211service.com
Efficiëntere OLED-verlichting
Energie-efficiëntie en flexibele verlichtingstoepassingen zijn al lang de belofte van organische lichtemitterende diodes (OLED's). De technologie heeft zijn belofte echter niet waargemaakt, omdat in typische OLED's slechts 20 procent van het gegenereerde licht door het apparaat wordt vrijgegeven. Dat betekent dat het meeste licht in de lamp wordt opgesloten, waardoor deze zeer inefficiënt is.
Straal mij omhoog: Een nieuw OLED-ontwerp zou ervoor kunnen zorgen dat de apparaten veel meer licht uitstralen. Elektronenmicroscoopbeelden tonen de bovenkant van de OLED met organische en aluminiumlagen (boven) en een organisch raster voordat de organische en aluminiumlagen (midden) worden afgezet. De onderste afbeelding toont polymeer microlenzen op het oppervlak van het glazen substraat.
Onderzoekers van de University of Michigan en Princeton University denken dat ze een manier hebben gevonden om de blokkade van OLED-efficiëntie te doorbreken. De wetenschappers hebben een OLED ontworpen die de verlichting met 60 procent verhoogt met behulp van een combinatie van een organisch raster dat samenwerkt met kleine microlenzen die het ingesloten licht uit het apparaat leiden.
Stephen Forrest, een professor in elektrotechniek en natuurkunde in Michigan, en Yuri Sun, van de Princeton University, beschrijven het werk in het augustusnummer van Natuurfotonica .
In OLED's wordt wit licht gegenereerd door elektriciteit te gebruiken om een elektron in nanometer-dikke lagen organische materialen te sturen die zich gedragen als halfgeleidermaterialen. Typisch wordt het licht in het substraat inwendig gereflecteerd en loopt parallel en niet loodrecht. Dat is de kern van het probleem, omdat het licht niet in verticale richting kan ontsnappen zonder enige aansporing. In de apparaten van Forrest breken de roosters het ingesloten licht en sturen het naar de koepelvormige microlenzen van vijf micrometer. Het licht wordt in een verticale richting uitgezonden, wat helpt om de gevangen stralen vrij te laten.
Forrest en zijn collega's melden dat de technologie ongeveer 70 lumen uitstraalt van een watt aan vermogen. Ter vergelijking: gloeilampen stralen 15 lumen per watt uit. Fluorescentielampen geven ongeveer 90 lumen licht per watt, maar hebben nadelen: ze produceren fel licht, gaan niet lang mee en gebruiken milieuschadelijke stoffen zoals kwik.
Forrest zegt dat de volgende stap in het onderzoek is om OLED's te gebruiken die efficiënter zijn dan de OLED's die het team in het huidige project gebruikte. Als hij verder kijkt dan het onderzoekslaboratorium voor deze OLED's, is hij voorzichtig optimistisch dat het mogelijk moet zijn om de productie van de apparaten op te schalen en dat de productiekosten voor de productie van de nieuwe OLED's concurrerend zullen zijn.
Vandaag gaat naar schatting 22 procent van de geproduceerde elektriciteit naar de verlichting van gebouwen. Een zeer efficiënte vorm van OLED-verlichting zou de elektriciteitsvraag aanzienlijk kunnen verminderen en de besparingen kunnen verhogen. Een andere factor die de brede acceptatie van LED's beïnvloedt, is het feit dat ze langer meegaan dan gloeilampen. Volgens het Department of Energy zou de snelle invoering van LED-verlichting in de Verenigde Staten de komende 20 jaar de elektriciteitsvraag met 62 procent kunnen verminderen en dus 258 miljoen ton CO2-uitstoot kunnen elimineren.
Het zal enkele jaren duren om de huidige verlichting in kantoorgebouwen en woningen te vervangen door OLED's. Maar de voortdurende vooruitgang bij het verhogen van de efficiëntie van de apparaten is bemoedigend voor onderzoekers. Gelukkig zijn OLED's het licht dat maar blijft geven, zegt Forrest, die een groot deel van zijn professionele onderzoekscarrière heeft besteed aan OLED's. Er moet nog zoveel worden gedaan en er is zoveel gedaan, maar dit is niettemin een behoorlijk opwindende vooruitgang.