– Abr 4, 2020, 8:30 (CET)

El accidentado y vertiginoso origen de las luces LED

Un diodo que emite luz. Así de simple se puede explicar qué es un LED. En realidad, su mecanismo es simple, pero no fue tan simple encontrar el material semiconductor adecuado para convertir electricidad en luz visible por el ojo humano. Para llegar a las bombillas LED actuales se produjeron muchos experimentos, errores y aciertos en una carrera por encontrar una tecnología que produjera luz de manera eficiente. Una historia con muchos nombres pero con pocos ganadores.

En octubre de 2014, la organización de los Premios Nobel otorgaba el Premio Nobel de Física a los investigadores japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura. ¿El motivo de recibir este codiciado premio? Haber inventado las luces LED.

En realidad, estos tres investigadores de origen japonés y residentes en Estados Unidos no son los únicos padres de la tecnología LED. Pero si los Premios Nobel hubieran sido más escrupulosos, el premio se hubiera repartido entre decenas de personas, algo poco práctico. Esto no quita mérito al trabajo de Akasaki, Amano y Nakamura, responsables últimos de que las bombillas LED de tu hogar generen una luz blanca más limpia y nítida si las comparamos con las bombillas incandescentes, ya en desuso.

Tal y como apuntaba la BBC en un artículo donde habla de los premiados de 2014, las luces LED se crearon en los años 60 del siglo pasado. Pero el Nobel de Física fue a parar a quienes inventaron luces LED que podían emitir luz azul. Esto hizo posible lograr la luz blanca que se genera si combinamos luz roja, verde y azul. Las dos primeras ya estaban disponibles desde los años 60 pero necesitaba de la luz aluz, que no llegó hasta los años 90 de la mano de los investigadores premiados. Se cerraba así un ciclo de experimentos, búsquedas e investigaciones en tropel que desde diferentes gigantes de la electrónica ansiaban por encontrar una nueva forma de iluminar más eficiente y duradera.

Pero vayamos al principio de todo para conocer cómo se crearon las primeras luces LED y como se pasó de un pequeño diodo de luz infrarroja invisible para el ojo humano a bombillas que emiten luces de todos los colores o televisores y pantallas gigantescas con imágenes en alta definición inspiradas en la misma tecnología.

La clave es la electroluminiscencia

Como muchos otros inventos de los que hemos hablado en el pasado, antes de llegar al dispositivo, aparato o tecnología en cuestión, primero surgen teóricos que hablan de ciertos principios o leyes que se dan en la naturaleza y que, usados de cierta manera, pueden dar pie precisamente a esas tecnologías que surgirán décadas después.

En el caso de las luces LED, el concepto que la hace posible es la electroluminiscencia, palabra de difícil pronunciación y que fue propuesta por el físico francés George Destriau en 1936 al publicar su investigación en la que observó un fenómeno lumínico producido al transmitir electricidad a través de sulfato de zinc. El concepto de electroluminiscencia hacía referencia a que determinados materiales emiten luz si haces pasar electricidad a través de ellos.

En realidad, el primer nombre del que se tiene constancia sobre experimentos relacionados con este principio fue el británico Henry Joseph Round, que en 1907 observó este fenómeno empleando carburo de silicio como material conductor. Pero ni éste ni los investigadores Bernhard Gudden y Robert Wichard Pohl, que usaron sulfato de zinc con cobre, vieron utilidad práctica debido a la poca potencia de la luz generada. El ruso Oleg Vladimirovich Losev fue un poco más allá, publicando en 1927, pero como decía, el concepto empleado como base para la tecnología LED no surgirá hasta la segunda mitad de los años 30 del siglo pasado.

Es más. No es hasta los años 60 del siglo XX que se descubren aplicaciones prácticas para las luces LED y se inicia una carrera para darles usos más ambiciosos que como meras lucecitas rojas en un panel de ordenador.

Las luces LED se dejan ver

Resulta curioso que las primeras luces LED no se pudieran ver. Emitían luz infrarroja, que de manera natural el ser humano no es capaz de apreciar con sus ojos. Los responsables de estos primeros LED infrarrojos fueron los estadounidenses Robert Biard y Gary Pittman, empleados de Texas Instruments y que en 1961 dieron con la fórmula del LED, si bien no tenía utilidad práctica a priori.

Lo más interesante de todo es que no buscaban una fuente de luz sino que estaban investigando para encontrar un diodo que produjera láser. En cualquier caso, patentaron este LED infrarrojo que, por cierto, como material conductor empleaba arseniuro de galio.

Nick Holonyak en los laboratorios de General Electric. Fuente: Iluminet

De Texas Instruments pasamos a General Electronic, donde en 1962, el estadounidense de origen ruso Nick Holonyak logra desarrollar un diodo emisor de luz, acrónimo de LED, que emite luz visible por el ser humano. Ya tenemos el LED rojo, que se hará popular durante años por su inclusión en toda suerte de aparatos y dispositivos electrónicos.

Durante los siguientes años de la década de los 60 del siglo XX, investigadores de distintas empresas de la electrónica seguirán investigando cómo producir luces LED rojas empleando el mismo material, arseniuro de galio, junto al que también se pasará a usar derivados como el fosfuro de arseniuro de galio y fosfuro de galio. Así se irá mejorando la eficiencia de los LEDs, haciéndolos también más brillantes e incluso llegando a generar luces anaranjadas. En cuanto al LED verde, éste se obtendrá experimentando con materiales como los anteriores, así como fosfato de galio o fosfuro de galio y aluminio.

Rojo + verde = amarillo

Empezaba este artículo hablando de la luz azul LED, la tercera pieza que hacía posible la luz blanca combinando azul, verde y rojo. Pero mientras no existió esa luz azul, la roja y la verde dieron mucho juego.

En 1972, el gigante Montsanto y más concretamente uno de sus ingenieros eléctricos, M. George Craford, combina la luz verde y roja para producir luz amarilla, más brillante que las otras dos por separado. Con esto, Montsanto se convertirá en el primer fabricante de luces LED a gran escala y para todos los públicos. Como curiosidad, Craford había recibido clases de, entre otros, Nick Holonyak antes mencionado. Y como todo buen alumno, superó a su maestro, ya que sus luces LED llegaron a ser más potentes que las del propio Holonyak.

Pero con las luces LED amarillas no se acaba esta historia. Todavía queda camino por recorrer hasta lograr las luces blancas actuales. En 1976, por ejemplo, se logran luces LED mucho más brillantes que las generaciones anteriores para emplearlas en telecomunicaciones combinadas con fibra óptica. Y durante la década de los 80 y principios de los 90 del siglo XX se experimentará con nuevos materiales conductores, como el fosfuro de aluminio y galio de indio, logrando así luces verdes, amarillas, rojas y naranjas más brillantes.

Cierro el círculo de este artículo mencionando de nuevo la luz LED azul. Inventada en 1994, el azul se obtuvo a partir de la combinación de nitruro de galio para el azul ultrabrillante y nitruro de galio de inidio para el azul y verde ultrabillantes.

De ahí a las luces LED blancas actuales, más eficientes, más duraderas y que no generan tanto calor como el que desprendían las luces incandescentes de “toda la vida”. Uno de los mayores inventos de la historia de la tecnología repleto de nombres que perfeccionaron una tecnología con más de 50 años de vida.