El Científico Argentino Ing. Juan José Cinalli ha desarrollado un dispositivo electrónico que aún esta en fase de experimentación en su mini-laboratorio,  con el fin de magnificar la luz emitida por los Diodos Emisores de Luz ,  comunmente conocidos por sus siglas en ingles como LEDs (Light-Emitting Diode) . Al proyecto lo ha denominado LUMEN-2

Un diodo emisor de luz es un dispositivo de unión PN que cuando se polariza directamente emite luz. Al aplicarse una tensión directa a la unión, se inyectan huecos en la capa P y electrones en la capa N. Como resultado de ello, ambas capas tienen una mayor concentración de portadores (electrones y huecos) que la existente en equilibrio. Debido a esto, se produce una recombinación de portadores, liberándose en dicha recombinación la energía que les ha sido comunicada mediante la aplicación de la tensión directa. Se pueden distinguir dos tipos de recombinación en función del tipo de energía que es liberada: Recombinación no radiante : la mayoría de la energía de recombinación se libera al cristal como energía térmica. • Recombinación radiante: la mayoría de la energía de recombinación se libera en forma de radiación. La energía liberada cumple la ecuación: Siendo E la diferencia de energía entre el electrón y el hueco que se recombinan expresada en electrón-voltios. Esta energía depende del material que forma la unión PN. Para caracterizar la eficacia en la generación de fotones se definen una serie de parámetros: La eficacia cuántica interna (s) es la relación entre el número de fotones generados y el número de portadores (electrones y huecos) que cruzan la unión PN y se recombinan. Este parámetro debe hacerse tan grande como sea posible. Su valor depende de las probabilidades relativas de los procesos de combinación radiante y combinación no radiante, que a su vez dependen de la estructura de la unión el tipo de impurezas, y sobre todo, del material semiconductor. Sin embargo, la obtención de una alta eficacia cuántica interna no garantiza que la emisión de fotones del LED sea alta. La radiación generada en la unión es radiada en todas las direcciones. Es esencial que esa radiación generada en el interior del material pueda salir de él. A la relación entre el número de fotones emitidos y el número de portadores que cruzan la unión PN se le llama eficacia cuántica externa (ext). Las causas de que ext sea menor que s son tres: • Sólo la luz emitida en la dirección de la superficie entre el semiconductor y el aire es útil. • En la superficie entre el semiconductor y el aire se pueden dar fenómenos de reflexión, quedando los fotones atrapados en el interior del material. • Los fotones pueden ser absorbidos por el material para volverse a formar un par electrón-hueco.

Encapsulado de los leds

Existen numerosos encapsulados disponibles para los leds y su cantidad se incrementa de año en año a medida que las aplicaciones de los leds se hacen mas especificas. Por ahora nos detendremos a estudiar las partes constitutivas de un led a través de la figura la cual representa tal vez el encapsulado más popular de los leds que es el T1 ¾ de 5mm. de diámetro.

Partes constitutivas de un LED

Como vemos el led viene provisto de los dos terminales correspondientes que tienen aproximadamente 2 a 2,5 cm de largo y sección generalmente de forma cuadrada. En el esquema podemos observar que la parte interna del terminal del cátodo es más grande que el ánodo, esto es porque el cátodo esta encargado de sujetar al sustrato de silicio, por lo tanto será este terminal el encargado de disipar el calor generado hacia el exterior ya que el terminal del ánodo se conecta al chip por un delgado hilo de oro, el cual prácticamente no conduce calor. Es de notar que esto no es así en todos los leds, solo en los últimos modelos de alto brillo y en los primeros modelos de brillo estándar, ya que en los primeros led de alto brillo es al revés. Por eso no es buena política a la hora de tener que identificar el cátodo, hacerlo observando cual es el de mayor superficie. Para eso existen dos formas más convenientes, la primera y más segura es ver cual es el terminal mas corto, ese es siempre el cátodo no importa que tecnología sea el led. La otra es observar la marca plana que también indica el cátodo, dicha marca plana es una muesca o rebaje en un reborde que tiene los leds. Otra ves este no es un método que siempre funciona ya que algunos fabricantes no incluyen esta muesca y algunos modelos de leds pensados para aplicaciones de cluster donde se necesitan que los leds estén muy pegados, directamente no incluye este reborde. El terminal que sostiene el sustrato cumple otra misión muy importante, la de reflector, ya que posee una forma parabólica o su aproximación semicircular, este es un punto muy critico en la fabricación y concepción del led ya que un mal enfoque puede ocasionar una perdida considerable de energía o una proyección despareja. Un led bien enfocado debe proyectar un brillo parejo cuando se proyecta sobre una superficie plana. Un led con enfoque defectuoso se puede identificar porque proyecta formas que son copia del sustrato y a veces se puede observar un aro mas brillante en el exterior de circulo, síntoma seguro de que la posición del sustrato se encuentra debajo del centro focal del espejo terminal. Dentro de las características ópticas del led aparte de su luminosidad esta la del ángulo de visión, se define generalmente el ángulo de visión como el desplazamiento angular desde la perpendicular donde la potencia de emisión disminuye a la mitad. Según la aplicación que se le dará al led se necesitara distintos ángulos de visión así son típicos leds con 4, 6, 8, 16, 24, 30, 45, 60 y hasta 90 grados de visión. Generalmente el ángulo de visión esta determinado por el radio de curvatura del reflector del led y principalmente por el radio de curvatura del encapsulado. Por supuesto mientras mas chico sea el ángulo y a igual sustrato semiconductor se tendrá un mayor potencia de emisión y viceversa. Otro componente del led que no es muestra en la figura pero que es común encontrarlo en los led de 5mm son los stand-off o separadores, son topes que tienen los terminales y sirven para separar los leds de la plaqueta en aplicaciones que así lo requieren, generalmente si se va colocar varios leds en una plaqueta conveniente que no tenga stand – off ya que de esta forma el encapsulado del led puede apoyarse sobre la plaqueta lo que le dará la posición correcta, esto es especialmente importante en leds con ángulo de visión reducido.

Estudio concreto:

En resumidas cuentas en lo que se esta trabajando es en mejorar las cualidades lumínico /energéticas de estos diminutos emisores lumínicos llamados LED combinado con una tecnología de control lumínico modulado llamado Lampyris ( Cinalli Juan José). Ya que modulando a los electrones emitidos desde el hueco en la capa P hacia la capa N , estos electrones se los hace «vibrar» a una determinada sintonía liberando un fotón extra (SPIN) , lo que permitiría un aumento sustancial de su rendimiento lumínico/energético superando el 30% . Se espera en corto tiempo superar los 150Lumenes/w utilizando dicha tecnología.

Fuente: http://www.facebook.com/notes/juan-jos%C3%A9-cinalli/proyecto-lumen-2/266063640074229?notif_t=note_tag