Nanopartículas a base de silicio para fabricar LEDs más barato, y más verdes para su producción

(Phys.org) Los diodos de luz, o LED´s, son las bombillas más eficientes y respetuosas de el medio ambiente en el mercado. Pero ellas tienen un precio inicial más alto que otras lámparas, en especial las que tienen tonalidades más cálidas y más atractivas.

Investigadores de la Universidad de Washington han creado un material que dicen permitiría hacer bombillas LED más baratas y más ecológicas en su fabricación, reduciendo con ello su precio. Sus nanopartículas a base de silicio suavizan la luz azul emitida por los LEDs , creando luz blanca que se asemeja más a la luz del sol.
La compañía, LumiSands , comenzó como un proyecto de los estudiantes de postgrado para CEO Chang-Ching Tu, quien recibió su doctorado en ingeniería eléctrica en la Universidad de Washington y acaba de terminar una temporada como investigador postdoctoral en la ciencia y la ingeniería de materiales. Esta  empresa nueva surgió del UW Center for Commercialization, con  un proceso que sus dos fundadores esperan que dará lugar a la firma para la comercialización de licencia para esta tecnología.

Los LEDs emiten luz cuando los electrones se mueven a través de un material semiconductor. Son más eficientes que las bombillas incandescentes o fluorescentes estándar, pero también son más caros. Eso es en parte porque dentro de cada lámpara LED, sustancias caras conocidas como elementos de Tierras raras fosforescentes ayudan a suavizar la luz azul que los LEDs emiten naturalmente.

Sin embargo, estos elementos de tierras raras son peligrosos para extraer y procesar. China controla casi todo el mercado para estos materiales, cuyo precio se ha multiplicado por cuatro en los últimos años.

Ahí es donde entra en juego LumiSands.  La compañía utiliza silicio, que se deriva de la arena, en lugar de elementos de tierras raras para convertir parte de la luz azul emitida por los LEDs en verdes, amarillas y rojas. La luz resultante se parece más a la luz del sol.

La idea es vender directamente a los fabricantes de LED´s de bulbo que buscan transición de materiales cada vez más caros para hacer las luces, como una opción de menor costo.

"Esperamos que los fabricantes puedan sustituir los elementos de las tierras raras tradicionales con nuestro material con ajustes adicionales mínimos", dijo Ji Hoo, un estudiante de doctorado en la Universidad de Washington, ingeniero eléctrico y co-fundador de LumiSands.

LumiSands graba las partículas de tamaño nanométrico de las obleas de silicio. El elemento, que por lo general no emite luz, puede comenzar a brillar cuando su tamaño de partícula cristalina es menor que 5 nanómetros. La superficie se refuerza a través de un proceso de química húmeda. Cuando se añaden las nanopartículas de silicio roja que emiten las bombillas LED, la luz se vuelve más suave y más caliente en el tono.

"La belleza de nuestra tecnología es la creación de un material fluorescente de alta eficiencia mediante el uso de silicona en lugar de elementos de tierras raras u otros tipos de semiconductores compuestos de metales pesados", dijo Tu. "El proceso de fabricación se puede realizar en un entorno básico de laboratorio y es fácil de escalar."

LumiSands planea modificar la tecnología de red antes de pasar a otros colores como el amarillo y el verde, que permitirá a los LED para emitir una luz blanca, sin elementos de tierras raras.

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