Kas yra ekologiški šviesos diodai?

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Pasaulio bendruomenei įsigalėjus tvaraus vystymosi koncepcijai, kuri reiškia visos pramonės ekologiškumą ir vartotojų aplinkosauginį sąmoningumą, produktai, pažymėti etikete „ekologiški“, sulaukia didelio susidomėjimo. ir didėjanti paklausa. Ne išimtis ir organiniai šviesos diodai. Nauji technologiniai sprendimai ir nauji produktai visada pritraukia „pažangių“vartotojų, kurie žengia koja kojon su laiku, dėmesį. Kas tai – organiniai šviesos diodai, kokie jų darbo principai ir panaudojimo perspektyvos? Tai šio straipsnio tema.

Tik šiek tiek istorijos

Organinių medžiagų elektroliuminescencines savybes 1950 m. atrado prancūzų fizikas Andre Bernanozas. Tačiau tik 1987 m. šis atradimas tapo technologiniu sprendimu pirmajame „Kodak“gaminamame OLED įrenginyje. O 2000 metais Nobelio premija už atradimus šioje srityje buvo apdovanoti iškart trys chemikai – A. McDiarmidas, H. Shirakawa ir A. Heegeris.organinės kilmės plonai laidūs polimerai. Tik 2008 metais prekyboje pasirodė pirmoji OSRAM OLED lempa, kurios buvo pagamintos tik 25 kopijos už 25 000 eurų. Šiandien tokias lempas siūlo kelios įmonės už 500 eurų kainą, o OLED technologijose jau yra kelios kryptys: PHOLED, TOLED, FOLED ir kitos, suprantamos tik specialistams.

Kur ekologiška?

Kaip bebūtų keista, bet žodžio „ekologiškas“vartojimas šiame kontekste neturi nieko bendra su gyvūninės ar augalinės kilmės produktais. Organiniai šviesos diodai arba OLED (iš anglų kalbos Organic Light Emitting Diode) yra puslaidininkis, pagamintas iš anglies medžiagos, kuri generuoja spinduliuotę, kai pro jį teka elektros srovė. Jų gamyboje naudojami organinės chemijos produktai (anglies junginiai), todėl galime juos vadinti organiniais šviesos diodais.

Dizainas ir kompozicija

Pats prietaisas susideda iš keturių dalių: pagrindo, anodo, katodo, laidžiojo ir spinduliuojančio sluoksnio. Pagrindas arba pagrindas gali būti pagaminti iš stiklo, plastiko arba metalizuotų plokščių. Anodas yra indžio oksidas, legiruotas alavu. Laidus ir spinduliuojantis sluoksniai yra polimerų ir mažos molekulinės masės organinių junginių sluoksniai. Katodas pagamintas iš aliuminio, kalcio ar kito metalo.

Technologijos ne fizikams

Ekologiški šviesos diodai išdėstyti sumuštinio principu. Keli ploni puslaidininkių sluoksniaiorganinės kilmės yra įterpti tarp skirtingai įkrautų elektrodų (teigiamų ir neigiamų). Ir visa tai yra permatomos medžiagos - stiklo arba plastiko (pavyzdžiui, lankstaus poliamido) pagrindu. Kai srovė praeina per elektrodus, jie sudaro įkrautas daleles (kvazidaleles ir elektronus). Viduriniame organiniame sluoksnyje šios dalelės koncentruojasi ir sukuria didelės energijos sužadinimą, dėl kurio organinis sluoksnis skleidžia skirtingų spalvų šviesą. Taigi, aktyvioji matrica ant organinių šviesos diodų yra būtent liuminescenciniai arba fosforescuojantys organiniai sluoksniai.

OLED masyvų tipai

OLED ekranai pagal matricos tipą skirstomi į aktyviąją ir pasyviąją matricą. Aktyvios matricos įrenginiai valdomi plonasluoksniais lauko tranzistoriais, kurie yra po anodo plėvele. Pasyviojoje matricoje vaizdas formuojamas statmenai išdėstytų anodo ir katodo juostų susikirtimo taške, o valdymas atliekamas iš išorinės grandinės. Remiantis tuo, yra trys spalvotų OLED ekranų schemos:

• Su atskirais spalvų skleidėjais – trys organinės matricos išskiria tris pagrindines spalvas (mėlyną, žalią ir raudoną), iš kurių susidaro vaizdas.
• Su trimis b altos spalvos spinduliuotėmis ir specialiais spalvų filtrais.
• Mėlynos spalvos spinduliuotės trumpus bangos ilgius paverčia ilgomis raudonos ir žalios bangos ilgiais.

Šiuolaikinė programa

Šiandien OLED technologijos daugiausia naudojamoslabai specializuotus pokyčius. Holografijos ir naktinio matymo prietaisai, organiniai automobilių radijo ir skaitmeninių fotoaparatų ekranai, telefonų ekranai ir šviesos š altiniai, televizoriai ir monitoriai – visa tai yra OLED technologijų realybė.

OLED naudojimo trukmė

Visuose šiuolaikiniuose įrenginiuose, sukurtuose naudojant šią technologiją, spalva anksčiau ar vėliau išryškėja. Net atidarymo metu buvo aptiktas organinių šviesos diodų spinduliuotės trapumas. Įrenginio tarnavimo laikas šiandien laikomas beveik išnaudotu, jei ekrano ryškumas sumažėjo 50%. Veikimas sustabdomas, kai šis rodiklis yra apie 70%. Tačiau korporacijų investicijos į šias technologijas atsiperka – dažniausiai vartotojai pakeičia pasenusius įrenginius dar nesibaigus jų tarnavimo laikui.

Labiausiai labiausiai

Didžiausias iki šiol OLED skydelis yra bendro OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS projekto produktas. Plokštės dydis 33 x 33 cm, aktyviosios dalies plotas 828 kv. cm, o diafragma – 76%. Esant 1 tūkstančio kandelų kvadratiniam metrui ryškumui, šviesos dalelių srautas yra 25 liumenai viename vate. Didžiausia šiandien parduodama „Lumiotec“plokštė yra 15 x 15 centimetrų, o jos šviesos srautas siekia iki 60 liumenų vienam vatui, o tai prilygsta vienai fluorescencinei lemputei. „Panasonic“planuoja iki 2020 m. išleisti 128 liumenų vienam vatui OLED ekraną. Su ja konkuruoja Amerikos korporacijaDoE, kuri žada plokštes su iki 170 liumenų vienam vatui.

OLED plokščių perspektyvos

Dauguma šiandien egzistuojančių dizainų yra prototipai. Jie brangūs, gaminami ribotais kiekiais, nesilanksto ir dar nėra pakankamai veiksmingi. Didelės korporacijos savo veiklą sutelkė į projekto sąnaudų mažinimą, dydžio didinimą ir našumo didinimą. Ekspertai prognozuoja, kad iki 2020 m. pasaulinėje rinkoje šis produktas už prieinamą kainą pasirodys masiškai.

OLED apšvietimas

Ekologiški šviesos diodai apšvietime rinkoje vis dar tik pradeda veikti. Masinės šio gaminio gamybos dar nepradėjo nė viena korporacija. Tokių lempų kaina paprastam vartotojui vis dar yra gana didelė, o jų ryškumas ir tarnavimo laikas palieka daug norimų rezultatų. 75 milijardų dolerių pasaulinė OLED apšvietimo rinkos dalis yra gana maža. Šių gaminių vartotojai yra ne asmenys, o kitos įmonės, užsiimančios baldų ir patalpų projektavimu, taip pat automobilių pramonės įmonės.

Pliusai ir trūkumai

Ekologiški šviesos diodai turi ir privalumų, ir trūkumų. Vieni iš pirmųjų neginčijami jų mažos energijos sąnaudos ir vienodas šviesos pasiskirstymas visame skydelyje, didelis efektyvumas, ekologiškumas ir švelni šviesa. Tačiau pagrindinis privalumas yra galimybė suteikti jiems lankstumo ir subtilumo. O trūkumais galima laikyti trumpą diodų tarnavimo laiką, didelę kainą ir technologines problemas (organiniskomponentas oksiduojasi kontaktuodamas su vandeniu, todėl reikia papildomo sandarinimo). Tačiau korporacijos ir toliau investuoja į šių technologijų kūrimą ir laiko jas elektronikos ateitimi.

Kaip tai tvaru

OLED medžiagose nėra sunkiųjų metalų ir toksiškų elementų, pvz., gyvsidabrio. Jie yra lengvai perdirbami ir nereikalauja specialaus surinkimo bei papildomų technologinių pajėgumų šalinimui. OLED fosforescencinių lempų iridis yra netoksiškas, o jo kiekis itin mažas. Plonų ir lengvų OLED plokščių transportavimas reikalauja mažiau išteklių, o tai sumažina išlaidas ir naštą aplinkai. Pavyzdžiui, 55 colių OLED televizorius yra 4 mm storio ir sveria apie 4–5 kilogramus.

Fikcija taps realybe

Nepaisant kai kurių ekspertų skepticizmo, dauguma yra įsitikinę, kad OLED technologija bus didelis proveržis XXI amžiuje. Fantastiški projektai taps realūs, būtent:

• Būtent šios technologijos leis sukurti ne iliuzinį, o gana tikrovišką trimatį vaizdą.
• Apšvietimas visur bus pakeistas OLED lempomis.
• Bus skaidrios saulės baterijos.
• Lankstūs įtaisų monitoriai tilps į kišenę.
• Neįtikėtinai lengvi monitoriai su aukšta spalvų kokybe ir plačiu žiūrėjimo kampu turės momentinį atsaką, mažiausią dydį ir matmenis.
• Technologijų taikymas karinėje pramonėje apskritai yra nuostabus.
• Čiažėrintys drabužiai jau pasirodė dizainerių kolekcijose.

Bet tuo nesustokite – mokslininkų teorinių ir praktikų šūkis. Šiuolaikinis mokslas jau seniai atsidūrė bifurkacijos taške, kai bet koks atradimas gali paversti civilizacijos raidą visiškai nenuspėjama eiga. Tokių atradimų pavyzdžių gausu: tai ir vakuumo pilnatvė, ir Krasnikovo vamzdžiai, ir net organinių junginių atradimas gilioje erdvėje. Šiandien elektroninių prietaisų avangardas yra organiniai šviesos diodai, bet kas rytoj – kas žino?