LEDs y SMD: historia, desarrollos y aplicaciones en vidrio laminado

El bombardeo iónico en fase gaseosa de materiales transparentes conductivos en vidrio y polímeros en vacío ha abierto un una gama amplia de aplicaciones para el uso de pequeños dispositivos eléctricos SMD laminados en vidrio. Se pueden montar LEDs y otros SMD en películas transparentes conductivas para fabricar películas flexibles listas para laminar que pueden ser despachadas por vía aérea rápidamente y con poco peso en un rollo de cartón. Además, películas con LEDs y SMDs integrados permiten a las empresas fabricar sus propios nuevos productos sin la necesidad de maquinaria para fijar la electrónica.

HISTORIA
En el año 1910, el científico francés Eduard Benedictus patentó el encolado de dos paneles de vidrio usando un polímero basado en acetato de celulosa. El resultado fue un producto llamado “Triplex”, que era muy interesante en muchos aspectos: No como vidrio normal o vidrio templado, que caía en trozos, el vidrio laminado mantenía su forma cuando fracturaba. Sin embargo, había que mejorar la materia prima como vidrio, plástico y pegamentos tanto como la técnica de producción, antes de comercializar un vidrio de seguridad satisfactorio en cantidades comerciales. Se desarrollaron diferentes soluciones, como fuertes, transparentes y flexibles folios de plástico hechos de butiral de polivinilo (PVB), acetato de etileno vinilo (EVA) o poliuretanotermoplástico (TPU), que se podía pegar entre los paneles de vidrio para crear un material seguro y resistente. Hoy, el vidrio laminado sirve para mantener intactas fachadas de edificios, reducir el peligro de trozos de vidrio y asegura que las personas no se caigan por aperturas inesperadas. Los usuarios de vidrio laminado pronto descubrieron que también ayudaba a evitar ruido, bloqueaba perjudiciales rayos UV y protegía contra robos. En vehículos y edificios, el uso de vidrio de seguridad empezaba a crecer y aumentaba la seguridad universalmente.

En 1877, el profesor A. W. Wright de la Universidad de Yale publicó en el periódico “American Journal of Science and Arts” (Revista Americana de Ciencias y Artes) el uso de un “aparato de deposición eléctrica” para formar espejos y examinar sus características. Aún hay dudas, si Wright usaba arco rociador o un arco gaseoso. Pero sin falta, esas investigaciones antecedieron a desarrollos posteriores, incluyendo el apantallamiento de cátodos, el recubrimiento de varias capas, la moción de substratos y procesos híbridos.

Las aplicaciones de capas fijadas por un proceso de vacío progresaron desde las capas sencillas en los platos de los años 30 y 40 del siglo XX a capas con materiales flexibles en los años 50. Esta investigación antecedió la crisis de energía en los años 70, demostrando la necesidad de capas que conservaran la energía en áreas grandes de vidrio y materiales de polímeros. Como lo publicado en “Patents of Ford Motors” (1989) y en Saint Gobain (1990), el uso de capas transparentes altamente conductivas en vidrio fue una solución bastante importante para aplicaciones de calentamiento. Pero desde los años 80, empresas como Sharp KK (1983) empezaron a integrar pequeños dispositivos electrónicos (SMDs) como LEDs en vidrio o folios transparentes conductivos. El diseño de capas transparentes conductivas se hizo por láser, o por tecnología de grabado en húmedo. Mientras en 1983 Matsushita Electric Ind. usaba la encapsulación por presión de vacío usando PVB, tanto Fuji Electric Co. como Nippon Sheet Glass ampliaron la técnica al uso de silicona y EVA. Aparte de este tipo moderno de laminación, empresas como Stanley Electric Co continuaron el desarrollo de la laminación con resina sintética, basada en Epoxy. Desde 1990, Ricoh KK y Stanley electric producen pantallas completas de LEDs, combinando chips IC, cuarzo liquido y LEDs alimentados por capas transparentes conductivas.

A pesar de patentes más recientes, la cuestión tecnológica principal en cuanto a la integración de elementos SMD en diseños de vidrio transparente conductivo se solucionó evidentemente antes de 1990.

Debido a la desventaja de transportar vidrios pesados de empresas que solamente fabrican vidrio, a plantas, donde se integra la electrónica, y de transportar estas planas y muy pesadas unidades de vidrio semiacabadas con los elementos SMD a la laminación, las empresas desarrollaron películas ligeras con SMDs integrados, que se pueden transportar por vía aérea como material enrollado.

MATERIALES RECIENTES
Desde hace 3 años, las películas con SMDs y LEDs integrados de la firma Sun-Tec (www.sun-tec.ch) se fabrican por empresas laminadoras de vidrio muy conocidas para producir elementos transparentes alimentados eléctricamente. La típica especificación de vidrio laminado está completamente libre de aire y puede ser utilizada tanto en el interior de edificios como en áreas húmedas exteriores.

El uso de polímeros transparentes como TPU, EVA o PVB en combinación con tecnología de vacío o autoclave permite a la industria de vidrio producir elementos estándares tanto como diseños propios del cliente respecto al tamaño o a la funcionalidad. Escaleras, ventanas y mesas que necesitan menos de 20 LEDs por panel requieren menos de 100 mA.

Por otra parte, es posible que óxidos transparentes conductivos en películas de poliéster alimenten una cantidad bastante grande de SMD-LEDs sin generar un calor significante dentro del laminado. Esto se debe al hecho, que SMD-LEDs se alimentan con menos de 20 mA. por 3,5 V por LED.

Con un tamaño máximo de actualmente 3500 x 1250 mm, tanto la capa transparente conductiva, como la conexión entre las películas y los elementos SMD/LED tienen que resistir un embalaje enrollado (diámetro actualmente de 1,6 cm.), el transporte, un tratamiento duro diario y unas temperaturas máximas de 125º C en la laminación. Se pueden laminar películas con LEDs y SMDs integrados junto con capas adicionales entre los paneles de vidrio: la empresa Sun-Tec fabrica diseños propios del cliente respecto a tamaño, geometría y posición de los LEDs. Estos diseños se envían normalmente por e-mail en forma de archivo de AutoCAD (DWG, DXF).

RESUMEN Y DESARROLLOS FUTUROS
Los materiales transparentes conductivos fijados por vacío en vidrio y polímeros han abierto una ventana amplia de aplicaciones usando pequeños dispositivos electrónicos (SMD), laminados entre paneles de vidrio, PMME o poli carbonato. Se puede integrar LEDs y otros SMDs electrónicos en películas transparentes conductivas para fabricar películas flexibles, listas para laminar.

La gran ventaja de substratos de películas altamente flexibles es la posibilidad de transportarlas por vía aérea de manera rápida y con poco peso en un simple estuche cilíndrico de cartón con un diámetro de 1,6 cm. Además las películas con LEDs y SMD integrados permiten a las empresas, fabricar productos nuevos propios sin la necesidad de invertir en maquinaria para fijar la electrónica.
Otros desarrollos posibles son:

• • LEDs RGB de colores, controlados separadamente, para medios publicitarios.
• • El uso de LEDs de potencia alta.
• • El uso de elementos SMD con sensor de infrarrojo en vidrio.
• • El uso de las películas para aplicaciones transparentes de calentamiento.
• • El uso de películas transparentes conductivos para sensores de inducción electromagnética.

Fecha de publicación:	11/01/2008
Fuente:	SUN-TEC / REDACCIÓN
Secciones relacionadas:	LÁMINAS PARA VIDRIO
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