Noticias sobre innovación: Mayor productividad y eficiencia luminosa con nanotecnología - Edición 01/2014

3D nano LED
Los investigadores de OSRAM han fabricado un 3D nano LED para la luz blanca en la oblea usando dos agujas diminutas energizadas. Las agujas presionan en las superficies de contacto de los chips, y la distancia entre los puntos del contacto corresponde aproximadamente al grosor de tres hojas de papel.
Fuente: Osram

Haciendo uso de la nanotecnología, OSRAM espera producir significativamente más chips LED con su planta de producción existente. Los investigadores de OSRAM han triunfado por primera vez al fabricar el llamado "3D nano LED" para la luz blanca. El aumento de la productividad es posible gracias a las características especiales de la superficie del chip LED - en comparación con los modelos estándar actuales, esto no es uniforme pero consta de muchas pequeñas columnas adyacentes, microscópicas con una estructura tridimensional, aumentando por lo tanto su área de generación de luz. Con la nueva tecnología se espera alcanzar series de vencimiento en los próximos años, y OSRAM sería entonces una de las primeras empresas en usar esta tecnología.

El factor determinante actual de la capacidad de una fábrica de chips LED es el tamaño de las obleas. Una oblea tiene la apariencia de un DVD algo mayor, y funciona como un sustrato de materiales semiconductores que se aplican en capas finas y que luego se divide en decenas de miles de chips. La cantidad de los chips por oblea está limitada por el hecho de que es necesaria una superficie específica de chip LED para una determinada cantidad de luz, de lo contrario la eficiencia se ve afectada negativamente. Aquí es preciso encontrar el nivel de innovación con el prototipo. "Si usted mira la superficie de un 3-D nano LED chip bajo un microscopio parece como un montón de rascacielos construidos sobre la base de pedazo de tierra plana ," explicó Martin Estrasburgo, Innovation Manager en Opto Semiconductores, una unidad de negocio de OSRAM en Regensburg, Alemania. "Poner básicamente, que esto logra más superficie de fachada en la misma parcela de tierra."

El chip prototipo tiene de cinco a diez veces mayor superficie en el mismo sustrato que los chips LED actuales, y por consiguiente genera significativamente más luz en relación al área de la base. Además aumentará la eficacia luminosa aproximadamente un 10%. "Eso lograría varios miles de chips de cada oblea, de acuerdo con el modelo específico," dijo Estrasburgo. Para lograr la geometría 3-D chip, se aplica una capa adhesiva particular a la oblea sobre las primeras capas depositadas del semiconductor que puede imaginarse como un panel ultra fino de vidrio que cubre el propio chip. Los agujeros se hacen entonces con diámetros de unos pocos cientos de nanómetros, a través de los cuales se desarrollan las particulares columnas del Nano LED. Estas columnas son revestidas con un material transparente de contacto para asegurar que la conducción actual pueda propagarse por toda la superficie.

El chip prototipo está particularmente orientado a la aplicación ya que a su superficie se le ha aplicado un material de fósforo que, al igual que con la mayoría de los LEDs blancos, transforma la luz inicial azul de un LED en luz blanca. Para facilitar esto, OSRAM ha desarrollado un nuevo tipo de fósforo en la localidad de Schwabmünchen, Alemania, que es extremadamente eficiente y de un grano especialmente fino para una óptima distribución en las superficies laterales de las "columnas nano".

Tras la finalización del prototipo, el siguiente paso consiste en reducir las desviaciones de color en las superficies laterales de las columnas para controlar mejor la calidad del color del espectro. La industrialización está siendo dirigida simultáneamente. "Creemos que en los próximos años veremos por primera vez nano LEDs en productos de gran volumen."

La investigación de los 3D nano LEDs cuenta con el apoyo del programa ICT FP7 de la Unión Europea dentro del proyecto GECCO (#280694).

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