Mitä orgaaniset LEDit ovat?

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Maailman yhteisön omaksuttua kestävän kehityksen käsitteen, joka merkitsee koko teollisuuden viherryttämistä ja kuluttajien ympäristötietoisuuden lisääntymistä, luomu-merkinnällä varustetut tuotteet herättävät suurta kiinnostusta. ja kasvava kysyntä. Orgaaniset LEDit eivät ole poikkeus. Uudet teknologiset ratkaisut ja uudet tuotteet kiinnittävät poikkeuksetta "kehittyneiden" kuluttajien huomion, jotka pysyvät ajan tahdissa. Mikä se on - orgaaniset valodiodit, mitkä ovat niiden työn periaatteet ja käyttömahdollisuudet? Tämä on tämän artikkelin aihe.

Hieman historiaa

Orgaanisten materiaalien elektroluminesoivat ominaisuudet löysi vuonna 1950 ranskalainen fyysikko Andre Bernanoz. Mutta vasta vuonna 1987 tästä löydöstä tuli teknologinen ratkaisu ensimmäisessä Kodakin valmistamassa OLED-laitteessa. Ja vuonna 2000 kolme kemistiä kerralla - A. McDiarmid, H. Shirakawa ja A. Heeger - sai Nobel-palkinnon alan löydöistäorgaanista alkuperää olevat ohutta johtavat polymeerit. Vasta vuonna 2008 tuli myyntiin ensimmäinen OSRAM OLED -lamppu, jota valmistettiin vain 25 kappaletta hintaan 25 000 euroa. Nykyään useat yritykset tarjoavat tällaisia lamppuja 500 euron hintaan, ja OLED-teknologioissa on jo useita suuntauksia: PHOLED, TOLED, FOLED ja muut, jotka ovat vain asiantuntijoiden ymmärrettäviä.

Missä on luomua?

Omituista kyllä, mutta sanan "luomu" käytöllä tässä yhteydessä ei ole mitään tekemistä eläin- tai kasviperäisten tuotteiden kanssa. Orgaaniset valodiodit tai OLED (englanniksi Organic Light Emitting Diode) on hiilimateriaalista valmistettu puolijohde, joka tuottaa säteilyä, kun sähkövirta kulkee sen läpi. Niiden valmistuksessa käytetään orgaanisen kemian tuotteita (hiiliyhdisteitä), joten voimme kutsua niitä orgaanisiksi LEDeiksi.

Suunnittelu ja sommittelu

Laite koostuu neljästä osasta: kanta-, anodi-, katodi-, johtava- ja säteilevä kerros. Pohja tai alusta voidaan valmistaa lasista, muovista tai metalloiduista levyistä. Anodi on tinalla seostettua indiumoksidia. Johtavat ja säteilevät kerrokset ovat polymeerien ja pienen molekyylipainon orgaanisten yhdisteiden kerroksia. Katodi on valmistettu alumiinista, kalsiumista tai muusta metallista.

Tekniikka ei ole fyysikoille

Orgaaniset valodiodit on järjestetty sandwich-periaatteella. Useita ohuita kerroksia puolijohteitaorgaanista alkuperää olevat elektrodit on kerrostettu eri tavalla varautuneiden elektrodien (positiivisten ja negatiivisten) väliin. Ja kaikki tämä sijaitsee läpinäkyvän materiaalin - lasin tai muovin (esimerkiksi joustavan polyamidin) perusteella. Kun virta kulkee elektrodien läpi, ne muodostavat varautuneita hiukkasia (kvasihiukkasia ja elektroneja). Keskimmäisessä orgaanisessa kerroksessa nämä hiukkaset keskittyvät ja synnyttävät korkeaenergistä viritystä, joka aiheuttaa erivärisen valon säteilyn orgaanisesta kerroksesta. Siten orgaanisten valodiodien aktiivinen matriisi on tarkasti luminoivia tai fosforoivia orgaanisia kerroksia.

OLED-taulukoiden tyypit

OLED-näytöt on jaettu aktiivimatriisiin ja passiivimatriisiin matriisin tyypin mukaan. Aktiivimatriisilaitteita ohjataan ohutkalvokenttätransistoreilla, jotka sijaitsevat anodikalvon alla. Passiivimatriisissa kuva muodostetaan kohtisuorassa olevien anodi- ja katodiliuskojen leikkauspisteeseen, kun taas ohjaus tapahtuu ulkoisesta piiristä. Tämän perusteella värillisille OLED-näytöille on kolme mallia:

• Erillisellä värisäteilijällä - kolme orgaanista matriisia lähettävät kolme pääväriä (sininen, vihreä ja punainen), joista kuva muodostuu.
• Kolme valkoista emitteriä ja erityisiä värisuodattimia.
• Siniset emitterit muuntaa lyhyet aallonpituudet punaisen ja vihreän pitkiksi aallonpituuksiksi.

Moderni sovellus

Nykyään OLED-tekniikoita käytetään pääasiassapitkälle erikoistuneesta kehityksestä. Holografia- ja pimeänäkölaitteet, autoradioiden ja digikameroiden orgaaniset näytöt, puhelinnäytöt ja valonlähteet, televisiot ja näytöt – kaikki tämä on OLED-tekniikoiden todellisuutta.

OLED-käyttöikä

Kaikissa nykyaikaisissa tällä tekniikalla luoduissa laitteissa on ennemmin tai myöhemmin värin palaminen. Jo avauksessa havaittiin orgaanisten valodiodien säteilyn hauraus. Laitteen käyttöikä katsotaan nykyään lähes loppuun kuluneeksi, jos näytön kirkkaus on pudonnut 50 %. Toiminta pysähtyy, kun tämä indikaattori on noin 70 %. Mutta yritysten investoinnit näihin teknologioihin kannattavat – useimmiten kuluttajat vaihtavat vanhentuneet laitteet ennen kuin niiden käyttöikä on lähellä.

Eniten eniten

Toistaiseksi suurin OLED-paneeli on OSRAMin, Philipsin, Novaledin ja Fraunhoter IPMS:n yhteisprojektin tuote. Paneelin koko on 33 x 33 cm, aktiivisen osan pinta-ala on 828 neliömetriä. cm ja aukko - 76%. Kun kirkkaus on 1000 kandelaa neliömetriä kohti, valohiukkasten virtaus on 25 lumenia wattia kohden. Suurin tänään myynnissä oleva Lumiotec-paneeli on kooltaan 15 x 15 senttimetriä, ja sen valovirta on jopa 60 lumenia wattia kohden, mikä vastaa yhtä loistelamppua. Panasonic aikoo tuoda markkinoille 128 lumenin wattia kohden OLED-näytön vuoteen 2020 mennessä. Amerikkalainen yhtiö kilpailee sen kanssaDoE, joka lupaa paneeleja jopa 170 lumenia wattia kohden.

OLED-paneelien näkymät

Useimmat nykyiset mallit ovat prototyyppejä. Ne ovat kalliita, niitä valmistetaan rajoitetusti, eivät taivu eivätkä ole vielä tarpeeksi tehokkaita. Suuret yritykset ovat keskittäneet toimintansa hankkeen kustannusten alentamiseen, koon kasvattamiseen ja tuottavuuden lisäämiseen. Asiantuntijat ennustavat tämän tuotteen massatulokseksi edullisin hinnoin maailmanmarkkinoille vuoteen 2020 mennessä.

OLED-valaistus

Orgaaniset LEDit valaistuksessa ovat vielä lapsenkengissään markkinoilla. Tämän tuotteen massatuotantoa ei ole vielä käynnistänyt mikään yritys. Tällaisten lamppujen hinta on edelleen melko korkea keskivertokuluttajalle, ja niiden kirkkaus ja käyttöikä jättävät paljon toivomisen varaa. OLED-valaistuksen 75 miljardin dollarin maailmanlaajuinen markkinaosuus on melko pieni summa. Näiden tuotteiden kuluttajat eivät ole yksityishenkilöitä, vaan muita kaluste- ja tilojen suunnittelua harjoittavia yrityksiä sekä autoteollisuuden yrityksiä.

Hyvät ja huonot puolet

Orgaanisilla LEDeillä on sekä etuja että haittoja. Ensimmäisten joukossa niiden alhainen virrankulutus ja tasainen valon jakautuminen koko paneelille, korkea hyötysuhde, ympäristöystävällisyys ja pehmeä valo ovat kiistattomia. Mutta tärkein etu on kyky antaa heille joustavuutta ja hienovaraisuutta. Ja puutteina voidaan pitää diodien lyhyt käyttöikä, korkea hinta ja teknologiset ongelmat (orgaaninenkomponentti hapettuu joutuessaan kosketuksiin veden kanssa, mikä vaatii lisätiivistystä). Mutta yritykset jatkavat investointeja näiden teknologioiden kehittämiseen ja näkevät ne elektroniikan tulevaisuutena.

Kuinka kestävää tämä on

OLED-materiaalit eivät sisällä raskasmetalleja ja myrkyllisiä aineita, kuten elohopeaa. Ne ovat helposti kierrätettävissä, eivätkä ne vaadi erityistä keräystä tai ylimääräistä teknologista kapasiteettia hävittämiseen. OLED-loistelamppujen iridium on myrkytöntä ja sen määrä on erittäin pieni. Ohuiden ja kevyiden OLED-paneelien kuljettaminen vaatii vähemmän resursseja, mikä vähentää kustannuksia ja ympäristökuormitusta. Esimerkiksi 55-tuumainen OLED-televisio on 4 mm paksu ja painaa noin 4-5 kiloa.

Kaunokirjallisuudesta tulee totta

Joidenkin asiantuntijoiden skeptisyydestä huolimatta useimmat luottavat siihen, että OLED-tekniikka on merkittävä läpimurto 2000-luvulla. Fantastisista projekteista tulee totta, nimittäin:

• Näiden tekniikoiden avulla on mahdollista luoda ei illusorinen, vaan melko realistinen kolmiulotteinen kuva.
• Valaistus kaikkialla korvataan OLED-lampuilla.
• Läpinäkyvät aurinkopaneelit tulevat näkyviin.
• Joustavat gadget-näytöt mahtuvat taskuun.
• Uskomattoman kevyet näytöt korkealla värilaadulla ja laajalla katselukulmalla reagoivat välittömästi, pienin koko ja mitat.
• Teknologian käyttö sotateollisuudessa on yleensä hämmästyttävää.
• Tässähehkuvia vaatteita on jo ilmestynyt suunnittelijoiden kokoelmiin.

Mutta älä lopeta tähän - teoreettisten tiedemiesten ja käytännön toimijoiden motto. Moderni tiede on pitkään ollut haarautumispisteessä, jolloin mikä tahansa löytö voi muuttaa sivilisaation kehityksen täysin arvaamattomaksi suunnaksi. Esimerkkejä tällaisista löydöistä on runsaasti: tämä on tyhjiön täyteys ja Krasnikovin putket ja jopa orgaanisten yhdisteiden löytäminen syvästä avaruudesta. Nykyään elektronisten laitteiden avantgarde on orgaaniset valodiodit, mutta mitä huomenna - kuka tietää?