED rojas, verdes y azules con frecuencia se mezclan.

Estas LED de colores simples incorporan  indio y galio en los materiales semiconductores como ser  fosfuro de aluminio galio indio,  nitruro de indio galio, y otros compuestos semiconductores de indio o galio para producir su luz.

De las luces LED en color rojo, verde y azul, la luz de LED color azul fue el mayor desafío: muchos creyeron que quizás era imposible. Sin la LED azul, crear luz LED blanca eficiente sería un desafío. Sin embargo, a principios de los 90, el trabajo de Shuji Nakamura, Isamu Akasaki y Hiroshi Amano permitió las luces LED de alta eficiencia. Por este trabajo recibieron el Premio Nobel de Física 2014 "por la invención de los diodos emisores de luz azul eficiente, que ha permitido fuentes de luz blanca brillante y que ahorran energía."

Por lo tanto, cuando usted observa el despliegue de la revolución de la iluminación de LED, recuerde que el galio y el indio tienen una función fundamental en hacer su día un poco más brillante al tiempo que también ahorran grandes cantidades de energía.

Saludos,

Dr. Ron