Az OLED-világítás területén régóta jobban értékelik a formáját, mint a funkcióját. Kínai kutatók új tanulmánya egy színhangolható OLED-architektúrát mutat be, amely nemcsak a spektrális szabályozás határait bővíti ki, hanem újraértelmezi, hogyan tudják az OLED-ek kielégíteni a cirkadián ritmusú világítás, a speciális építészeti tervek vagy a kertészeti alkalmazások igényeit.
Ahelyett, hogy egy különálló fehér fénykomponensre támaszkodtak volna, a csapat valós idejű színhangolást ért el a meleg és hideg tónusok között a feszültség beállításával, ami sima spektrális átmeneteket eredményezett akár 11 411 kelvinig terjedő tartományban. De a mélyebb jelentőség ezek mögött a számok mögött rejlik. Ezek az eszközök azt mutatják, hogy leküzdöttek néhány olyan anyag- és megbízhatósági korlátot, amelyek régóta akadályozták az OLED-ek alkalmazását az általános világításban: kiegyensúlyozottabb exciton-rekombináció, alacsonyabb üzemi feszültségek, valamint potenciális utak a tartósabb és rugalmasabb világítóelemek felé.
Az OLED világítás még nem nyerte vissza a LED-ektől a mainstream státuszt – de ez a kutatás megbízható eszközként pozicionálja újra, bár egy réspiaci eszközként, amely alkalmas olyan alkalmazásokhoz, amelyek vizuális lágyságot, spektrális alkalmazkodóképességet és tervezési prioritású formai tényezőket igényelnek.
Ez a cikk újra felkeltheti az érdeklődést egyes speciális területeken ezzel a technológiával kapcsolatban, amelyet egykor az általános világítástechnika következő jelentős áttöréseként ünnepeltek – bár továbbra sem világos, hogy ez technológiai újjáéledést jelent-e, vagy csupán egy élénk színű lábjegyzet.
Színbeállítás és nagyobb hatékonyság A Jilin Egyetem csapatának új kutatása bemutatott egy OLED-et, amely képes dinamikusan szabályozni a korrelált színhőmérsékletét (CCT), a meleg 3451 K-től a hideg 8073 K-ig terjedő tartományban. Ez ideálissá teszi a nappali ciklusokhoz való igazodásra vagy az emberi cirkadián ritmushoz igazodó beltéri világítás támogatására. Az egyik konfiguráció akár 11411 K CCT-tartományt is elér, ami az OLED-ek esetében a mai napig az egyik legszélesebb jelentett CCT-tartomány.
Ezek az eszközök egy kettős emittáló rétegből álló szerkezetet alkalmaznak, amelyet egy gondosan megtervezett távtartó anyag választ el egymástól, lehetővé téve az exciton rekombinációs régió precíz mozgását. Ez lehetővé teszi az OLED számára, hogy az alkalmazott feszültségtől függően több kék vagy narancssárga fényt bocsásson ki. Ez a technológiai áttörés közvetlenül a hangolható fehér világítás iránti igényt célozza meg, amely gyorsan terjed a kereskedelmi belsőépítészetben, az oktatásban és az egészségügyben.
Egy narancssárgával adalékolt OLED eszköz 106 lm/W csúcsteljesítmény-hatékonyságot ért el – ami jelentős javulás az OLED eszközök esetében, de még mindig a jelenlegi nagy teljesítményű LED-csomagok tipikus szintje alatt van. Fontos megjegyezni, hogy ezt a mérést ideális laboratóriumi körülmények között végezték egy monokróm OLED elem esetében, nem pedig egy rendszerszinten tesztelt fehér fényű elem esetében.
Miért nem volt soha széles körben elterjedt az OLED világítás?
Ahhoz, hogy megértsük ezen adatok jelentőségét, fontos felidézni az OLED világítás fejlődésének történetét – és a felmerült nehézségeket.
A 2010-es évek elején az OLED paneleket az általános világítás jövőjeként emlegették: ultravékonyak, szórt fényűek, tükröződésmentesek és esztétikusak. Kereskedelmi sikert azonban következetesen nem értek el. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) többszöri értékelése szerint az OLED világítás végső marginalizálódása a következő tényezők kombinációjának eredménye:
Hatékonysági különbség: Míg az OLED-ek elméletileg ígéretesnek tűntek, a tényleges teljesítményük elmaradt az elvárásoktól. Az Energiaügyi Minisztérium (DOE) laboratóriumaiban végzett tesztek kimutatták, hogy az OLED lámpatestek jellemzően csak 23-45 lm/W-ot érnek el, míg a hasonló LED-es lámpatestek gyakran meghaladják a 100 lm/W-ot. Még ma is a hagyományos LED-ek sokkal hatékonyabbak, mint az OLED-ek.
Magas költségek és alacsony hozam: Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma előrejelzése szerint az OLED panelek költségét négyzetméterenként körülbelül 100 dollárra kell korlátozni ahhoz, hogy versenyképesek legyenek a LED panelekkel. Az összetett gyártási folyamatok és a csomagolási kihívások miatt azonban a tényleges költség sokkal magasabb.
Tartóssági és megbízhatósági problémák: Az OLED-ek érzékenyek a nedvességre és az oxigénre, ami idő előtti sötét foltokhoz és rövidzárlatokhoz vezethet. Általában szabványos LED-meghajtókat használnak, de ezek nem kompatibilisek az OLED-ek jellemzőivel, ami további hatékonyságcsökkenést és villogási problémákat eredményez.
Szabványok és ökoszisztéma hiánya: A cserélhető alkatrészek, a szabványosított meghajtók vagy a plug-and-play csatlakozók hiánya miatt az OLED-ek kockázatosak a tervezők számára, és költségesek az integrátorok számára.
Eközben a LED-technológia rohamosan fejlődik. Az oldalra sugárzó LED-panelek végre esztétikailag összehasonlíthatók az OLED-ekkel, és szinte minden műszaki és gazdasági mutatóban felülmúlják azokat.
Ez csak egy rétegmozgalom, nem forradalom?
Mit jelent tehát ez az új kutatás az OLED-ek jövője szempontjából? A technológiai fejlődés valós. A laboratóriumban gyártott eszközök teljesítményszintjei egykor az OLED világítástechnikai szakemberek elméleti céljai voltak. A laboratórium azonban nem gyár, és a laboratóriumi tesztelés teljesítménye nem egyenlő a piacképes megoldásokkal.
Az ipari adaptáció jelentős keresletet igényel bizonyos alkalmazási forgatókönyvekben. Ezenkívül érett ellátási láncra, költségcsökkentésre és megbízható élettartam-adatokra van szükség – ezek mindegyike jelenleg hiányzik. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának korábbi elemzése azt mutatta, hogy még a jól strukturált OLED-ek élettartama is jelentősen csökken, ha nagy fényerővel működnek. Ráadásul a LED-ekkel ellentétben az OLED-ek jelenleg nem rendelkeznek az LM-80-hoz hasonló szabványosított élettartam-tesztelési rendszerrel.
Mindazonáltal az OLED-ek előtt még mindig nagyon keskeny, de rendkívül ígéretes út áll a professzionális fejlődéshez a modern világítási alkalmazásokban – különösen azokban az alkalmazásokban, ahol a vizuális lágyság, a dizájn integrációja és a beállíthatóság fontosabb, mint az egyszerű lumen/watt gazdaságosság. A tervezők továbbra is nagyra értékelik az OLED-ek azon képességét, hogy tükröződésmentes, vizuálisan gazdag világítást biztosítanak szinte szoborszerűen vékony formában.