El brillante futuro de la tecnología de iluminación/Yesenia Arredondo
Oh blanca navidad… y el brillante futuro de la tecnología de iluminación
Dra. Yesenia Arredondo León
Profesora-Investigadora de la Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Morelia de la UNAM
Morelia, Mich., 13 de diciembre de 2015.-No hay símbolo más expresivo de las emociones navideñas que el pino alrededor del cual se plantan pequeños deseos de fortuna y esperanza; se corona con una estrella, y se espolvorea con las luces que representan los copos de nieve que reflejaron la luz de la luna de ese especial árbolcuyas ramas sobreviven el frío invernal.La celebración de la navidad se repite año con año y el árbol de navidad ha sido un testigo silencioso de la evolución de los dispositivos electrónicos para iluminación. Considero que es la excusa perfecta para comentar sobre las transformaciones tecnológicas que han dado lugar a estos artificiales copos de nieve que usamos, no sólo como elementos decorativos, sino que se han convertido en uno de los mejores ejemplos del impacto de la tecnología en nuestra vida cotidiana y del empeño en el cuidado ambiental a partir de hacer más eficientes algunos procesos.
Además del gasto innecesario, como cuando olvidamos apagar la luz de alguna habitación después de salir de ella, otra de las razones de este resultado es el hecho de que aún no se ha erradicado el empleo de lámparas incandescentes; es decir, las bombillas o focos de luz. Sibien estos inventos han permanecido muy cercanos a su primer desarrollo, logrado por Joseph Swan y Thomas A. Edison entre 1878 y 1880, su gran desventaja consiste en que la inversión de energía se pierde hasta en un 80% en forma de calor y es sólo el resto el que en verdad se utiliza en iluminar el espacio.Los focos consisten en un bulbo de vidrio que está lleno con algún gas inerte o que ha sido sellado al vacío y que encierra un sensible filamento de tungsteno, el cual se calentará por el paso de electricidad cuando encendamos el interruptor correspondiente. El paso de la electricidad provee de la energía requerida para hacer que el filamento se caliente tanto que comience a emitir luz, al igual que sucede con la roca caliente expulsada en forma de lava de un volcán, o con el acero líquido en una fundidora.Después de los focos se crearon las lámparas de halógeno, las cuales también funcionan a partir del calentamiento de un filamento de tungsteno, pero incluyen un material halógeno como bromo o yodo, que permitirá proteger el filamento de desgaste y operar a mayores temperaturas comparadas con aquellas que soportaría un foco convencional. Lo anterior dará mayor tiempo de vida y eficiencia luminosa a las lámparas de halógeno, reduciendo el consumo de energía hasta en un 30%. El siguiente paso en la tecnología de la iluminación fue dado por las lámparas fluorescentes. Dichas lámparas tienen varios formatos: recordamos los cilindros blancos alargados, que requieren además de una inversión inicial en el balastro que permitirá regular la corriente eléctrica a través de ellos; pero también los hay en forma compacta para uso en sockets de focos normales.La ventaja de las lámparas fluorescentes es que ahorran hasta un 75% de energía, sin embargo, contienen mercurio, el cual puede causar daños en el medio ambiente y en humanos, si no tanto en estado líquido, sí su vapor.
Finalmente hemos de llegar al último escenario liderado por los focos LED, es decir, los diodos de emisión de luz. Los LED son el resultado de la llamada tecnología en estado sólido porque la luz no se obtendrá de hacer pasar energía en un gas o un filamento, sino que será el resultado del paso de un bajo voltaje de corriente continua a través de algunas capas de materiales semiconductores, los cuales son materiales cuya conductividad eléctrica no es tan buena como la de los conductores, como el cobre; ni tan mala como la de los aislantes, como el plástico. La característica intermedia de los semiconductores los hace materiales ideales para tener control sobre los procesos electrónicos a partir manipular el paso de la densidad de corriente eléctrica.Los diodos emisores de luz existen desde hace ya casi seis décadas, pero su uso se hallaba limitado por la restringida variedad de colores disponibles. Los primeros LED que se inventaron fueron de color rojo, verde y amarillo, pero la invención del LED azul eficiente y del LED ultravioleta, permitieron desde 1990 la generación de luz blanca, intensa y ahorradora de energía.De hecho en el año de 2014, los investigadores que inventaron el LED azul eficiente fueron galardonados con el premio Nobel de física. El año 2015, que pronto verá su fin, fue declarado por la UNESCO como Año Internacional de la Luz y de las tecnologías basadas en la luz y, por primera vez, habrá una celebración de clausura.
Los LED son ahora dispositivos asequibles, eficientes, robustos porque no tiene partes móviles, y se han establecido como parte de nuestra vida cotidiana a través de su uso en la iluminación del hogar, iluminación pública y semáforos, en la industria automotriz, en el área de salud y, es muy probable que la serie que adornará su árbol de navidad será de luces LED. Sin duda su costo se reducirá aún más en los próximos años. Aunque por el momento significan una inversión considerable, el ahorro podrá ser de hasta un 90% de energía.
Comparación de los distintos elementos de iluminación. De estas fuentes se obtiene la misma intensidad de luz, sólo que la inversión energética es distinta, desde 40W en un foco convencional hasta un mínimo de 8W con una lámpara LED. Imagen: Yesenia Arredondo León.
¿En qué dirección continua la investigación? Desde hace una veintena de años se ha conseguido la creación de moléculas orgánicas emisoras de luz, OLED, por sus siglas en inglés. ¿Cuál es su ventaja?Los OLED son, por la naturaleza de su fabricación,perfectos para producir pantallas flexibles, más ligeras y altamente eficientes. Hay problemas que resolver todavía, como mejorar tu tiempo medio de vida y su resistencia al agua.
