Oświetlenie OLED nieco bliżej

[KopalniaWiedzy.pl 266]

Po dekadach dominacji lamp kineskopowych, żarówek i nielicznych świetlówek obserwujemy od kilku lat przyspieszony rozwój technologii. Żarówki są zastępowane przez świetlówki kompaktowe, zaczynają się też pojawiać żarówki LED. Kineskopy odeszły do lamusa, wyparte przez płaskie panele LCD i plazmowe. O krok stoi kolejna technologia, która może zrewolucjonizować zarówno wyświetlacze, jak i technikę oświetleniową: OLED, czyli diody organiczne.

Diody OLED (Organic light-emitting diodes) opierają się na organicznych lub polimerowych materiałach półprzewodnikowych. Oferują niewielki pobór prądu i niewielką grubość wyświetlaczy. Pierwsze ekrany na diodach organicznych już wielu z nad miało w ręku - od niedawna są wykorzystywane w telefonach komórkowych. Niestety, zwiększenie ich rozmiaru wymaga jeszcze bardzo wielu usprawnień, a wykorzystanie ich do oświetlania pomieszczeń jest jeszcze krok dalej. 

Białe światło, jak wiadomo ze szkoły, jest mieszaniną światła o różnych długościach fali. Tak też otrzymuje się diody świecące na biało: jako połączenie trzech diod: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Niestety, te zakresy światła zachodzą na siebie, źródła poszczególnych barw zakłócają się nawzajem, pogarszając jakość koloru i barwę światła. Do tej pory problemem pozostaje też niezadowalająca jeszcze żywotność takich konstrukcji.  

Niedawno pojawiła się nowa jakość w tej materii. Inżynierowie z Lawrence Berkeley National Laboratory na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley wykorzystali polimerowe nanocząsteczki do usprawnienia technologii OLED. Wykonana przez nich cienka warstwa świecąca wykorzystuje „wtrącenia" cząsteczkami irydu jako źródła widzialnego światła o różnych kolorach. Nanocząstki polimerów otaczają cząsteczki irydu i izolują je od siebie, nie pozwalając na interferencje. W ten sposób każde z miniaturowych źródeł światła działa bez zakłócania pracy sąsiednich, dając w efekcie czystą, białą luminescencję.

To jasne i proste podejście do uzyskania izolacji cząstek luminoforu w nanoskali otwiera nowe możliwości łatwego wytwarzania białych, oświetleniowych paneli OLED - mówi Biwu Ma, członek naukowej ekipy Molecular Foundry's Organic Nanostructures Facility, który brał udział w badaniach. To na razie jedynie przykład możliwości, jakie daje nowa technika, ale Ma wraz ze współpracownikami planuje już kolejne usprawnienia. Celem następnych badań jest zwiększenie efektywności i jasności paneli OLED przez różnicowanie koloru poszczególnych nanocząstek Pozwoli to ponadto na płynną zmianę barwy światła, od ciepłej, po chłodną, co nareszcie pozwoliłoby zastosować diody organiczne do oświetlania pomieszczeń. O jest o co walczyć, bo oświetlenie budynków w Stanach Zjednoczonych to źródło ponad 40% emitowanego dwutlenku węgla. Zatem zastąpienie choćby niewielkiej części żarówek panelami OLED wydatnie zmniejszyłoby emisję gazów cieplarnianych. Do osób mniej przejmujących się ekologią bez wątpienia zaś przemówią znacząco mniejsze rachunki za prąd.

[Alek 2]

Rachunki nie będą niższe. Za mniej zużytego prądu zapłacimy tyle samo lub nawet więcej niż dziś, gdyż energetyka została zmuszona do kolosalnych wydatków i prąd na pewno będzie drożał przez następne 10 lat.

[kocurxtr 3]

<p><strong>Do osób mniej przejmujących się ekologią  bez wątpienia zaś przemówią znacząco mniejsze rachunki za  prąd.    </p>

mniejsze rachunki to fikcja, elektrownie podniosą stawki bywyjść na swoje. jedyny sposób to własne siłownie wiatrowe/wodne, panele słoneczne itd... oczywiście dla domów jedno/kilkurodzinnych. na szczęście obserwujemy wzrost tego typu instalacji.

Co do OLED - poczekamy, zobaczymy, myślę że za 5 lat najwcześniej tego typu wyświetlacze trafią pod strzechy ...

[w46 1]

Rachunki nie będą niższe.

Jeśli jednak nie zmniejszymy zużycia energii (stosując np diody LED) rachunki na pewno będą wyższe.

[lucky_one 2]

Zastanawiam się czy nie powinni pomyśleć nad użyciem jakiegoś zamiennika irydu, który zasadniczo jest rzadkim i drogim metalem.. No chyba, że będą go recyklingować..

 

W USA 40% emisji CO2 powoduje oświetlenie domów? W kraju, gdzie każdy ma samochód (a niektórzy po 2-5) i to palący 3x tyle co europejskie? A gdzie ich przemysł? Farmaceutyka, przemysł materiałów wybuchowych oraz produkcja broni (czyli w tym huty do wytopu stali) pożerają przecież ogromne ilości energii..

 

40% emisji CO2, to może oświetlenie generować w jakiejś wiosce w Afryce... Kaganki generują 40%, plemienne ognisko 40% i mieszkańcy wioski 20%

[Chemik_Mlody 3]

Można zastosować praktycznie dowolny inny materiał niż iryd, najprawdopodobniej właśnie jego zastosowano ze względu na pewną stabilność jego nanocząsteczek (tzn nie zbijają się same z siebie w większe aglomeraty w procesie przetwórstwa, lub po prostu operację na nanocząsteczkach irydu posiadali już po prostu opanowane).

 

Niedawno pojawiła się nowa jakość w  tej materii. Inżynierowie z Lawrence Berkeley National Laboratory na  Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley wykorzystali polimerowe  nanocząsteczki do usprawnienia technologii OLED. Wykonana przez  nich cienka warstwa świecąca wykorzystuje „wtrącenia"  cząsteczkami irydu jako źródła widzialnego światła o  różnych kolorach. Nanocząstki polimerów otaczają  cząsteczki irydu i izolują je od siebie, nie pozwalając na  interferencje. W ten sposób każde z miniaturowych źródeł  światła działa bez zakłócania pracy sąsiednich, dając w  efekcie czystą, białą luminescencję.

 

Polimerowe nanocząstki - oksymoron, polimery to z definicji makrocząsteczki, umownie przyjmuje się że polimery zaczynają się od 5000 g/mol, a wcześniej mamy do czynienia z oligomerami. Niektóre cząsteczki wykazują właściwości nano, lub ich część, gdy posiadają masę poniżej 100 nm, ale tam gdzie możemy powiedzieć że na pewno jest to nanocząsteczka z pełnym zestawem odpowienich właściwości, to okolice 10 nm i mniej.  O tyle nawet te najmniejsze polimery rzadko kiedy wykazują właściwości nanocząsteczek, a już na pewno w tym wypadku nie może być o tym mowy. Gdyż po pierwsze polimer przewodzący stanowi tutaj fazę ciągłą, pojedyńcza cząsteczka polimeru ledwo się już łapie wymiarami aby być nanocząsteczką, więcej niż dwie na pewno nie posiada takich właściwości, jeżeli polimer przewodzi prąd, to na pewno nie jest złożony z izolowanych cząsteczek, do istnienia przewodnictwa jest konieczne aby łańcuchy się ze sobą przeplatały.

 

Nanocząsteczki irydu nie są tu źródłem światła, emitują one promieniowanie wcześniej zaabsorbowane wyemitowane pierwotnie przez półprzewodnik polimerowy, stanowiący w tym przypadku fazę ciągłą. Poprawienie jakości barw, a może dokładniej ich ostrości, wynika ze specyficznych właściwości nanocząsteczek które są zdolne do emisji promieniowania od różnej długości fali w zależności od rozmiarów nanocząsteczek.

 

Problemem z którym wszyscy się borykają jest to, że polimery które się stosuje od OLEDów nie emitują wąskiego wycinka promieniowania, a dosyć szerokie spectrum, na którego szerokość i stosunków intensywności posiadają wpływ przede wszystkim rozrzut długości polimeru oraz pewne czynniki związane z wyginaniem się polimerów. Omija się to na różne sposoby, na przykład poprzez wykorzystywanie frakcji o wąskim rozkładzie cząsteczkowym, odpowiednie domieszkowanie, stosowanie warstw absorbujących niepożądane promieniowanie, czy też jak w tym wypadku skorzystanie z absorpcji na nanocząsteczkach. I tak na przykład dioda niebieska, w rzeczywistości oprócz promieniowania niebieskiego emituje całkiem sporo nadfioletu, oraz zielonego, który "psuje" jakby tą barwę, nie jest ona już taka idealnie czysta. Z kolei dioda zielona emituje, również sporo niebieskiego i żółtego. Celem jest uzyskanie diod które emitują tylko zadany zakres widma, bez tego nadbagażu.

[thibris 4]

@lucky_one

Spójrz na ichnie miasta nocą, czy biurowce w dzień - tam się mnóstwo prądu do oświetlenia zużywa. Pewnie stąd te liczby.

[w46 1]

W USA 40% emisji CO2 powoduje oświetlenie domów?

Znaczy to tyle że energia elektryczna w USA jest zbyt tania.

[lucky_one 2]

Hehe, no coś w tym jest. Choć idąc tym tropem, to jedzenie u nich też jest tak 4-10x zbyt tanie

[thibris 4]

Skoro większość z ich jedzenia produkowana jest z kukurydzy i soi, sprzedawanych poniżej kosztów produkcji...