La nueva tecnología puede ampliar la iluminación LED, reducir el uso de energía y gases de efecto invernadero emissionsAmerican Sociedad Química

IMAGEN: Un LED recubierta con un "fósforo" amarillo está apagado se muestra (izquierda) y luego activada (derecha). Este LED "verde" es barato y ofrece cálida light.view blanco más

Crédito: Zhichao Hu, Ph.D.

BOSTON 19 de agosto, el año 2015 - de alta eficiencia, diodos emisores de luz (LEDs) podría reducir el consumo de electricidad del mundo. Que ya se venden en las tiendas, pero la adopción más generalizada de la tecnología se ha visto obstaculizado por los altos costos debido a la limitada disponibilidad de materias primas y las dificultades para lograr una calidad de luz aceptable. Pero los investigadores reportarán hoy que han superado estos obstáculos y han desarrollado un LED blanco menos costoso, más sostenible.

Los científicos discutirán sus investigaciones en el 250 Encuentro Nacional y Exposición de la Sociedad Americana de Química (ACS). ACS es la sociedad científica más grande del mundo. El encuentro nacional, que tiene lugar aquí a jueves, cuenta con más de 9.000 presentaciones sobre una amplia gama de temas de ciencias.

"Si más personas en los EE.UU. utilizan LEDs en sus hogares y negocios, el consumo de electricidad del país podría reducirse a la mitad", dice Zhichao Hu, Ph.D., un miembro del equipo de la Universidad de Rutgers que realizó la investigación bajo la dirección de Jing Li, Ph.D. En ese momento, él era un estudiante graduado. Él es ahora un post-doctorado en Rutgers y está estudiando la recuperación de elementos de las tierras raras allí. Zhichao añade que los estudios muestran la sustitución de una luz LED para una bombilla de luz incandescente común en todos los hogares de Estados Unidos podría salvar a la nación $ 700 millones al año en costos de energía.

Para lograr la luz blanca común, suave que los consumidores esperan, tecnologías LED actuales suelen utilizar un único chip semiconductor para producir luz, generalmente de color azul, y luego confiar en un recubrimiento "fósforo" emisores de amarillo a cambiar el color a blanco. Eso es porque los LED no emiten una luz blanca. El fósforo está hecho de materiales, tales como el granate de itrio y aluminio dopado con cerio, que están compuestos de elementos de tierras raras. Estos elementos son caros y en cantidades limitadas, ya que están disponibles principalmente sólo de las operaciones mineras fuera de los EE.UU. Además, la salida de luz de estos fósforos tiende a ser duras, colores "fríos".

El equipo de Li está desarrollando tecnologías híbridas basadas en fósforo que son mucho más sostenible, eficiente y de bajo costo. Combinan metales comunes, tierra-abundante con moléculas orgánicas luminiscentes para producir fósforos que emiten una luz blanca controlable de los LED. Mediante la variación de los componentes metálicos y orgánicos, los investigadores pueden sistemáticamente sintonizar el color de los fósforos a las regiones del espectro de luz visible que son más aceptables para el ojo humano, Hu y Li nota. El equipo sigue experimentar y desarrollar otras sustancias luminiscentes LED tierras raras-clasificado sobre la base de diferentes metales y compuestos orgánicos.

Muchas combinaciones de materiales son posibles, por lo que usan un enfoque computacional para inicialmente ordenar a través de las posibilidades y para predecir qué color de la luz de los diversos metales y compuestos orgánicos combinaciones emitirán. A continuación, ponen a prueba las mejores combinaciones experimentalmente.

Su enfoque permite un ajuste fino sistemática de los intervalos de banda y las emisiones ópticas que cubren todo el rango visible, incluyendo colores amarillo y blanco. Como resultado, sus LEDs pueden ser afinados para crear una luz blanca cálida, similar a las luces incandescentes más baratos pero ineficientes. Su enfoque muestra una promesa significativa para su uso en aplicaciones de iluminación general.

"Uno de los desafíos que tuvimos que superar era averiguar las condiciones adecuadas para sintetizar el compuesto", señala Hu. "Al igual que la cocina, la síntesis requiere una" receta."A menudo no es el caso de que uno puede simplemente mezclar los materiales de partida en conjunto y obtener el producto deseado. Hemos optimizado las condiciones de reacción - la temperatura y la adición de un disolvente - y hemos desarrollado un procedimiento fácil para que el compuesto con alto rendimiento ".

Los experimentos con algunos materiales han demostrado que la tecnología del equipo puede reducir los costos LED hasta en un 90 por ciento de los métodos actuales que se basan en elementos de tierras raras. Tienen varios concedida ya la espera de las patentes de Estados Unidos y están explorando posibilidades de fabricación.

Una conferencia de prensa sobre este tema será el miércoles, 19 de agosto a las 9 am hora del Este en el Centro de Exposiciones y Convenciones de Boston. Los reporteros pueden check-in en la habitación 153B en persona, o ver en vivo en YouTubehttp: //bit.ly/ACSLiveBoston. Para hacer preguntas, inicia sesión con una cuenta de Google.

Los fondos para esta investigación fue proporcionado por el National Ciencia Universidad FoundationandRutgers. Hu está actualmente financiado por theDepartment del Instituto de Materiales Energy'sCritical.

La American Chemical Society es una organización sin fines de lucro fletado por el Congreso de Estados Unidos. Con más de 158.000 miembros, ACS es la sociedad científica más grande del mundo y un líder global en la provisión de acceso a la investigación relacionada con la química a través de sus múltiples bases de datos, revistas especializadas y conferencias científicas. Sus oficinas principales están en Washington, DC, y Columbus, Ohio.

Para recibir automáticamente los comunicados de prensa de la American Chemical Society, contactnewsroom@acs.org.

Nota a los periodistas: Por favor, informe que esta investigación está siendo presentado en una reunión de la American Chemical Society.

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TitleA nuevo híbrido de fósforo de tierras raras-libre para la iluminación de estado sólido eficiente

AbstractLight diodos emisores (LED) han sido "en la luz del punto" recientemente; esta tecnología ganadora del Premio Nobel está haciendo su camino en nuestros hogares, oficinas y escuelas como los LEDs están reemplazando rápidamente a las luces fluorescentes e incandescentes. LEDs blancos de fósforo-Modificada (PC-WLED) son los LED económicamente más viables para la iluminación general. Una forma común de fabricar un PC-WLED es recubrir un azul de emisión de LED con un fósforo amarillo. Fósforos actuales disponibles en el mercado en su mayor parte se basan en elementos de tierras raras para sus excelentes capacidades de emisión. Sin embargo, los precios de los elementos de las tierras raras se han incrementado hasta 49 veces a lo largo de la última década. Con el objetivo de desarrollar nuevos fósforos sostenible de tierras raras-clasificado para la iluminación de estado sólido, eficiente, construimos un fósforo amarillo híbrido mediante la inmovilización de un cromóforo molecular preseleccionado en un marco de coordinación rígida. La inmovilización del cromóforo molecular transforma emisión del compuesto adicional en la región de color amarillo, con un mayor rendimiento cuántico que rivaliza con la de la YAG comercialmente disponibles: Ce3 +. Revestimiento de un LED azul con este nuevo fósforo da lugar a un prototipo PC-WLED con alta eficacia luminosa. Este nuevo fósforo amarillo tierras raras-libre es un fuerte candidato para su uso en PC-WLED.