Curiós que es doni un Premi Nobel als inventors d’una llumeta blava. Què tenen els LEDs blaus per merèixer un Premi Nobel?
El premi Nobel de Física d’enguany ha estat per tres investigadors, Isamu Akasaki i Hiroshi Amano de la Universitat de Nagoya i Shuji Nakamura de la Universitat de Califòrnia., que a principis dels anys 90 van fer possibles els LEDs blaus.
Un LED ( light-emitting díode ) és un dispositiu semiconductor capaç d’emetre llum quan s’aplica electricitat als seus extrems. Bàsicament l’explicació és que els electrons dins del LED pateixen un canvi que fa que deixin a anar un fotó i per tant llum. La quantitat d’energia, i per tant el color, que tindrà aquest fotó depèn de les característiques del material semiconductor.
Els primers LEDs van aparèixer amb l’evolució tecnològica dels semiconductors als anys 50 i 60. Des de llavors i fins els anys 90 només es va aconseguir crear LEDs que emetien llum vermella o verda. Per aquest motiu fins fa 20 anys totes les llumetes dels dispositius que teníem eren de color verd i vermell. Tot i que anava molt bé perquè identifiquéssim el verd amb el bo i el vermell amb algun problema el motiu que fossin aquests colors era tecnològic.
No va ser fins els anys 90, més de 30 anys després de l’aparició dels primers LEDS, que els tres investigadors guardonats van aconseguir que un semiconductor emetés llum blava. Com que el color del fotó que s’emet depèn del material va caler que descobrissin nous materials semiconductors, en concret el nitrur de gal·li.
Aquests nous materials i les metodologies usades van obrir la porta a la creació de nous elements semiconductors que a més de permetre crear el LED blau i fer-lo més eficient, també han permès el desenvolupament de diverses tecnologies, com ara el làser blau dels dispositius blue-ray, i d’altres aplicacions relacionades amb l’optoelectrònica i l’amplificació.
Per la seva banda els LEDs blaus han donat també un gran avanç a la tecnologia. La possibilitat de crear llum blanca amb elements semiconductors. Si ajuntem la llum blava amb les tecnologies ja existents, LED verd i vermell obtenim llum blanca. La suma de blau, verd i vermell dona blanc.
Poder crear llum blanca amb materials semiconductors ha revolucionat la tecnologia. Gràcies a això s’han pogut desenvolupar les pantalles de LEDs que hi ha a els televisors, als ordinadors i als dispositius mòbils. Els dispositius necessaris per emetre llum blanca són petits, no s’escalfen massa i el seu consum és reduït. Per tant és factible de crear els dispositius petits i lleugers que usem actualment.
Una altre revolució de la llum blanca en LEDs està en la il·luminació. Els llums de LEDs proporcionen un estalvi energètic molt elevat si els comparem amb les tecnologies existents, les bombetes incandescents i la fluorescent.
Els llums LED poden generar 300 lúmens de watt consumit, les bombetes incandescents habitualment estan en el rang de 16 lúmens per watt i els fluorescents sobre els 70 lúmens per watt. Per altra banda, el rendiment des llums led està per sobre del 50%, és a dir més de la meitat de l’energia que es subministra esdevé llum. Una millora en l’energètica molt elevada si ho comparem amb l’eficiència dels llums incandescents que està al voltant del 4%. La diferència per assolir aquestes xifres rau en el fet que el funcionament d’un llum incandescent es basa en fer passar electrons per un filament fins que aquest en escalfar-se comença a emetre llum. L’energia que passa per la bombeta s’utilitza bàsicament per generar calor i fer que el filament escalfat emetí llum. La major part de l’energia es transforma en calor. En els llums LED, el flux d’electrons per dins del dispositiu emet directament la llum. Tot i que genera una mica de calor, aquesta no és necessària per a al generació del a llum sinó un efecte secundari.
Els llums LED també tenen un temps de vida més elevat que els sistemes d’il·luminació tradicionals. Així un llum LED pot arribar a tenir una vida de 100.000 hores, un llum d’incandescència d’unes 1.000 hores i un llum fluorescent d’unes 10.000 hores. Els fluorescents per altra banda a més a més contenen mercuri que és molt perjudicial per medi ambient.
Aquestes característiques energètiques fa que els llums de LED siguin adequats per reduir el consum energètic però també fan possible portar il·luminació a llocs on no arriba la xarxa elèctrica. Donat el seu baix consum podem usar una placa solar fotovoltaica per carregar una bateria i tenir llum durant la nit.
Així doncs el Premi Nobel de Física d’enguany s’ha donat a una llumeta blava, però aquesta llumeta ha tingut, té i tindrà una gran influència en el nostre món.
Links d’interès.
Imatge del post de :
Alexofdodd at the English language Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons
Comentaris
Publica un comentari a l'entrada