A longitudes de onda demasiado cortas

Módulo de LED UV-B para la iluminación de plantas: con luz de tres longitudes de onda diferentes mediante LEDs. Su brillo y la intensidad de irradiación pueden ajustarse de forma independiente para determinar la irradiación óptima para metabolitos secundarios vegetales estructuralmente diversos. Detalle: LED UV-B (©FBH/P. Immerz) / Módulo de LED UV-B para la iluminación de plantas: proporcionando luz LED de tres longitudes de onda diferentes. Su brillo y la intensidad de irradiación pueden ajustarse individualmente para determinar la irradiación óptima para metabolitos secundarios vegetales estructuralmente diversos. Detalle: LED UV-B (©FBH/P. Immerz)

LED UV-B de alta potencia en carcasa: en el interior se puede ver el chip LED de 1x1 mm². (©FBH/schurian.com) / LED UV-B de alta potencia en encapsulado: en el interior se puede ver el chip LED de 1x1 mm². (©FBH/schurian.com)

En las conferencias y en la exposición acompañante de ICULTA-2018, el Instituto Ferdinand-Braun presenta sus desarrollos en LEDs ultravioleta, desde el chip hasta el módulo listo para su uso. El instituto es coorganizador de la conferencia internacional en Berlín.

En ICULTA-2018 – Conferencia Internacional sobre Tecnologías y Aplicaciones de LEDs UV 2018, todo gira en torno a los diodos emisores de luz (LEDs). El enfoque de la conferencia internacional, que se celebra del 22 al 25 de abril de 2018 en Berlín, está en el espectro ultravioleta (UV), es decir, en longitudes de onda inferiores a 400 nm. En las conferencias se abordan avances en las tecnologías de fabricación, desarrollos actuales, aplicaciones y tendencias en LEDs UV. El Instituto Ferdinand-Braun, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) y su spin-off UVphotonics NT GmbH participan con varias conferencias invitadas y puestos en la exposición acompañante.

Los avances en el desarrollo hacen que los LEDs UV sean atractivos para aplicaciones industriales

El aumento en la eficiencia y la potencia de salida hace que los LEDs UV sean cada vez más interesantes para diversas aplicaciones. A diferencia de las lámparas de vapor de mercurio, los LEDs UV están compuestos por materiales no tóxicos y su longitud de onda puede ajustarse en un amplio rango espectral. Gracias a su pequeño tamaño, es posible fabricar diferentes formas de emisores UV. Además, los LEDs UV se pueden encender y atenuar rápidamente, y su calor residual se disipa de manera eficiente mediante disipadores de calor. Por ello, se espera que las diodos emisores de luz ecológicos sustituyan cada vez más a las fuentes de luz UV convencionales y abran nuevas aplicaciones. Las posibilidades de uso son variadas: la radiación UV puede emplearse, entre otras cosas, para desinfectar y esterilizar agua, aire y superficies, para detectar patógenos, aumentar la cosecha de cultivos o endurecer plásticos.

Investigadores del FBH y de su spin-off UVphotonics informan en sus conferencias sobre sus avances en eficiencia y fiabilidad de los LEDs UV. Identificaron, entre otras cosas, un mecanismo de degradación que indica una electromigración del hidrógeno en la estructura del LED UV-B durante las primeras horas de funcionamiento, lo que conlleva una disminución del rendimiento óptico. Tras realizar ajustes en el diseño, se lograron demostrar LEDs UV-B con una vida útil L50 de más de 8.000 horas. Su fiabilidad se ha podido mejorar aún más mediante optimizaciones adicionales, por lo que se esperan vidas útiles mucho mayores. Al mismo tiempo, se aumentó la potencia de salida a 30 mW a 350 mA. También se estudiaron en detalle métodos para incrementar la eficiencia cuántica interna y la extracción eficiente de luz.

En la conferencia, los científicos del FBH presentarán también una fuente de luz compacta basada en láser de diodos para el rango profundo del espectro UV, que emite a una longitud de onda de 222 nm. Hasta ahora, este rango es difícil de alcanzar con LEDs. La fuente de luz basada en un láser de diodos de alta potencia de GaN, cuya luz se convierte en el rango UV mediante doblez de frecuencia (paso único), ofrece la posibilidad de miniaturización. La fuente de luz estrechamente espectroscópica y de banda estrecha es especialmente adecuada para aplicaciones espectroscópicas, como la absorción o espectroscopía Raman en diagnósticos médicos, así como para análisis de sustancias.

Desde carcasas a módulos completos a medida

De manera paralela, el FBH desarrolla para cada aplicación la carcasa adecuada y, con el apoyo de su centro de desarrollo, incluso módulos completos, diseñados específicamente para su uso. Así, el FBH ha diseñado y fabricado diferentes dispositivos para la irradiación de plantas con LEDs para un socio de investigación. En estos, las plantas son irradiadas con luz de longitudes de onda específicas, lo que permite aumentar de manera selectiva el contenido de compuestos beneficiosos para la salud. Para su uso en invernaderos, los LEDs UV están protegidos por carcasas especiales contra el ambiente cálido y húmedo. Uno de estos módulos, así como otro para la desinfección de agua, se presentarán en el stand del FBH en la exposición acompañante.

El FBH participa ampliamente en la conferencia

La ICULTA-2018 es organizada conjuntamente por 'Advanced UV for Life' y la 'International Ultraviolet Association'. El consorcio 'Advanced UV for Life' reúne a 50 socios de la investigación y la industria y está dirigido por el Instituto Ferdinand-Braun. Otros científicos del FBH participan de manera destacada en la conferencia: el Prof. Michael Kneissl, cop-presidente de la conferencia, quien dirige el Joint Lab GaN Optoelectronics, operado conjuntamente por el FBH y la TU Berlín, y el Prof. Markus Weyers, jefe del departamento de tecnología de materiales en el Instituto Ferdinand-Braun, quien preside el comité del programa.