В области OLED-освещения форма светодиодов давно ценится больше, чем их функциональность. Новое исследование китайских учёных демонстрирует архитектуру OLED с настраиваемым цветом, которая не только расширяет границы спектрального управления, но и переосмысливает, как OLED могут соответствовать потребностям освещения, учитывающего циркадные ритмы, специализированных архитектурных решений и садоводческих применений.
Вместо использования отдельного компонента белого света команда добилась настройки цвета в реальном времени от тёплых к холодным оттенкам путём регулировки напряжения, что привело к плавным спектральным переходам в диапазоне до 11 411 Кельвинов. Но за этими цифрами скрывается и более глубокий смысл. Эти устройства демонстрируют признаки преодоления некоторых ограничений, связанных с материалами и надёжностью, которые долгое время препятствовали применению органических светодиодов в системах общего освещения: более сбалансированная рекомбинация экситонов, более низкие рабочие напряжения и потенциальные пути к созданию более прочных и гибких осветительных элементов.
Освещение OLED пока еще не вернуло себе статус основного направления у светодиодов, но это исследование позиционирует его как надежный инструмент, хотя и узкоспециализированный, подходящий для приложений, требующих визуальной мягкости, спектральной адаптивности и форм-факторов, приоритетных с точки зрения дизайна.
Эта статья может вновь пробудить интерес к этой технологии в некоторых специализированных областях, когда-то провозглашенной следующим крупным прорывом в области общего освещения, хотя пока неясно, является ли это технологическим возрождением или просто ярким примечанием.
Возможность регулировки цвета и более высокая эффективность. Новое исследование, проведенное группой ученых из Цзилиньского университета, представило OLED-дисплей, способный динамически регулировать свою коррелированную цветовую температуру (ККТ) в диапазоне от тёплого 3451 К до холодного 8073 К. Это делает его идеальным для адаптации к циклам дневного света или для освещения помещений, синхронизированного с циркадными ритмами человека. Одна из конфигураций даже достигает диапазона ККТ 11411 К, что является одним из самых широких диапазонов ККТ для OLED-дисплеев на сегодняшний день.
Эти устройства используют двухслойную структуру излучения, разделенную тщательно разработанным спейсером, что обеспечивает точное перемещение области рекомбинации экситонов. Это позволяет OLED-дисплею излучать больше синего или оранжевого света в зависимости от приложенного напряжения. Этот технологический прорыв напрямую отвечает потребности в регулируемом белом освещении, которое стремительно набирает популярность в коммерческом дизайне интерьеров, образовании и здравоохранении.
OLED-устройство с добавлением оранжевого красителя достигло пиковой энергоэффективности 106 лм/Вт — значительное улучшение для OLED-устройств, но всё ещё ниже типичных показателей для современных высокопроизводительных светодиодных корпусов. Важно отметить, что это измерение проводилось в идеальных лабораторных условиях для монохромного OLED-элемента, а не для элемента белого света, тестируемого на системном уровне.
Почему OLED-освещение никогда не было широко распространено
Чтобы понять значение этих цифр, важно вспомнить историю развития OLED-освещения и трудности, с которыми оно столкнулось.
В начале 2010-х годов OLED-панели рекламировались как будущее общего освещения: сверхтонкие, рассеивающие свет, не дающие бликов и эстетически привлекательные. Однако они постоянно терпели неудачу в коммерческом плане. Согласно многочисленным оценкам Министерства энергетики США (ДОУ), окончательная маргинализация OLED-освещения обусловлена сочетанием следующих факторов:
Разрыв в эффективности: Хотя OLED-светодиоды выглядели многообещающе в теории, их реальная эффективность оказалась ниже ожидаемой. Испытания в лабораториях Министерства энергетики США показали, что OLED-светильники обычно достигают лишь 23–45 лм/Вт, в то время как аналогичные светодиодные светильники часто превышают 100 лм/Вт. Даже сегодня стандартные светодиоды остаются значительно более эффективными, чем OLED-светодиоды.
Высокая стоимость и низкая отдача: Министерство энергетики США прогнозировало, что для конкуренции со светодиодными панелями стоимость OLED-панелей необходимо будет контролировать на уровне около 100 долларов за квадратный метр. Однако из-за сложности производственных процессов и сложностей с упаковкой фактическая стоимость значительно выше.
Проблемы с долговечностью и надёжностью: OLED-дисплеи подвержены воздействию влаги и кислорода, что приводит к преждевременному появлению тёмных пятен и короткому замыканию. Обычно используются стандартные светодиодные драйверы, но они несовместимы с характеристиками OLED-дисплеев, что приводит к дальнейшему снижению эффективности и проблемам с мерцанием.
Отсутствие стандартов и экосистемы: из-за отсутствия взаимозаменяемых компонентов, стандартизированных драйверов или разъемов Затыкать-и-Играть OLED-дисплеи рискованны для проектировщиков и дороги для интеграторов.
Тем временем светодиодные технологии стремительно развиваются. Светодиодные панели с боковым свечением наконец-то эстетически сопоставимы с OLED и превосходят их практически по всем техническим и экономическим показателям.
Это просто узкоспециализированное движение, а не революция?
Итак, что означает это новое исследование для будущего OLED? Технологический прогресс реален. Уровень производительности, демонстрируемый устройствами, изготовленными в лабораторных условиях, когда-то был теоретическим идеалом сторонников OLED-освещения. Однако лаборатория — это не завод, и результаты лабораторных испытаний не гарантируют готовых к выходу на рынок решений.
Внедрение в промышленность требует значительного спроса в конкретных сценариях применения. Кроме того, необходимы развитая цепочка поставок, снижение затрат и надежные данные о сроке службы, чего в настоящее время не хватает. Предыдущий анализ Министерства энергетики США показал, что даже хорошо структурированные OLED-дисплеи испытывают резкое сокращение срока службы при работе с высокой яркостью. Более того, в отличие от светодиодов, для OLED-дисплеев в настоящее время отсутствует стандартизированная система испытаний на срок службы, аналогичная ЛМ-80.
Тем не менее, OLED-технологии всё ещё имеют очень узкий, но весьма перспективный путь для профессионального развития в современных системах освещения, особенно там, где визуальная мягкость, целостность дизайна и регулируемость важнее простой экономичности в отношении люмен/ватт. Дизайнеры по-прежнему ценят способность OLED-технологий обеспечивать безбликовое, визуально насыщенное освещение в почти скульптурно тонком форм-факторе.