Органические светодиоды. Перспективы развития

Особенности устройства органических светодиодов и перспективы развития технологии OLED.

Для световой сигнализации светодиоды используются достаточно давно. В настоящее время активно развивается производство светодиодных ламп, применяемых для освещения. Преимущества у них очевидны: высокий КПД, длительный срок службы, низкое энергопотребление. Сейчас начинает набирать обороты новое направление – производство органических светодиодов.

Органические светодиоды представляют собой набор пленок органического происхождения, которые при пропускании электрического тока начинают светиться. При этом свет распределяется равномерно по всей площади материала.

Состоят органические светодиоды из анодов, катодов, излучающего (или эмиссионного) и проводящего слоев.

Принцип работы заключается в подаче на анод положительного напряжения, вследствие чего электроны начинают двигаться от катода к аноду, то есть катод отдает электроды в излучающий слой. В свою очередь, из проводящего слоя, электроны переходят к аноду, или можно сказать, что анод передает проводящему слою носителей положительного заряда, так называемые дырки.

Дырки и электроны начинают движение навстречу друг другу и, вследствие их контакта, происходит понижение энергии электронов, которое сопровождается излучением. Дырки обладают большей подвижностью, чем электроны, поэтому излучение и происходит в эмиссионном слое.

Такая технология получила аббревиатуру OLED. В настоящее время, наиболее активно развивается применение органических светодиодов в производстве дисплеев, которые в перспективе должны будут заменить жидкокристаллические. Такие дисплеи обладают гибкостью, благодаря чему им можно придать практически любую форму.

Ожидается также, что в будущем цена таких дисплеев станет в разы меньше жидкокристаллических.

Не менее перспективным направлением развития OLED, является использование органических светодиодов для освещения. Это может стать революцией в области осветительных технологий.

Тонкий, плоский, гибкий материал, которому можно придать любую форму – это же настоящая мечта дизайнера. Только представьте себе, можно будет использовать в качестве светильника окно, дверцу шкафа, вазу, вообще любую фигуру, изготовленную из органических светодиодов.

Однако, до массового применения, таких светильников пока далеко. Наряду с не имеющими аналогов свойствами, есть, к сожалению, у органических светодиодов и ряд существенных недостатков. В первую очередь, это непомерно высокая стоимость изготовления, что пока и мешает выпускать такую продукцию в промышленных масштабах. Другой серьезной проблемой, является недолговечность материала, из которого делаются органические светодиоды.

Недостатки и проблемы с развитием технологий OLED очевидны и неоспоримы. Но очевидно и то, что преимущества, которые можно получить от применения органических светодиодов, заставляют крупнейшие компании и научные центры активно заниматьсяразработкой и развитием этих технологий.

Мощные светодиодные матрицы в освещении: устройство и особенности применения

Электролюминесценция полупроводникового перехода, при рекомбинации электронов и дырок, положена теперь в основу сверхэконормичных источников света. Светодиодные, часто называемые LED (сокращение от английского light-emitting diode), лампы постепенно завоевывают устойчивую позицию на рынке современных энергосберегающих технологий освещения, как для бытовых нужд, так и для предприятий и даже для систем уличного освещения.

Светодиодные лампы превосходят по безопасности компактные люминесцентные лампы, в которых содержится ртуть, а лампы накаливания и вовсе становятся теперь пережитком далекого прошлого.

Главная причина, по которой происходит замещение ламп накаливания на светодиодные источники света, состоит в том, что лампа накаливания излучает в очень широком спектре, значительная часть которого просто не работает для освещения. Только 5 процентов всей потребляемой лампой накаливания мощности идут на освещение, а остальные – на нагрев.

Именно поэтому так широко представлены в последнее время на рынке очень мощные светодиоды и светодиодные матрицы (монолитные сборки), для замены индустриальных светильников. Светодиод излучает в довольно узком диапазоне спектра, например, оранжевый светодиод имеет длину волны в диапазоне от 590 нм до 610 нм.

К достоинствам светодиодных источников света относятся:

• высокая световая отдача, сравнимая с натриевыми лампами (достигнуто значение в 160 люмен на ватт),

• прочность и вибростойкость, длительный срок службы (до 100000 часов),

• широкий диапазон для выбора световой температуры (от тёплого 2700 К до холодного 6500 К),

• чистота спектра, обеспечиваемая самим устройством прибора.

Благодаря малой инерционности, свет включаются сразу на полную яркость, независимо от температуры окружающей среды, а включение-выключение не оказывает существенного влияния на срок службы светодиодов. Угол излучения может быть от 15 до 180 градусов.

Использование таких средств совершенно безопасно для человека в силу низкого напряжения питания, невысокой рабочей температуры, и конечно, экологичности, обеспечиваемой отсутствием ртути и фосфора, а также ультрафиолетовой части излучения в спектре. Следует, однако, помнить, что высокие температуры вредны для любого полупроводника, поэтому не следует допускать нагрева выше 60-70 градусов Цельсия.

Если ограничить ток через кристалл до 320 миллиампер, световой поток уменьшится на 3-5%, но при этом продолжительность жизни светодиодного кристалла увеличивается на порядок, практически условия его электроснабжения будут идеальными.

Источником питания для светодиодов может служить любой источник со стабилизацией тока нагрузки, а если стабилизации по току нет, то должен быть обеспечен значительный запас по превышению максимально допустимого тока.

Изменение напряжения питания на 1 вольт может привести к возрастанию силы тока в два-три раза и следствием станет деградация кристалла (кристалл повредится – световой поток уменьшится) либо потемнение люминофора.

электролитические конденсаторы, в источнике питания, имеют ограничение по использованию при низких температурах,

При использовании светодиодных матриц на улице в условиях низких температур, следует помнить, что КПД существенно возрастет, а световой выход увеличится на 10-20 процентов от номинала. А через 500-1000 часов работы световой выход в любом случае станет больше на 5-10 процентов, это особенность кристаллов называется «эффектом тренировки».

С каждым годом технология производства мощных светодиодных матриц совершенствуется, производители ищут лучшие варианты люминофора. На данный же момент большинством производителей применяются желтые люминофоры, они являются модифицированными вариантами иттрий-алюминиевого граната, легированного трехвалентным церием.

Светодиодные технологии освещения эффективны, а конструкции из них довольно просты. Они нашли широкое применение в прожекторах, светильниках, светодиодных лентах, декоративной светотехнике и в простых фонариках. Их световая мощность достигает 5000 лм.

Сегодня светодиодные модули применяются для подсветки зданий, улиц, рекламных конструкций, тоннелей и мостов, фонтанов, они используются для подсветки офисных и производственных помещений, домашнего интерьера и элементов мебели, а также в различных современных дизайн-проектах.

В период праздников мощные светодиодные осветительные системы украшают фасады зданий, деревья, и другие объекты. Надёжность светодиодных источников света делает возможным их использование в труднодоступных для частой замены местах.

Уже к 2014 году во многих странах мира светодиодное освещение стремительно вытеснило прочие. Многие города планируют в скором времени перейти на светодиодное освещение улиц.