Los cofundadores de LumiSands, Chang-Ching Tu, izquierda, y Ji Hoo con una demostración que muestra el calentador, tono más suave de la bombilla LED (lado izquierdo) después de colocar debajo una película incrustada con sus nanopartículas de silicio que emiten rojo. El cuadro de la derecha es idéntico, bombilla LED estándar. Crédito:Mary Levin, UW
(Phys.org) —Diodos emisores de luz, o LED, son las bombillas más eficientes y ecológicas del mercado. Pero tienen un precio inicial más alto que otras bombillas, especialmente los que tienen tonos más cálidos y atractivos.
Investigadores de la Universidad de Washington han creado un material que, según dicen, haría que las bombillas LED fueran más baratas y ecológicas de fabricar. bajando el precio. Sus nanopartículas a base de silicio suavizan la luz azul emitida por los LED, creando una luz blanca que se asemeja más a la luz del sol.
La empresa, LumiSands, comenzó como un proyecto de estudiante de posgrado para el CEO Chang-Ching Tu, quien recibió su doctorado en ingeniería eléctrica en la UW y acaba de completar un período como investigador postdoctoral en ciencia e ingeniería de materiales. Esta primavera, la empresa de nueva creación surgió del Centro de Comercialización de la Universidad de Washington, un proceso que sus dos fundadores esperan que lleve a la firma de una licencia de comercialización de la tecnología.
Los LED 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 caras. Eso es en parte porque dentro de cada lámpara LED, Sustancias caras conocidas como fósforos de elementos de tierras raras ayudan a suavizar la luz azul intensa que emiten los LED de forma natural.
Pero estos elementos de tierras raras son peligrosos de extraer y procesar. China controla casi todo el mercado de estos materiales, que ha cuadriplicado el precio medio durante los últimos años.
Ahí es donde entra LumiSands. La empresa utiliza silicio, derivado de la arena, en lugar de elementos de tierras raras para convertir parte de la luz azul emitida por los LED en verdes, amarillos y rojos. La luz resultante se parece más a la luz del sol.
El equipo de dos planea vender directamente a los fabricantes de bombillas LED que buscan alejarse de materiales cada vez más caros para fabricar las luces.
Los investigadores utilizan una luz negra para mostrar la fotoluminiscencia de sus nanopartículas de silicio. Crédito:Mary Levin, UW
"Ojalá, los fabricantes podrían sustituir elementos tradicionales de tierras raras con nuestro material con pasos adicionales mínimos, "dijo Ji Hoo, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica de la Universidad de Washington y cofundador de LumiSands. "Será más barato, iluminación de mejor calidad para los usuarios ".
Las bombillas incandescentes emiten una luz que es más similar a la luz solar, y más agradable para nuestros ojos, pero las bombillas son ineficientes y producen mucho calor. Bombillas fluorescentes, visto más comúnmente como tubos largos en las lámparas de oficina, son más eficientes que las luces incandescentes, pero contienen mercurio, planteando preocupaciones ambientales y de salud.
LumiSands graba partículas de tamaño nanométrico de obleas de silicio. El elemento, que normalmente no emite luz, puede comenzar a brillar cuando su tamaño de partícula cristalina es menor de 5 nanómetros. La superficie se refuerza mediante un proceso de química húmeda. Cuando las nanopartículas de silicio que emiten rojo se agregan a las bombillas LED, la luz se vuelve más suave y cálida.
"La belleza de nuestra tecnología es crear un material fluorescente altamente eficiente utilizando silicio en lugar de elementos de tierras raras u otros tipos de semiconductores compuestos de metales pesados, Tu dijo:"El proceso de fabricación se puede realizar en un entorno de laboratorio básico y es fácil de ampliar".
Este dispositivo prueba la calidad y confiabilidad de los fósforos de nanopartículas de silicio que LumiSands creó para usar en iluminación LED. Crédito:Mary Levin, UW
LumiSands planea modificar la tecnología roja antes de pasar a otros colores como el amarillo y el verde. que permitirá que los LED emitan una luz blanca sin elementos de tierras raras.
La empresa ha recibido financiación de la National Science Foundation, la Washington Research Foundation y el W Fund. Recibió una mención de honor en el Desafío de Innovación Ambiental de la Escuela de Negocios Foster 2012 y un premio máximo en el programa de mentores Jones Milestones / Foster Accelerator de 2012.
Ahora, LumiSands está terminando un prototipo de la tecnología y enviando muestras a los socios de la industria de la iluminación para su evaluación. Solicitará financiación NSF competitiva de la fase dos, lo que podría impulsar a la empresa a fabricar su tecnología en un año.
