El LED azul : su aplicación en comunicaciones por luz invisible

              Rev. Acad. Canar. Cienc., XXV, 115-125 (2013) (publicado en marzo de 2015)
EL LED AZUL: SU APLICACIÓN EN COMUNICACIONES
POR LUZ INVISIBLE
Rafael Pérez Jiménez
Instituto Universitario para el Desarrollo Tecnológico
y la Innovación en Comunicaciones (IDeTIC)
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
rafael.perez@ulpgc.es
Resumen
En este artículo, y con motivo de la concesión de los Premios Nobel de Física 2014,
se revisa la importancia que ha alcanzado el desarrollo del led azul, desde un prisma
que va más allá de los campos que habitualmente se resaltan (como la tecnología para
iluminación o el almacenamiento de datos). En concreto, se lleva a cabo una revisión
de su impacto en la creación de un nuevo campo de las comunicaciones como son los
sistemas ópticos no guiados mediante luz visible (Visible Light Communications), línea
de trabajo que no solo es el foco de numerosos grupos de investigación, sino que está
traspasando la frontera entre el desarrollo científico y el producto comercial
electrónico de consumo masivo, encontrando su aplicación en campos tan críticos en la
economía digital como internet of things, las comunicaciones móviles de 5ª generación,
la monitorización de sensores o el guiado y localización indoor en tiempo real.
Abstract
In this paper, and regarding with the Nobel Awards in Physics 2014, granted to the
researchers who made possible the blue led, we review the importance of developing of
this device taking into account not only the fields which typically are highlighted (such
as lighting technology ar its application to data storage), but reviewing its impact on
the creation of a new field of communications such as wireless optical systems by
visible light (ar Visible Light Communications). This fine of work is only the focus of
numerous research groups, but it is crossing the border between scientific development
and electronic commodities, finding application in severa! critica/ fields in the digital
economy as could be internet of things, 5th generation cellular communications, sensor
monitoring ar indoor real-time location.
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
l. Introducción
Se destaca la figura de los investigadores Isamu Akasaki, de las universidades de
Meijo y Nagoya, Hiroshi Amano de la Universidad de Nagoya (ambos en Japón) y
Shuji Nakamura de la Universidad de California-Santa Bárbara (EE.UU), recientes
ganadores del Premio Nobel de Física 2014. Si bien se han escrito un gran número de
reseñas acerca de la importancia de su descubrimiento desde el punto de vista de los
sistemas de iluminación o del entretenimiento, no es usual destacar suficientemente lo
que este avance ha supuesto en el campo de la tecnología de las comunicaciones. Las
lámparas de estado sólido o SSL (por solid-state lamps) se están haciendo con una
creciente cuota del mercado debido a factores como su eficiencia energética, robustez,
durabilidad o capacidad para reproducir distintas condiciones ambientales, y suponen
una de las industrias de mayor impacto potencial en este nuevo siglo. Sin embargo, un
aspecto incidental al que este descubrimiento abrió las puertas es el uso de esta
tecnología como soporte para redes inalámbricas de comunicación. Esta "WiFi óptica"
ha sido recientemente estandarizada por el IEEE (Institute of Electrical & Electronic
Engineers) y tiene un enorme impacto potencial en áreas tales como las redes de
sensores, internet of things, las comunicaciones entre vehículos, el acceso a contenidos
multimedia o enlaces en entornos con alto nivel de ruido electromagnético.
Los sistemas VLC (Visible Light Communications) se basan en el uso de estos
dispositivos de iluminación como proveedores de datos en redes digitales, manteniendo
en todo momento la premisa ergonómica de que "una lámpara es ante todo una
lámpara", esto es, su uso como transmisor no puede implicar oscilaciones (flickering) o
cambios de tonalidad indeseados en la luz emitida. El uso de comunicaciones VLC
ofrece un nuevo canal con gran ancho de banda y sin regulación, que puede combinarse
con las alternativas más clásicas (fibra óptica, enlaces Power Line Communications,
redes inalámbricas, RFID ..... )para dar acceso tanto en interiores como en exteriores. En
este proyecto se exploran técnicas para la mejora de estos sistemas tanto para redes en
exteriores como en interiores, y para el acceso de sistemas de alta velocidad (como
redes en broadcasting o accesos de red asimétricos) como para múltiples accesos
asíncronos de baja velocidad, como los que se usan en redes de sensores.
Este artículo se organiza como sigue. A continuación se describe la secuencia de
hechos que desembocaron en el descubrimiento de los ledes de iluminación, para luego
entrar a describir los primeros pasos dados en su empleo como fuente de
comunicaciones ópticas en interiores. Posteriormente se pormenorizan los fundamentos
de los nuevos estándares de comunicaciones VLC y algunas posibles aplicaciones y
finalmente se muestran algunas conclusiones.
2. El Led ve la luz ... valga la redundancia
Debemos remontamos a 1907 para encontrar el primer paso de la tecnología LED:
Henry J. Round, asistente de Marconi, descubrió el efecto fisico de la
electroluminiscencia cuando estaba trabajando en investigaciones referentes a las
comunicaciones por radio. Si bien publicó ese descubrimiento en la revista "Electrical
World" ([l], figura 1), no siguió desarrollando esta línea de investigación, por lo que
no fue hasta unos 20 años después cuando un joven científico soviético, Oleg
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
Vladimírovich Lósev, publicó en la revista Telefonía de Rusia, el artículo "Detector
luminoso de carburo de silicio y detección con cristales" [2].
Este fue el primer estudio científico completo divulgado acerca de los LED. En el
período de 1924 a 1941, Lósev publicó una serie de artículos, detallando las funciones
de un dispositivo, que él mismo había desarrollado: un diodo cristalino con óxido de
zinc y carburo de silicio que emitía fotones al hacer pasar la corriente por él. Este
dispositivo fue patentado [3] con el nombre de 'relé de luz'. Ni el aislamiento científico
de la URSS ni la temprana muerte de Lósev en 1942 durante el sitio de Leningrado en la
11 Guerra Mundial, permitieron que continuara la investigación en este campo, y de
hecho no es a él, sino al fisico francés Georges Destriau, a quien se considera
generalmente descubridor de la electroluminiscencia, pese a que el mismo Destrieu
denominó al mencionado efecto "luz Lósev".
DIGEST OF CURRENT ELECTRICAL LITERA TURE
A Note on Carborundum.
ro 1l1c hd1tors o( Elutrfr•l World:
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ol currcnt throu¡¡h a contact oi carbonmdum and othcr sub
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N8w You, :'.'l. Y. H. J. Roui.-ll.
Figura l. Copia facsímil del artículo de H.J. Round en Electrical World en 1907
El primer led comercialmente utilizable - el led rojo- fue desarrollado en el año
1962 por Nick Holonyak mientras trabajaba como asesor científico de General Electric.
Este ha manifestado que se sentía postergado por no estar entre los galardonados con el
Nobel de 2014, y lo cierto es que no le falta algo de razón, dado que su aportación está
en la base del invento premiado, y no se habría podido obtener sin él. Su dispositivo
(Figura 2) combinaba Galio, Arsénico y Fósforo (GaAsP) para obtener un led rojo con
una frecuencia de emisión de unos 650 nm pero que obtenía una intensidad radiante
relativamente baja, (unas 10 mili-candelas). Al sustituir el GaAsP por fosfuro de galio
(GaP) se consiguió una frecuencia de emisión del orden de los 700 nm y una mayor
eficiencia de conversión corriente-luz, pero al estar la frecuencia de emisión muy cerca
del infrarrojo, zona en la cual el ojo no es tan sensible, el led presentó una intensidad
radiada aparente menor aunque la potencia radiada era mayor.
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
Los siguientes trabajos, ya entrada la década del 70, introdujeron nuevos colores a
la panoplia de emisión de los led, variando las proporciones entre materiales para
obtener nuevas longitudes de onda de emisión. Así se consiguieron lámparas verdes o
rojas utilizando GaP o nitruro de galio (GaN), y en 1972 George Craford logró un Jed
emisor en amarillo (y luego en ámbar, naranja y rojo en bandas de más sensibilidad para
el ojo humano como Jos Jos 630 nm) utilizando GaAsP. Fueron Jos Jedes de los
primeros relojes y calculadoras digitales con sus famosos displays de 7 segmentos.
También se desarrollaron Jedes infrarrojos, que se hicieron rápidamente populares en los
controles remotos de Jos televisores y otros equipos domésticos. Con Ja introducción del
GaAIAs en la década del 80 el mercado de los Jedes empezó a ser realmente
competitivo en aplicaciones industriales, ya que su brillo creció hasta llegar a ser 10
veces superior al de las lámparas anteriores, y como permitía utilizar con corrientes más
elevadas, hizo que se popularizaran en displays y letreros de mensaje variable como los
que vemos en las carreteras. El uso de AllnGaP, a partir de la década de los 90, permitió
conseguir una gama de colores desde el rojo al amarillo simplemente cambiando Ja
proporción de los materiales que Jo componen, con una vida útil es sensiblemente
mayor a la de sus predecesores (más de 100.000 horas, aun en ambientes de elevada
temperatura y humedad).
Figura 2: Primer led rojo realmente operativo (Monsanto MVl de 1964)
2.1. El gran azul
La obtención de un led azul eficiente fue una misión que, sin embargo, se resistió a
los intentos de los investigadores hasta mediados de Ja década de los 90 del pasado
siglo. Sin él, la tecnología del led seguía sin poder dar el salto para convertirse en una
alternativa viable en el mundo de Ja iluminación doméstica, ya que no contaba con
dispositivos que pudieran emitir en el tercer color básico para completar Ja matriz RGB,
y obtener luz blanca y poder cumplir así el sueño de dejar obsoletas las bombillas
incandescentes de Edison. ¿Qué hacía que este led fuera un reto tecnológico y que se
tardase 30 años en conseguirlo? De forma sencilla, se puede reducir a la dificultad de
encontrar un equilibrio en las características del semiconductor, en concreto del "gap"
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
entre la banda de conducción y de valencia que permitiera emitir en una banda alrededor
de los 430 nm. sin perder sus características y emitiendo una potencia suficiente.
Ya desde los años 60 se había venido especulando con el uso de nitruro de Galio
(GaN) como emisor de luz azul. En 1971, Jacques Pankove en RCA había logrado un
primer modelo, pero su bajísima potencia de emisión la convertía en inutilizable ya que
las impurezas del material disminuían sus propiedades eléctricas. La respuesta vino
desde Japón, donde el Profesor Isamu Akasaki, y su discípulo Hiroshi Amano, en la
Universidad de Nagoya lograron en 1985 el crecimiento de GaN de alta calidad sobre
sustrato de zafiro. Este material permitió que Shuji Nakamura (el auténtico "padre" del
led azul) desarrollara con él un led de alto brillo que, si se recubría con una "capucha"
de material fosforescente (normalmente una cobertura de Cerio dopado con Ytrio y
Aluminio, denominado YAG:Ce) emitía un centelleo amarillo que estimulaba los
receptores rojos y verdes del ojo, con lo que su mezcla con azul producía un efecto de
luz blanca. Esta investigación se había hecho en gran medida contra la opinión de la
compañía donde trabajaba Nakamura (Nichia) que consideraba que este led no iba a
tener un gran desarrollo comercial y que la gran inversión realizada no se iba a
recuperar. Solo el apoyo personal del fundador de la empresa, Nobuo Ogawa, permitió
que siguiera adelante hasta lograr resultados en 1993. Posteriormente, Nakamura
abandonó Nichia para recalar en la Universidad de California-Santa Barbara y colaborar
con el mayor rival comercial de Nichia: Cree Inc. Se inició entonces una dura pugna
entre Nakamura y su antigua empresa por el uso de la patente japonesa 404, los
beneficios que generaba y las bonificaciones concedidas a su antiguo empleado, que se
saldaron con una no despreciable bonificación al inventor de 9 millones de dólares.
Últimamente han ido apareciendo, cada vez con más frecuencia, lámparas que obtienen
el efecto de luz blanca mediante combinaciones de distintos Jedes (RGB por Red-Green­Blue,
o RGB-A cuando se le añade un led ámbar). De este modo se puede, no sólo
obtener una luz blanca, sino cambiar su tonalidad a voluntad del usuario, por ejemplo
regulando sus ciclos circadianos cuando se sufre jet-lag. De esta manera se pueden ir
recreando distintos ambientes y facilitando una mayor actividad (con una luz blanco
azulada, o "blanco frío) o promoviendo la relajación (usando luz más amarilla o "blanco
cálido"), lo que es de especial interés en aplicaciones como las instalaciones
hospitalarias o los hoteles.
Figura 3: De izquierda a derecha, el descubridor del led rojo, Nick Holonyak, Jr. Y los
ganadores del premio nobel de 2014: Shuji Nakamura, Isamu Akasaki y Hiroshi Amano
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
Es dificil exagerar la importancia de este descubrimiento en el campo de la
iluminación, los datos de 2014 hablan de un mercado global para la industria led de más
de 18.000 millones de dólares, sin contar otras áreas que se han beneficiado de esta
patente como los reproductores Blu-Ray. En automoción se ha pasado en pocos años de
considerar ilegal el uso de faros led a que prácticamente sea imposible encontrar un
coche moderno en que los pilotos de señalización usen otra tecnología. Asimismo se ha
convertido en el estándar para la iluminación pública o en los semáforos. Poco a poco,
mitos como que la luz led es poco potente (se consiguen ya densidades de más de 150
lúmenes por vatio) o que es muy fría, van siendo abandonados, ya que hay distintas
configuraciones en función de los recubrimientos utilizados. Como resumen, podemos
exponer algunos de los argumentos que han popularizado el uso de lámparas de estado
sólido en iluminación:
Una vida útil por lámpara que se mide, al menos, en años (muchas veces los
fabricantes ofrecen incluso una garantía de tiempo de uso ilimitada)
La luz que producen es en gran medida uniforme, no produciéndose cambios de
intensidad ni color de luz emitida a lo largo de su vida útil
Un consumo por lámpara que es al menos un orden de magnitud más bajo que el
de las lámparas incandescentes (incluso de las llamadas de bajo consumo) y
mucho menor que las lámparas de gran intensidad (lámparas halógenas, de
xenon, etc.)
Los fabricantes presentan formatos que pueden acoplarse a los puntos de
conexión convencionales sin necesidad de revisar ni modificar las instalaciones
eléctricas
Si bien actualmente el precio por lámpara es aún mucho mayor que el de sus
alternativas convencionales, este ha venido decayendo de forma acelerada a
medida que se ven implantando en nuevas aplicaciones (iluminación de hoteles,
señalización urbana .... ) o se introducen en estándares de uso (faros o
intermitentes de vehículos etc.)
3. El led blanco en comunicaciones
A día de hoy, cuando hablamos de autopistas de la información formadas por haces
de fibra óptica, o se busca el desarrollo de sistemas que realizan el procesado de la
información directamente en el dominio óptico, dificilmente puede considerarse que el
uso de la luz como medio de transmisión de información sea algo novedoso o
sorprendente. Si bien nosotros ya damos por hecho la transmisión guiada por fibra
óptica, también la comunicación de señales ópticas de forma inalámbrica tiene una larga
tradición: en La Iliada se describe ya como se utilizaron una serie de fogatas para
indicar a Micenas el triunfo de los aqueos frente a Troya. El telégrafo óptico de Chappé
o Betancourt y Molina, los frustrados intentos de Graham Bell de lograr unfotófono que
transmitiese voz de forma óptica, o las signa/ lamps de los buques son sólo otros
ejemplos de uso de esta tecnología. De hecho, hasta la segunda guerra mundial todos los
ejércitos disponían de unidades de heliografia que usaban el reflejo sobre espejos para
transmitir códigos morse (figura 4).
Posteriormente, se comenzó a estudiar el uso de redes mediante enlaces por
radiación infrarroja, y el interés se centró en el uso de redes ópticas no guiadas para
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
gestionar accesos de datos en interiores para accesos de datos o interconexión de
sensores, a partir de un artículo de Fritz Gfeller en 1979 [ 4]. Si bien llegaron a
desarrollarse dos estándares internacionales (IEEE 802.11-IR e IrDA) su vida comercial
fue azarosa por la dificultad de competir con otras propuestas como Bluetooth o WiFi,
ya que exigían una alta directividad y, por problemas de seguridad ocular, necesitaba
usar potencias relativamente bajas, por lo que la escasa potencia recibida limitaba el
alcance a 1-2 metros. Un emisor infrarrojo típico usaba potencias radiadas de pocos
milivatios por estereorradián lo que, salvo en el caso de una aplicación sencilla como un
mando a distancia, resultaba en un enlace muy poco robusto frente al ruido proveniente
de la luz solar, la presencia de obstáculos o la interferencia de otras fuentes ópticas
como fluorescentes o lámparas incandescentes.
Figura 4: unidad de heliografía del ejército turco, Gallipoli, 1915
La solución vino, como no, de los nuevos ledes de iluminación que permitían altas
velocidades de conmutación, conjuntamente con un nivel de potencia óptica emitida
varios órdenes de magnitud por encima de los sistemas infrarrojos. Las primeras
referencias a esta posibilidad tecnológica se deben al Grupo del Profesor M. Nakagawa
en la Keijo University [5-7] que, no sólo acuñó el término visible light communications
sino que impulsó la participación de empresas en su desarrollo a partir de la creación del
VLC Consortium o VLCC [8].
Figura S: Dr. Masao Nakagawa
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
Una premisa a mantener para la conversión de un sistema de iluminación en un
sistema dual de alumbrado y comunicaciones, es que las lámparas deben seguir
manteniendo su funcionalidad como sistema de iluminación, esto implica:
• Que el formato de datos debe ser tal que no afecte a la intensidad de luz
percibida por el usuario, ni que sufra la presencia de "guiños" (jlickering).
Adicionalmente debería permitirse la regulación de la intensidad de luz (e
incluso en algunos casos su temperatura de color) sin afectar a la funcionalidad
del sistema de comunicaciones.
• Que el sistema debe funcionar, tanto cuando la iluminación está encendida como
cuando está apagada, entendiéndose como "apagado" cuando se emite por
debajo del nivel de sensibilidad del ojo humano (o apenas por encima de ese
umbral).
• Que deben buscarse procedimientos para asegurar no sólo en enlace procedente
de la lámpara, sino también un canal de retomo (uplink) para comandos, o para
los datos entregados por sensores.
3.1. El estándar VLC
Esta idea, que hasta entonces no pasaba de verse como una elucubración peregrina de
algunos universitarios, de repente se convirtió en objeto de interés económico. Ya se ha
mencionado el consorcio VLCC japonés, que dio lugar a una colección inicial de
estándares iniciales: los Jeita 1221122/23 [9]. También, varias empresas fabricantes de
telefonía móvil, así como grupos industriales de diversos campos, como la seguridad, la
automoción o los sistemas marítimos. Todos pusieron sus ojos en esta línea de trabajo y
promovieron la creación de un grupo de especial interés que desembocó en la creación
del comité 802.15. 7 del IEEE [ 1 O], el cual dio por finalizado un primer borrador con sus
conclusiones en 2012. ¿Y cómo se transmite la información? Básicamente hay dos
posibles mecanismos: el primero consiste simplemente en encender y apagar la luz,
conmutando el led a una muy alta velocidad, mientras que en el segundo modelo se
crean combinaciones de color que se transmiten mediante diodos RGB, siendo cada
componente un símbolo distinto. Veamos estos modelos con algo más de detalle.
El simple proceso de conmutar el diodo (enviar información binaria según se emita
luz o no) se emplea en sistemas de relativamente baja velocidad que emplean diodos
blancos tipo Y AG (también denominados a veces PhB, por las siglas de Phosphor­Blue).
La velocidad de transmisión en este caso viene limitada por el efecto de
fosforescencia del recubrimiento, lo que limita la velocidad de conmutación a unos 6-8
MHz y la de transmisión a unos 10-12 Mbits/s en función del tipo de codificación
empleado. En este caso, el nivel de potencia emitida se regula estrechando o
ensanchando el pulso transmitido, pero también de forma limitada por el efecto de
fosforescencia. Sin embargo, cuando se usan diodos RGB pueden alcanzarse
velocidades mucho mayores. La estrategia en ese caso consiste en partir de una matriz
de color, como la que se muestra en la figura 6, y que sigue la norma CIE 1931 de
coordenadas de color xy. Como se emiten símbolos equiprobables, la combinación de
señales emitidas se ve desde un observador como el baricentro de esos símbolos, por
tanto, como una luz blanca por agregación de las componentes emitidas. Cada punto de
la matriz se corresponde a un color, y por tanto a valores de corriente a aplicar a cada
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© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
uno de los diodos emisores. Cambiando estas "constelaciones" de señales transmitidas
se puede cambiar la luz ambiente (haciéndola más cálida o más fría), logrando
velocidades que pueden alcanzar hasta los 96 Mbits/s. Esta forma de modulación
(denominada Color Shifi Keying o CSK) es una de las aportaciones más novedosas y
prometedoras de esta propuesta, ya que permite optimizar no sólo la velocidad de
transmisión sino el consumo eléctrico de la lámpara.
0.1 0.2 O.l 0.4 0.5
'
0.8
100
101
110
Figura 6: matriz xy según la nonna C!E 1931 , y
códigos utilizados según el estándar IEEE 802. 15. 7
4. Escenarios de aplicación
¿Por qué transmitir información a través de una lámpara? Básicamente, porque el
espectro radioeléctrico que se usa para las comunicaciones radio cada vez está más
saturado. Se estima que la demanda de ancho de banda requerida por los usuarios,
considerada de fonna global, se dobla cada 2 años. Sin embargo, incluso con las nuevas
técnicas de dynamic spectrum allocation la disponibilidad de este recurso no crece más
de un 10% anual. Esa demanda global se debe no sólo a que la población crezca, sino al
hecho de que cada vez hay más dispositivos con mayor capacidad (smartphones,
tablets, televisiones ultra HD) que demandan contenidos de mayor peso (video en alta
definición, juegos interactivos en red). A esto se suma un importante cambio
sociológico en la definición del ocio, los tiempos en que la familia se reunía y veía un
único contenido en te levisión han pasado a la historia, ya que ahora lo normal es el ocio
multipantalla donde cada usuario ve sus contenidos de forma independiente. La señal
óptica ofrece una amplia oferta de ancho de banda sin regular, y que además, es inmune
a interferencias provenientes del ruido electromagnético. Además de pennitir crear una
estructura intrínsecamente celular de comunicaciones, ya que la luz, a diferencia de las
señales de radio, no atraviesa las paredes y por tanto no se producen interferencias entre
usuarios vecinos, además de impedir que la señal sea captada desde el exterior.
123
© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
Otros entornos de aplicación son las comunicaciones entre vehículos [11], ya que
permite recibir información desde semáforos o desde otros vehículos a través de sus
faros o de los pilotos indicadores, permitiendo que nuestro vehículo reaccione de forma
automática cuando el vehículo precedente frena o realiza una maniobra brusca. Otro
lugar donde estas aplicaciones pueden usarse de forma natural es en aplicaciones
submarinas, donde los sistemas acústicos pueden causar problemas a la fauna marina y
los emisores de radiofrecuencia requieren antenas de grandes dimensiones. En ese caso,
se están buscando soluciones en lo que se denomina Underwater Optical
Communications [ 12-13 ], que usan ledes azules en una banda cercana a los 500 nrn de
longitud de onda.
5. Conclusiones
En este artículo hemos comentado aspectos acerca de la importancia de la creación
del led azul exponiendo como, además de las aplicaciones que todos tenemos en mente
cuando encendemos una lámpara, o ponemos un disco en un reproductor Blu-Ray, su
desarrollo ha abierto un nuevo horizonte en la comunicaciones inalámbricas de alta
velocidad. Esta nueva tecnología puede complementar las actuales redes basadas en
sistemas por radiofrecuencia. Además, ofrece alternativas en aquellos nidos de
aplicación en los que no es posible, o deseable, el uso de las redes inalámbricas
convencionales. El led azul fue la culminación de un desarrollo que a lo largo de más de
30 años involucró a numerosos grupos de investigación, y su culminación es un
excelente ejemplo de los resultados que puede ofrecer la colaboración entre
investigación básica, investigación aplicada y desarrollo tecnológico. A día de hoy solo
empezamos a entrever sus posibilidades.
6. Referencias mencionadas
[1] Round, H. J. (1907), "A note on carborundum", Electrical World 49: 309.
[2] citado por Zheludev N. (2007). "The life and times of the LED- a 100 year history''. Nature
Photonics 1(4):189-192. DOI: I0.1038/nphoton.2007.34.
[3] Patente URSS # 12191 (1929)
[4] Gfeller, F. R., & Bapst, U. (1979). Wireless in-house data communication via diffuse
infrared radiation. Proceedings ofthe IEEE, 67(11), 1474-1486.
[5] Tanaka, Y., Komine, T., Haruyama, S., & Nakagawa, M. (2001, September). Tndoor visib le
communication utilizing plural white LEDs as lighting. In Personal, lndoor and Mobi/e
Radio Communications, 2001 I2th IEEE lnternational Symposium on (Vol. 2, pp. F-81).
IEEE.
[6] Komine, T., & Nakagawa, M. (2004). Fundamental analysis for visible-light communication
system using LEO lights. Consumer Electronics, IEEE Transactions on, 50(1), 100-107.
[7] Tanaka, Y., Komine, T., Haruyama, S., & Nakagawa, M. (2003). lndoor visible light data
transmi ssion system utilizing white LED lights. fEICE transactions on communications,
86(8), 2440-2454.
[8] http: //www.vlcc.net/, consultada el 13/12/2014
[9] la versión inglesa de estos estándares puede consultarse en
http://www.jeita.or.jp/english/public_standard/, consultada el 13/12/2014
[10] Rajagopal, S., Roberts, R. D., & Lim, S. K. (2012). IEEE 802.15. 7 visible light
communication: modulation schemes and dimming support. Communications Magazine,
IEEE, 50(3), 72-82.
124
© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017
[11] Arai, S., Mase, S., Yamazato, T., Endo, T., Fujii, T., Tanimoto, M., ... & Ninomiya, Y.
(2007, September). Experimental on hierarchical transmission scheme for visible light
communication using led traffic light and high-speed camera. In Vehicular Technology
Conference, 2007. VTC-2007 Fall. 2007 IEEE 66th (pp. 2174-2178). IEEE.
[ 12] Han son, F., & Radie, S. (2008). H igh bandwidth underwater optical communication.
Applied optics, 47(2), 277-283.
[13] Amon, S. (201 O). Underwater optical wireless communication network. Optical
Engineering, 49( 1 ), O 15001-015001 .
125
© Del documento, de los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria, 2017