211service.com
Effektivare OLED-belysning
Energieffektivitet och flexibla belysningstillämpningar har länge varit löftet om organiska lysdioder (OLED). Tekniken har dock inte levt upp till sitt löfte, eftersom i typiska OLED:er frigörs endast 20 procent av det genererade ljuset från enheten. Det betyder att det mesta ljuset är fångat inuti glödlampan, vilket gör den mycket ineffektiv.
Stråla upp mig: En ny OLED-design kan hjälpa enheterna att avge mycket mer ljus. Elektronmikroskopbilder visar toppen av OLED med organiska och aluminiumskikt (överst) och ett organiskt rutnät innan de organiska och aluminiumskikten deponeras (mitten). Den nedre bilden visar polymermikrolinser på ytan av glassubstratet.
Forskare vid University of Michigan och Princeton University tror att de är på väg att bryta problemet med OLED-effektivitet. Forskarna har designat en OLED som ökar belysningen med 60 procent med hjälp av en kombination av ett organiskt rutnät som arbetar tillsammans med små mikrolinser som leder det fångade ljuset ut ur enheten.
Stephen Forrest, professor i elektroteknik och fysik vid Michigan, och Yuri Sun, från Princeton University, beskrev arbetet i augustinumret av Naturfotonik .
I OLED genereras vitt ljus genom att använda elektricitet för att skicka en elektron in i nanometertjocka lager av organiskt material som beter sig som halvledarmaterial. Typiskt är ljuset i substratet internt reflekterat och löper parallellt och inte vinkelrätt. Det är problemets kärna eftersom ljuset inte kan fly i vertikal riktning utan lite lirkning. I Forrests enheter bryter gallren det fångade ljuset och skickar det till de fem mikrometers kupolformade mikrolinserna. Ljuset skickas ut i en vertikal orientering som hjälper till att frigöra de fångade strålarna.
Forrest och hans medarbetare rapporterar att tekniken avger cirka 70 lumen från en watt effekt. Som jämförelse avger glödlampor 15 lumen per watt. Lysrör sänder ut ungefär 90 lumen per watt, men har förpliktelser: de producerar starkt ljus, saknar livslängd och använder miljöskadliga ämnen som kvicksilver.
Forrest säger att nästa steg i forskningen är att använda OLED:er som är mer effektiva än de som teamet använde i det aktuella projektet. Ser han bortom forskningslabbarbetet med dessa OLED:er är han försiktigt optimistisk att det ska vara möjligt att skala upp tillverkningen av enheterna, och att produktionskostnaderna för att tillverka de nya OLED:erna kommer att vara konkurrenskraftiga.
Idag går uppskattningsvis 22 procent av den producerade elen till belysning av byggnader. En mycket effektiv form av OLED-belysning kan avsevärt minska elbehovet och öka besparingarna. En annan faktor som påverkar den breda användningen av lysdioder är det faktum att de håller längre än glödlampor. Under de kommande 20 åren kan det snabba antagandet av LED-belysning i USA minska elbehovet med 62 procent och därmed eliminera 258 miljoner ton koldioxidutsläpp, enligt energidepartementet.
Det kommer att ta flera år att ersätta nuvarande belysning i kontorsbyggnader och hem med OLED. Men de fortsatta framstegen med att öka effektiviteten hos enheterna är uppmuntrande för forskarna. Lyckligtvis är OLEDs ljuset som bara fortsätter att ge, säger Forrest, som har tillbringat mycket av sin professionella forskarkarriär med fokus på OLED. Det finns så mycket att göra och så mycket som har gjorts, men det här är ändå ett ganska spännande framsteg.