Что такое OLED освещение?

О разделе

Основной целью данного раздела является объяснение принципов работы OLED-панелей и свойств OLED-освещения на максимально простым языком. Однако, если у вас остались вопросы - пишите в почту. Мы будем добавлять из к данному описанию выделенными цитатами.

Перепечатка и копирование только с разрешения автора и с указанием источника. Большинство изображений защищено авторским правом.

Внутренняя структура OLED панели

OLED = Organic light-emitting diode, или органический светодиод. Для начала стоит знать, что любой OLED-элемент представляет собой "бутерброд" из разных слоев. Каждый слой имеет свою конкретную задачу.  При этом толщина некоторых из них меньше человеческого волоса и создать их можно только в высокотехнологичных машинах, работающих по высочайшим требованиями.

Рис. 1 Источник фото: www.oledworks.com

  1. ОСНОВАНИЕ/ПОДЛОЖКА (CORE). Самыми распространенными материалами основания OLED панели (хлебом у нашего бутерброда), на котором все и происходит являются стекло или пластик. Стекло применяют из-за его дешевизны, а пластик из-за долговечности и гибкости для создания гнущихся панелей. Так же оба материала имеют очень ровную поверхность, что упрощает нанесение других слоев. И самое главное  - они прозрачные, что позволяет свету выходить наружу! На подложке располагаются два электрода: анод и катод, между которыми и находятся органические слои, где и зарождается свет.
    В случае с производителем OLEDWorks, гибкие панели выполнены на специальном гнущемся (!) стекле Corning® Willow® Glass толщиной 0,1 мм. О его уникальных характеристиках и процессе создания читайте здесь
  2. Катод представляет собой металлическую фольгу, которая покрывает всю область панели. Он является верхним внутренним слоем и находится на обратной стороне OLED (дальней от подложки). Свет идет в обратную от него сторону.  Накрывает катод защитное покрытие, о котором далее.
  3.  Indium tin oxide

    Рис.2 - пленка оксида индия-олова

    С Анодом все немного интересней. Разумеется, возникает вопрос о том, как через него проходит свет, если органические материалы находятся в центре. Весь секрет в материале анода. Он называется ITO (Indium tin oxide) или оксид индия-олова. Мало того, что он прозрачный для видимого света (хотя ИК-излучение уже не пропускает), так еще и является полупроводником n-типа с проводимостью, сравнимой с металлической. Благодаря своим свойствам он повсеместно используется в производстве электродов для ЖК и OLED дисплеев, а также сенсорных экранах. Сам по себе Анод представляет узорчатый проводящий слой, нанесенный методом поверхностного напыления в высоком вакууме. Узор является ничем иным, как TFT (thin-film transistor) или тонкопленочные транзисторы. Иногда эта структура очень упрощается, но именно она позволяет управлять конкретным пикселем на дисплее.
Оксид индия-олова наносят различными методами, в зависимости от нужной прозрачности и материала подложки. При нанесении на стекло используется метод напыления в высоком вакууме, но при этом подложка, на которую наносят прозрачные электроды, может нагреваться до 400 °С. Это неприемлемо для большинства термопластичных материалов. - Википедия
  1. Защита и герметизация. Поскольку органические слои очень чувствительны к окислению, его нужно надежно защитить от внешней среды. Эта процедура называется запечатыванием или модным словом инкапсуляция (encapsulation). Фактически весь наш «бутерброд» на стекле заклеивается сверху (поверх катода) специальным композитным материалом.  Говоря простым языком это особенный и очень надежный термоскотч. Данное покрытие так же частично защищает от механических повреждений или воздействия агрессивных элементов.
В одном или нескольких местах из-под защитного слоя выходят контактные площадки для подачи питания. Этим каналам уделяется особое внимание во время запечатывания, чтобы предотвратить разгерметизацию.
  1. Органический слой. Органическим он называется не потому, что состоит из еды или тканей живых существ, а потому, что в его состав входит углерод. А в данном случае мы будем говорить об органических полупроводниках - твердых веществах, которые приобретают проводимость электронов и дырок под внешним воздействием.Очень тонкие слои органических материалов наносятся на поверхность анода с последующим металлическим катодом или вторым электродом. Эти слои очень тонкие, и каждый слой может содержать несколько материалов. Выбор органических присадок определяет длину волны или цвет излучаемого света. Т.е. в зависимости от кол-ва органических слоев и выбранных материалов мы можем получить тот цвет, который нам необходим. Не только разные варианты белого, но и цветные.

Рис. 3 - цвет OLED в зависимости от типа органического соединения

Органические слои неупорядочены. Это означает, что в отличие от светодиодов, они не требуют кристаллической подложки. Поэтому освещение OLED может быть построено на широком спектре недорогих подложек и на широких носителях, что делает их идеальными для источников света большой площади.
    1. Дополнительные материалы.

Рис. 4. OLED панель в корпусе. Источник фото: www.oledworks.com

-С лицевой стороны стекла наклеивают различные пленки для лучшего рассеивания света, излучаемого OLED-панелью. -Стеклянные панели хрупкие и поэтому их часто заключают в защитные рамки для удобства монтажа и транспортировки. -Контактная группа может снабжаться проводом и разъемом для удобства подключения.
Еще больше информации по структуре OLED и организации гибких панелей читайте здесь. Небольшое видео можно найти здесь.
 

Почему светится OLED панель?

Принцип работы OLED панели очень схож со светодиодом (LED). Для тех, кто знаком с принципом работы первого не будет сложностей в понимании образования света в OLED.

  • Как писалось ранее, постоянный ток подается на электроды. Поток электронов протекает от  катода к аноду.
  • Носители заряда с анода и катода вводятся в органические слои, возникает электролюминесценция и испускается видимый свет.

  • Происходит преобразование электрической энергии в световую в результате рекомбинации электронов и дырок, выпущенных в эмиссионный слой. При рекомбинации электрон начинает терять энергию, что сопровождается излучением фотонов или эмиссией. Поэтому и слой называется эмиссионным.

В химии HOMO и LUMO являются типами молекулярных орбиталей. Эти аббревиатуры означают наиболее занятую молекулярную орбиту и самую низкую незанятую молекулярную орбиту соответственно. Разность энергий между HOMO и LUMO называется щелью HOMO – LUMO.
Уровень HOMO для органических полупроводников примерно такой же, как максимум валентной зоны для неорганических полупроводников и квантовых точек. Такая же аналогия может быть проведена между уровнем LUMO и минимумом зоны проводимости.

Что особенного в самом свете OLED?

Чем же OLED освещение отличается от светодиодного при некоторой схожести конструкции?

  1. OLED-освещение на данный момент считается одним из самых безопасных и дружественных человеку среди прочих искусственных источников света. Оно не оказывает негативного влияния на физическое и психологическое здоровье человека. Наоборот, способствует улучшению самочувствия во многих случаях.
    Как OLED влияет на самочувствие человека, его настроение, а так же здоровье кожи и глаз. О том, чем опасен синий свет и каким вредным воздействиям мы подвергаемся ежедневно читайте здесь.

2. Качество света OLED можно назвать превосходным! Смотрите сами:

  • CRI >93 (R9>75), TM-30 Rf/Rg - 85/98. Что значат все эти индексы? Это коэффициент цветопередачи. Он значат то, что в OLED освещении вы видите все цвета превосходно! OLED по своему спектру очень близок к солнечному свету. Вы почувствуете это сразу, особенно зимой, когда так не хватает естественного света.
  • OLED-панель не греется, а значит ей не нужны громоздкие радиаторы. Она не сушит воздух и не сжигает кислород, а так же не обожжет при касании.
  • OLED не несет в себе вредного синего света, который очень опасен для глаз и присутствует во всех светодиодах. Считается, что воздействие синего света в диапазоне 450–470 нанометров (нм) может привести к необратимому повреждению глаз. Но с OLED у вас не будет сухости и раздражения глаз, усталости или головной боли. При этом повысится  восприятие и концентрация.
    Как OLED-освещение влияет на вашу работоспособность и продуктивность ваших сотрудников читайте здесь.
  • OLED-лампы не излучают ультрафиолетовых лучей, что устраняет любые проблемы со здоровьем кожи. OLED освещение — один из самых безопасных вариантов освещения внутреннего пространства. В то время как небольшие дозы ультрафиолетовых (УФ) лучей солнца обеспечивают существенную пользу для здоровья, такую как выработка витамина D и улучшение настроения, чрезмерное воздействие ультрафиолета наносит вред коже с риском, варьирующимся от морщин до рака. К сожалению, пребывание внутри помещения не всегда защитит вас от ультрафиолетового излучения. Некоторые источники искусственного освещения производят УФ-излучение, и мы рекомендуем держаться на некотором расстоянии от их света.
  • Свет OLED уникален тем, что является поверхностным источником света, а не точечным, как светодиоды.  Он излучает мягкий свет, что позволяет размещать его рядом с пользователем, например, в настольных лампах и бра. Стало возможным добиться полного отсутствия бликов, благодаря равномерному  распределению света.  Вы почувствуете реальное уменьшение усталость глаз и повышение эффективность выполнения ваших задач.
  • Свет OLED осветит ваш мир без теней, не используя сложные отражатели или рассеиватели. Добро пожаловать в мягки и не ослепляющий свет, обладающий почти идеальной однородностью!
  • Громоздкие светильники для точечных источников света станут устаревшими. Новое OLED освещение будет подчеркивать архитектуру, а не загромождать ее. OLED панель тонкая, прочная и легкая. Технология обеспечивает быстрое время включения, широкие рабочие температуры и отсутствие шума.
  • Нет пульсаций и мерцания. Если вы когда-либо находились под мерцающей лампой, то вы, вероятно, также испытали неприятные ощущения от «дребезжания». Некоторые частоты мерцания вы даже не видите, но ваши рецепторы чувствуют их. Блики и мерцание от светодиодных и флуоресцентных источников света могут привести к множеству проблем, таких как мигрень, головные боли и напряжение глаз, вызывая дискомфорт и рассеянное внимание.  OLED обеспечивает натуральное рассеивание и отсутствие бликов. OLED светильники освещают пространство без затемнений и пересветов, делая помещение более комфортным.
  • OLED освещение не содержит ртути, что устраняет проблемы с утилизацией и загрязнением, связанные с флуоресцентным освещением.

 

Принципиально новые возможности в дизайне! (в разработке)