Mis on orgaanilised LED-id?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Seoses maailma kogukonna tulekuga säästva arengu kontseptsioonile, mis tähendab kogu tööstuse keskkonnahoidlikumaks muutmist ja tarbijate keskkonnateadlikkuse suurenemist, äratavad märgist "orgaanilised" kandvad tooted suurt huvi ja nõudluse suurenemine. Ja orgaanilised LED-id pole erand. Uued tehnoloogilised lahendused ja uued tooted tõmbavad alati ajaga kaasas käivate "arenenud" tarbijate tähelepanu. Mis see on – orgaanilised valgusdioodid, millised on nende tööpõhimõtted ja kasutusväljavaated? See on selle artikli teema.

Natuke ajalugu

Orgaaniliste materjalide elektroluminestseeruvad omadused avastas 1950. aastal prantsuse füüsik Andre Bernanoz. Kuid alles 1987. aastal sai sellest avastusest tehnoloogiline lahendus esimeses Kodaki toodetud OLED-seadmes. Ja 2000. aastal pälvisid kolm keemikut korraga - A. McDiarmid, H. Shirakawa ja A. Heeger - Nobeli preemia selles valdkonnas tehtud avastuste eest.orgaanilise päritoluga õhukest juhtivad polümeerid. Alles 2008. aastal jõudis müügile esimene OSRAM OLED lamp, mida tehti vaid 25 eksemplari hinnaga 25 000 eurot. Tänapäeval pakuvad selliseid lampe mitmed ettevõtted hinnaga 500 eurot ning OLED-tehnoloogiates on juba mitmeid suundi: PHOLED, TOLED, FOLED ja muud, mis on arusaadavad ainult spetsialistidele.

Kus on orgaaniline?

Kummalisel kombel, aga sõna "mahe" kasutamisel pole selles kontekstis loomse või taimse päritoluga toodetega mingit pistmist. Orgaanilised valgusdioodid ehk OLED (inglise keelest Organic Light Emitting Diode) on süsinikmaterjalist valmistatud pooljuht, mis tekitab kiirgust, kui seda läbib elektrivool. Nende valmistamisel kasutatakse orgaanilise keemia tooteid (süsinikuühendeid), mis võimaldab neid nimetada orgaanilisteks LED-ideks.

Disain ja kompositsioon

Seade ise koosneb neljast osast: alus-, anood-, katood-, juhtiv- ja kiirgavkiht. Alus või põhimik võib olla valmistatud klaasist, plastist või metalliseeritud plaatidest. Anood on tinaga legeeritud indiumoksiid. Juhtivad ja kiirgavad kihid on polümeeride ja madala molekulmassiga orgaaniliste ühendite kihid. Katood on valmistatud alumiiniumist, k altsiumist või muust metallist.

Tehnoloogia pole füüsikute jaoks

Orgaanilised valgusdioodid on paigutatud võileiva põhimõttel. Mitu õhukest kihti pooljuhteorgaanilise päritoluga elektroodid on erineva laenguga (positiivsete ja negatiivsete) elektroodide vahel. Ja kõik see asub läbipaistva materjali - klaasi või plasti (näiteks painduva polüamiid) baasil. Kui vool läbib elektroode, moodustavad need laetud osakesed (kvaasiosakesed ja elektronid). Keskmises orgaanilises kihis on need osakesed kontsentreeritud ja tekitavad suure energiaga ergastuse, mis põhjustab orgaanilise kihi poolt erinevat värvi valguse kiirgamist. Seega on orgaaniliste valgusdioodide aktiivmaatriks täpselt luminestseeruvad või fosforestseeruvad orgaanilised kihid.

OLED-massiivide tüübid

OLED-ekraanid jagunevad maatriksi tüübi järgi aktiivmaatriksiks ja passiivmaatriksiks. Aktiivmaatriksseadmeid juhivad õhukese kilega väljatransistorid, mis asuvad anoodikile all. Passiivmaatriksis moodustub pilt risti asetsevate anoodi- ja katoodribade ristumispunktis, samas kui juhtimine toimub välisest vooluringist. Selle põhjal on värviliste OLED-ekraanide jaoks kolm skeemi:

• Eraldi värvikiirguriga – kolm orgaanilist maatriksit kiirgavad välja kolm põhivärvi (sinine, roheline ja punane), millest pilt moodustatakse.
• Kolme valge kiirguriga ja spetsiaalsete värvifiltritega.
• Sinised emitterid teisendavad lühikesed lainepikkused punase ja rohelise pikkadeks lainepikkusteks.

Moodne rakendus

Tänapäeval kasutatakse OLED-tehnoloogiaid peamiseltväga spetsiifilised arendused. Holograafia- ja öise nägemise seadmed, autoraadio ja digikaamerate orgaanilised ekraanid, telefoniekraanid ja valgusallikad, telerid ja monitorid – kõik see on OLED-tehnoloogia reaalsus.

OLED-i eluiga

Kõik kaasaegsed seadmed, mis on selle tehnoloogia abil loodud, põlevad varem või hiljem värvi sisse. Juba avamisel avastati orgaaniliste valgusdioodide kiirguse haprus. Seadme kasutusiga loetakse tänapäeval peaaegu ammendunuks, kui ekraani heledus on vähenenud 50%. Selle indikaatori juures umbes 70% töö peatatakse. Kuid ettevõtete investeeringud neisse tehnoloogiatesse tasuvad end ära – sagedamini vahetavad tarbijad aegunud seadmeid enne, kui nende kasutusiga on lõppemas.

Kõige rohkem

Siiani suurim OLED-paneel on OSRAMi, Philipsi, Novaledi, Fraunhoter IPMS-i ühisprojekti tulemus. Paneeli suurus on 33 x 33 cm, aktiivse osa pindala on 828 ruutmeetrit. cm ja ava - 76%. Heledusega 1000 kandela ruutmeetri kohta on valgusosakeste voog 25 luumenit vati kohta. Suurim täna müügil olev Lumioteci paneel on 15 x 15 sentimeetrit ja selle valgusvoog on kuni 60 luumenit vati kohta, mis võrdub ühe luminofoorlambiga. Ja Panasonic kavatseb 2020. aastaks turule tuua 128 luumenit OLED-ekraani kohta. Sellega konkureerib Ameerika korporatsioonDoE, mis lubab paneele kuni 170 luumenit vati kohta.

OLED-paneelide väljavaated

Enamik olemasolevaid disainilahendusi on tänapäeval prototüübid. Need on kallid, valmistatud piiratud koguses, ei paindu ega ole veel piisav alt tõhusad. Suurkorporatsioonid on oma tegevuse suunanud projekti maksumuse vähendamisele, suuruse suurendamisele ja tootlikkuse tõstmisele. Eksperdid ennustavad selle taskukohaste hindadega toote massilist ilmumist maailmaturule aastaks 2020.

OLED-valgustus

Orgaanilised LED-id valgustuses on turul alles lapsekingades. Selle toote masstootmist pole veel ükski ettevõte käivitanud. Selliste lampide hind on tavatarbija jaoks endiselt üsna kõrge ning nende heledus ja eluiga jätavad soovida. OLED-valgustite 75 miljardi dollari suurune globaalne turuosa on üsna väike summa. Nende toodete tarbijad ei ole eraisikud, vaid muud ettevõtted, mis tegelevad mööbli ja ruumide projekteerimisega, samuti autotööstuse ettevõtted.

Pussid ja miinused

Orgaanilistel LED-idel on nii eeliseid kui ka puudusi. Esimeste seas on vaieldamatu nende madal energiatarve ja ühtlane valguse jaotus kogu paneelil, kõrge efektiivsus, keskkonnasõbralikkus ja pehme valgus. Kuid peamine eelis on võimalus anda neile paindlikkus ja peenus. Ja puudusteks võib pidada dioodide lühikest eluiga, kõrget hinda ja tehnoloogilisi probleeme (orgaanilinekomponent oksüdeerub kokkupuutel veega, mis nõuab täiendavat tihendamist). Kuid ettevõtted jätkavad investeerimist nende tehnoloogiate arendamisse, pidades neid elektroonika tulevikuks.

Kui jätkusuutlik see on

OLED-materjalid ei sisalda raskmetalle ega toksilisi elemente, nagu elavhõbe. Neid on lihtne ringlusse võtta ja need ei vaja kõrvaldamiseks spetsiaalset kogumist ega täiendavaid tehnoloogilisi võimsusi. OLED-luminofoorlampide iriidium on mittetoksiline ja selle kogus on äärmiselt väike. Õhukeste ja kergete OLED-paneelide transportimine nõuab vähem ressursse, mis vähendab kulusid ja vähendab koormust keskkonnale. Näiteks 55-tollise OLED-teleri paksus on 4 mm ja kaal umbes 4–5 kilogrammi.

Ilukirjandus saab reaalsuseks

Hoolimata mõnede ekspertide skeptilisusest on enamik veendunud, et OLED-tehnoloogia on 21. sajandil suur läbimurre. Fantastilised projektid saavad tõeliseks, nimelt:

• Just need tehnoloogiad võimaldavad luua mitte illusoorset, vaid üsna realistlikku kolmemõõtmelist pilti.
• Valgustus asendatakse kõikjal OLED-lampidega.
• Ilmuvad läbipaistvad päikesepaneelid.
• Paindlikud vidinamonitorid mahuvad taskusse.
• Uskumatult kerged, kõrge värvikvaliteedi ja laia vaatenurgaga monitorid reageerivad koheselt, nende suurus ja mõõtmed on väikseimad.
• Tehnoloogia rakendamine sõjatööstuses on üldiselt hämmastav.
• Siinhõõguvad riided on juba ilmunud disainerite kollektsioonidesse.

Aga ärge lõpetage sellega – teoreetiliste teadlaste ja praktikute moto. Kaasaegne teadus on pikka aega olnud hargnemispunktis, mil iga avastus võib pöörata tsivilisatsiooni arengu täiesti ettearvamatuks kursiks. Näiteid sellistest avastustest on palju: see on vaakumi täituvus ja Krasnikovi torud ja isegi orgaaniliste ühendite avastamine süvakosmoses. Tänapäeval on elektrooniliste vidinate avangardiks orgaanilised valgusdioodid, aga mis homme – kes teab?