Wzrasta wydajność diod OLED

Wzrasta wydajność diod OLED

Elektroluminescencyjne diody organiczne (OLED) stosowane obecnie w matrycach wyświetlaczy, mają szansę na rozszerzenie pola możliwych zastosowań. Dzięki opracowaniu nowej metody druku specjalnych mikro-soczewek, wydajność diod tego typu wzrosła o około 70%. Otwiera to możliwość zastosowania OLED m.in. w wewnętrznych źródłach światła.

Dużą zaletą konstrukcji OLED jest elastyczna struktura, pozwalająca na nadawanie kształtu powierzchniom świetlnym. Otwiera to nowe możliwości w zakresie wzornictwa i funkcjonalności źródeł światła. Znaczenie ma również stosunkowo prosta metoda produkcji, polegająca na nanoszeniu na siebie kolejnych warstw materiału.

Jak do tej pory diody OLED, ustępowały pod względem natężenia emisji światła klasycznej konstrukcji półprzewodnikowej LED. Jednak dzięki opracowaniu nowych rozwiązań zwiększających ilość fotonów docierających do powierzchni emisyjnych, stan ten ma ulec zmianie. Niska emisja promieniowania świetlnego jest m.in. spowodowana stratami powstającymi w strukturze diody. Podłoże wykonane z tworzyw sztucznych lub ze szkła, ma wysoki współczynnik załamania fali, natomiast w przypadku powietrza otaczającego diodę współczynnik ten jest niski. Z tego powodu ponad połowa fotonów docierających do powierzchni rozdziału faz szkło-powietrze zostaje rozproszona w kierunku bocznych krawędzi szkła.

Po nieudanych próbach rozwiązania tego problemu, polegających na wyryciu defektów na powierzchni polimerów i pokryciu ich silikażelem posiadającym niski wskaźnik załamania (powodowało to rozmazanie obrazu albo zmieniało kolor światła w zależności od kąta patrzenia) zdecydowano się na użycie mikro soczewek odpowiednio kierujących światło. Soczewki o rozmiarze pięciu mikrometrów nanoszone są na elastyczny materiał, z którego wykonane są diody OLED, za pomocą specjalnej metody drukowania, która tworzy na podłożu krzywizny, przez które przenika strumień światła.

Takie ułożenie soczewek zwiększa tzw. zewnętrzną wydajność kwantową, czyli liczbę fotonów wydostających się z diody OLED w postaci światła, o prawię połowę do 32% w porównaniu z maksymalną do tej pory wartością 18%. Natomiast wewnętrzna wydajność kwantowa oznaczająca liczbę elektronów zamieniających się w fotony wewnątrz diody wzrosła do 70% (im więcej fotonów tym większa szansa że wydostaną się na zewnątrz w postaci światła).

Prognozy na najbliższe lata przewidują, że diody OLED będą w stanie wytworzyć strumień świetlny rzędu 100 lumenów na Wat. Dla porównania świetlówki osiągają od 50 do 75 lumenów na Wat, a zwykłe żarówki 15 lumenów na Wat. Już na chwilę obecną sprawność OLED, przewyższa klasyczne żarówki, jednak barierą w ich stosowaniu jest cena.

Aby diody OLED mogły konkurować z obecnie wykorzystywanymi źródłami światła ich cena będzie musiała znacznie spaść. Początkowo diody OLED emitujące białe światło powinny znaleźć zastosowanie jako akcenty architektoniczna lub jako elementy sygnalizacyjne. Jednak jako efektywne oświetlenie przestrzeni znajdą zastosowanie nie wcześniej niż za 5-10 lat.

Zdaniem naukowców z Sandia National Laboratory, gdyby do 2025 roku połowa oświetlenia na Ziemi pochodziła z diod OLED i LED, globalne zużycie mocy spadłoby o 120 gigawatów. Przyniosłoby to oszczędności w kwocie 100 mld dolarów rocznie i zredukowało emisję CO2 z elektrowni o 350 megaton rocznie.

(au)