Nobel de Física vai para criadores do LED azul

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura inventaram o LED azul, o que permitiu a criação de LEDs que emitem luz branca.[Imagem: Meijo University/Nagoya University/UCSB]

Dos LEDs azuis aos LEDs brancos

O Prêmio Nobel de Física de 2014 foi concedido a três pesquisadores japoneses pelo desenvolvimento do LED de cor azul e sua posterior junção com outras cores para criação dos LEDs brancos.

Isamu Akasaki, nascido em 1929, é professor da Universidade Meijo, em Nagoya. Hiroshi Amano, nascido em 1960, é professor da Universidade de Nagoya. E Shuji Nakamaura, nascido em 1954, é atualmente professor da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, nos Estados Unidos.

Os LEDs (Light-Emitting Diodes - diodos emissores de luz) são as luzes de estado sólido que começaram como sinalizadores em aparelhos eletrônicos e agora estão se disseminando nas aplicações de iluminação em geral.

Para essa disseminação, a invenção do LED azul foi crucial, uma vez que esse comprimento de onda é necessário para produzir a luz branca necessária para a iluminação de ambientes, o que é feito juntando-o com os mais tradicionais LEDs de cor verde e vermelha.

Funcionamento do LED

Foram quase 30 anos de pesquisas, na academia e na indústria, em busca da criação de um LED que emitisse cor azul - os primeiros LEDs foram criados em 1907, os LEDs vermelhos e verdes nasceram na década de 1960, e os três pesquisadores agora premiados pelo Nobel apresentaram seu primeiro LED azul em 1992.

Como cada LED propriamente dito tem o tamanho de um grão de areia, é fácil juntar vários deles para emitir luz branca ou outras combinações de cores. [Imagem: Johan Jamestad/RSAS]

Um LED típico é formado por várias camadas de materiais semicondutores. A eletricidade injeta elétrons nas camadas de tipo n (negativo) e lacunas nas camadas de tipo p (positivo), dirigindo-os para a camada de material ativo, onde as cargas se recombinam e emitem luz.

A cor, ou comprimento de onda da luz emitida, depende do material semicondutor usado na camada ativa.

Os três pesquisadores japoneses tiveram sucesso construindo diversas camadas do semicondutor nitreto de gálio (GaN) misturado com índio (In) e alumínio (Al).

Iluminação de estado sólido

Desde então, os LEDs brancos têm sido constantemente aperfeiçoados, ficando cada vez mais eficientes, com maior fluxo luminoso (medido em lúmens) por unidade de potência elétrica consumida (medida em watts).

O recorde mais recente é de pouco mais de 300 lúmens por watt (lm/W), que pode ser comparado a 16 lm/W das lâmpadas incandescente e perto de 70 lm/W das lâmpadas fluorescentes compactas.

Como estimativas indicam que até um quarto do consumo mundial de eletricidade é usado em iluminação, os LEDs são muito "verdes". O consumo de materiais também é otimizado, já que os LEDs duram até 100.000 horas, em comparação com 1.000 horas das lâmpadas incandescentes e 10.000 horas das lâmpadas fluorescentes.