LEDs finos como fios de cabelo podem substituir os lasers

LEDs capilares

Os LEDs mudaram nossos sistemas de iluminação, mas eles não são lasers. Bem, de fato não são, mas talvez possam desempenhar muito bem o papel de um laser se ficarem pequenos o suficiente – da espessura de um fio de cabelo humano, por exemplo.

“Estamos falando de dispositivos que são literalmente do tamanho de um folículo capilar,” explica o pesquisador Roark Chao, da Universidade da Califórnia de Santa Bárbara, nos EUA. “Se você conseguir controlar a forma como a luz é emitida, esses microLEDs poderão começar a substituir os lasers na comunicação de dados de curta distância.”

A chave para essa ultraminiaturização dos LEDs está no material nitreto de gálio (GaN), o mesmo que viabilizou os LEDs azuis que valeram o Prêmio Nobel de Física.

O avanço obtido por Chao consistiu em desenvolver um microLED que aprimora tanto a eficiência na conversão de eletricidade em luz quanto na direcionalidade do feixe de luz emitido. E é esta última característica que está viabilizando a substituição dos lasers pelos microLEDs na transferência de dados entre servidores e até no interior dos próprios servidores.

“O grande problema com os lasers é que eles começam a apresentar problemas térmicos em temperaturas relativamente baixas,” detalhou Chao. “Os microLEDs podem operar em temperaturas muito mais altas sem a necessidade de sistemas de resfriamento complexos. Isso significa menos substituições, menor custo e mais flexibilidade nas centrais de dados.”

LED tão bom quanto laser

A grande novidade consistiu em envolver lateralmente a região emissora de luz do LED com um tipo especial de espelho conhecido como refletor de Bragg.

Isso rendeu um aumento de aproximadamente 20% na geração de fótons por meio da emissão pelo lado do ar, um aumento de mais de 130% na produção pelo lado do substrato e uma redução de cerca de 30% na divergência do feixe de luz, sempre em comparação com os dispositivos de referência.

E, além de direcionar a luz com mais precisão, os microLEDs também alcançaram uma eficiência substancialmente maior, com um aumento de aproximadamente 35% na eficiência elétrica e de cerca de 46% na eficiência energética em relação à tomada – isso significa que os microLEDs convertem uma quantidade significativamente maior da eletricidade consumida da tomada em luz utilizável, em comparação com os designs convencionais de microLEDs.

“O que é empolgante nos microLEDs é que eles oferecem múltiplas soluções em um único pacote,” disse Chao. “Eles podem melhorar a comunicação de dados, permitir telas mais brilhantes e finas e até mesmo funcionar para coisas como realidade aumentada ou realidade virtual, tudo usando a mesma tecnologia subjacente.”