Fuente: https://smart-lighting.es/nuevos-fosforos-verde-azulados-alta-estabilidad-proxima-generacion-leds-luz-blanca/
JOSÉ ENRIQUE ÁLVAREZ EL 25 JUNIO, 2025 EN INVESTIGACIÓN, LED
La incorporación de nanopartículas de sílice en la síntesis de fósforos para iluminación LED promete mejoras sustanciales en la eficiencia luminosa, la estabilidad térmica y la durabilidad de los sistemas de iluminación de estado sólido. Una investigación publicada recientemente en Frontiers of Optoelectronics propone un enfoque innovador para superar los límites actuales de los fósforos convencionales en LEDs de luz blanca.
Los diodos emisores de luz blanca cálida (WLEDs) se han convertido en una pieza esencial del ecosistema de iluminación moderno, tanto en aplicaciones residenciales como en entornos industriales, arquitectónicos y urbanos. Su elevada eficiencia energética, su prolongada vida útil y su bajo impacto medioambiental los han posicionado como la tecnología preferida para sustituir a las fuentes de luz tradicionales. Sin embargo, la fiabilidad a largo plazo de los fósforos que convierten la luz azul o ultravioleta en luz visible sigue siendo uno de los retos técnicos clave para el desarrollo de soluciones LED más robustas y sostenibles.
Un equipo de investigadores de la SASTRA Deemed University, liderado por el Dr. Sakthivel Gandhi, ha dado un paso significativo al desarrollar un nuevo fósforo de emisión bluish-green (verde azulada) basado en Ba₂SiO₄ dopado con europio (Eu²⁺), sintetizado con la ayuda de nanopartículas de sílice. Este enfoque, publicado el 9 de abril de 2025 en la revista Frontiers of Optoelectronics, abre la puerta a una nueva generación de fósforos remotos más eficientes y térmicamente estables.
Créditos de imagen: “Silica nanoparticles assisted Ba2SiO4:Eu2+—a bluish-green emitting remote phosphor for white light application”. Frontiers of Optoelectronic.
Limitaciones de los fósforos convencionales
Los fósforos tradicionales utilizados en LEDs presentan varias limitaciones bajo condiciones operativas exigentes. Uno de los principales problemas es la degradación térmica: cuando se exponen a temperaturas elevadas durante periodos prolongados, estos materiales tienden a perder intensidad lumínica, presentar desplazamientos cromáticos y comprometer la uniformidad del espectro emitido. Este fenómeno afecta directamente a la calidad de la luz y a la eficiencia global del sistema, sobre todo en luminarias de alta potencia o en aplicaciones donde la disipación térmica es limitada.
Para mitigar estos efectos, la tecnología de fósforos remotos ha ganado protagonismo. En lugar de aplicar el fósforo directamente sobre el chip LED (on-chip), se coloca a cierta distancia en forma de película o disco, lo que permite reducir su exposición directa al calor generado por el diodo. Sin embargo, la estabilidad y el rendimiento de estos fósforos remotos sigue dependiendo en gran medida de la calidad del material fosforescente y de su interacción con la matriz polimérica que lo aloja.
Una nueva vía: síntesis asistida por nanopartículas de sílice
La propuesta del equipo de SASTRA se basa en utilizar nanopartículas de sílice como medio para facilitar una distribución más homogénea del dopante Eu²⁺ en la red cristalina de Ba₂SiO₄. Esta mejora en la homogeneidad química tiene un impacto directo en el rendimiento óptico del material: el fósforo desarrollado por los investigadores mostró un incremento del 48 % en la intensidad de emisión respecto a muestras fabricadas por métodos tradicionales sin nanopartículas.
Desde un punto de vista estructural, el silice actúa como un dispersante que favorece la formación de fases cristalinas bien definidas, reduce la presencia de defectos y minimiza las zonas de segregación del dopante, que son fuentes típicas de ineficiencia luminosa y degradación térmica. Además, el silice es químicamente inerte, tiene un alto punto de fusión y presenta una buena compatibilidad con matrices poliméricas, lo que facilita su integración en configuraciones de fósforos remotos flexibles.
Rendimiento térmico excepcional
Una de las aportaciones más relevantes del estudio es la demostración de la estabilidad térmica del nuevo fósforo. Según los datos experimentales, el material conserva el 56 % de su intensidad lumínica original incluso a 190 °C, lo cual es importante para su uso en LED de alta potencia.
Para mejorar su rendimiento, se desarrolló una película de fósforo remota flexible con una relación fósforo-resina optimizada para mejorar la eficiencia de la emisión y la estabilidad en diferentes condiciones de voltaje. Aunque la distancia ayuda a proteger la película de fósforo del calor, si el fósforo se ve afectado, la película se puede reemplazar sin afectar la vida útil de los LED.
La película de fósforo remoto desarrollada mostró una notable estabilidad cromática en un rango de tensión de funcionamiento comprendido entre 2,9 y 3,7 V. Las coordenadas de cromaticidad CIE, calculadas durante las pruebas, se mantuvieron constantes a lo largo del tiempo, lo que evidencia una buena fidelidad del color. En conjunto, estos resultados respaldan el potencial de este fósforo como una solución prometedora para la generación de luz blanca cálida en sistemas de iluminación LED avanzados.
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