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  • Desarrollo de materiales mono-cristalinos para fabricacin de LEDs para bombillas ahorradoras con luz en estado slido

    Alfredo Valarezo Ph.D.1 Lorena Bejarano Ph.D. (C), Sanjay Sampath Ph.D.

    1 Universidad San Francisco de Quito, Quito, Ecuador. 2 Stony Brook University, New York, USA.

    *Correo correspondiente: avalarezo@usfq.edu.ec

  • Qu podemos hacer por nuestro planeta y la eficiencia energtica en edificaciones?

    Eficiencia Energtica

    Energas Renova-

    bles

    Limpiar CO2

    Limitar la Contami-

    nacin

    Steven Chu, Ph.D. 12th United States Secretary of Energy

    Nobel Prize in Physics 1997 Former member of Bell Labs

    LEDs

  • LA R-EVOLUCIN DE LOS MATERIALES

  • El Futuro de la Iluminacin: LEDs

  • Que son LEDs

    Es un diodo semiconductor que emite luz. Es luz generada en estado slido, sin emisin de calor (no existen prdidas de calor) Los primeros leds emitan luz roja de baja intensidad, verde y azul. Los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo

  • Focos Incandescentes, Focos Fluorescentes, versus LEDs

    Focos Eficiencia Eficacia Tipo de luz Tiempo de vida

    Comentarios

    Incandescente

    5% 15 lm/w Rango visible (400-700 nm)

    1.000 horas Poco eficientes

    Fluorescente Compactos

    20% 60 lm/w Azul-Verde-Rojo (UV)

    6.000 15.000 horas (1.000 horas)

    Residuos txicos de Hg

    Fluorescente Tubos

    25% 80 lm/w Azul-Verde-Rojo (UV)

    7.000 30.000 horas (1.000 horas)

    Residuos txicos de Hg

    LEDs

    30-50% 100-150 lm/w Monocromat/ Controlable

    100.000 horas Alto Costo (por el momento)

    Incandescente

    Fluorescente Compactos

    Fluorescente Tubo LED

  • Objetivos

    Generar la lnea base de conocimiento de desarrollo, caracterizacin y pruebas de monocristales para desarrollar LEDs mediante solidifcacin direccionada y el depsito de pelculas delgadas.

    Desarrolla como consecuencia: conocimiento local, emprendimiento y competitividad.

    Producir una bombilla de LED al menor costo posible con alta calidad, y que la experiencia adquirida vislumbre la factibilidad de convertir al pas en un productor competitivo de semiconductores a nivel regional.

  • Ciencia de los Materiales en LEDs

    REQUERIMIENTOS Estructuras perfectamente cristalinas Defectos microstructurales son minimizados al mximo Procesos de manufactura por solidificacin direccional y pelculas delgadas

    High resolution TEM of an LED InGaN-GaN

    InGaN

    InGaN

    InGaN

    GaN-n

    GaN-p

    GaN-n

    GaN-p

  • Fabricacin de Monocristales Manufactura por solidifacin

    direccionada

    CZOCHRALSKI PROCESS

  • Objetivo Medible

    Consecuencias:

    Cambio a la matriz de consumo

    Cambio a la matriz productividad

    Competitividad

    Uso eficiente de recursos

    LED

  • CONCLUSIONES La luz en estado slido mediante LEDs ha demostrado

    tecnolgicamente ser ms eficaz que la luz incandescente y la luz fluorescente

    Su implementacin mejorar considerablemente el consumo eficiente de energa en edificaciones, alumbrado pblico, semaforizacin, alumbrado de alturas elevadas, hangares, etc.

    Las universidades estn en capacidad de desarrollar a nivel piloto nuevos materiales monocristalinos y caracterizar su eficiencia

    Los monocristales son la base del desarrollo de microprocesadores, celdas fotovoltaicas y LEDs. De estas tres, solo la ltima puede permitir el ingreso de un nuevo competidor, especialmente en mercados locales.

  • CONCLUSIONES

    Las principales materias primas son materiales de fcil obtencin a excepcin de las pelculas delgadas de Indio y Galio, que se puede encontrar en material electrnico reciclado y que potencialmente existen en minas en Chile, Bolivia, Per y el mismo Ecuador.

    El objetivo principal es producir una bombilla de LED al menor costo posible con alta calidad, y que la experiencia adquirida vislumbre la factibilidad de convertir al pas en un productor competitivo de semiconductores a nivel regional.