211service.com
Ultra-účinné organické LED diody
Organické světlo emitující dioda (OLED) vyvinutá v Německu má potenciál produkovat stejnou kvalitu bílého světla jako klasické žárovky, ale s výrazně lepší energetickou účinností než dokonce fluorescenční osvětlení.
Bílé osvětlení: Organické světelné diody, jako je tato, by mohly být budoucností osvětlení díky velmi vysoké účinnosti, která překonává dokonce i zářivky.
Prototyp OLED by se mohl objevit jako ultraúčinný světelný zdroj pro displeje a obecné osvětlení, říká Sebastian Reineke , který vedl výzkum v Institutu pro aplikovanou fotofyziku v Drážďanech v Německu. Dlouhodobým cílem je vyrobit zařízení pomocí konvenčního nízkonákladového roll-to-roll tisku.
V posledních letech se mnoho zemí začalo snažit přejít z klasického osvětlení na kompaktní zářivky, protože ty jsou mnohem energeticky účinnější. Velký zájem byl také o použití světelných diod (LED) pro displeje a obecné osvětlení, opět kvůli potenciálním úsporám energie, které nabízejí.
Ale jak u zářivkového, tak u LED osvětlení, kvalita produkovaného bílého světla vždy nesplňovala požadavky. Fluorescenční osvětlení může způsobit, že lidé vypadají nezdravě, protože je vyzařováno méně červeného světla, zatímco většina bílých LED diod na dnešním trhu má namodralou kvalitu, takže vypadají chladně.
Naproti tomu OLED mohou být vyrobeny ze široké škály materiálů, takže dosažení kvalitního bílého světla je méně náročné, říká Reineke. OLED nezklamala kvalita světla, ale spíše jejich účinnost. Fluorescenční osvětlení obvykle pracuje s výkonem přibližně 60 až 70 lumenů na watt, zatímco žárovky pracují s výkonem přibližně 10 až 17 lumenů na watt. Naproti tomu, říká Reineke, dosud nejlepší uváděná energetická účinnost OLED byla 44 lumenů na watt.
V tomto týdenním vydání deníku Příroda Reineke a jeho kolegové hlásí nový konstrukční návrh OLED, který vykazuje účinnost 90 lumenů na watt a vykazuje potenciál až 124 lumenů na watt.
Tyto účinnosti jsou velmi přesvědčivé, říká Peter Kazlas, ředitel vývoje zařízení pro QD Vision , společnost se sídlem v Cambridge, MA, která vyvíjí LED osvětlení založené na kvantových tečkách.
OLED mají potenciál stát se skutečně velmi energeticky účinným světelným zdrojem, dodává Kristin Knappstein, manažerka obchodního vývoje ve společnosti Philips Lighting v německých Cáchách. Její společnost již má na trhu produkt OLED osvětlení s názvem Lumiblade . Ve výrobě dosahujeme úrovně mezi 15 a 20 lumeny na watt, říká a dodává, že konečným potenciálem technologie je dosáhnout účinnosti až 150 lumenů na watt.
Reineke a jeho kolegové byli schopni dosáhnout tak dobrých výsledků díky několika konstrukčním úpravám a vylepšením jejich zařízení. Jeden zahrnuje snížení jeho provozního napětí dotováním organického materiálu, který spojuje materiál vyzařující světlo s jeho kovovými kontakty. Účinnost zařízení je značně snížena, pokud je blízko kovového kontaktu kvůli jevu zvanému zhášení, říká Reineke.
Dalším trikem bylo vyrobit vnější povrchy zařízení z typů skla, které mají optické vlastnosti, které se více podobají vlastnostem substrátu zařízení. Jinak se velká část vyzařovaného světla odráží a buď se reabsorbuje, nebo se ztrácí teplem. V konvenčních strukturách se ztrácí asi 80 procent světla, říká Reineke.
Nejnovějším aspektem tohoto nového OLED je však organizace různých materiálů vyzařujících světlo uvnitř zařízení. Používají se tři materiály – každý pro vyzařování modrého, zeleného a červeného světla – spolu s materiálem hostitelské matrice mezi nimi. Reinekeův trik spočíval ve výběru matricového materiálu s vysokým spinovým stavem, který se shodoval s modrým, a vložení modrého materiálu mezi zelený a červený, jako by byl součástí separačního hostitelského matricového materiálu.
Matrice a modrý stav jsou téměř totožné, říká Reineke. To znamená, že všechny páry elektron-díra (excitony), které uniknou z červeného nebo zeleného materiálu, budou muset projít modrou, čímž se zvýší šance, že se přemění na fotony.
Dělají dobrou práci, když přizpůsobují vrstvy LED, aby dosáhli dobré kvantové účinnosti, říká Kazlas. Ukazuje to příslib OLED, ale z pohledu průmyslu mají OLED před sebou ještě dlouhou cestu.
Ve skutečnosti je hlavní nevýhodou OLED jejich životnost. Přestože společnosti jako Philips jsou schopny vyrábět zařízení s životností ekvivalentní zářivkám – více než 10 000 hodin – materiály, které poskytují vyšší účinnost, obvykle nevydrží tak dlouho. Naše zařízení mají životnost jen několik hodin, říká Reineke.