O que são LEDs orgânicos?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Com o advento da comunidade mundial ao conceito de desenvolvimento sustentável, que implica o esverdeamento de toda a indústria e o aumento da consciência ambiental do consumidor, os produtos que levam o rótulo "orgânico" despertam grande interesse e crescente demanda. E os LEDs orgânicos não são exceção. Novas soluções tecnológicas e novos produtos invariavelmente atraem a atenção de consumidores "avançados" que acompanham os tempos. O que é - diodos emissores de luz orgânicos, quais são os princípios de seu trabalho e as perspectivas de uso? Este é o tema deste artigo.

Um pouco de história

As propriedades eletroluminescentes dos materiais orgânicos foram descobertas em 1950 pelo físico francês André Bernanoz. Mas foi somente em 1987 que essa descoberta se tornou uma solução tecnológica no primeiro dispositivo OLED fabricado pela Kodak. E em 2000, três químicos de uma só vez - A. McDiarmid, H. Shirakawa e A. Heeger - receberam o Prêmio Nobel por descobertas no campopolímeros condutores finos de origem orgânica. Somente em 2008, a primeira lâmpada OLED da OSRAM foi colocada à venda, da qual apenas 25 cópias foram feitas ao preço de 25.000 euros. Hoje, essas lâmpadas são oferecidas por várias empresas a um preço de 500 euros, e já existem várias direções nas tecnologias OLED: PHOLED, TOLED, FOLED e outras compreensíveis apenas para especialistas.

Onde é orgânico?

Estranhamente, mas o uso da palavra "orgânico" neste contexto não tem nada a ver com produtos de origem animal ou vegetal. Diodos emissores de luz orgânicos, ou OLED (do inglês Organic Light Emitting Diode), é um semicondutor feito de material de carbono que gera radiação quando uma corrente elétrica passa por ele. Em sua fabricação, são utilizados produtos de química orgânica (compostos de carbono), o que nos permite chamá-los de LEDs orgânicos.

Design e composição

O próprio dispositivo consiste em quatro partes: base, ânodo, cátodo, camadas condutoras e radiantes. A base ou substrato pode ser feito de vidro, plástico ou placas metalizadas. O ânodo é óxido de índio dopado com estanho. As camadas condutora e radiante são camadas de polímeros e compostos orgânicos de baixo peso molecular. O cátodo é feito de alumínio, cálcio ou outro metal.

Tecnologia não é para físicos

Os diodos emissores de luz orgânicos são dispostos no princípio de um sanduíche. Várias camadas finas de semicondutoresde origem orgânica são colocados entre eletrodos de carga diferente (positivo e negativo). E tudo isso está localizado com base em um material transparente - vidro ou plástico (por exemplo, poliamida flexível). Quando a corrente passa pelos eletrodos, eles formam partículas carregadas (quasipartículas e elétrons). Na camada orgânica intermediária, essas partículas se concentram e criam excitação de alta energia, o que provoca a emissão de luz de cores diferentes pela camada orgânica. Assim, a matriz ativa em diodos emissores de luz orgânicos é precisamente camadas orgânicas luminescentes ou fosforescentes.

Tipos de matrizes OLED

Os displays OLED são divididos em matriz ativa e matriz passiva pelo tipo de matriz. Os dispositivos de matriz ativa são controlados por transistores de efeito de campo de filme fino, localizados sob o filme do ânodo. Na matriz passiva, a imagem é formada no ponto de interseção de tiras de anodo e catodo localizadas perpendicularmente, enquanto o controle é realizado a partir de um circuito externo. Com base nisso, existem três esquemas para displays OLED coloridos:

• Com emissores de cores separados - três matrizes orgânicas emitem três cores primárias (azul, verde e vermelho) a partir das quais a imagem é formada.
• Com três emissores brancos e filtros de cores especiais.
• Emissores azuis convertem comprimentos de onda curtos em comprimentos de onda longos de vermelho e verde.

Aplicação moderna

Hoje, as tecnologias OLED são usadas principalmente emdesenvolvimentos altamente especializados. Dispositivos de holografia e visão noturna, displays orgânicos de rádios de carro e câmeras digitais, telas de telefone e fontes de luz, TVs e monitores - tudo isso é a realidade das tecnologias OLED.

vida útil do OLED

Todos os dispositivos modernos criados usando essa tecnologia, mais cedo ou mais tarde, exibem cores queimadas. Ainda na abertura, descobriu-se a fragilidade da radiação dos diodos emissores de luz orgânicos. A vida útil de um dispositivo hoje é considerada quase esgotada se o brilho da tela diminuir em 50%. A operação é interrompida neste indicador de cerca de 70%. Mas os investimentos das corporações nessas tecnologias estão dando frutos - na maioria das vezes, os consumidores trocam dispositivos desatualizados antes que estejam perto do fim de sua vida útil.

O mais o mais

O maior painel OLED até hoje é o produto de um projeto conjunto entre OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. O tamanho do painel é de 33 por 33 cm, a área da parte ativa é de 828 sq. cm e abertura - 76%. Com um brilho de 1 mil candelas por metro quadrado, o fluxo de partículas de luz é de 25 lúmens por watt. O maior painel Lumiotec à venda hoje tem 15 por 15 centímetros e tem um fluxo luminoso de até 60 lúmens por watt, o que equivale a uma lâmpada fluorescente. E a Panasonic planeja lançar uma tela OLED de 128 lumens por watt até 2020. Uma corporação americana concorre com elaDoE, que promete painéis com até 170 lumens por watt.

Perspectivas para painéis OLED

A maioria dos projetos existentes hoje são protótipos. Eles são caros, feitos em quantidades limitadas, não dobram e ainda não são eficazes o suficiente. Grandes corporações têm focado suas atividades na redução do custo do projeto, aumentando o tamanho e aumentando a produtividade. Especialistas preveem o aparecimento em massa deste produto com preços acessíveis no mercado mundial até 2020.

iluminação OLED

Os LEDs orgânicos na iluminação ainda estão engatinhando no mercado. A produção em massa deste produto ainda não foi lançada por nenhuma corporação. O preço dessas lâmpadas ainda é bastante alto para o consumidor médio, e seu brilho e vida útil deixam muito a desejar. A participação de mercado global de US$ 75 bilhões em iluminação OLED é uma quantia bem pequena. Os consumidores desses produtos não são pessoas físicas, mas outras empresas que se dedicam ao design de móveis e instalações, bem como empresas do setor automotivo.

Prós e contras

Os LEDs orgânicos têm vantagens e desvantagens. Entre os primeiros, seu baixo consumo de energia e distribuição uniforme de luz em todo o painel, alta eficiência, respeito ao meio ambiente e luz suave são indiscutíveis. Mas a principal vantagem é a capacidade de dar-lhes flexibilidade e sutileza. E as deficiências podem ser consideradas a curta vida útil dos diodos, o alto custo e os problemas tecnológicos (orgânicoscomponente oxida em contato com a água, o que requer vedação adicional). Mas as corporações continuam investindo no desenvolvimento dessas tecnologias, vendo-as como o futuro da eletrônica.

Quão sustentável é isso

Os materiais OLED não contêm metais pesados e elementos tóxicos como mercúrio. Eles são facilmente reciclados e não requerem coleta especial e capacidades tecnológicas adicionais para descarte. O irídio das lâmpadas fosforescentes OLED não é tóxico e a quantidade é extremamente pequena. O transporte de painéis OLED finos e leves requer menos recursos, o que reduz custos e reduz a carga sobre o meio ambiente. Por exemplo, uma TV OLED de 55 polegadas tem 4 mm de espessura e pesa cerca de 4-5 kg.

Ficção se tornará realidade

Apesar do ceticismo de alguns especialistas, a maioria está confiante de que a tecnologia OLED será um grande avanço no século XXI. Projetos fantásticos se tornarão reais, a saber:

• São essas tecnologias que tornarão possível criar uma imagem tridimensional não ilusória, mas bastante realista.
• A iluminação em todos os lugares será substituída por lâmpadas OLED.
• Painéis solares transparentes serão exibidos.
• Os monitores de gadgets flexíveis cabem no seu bolso.
• Os monitores incrivelmente leves com alta qualidade de cor e amplo ângulo de visão terão uma resposta instantânea, com o menor tamanho e dimensões.
• A aplicação da tecnologia na indústria militar é geralmente incrível.
• Aquiroupas brilhantes já apareceram em coleções de designers.

Mas não pare por aí - o lema dos cientistas teóricos e praticantes. A ciência moderna está há muito tempo em um ponto de bifurcação, quando qualquer descoberta pode transformar o desenvolvimento da civilização em um curso completamente imprevisível. Há muitos exemplos de tais descobertas: esta é a plenitude do vácuo e os tubos de Krasnikov e até a descoberta de compostos orgânicos no espaço profundo. Hoje, a vanguarda dos aparelhos eletrônicos são os diodos emissores de luz orgânicos, mas e amanhã - quem sabe?