ما هي المصابيح العضوية؟

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

مع ظهور المجتمع العالمي لمفهوم التنمية المستدامة ، والذي يعني تخضير الصناعة بأكملها وزيادة الوعي البيئي للمستهلك ، تجذب المنتجات التي تحمل علامة "عضوية" اهتمامًا كبيرًا وزيادة الطلب. والمصابيح العضوية ليست استثناء. الحلول التكنولوجية الجديدة والمنتجات الجديدة تجذب دائمًا انتباه المستهلكين "المتقدمين" الذين يواكبون العصر. ما هو - الثنائيات العضوية الباعثة للضوء ، ما هي مبادئ عملها وآفاق استخدامها؟ هذا هو موضوع هذه المقالة

مجرد القليل من التاريخ

تم اكتشاف خصائص الإنارة الكهربائية للمواد العضوية في عام 1950 من قبل الفيزيائي الفرنسي أندريه برنانوز. ولكن لم يكن هذا الاكتشاف حلاً تقنيًا حتى عام 1987 في أول جهاز OLED تم تصنيعه بواسطة Kodak. وفي عام 2000 ، حصل ثلاثة كيميائيين في آن واحد - A. McDiarmid و H. Shirakawa و A. Heeger - على جائزة نوبل للاكتشافات في هذا المجالبوليمرات رقيقة الموصلة من أصل عضوي. فقط في عام 2008 ، تم طرح أول مصباح OSRAM OLED للبيع ، حيث تم إنتاج 25 نسخة فقط بسعر 25000 يورو. اليوم ، تقدم العديد من الشركات مثل هذه المصابيح بسعر 500 يورو ، وهناك بالفعل عدة اتجاهات في تقنيات OLED: PHOLED و TOLED و FOLED وغيرها من الأشياء التي لا يمكن فهمها إلا للمتخصصين.

أين العضوية؟

من الغريب أن استخدام كلمة "عضوي" في هذا السياق لا علاقة له بمنتجات من أصل حيواني أو نباتي. الثنائيات العضوية الباعثة للضوء ، أو OLED (من الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي الإنجليزي) ، هي أشباه موصلات مصنوعة من مادة الكربون التي تولد الإشعاع عندما يمر تيار كهربائي عبره. في تصنيعها ، يتم استخدام منتجات الكيمياء العضوية (مركبات الكربون) ، مما يسمح لنا بتسميتها بمصابيح LED العضوية.

التصميم والتكوين

يتكون الجهاز نفسه من أربعة أجزاء: القاعدة ، والأنود ، والكاثود ، والطبقات الموصلة والمشعة. يمكن أن تكون القاعدة أو الركيزة مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك أو الألواح المعدنية. الأنود هو أكسيد الإنديوم مخدر بالقصدير. الطبقات الموصلة والمشعة عبارة عن طبقات من البوليمرات ومركبات عضوية منخفضة الوزن الجزيئي. الكاثود مصنوع من الألومنيوم أو الكالسيوم أو معادن أخرى.

التكنولوجيا ليست للفيزيائيين

الثنائيات العضوية الباعثة للضوء مرتبة على مبدأ الساندويتش. عدة طبقات رقيقة من أشباه الموصلاتذات أصل عضوي محصورة بين أقطاب كهربائية مشحونة مختلفة (موجبة وسالبة). وكل هذا يقع على أساس مادة شفافة - زجاج أو بلاستيك (على سبيل المثال ، مادة البولي أميد المرنة). عندما يمر التيار عبر الأقطاب الكهربائية ، فإنها تشكل جسيمات مشحونة (أشباه جسيمات وإلكترونات). في الطبقة العضوية الوسطى ، تتركز هذه الجزيئات وتخلق إثارة عالية الطاقة ، مما يتسبب في انبعاث ضوء بألوان مختلفة من الطبقة العضوية. وبالتالي ، فإن المصفوفة النشطة على الثنائيات العضوية الباعثة للضوء هي طبقات عضوية مضيئة أو فسفورية بدقة.

أنواع مصفوفات OLED

تنقسم شاشات OLED إلى مصفوفة نشطة ومصفوفة سلبية حسب نوع المصفوفة. يتم التحكم في أجهزة المصفوفة النشطة بواسطة ترانزستورات ذات تأثير حقل رقيق ، والتي تقع تحت فيلم الأنود. في المصفوفة السلبية ، يتم تشكيل الصورة عند نقطة التقاطع لشرائط القطب الموجب والكاثود المتعامدة ، بينما يتم التحكم من دائرة خارجية. بناءً على ذلك ، هناك ثلاثة مخططات لشاشات OLED الملونة:

• مع بواعث ألوان منفصلة - ثلاث مصفوفات عضوية تنبعث منها ثلاثة ألوان أساسية (أزرق وأخضر وأحمر) تتكون منها الصورة.
• بثلاث بواعث بيضاء ومرشحات لونية خاصة.
• بواعث زرقاء تحول موجات قصيرة إلى أطوال موجية طويلة من الأحمر والأخضر.

تطبيق حديث

اليوم ، تُستخدم تقنيات OLED بشكل أساسي فيتطورات عالية التخصص. أجهزة التصوير المجسم والرؤية الليلية ، وشاشات عرض عضوية لراديو السيارة والكاميرات الرقمية ، وشاشات الهاتف ومصادر الضوء ، وأجهزة التلفاز والشاشات - كل هذا هو حقيقة تقنيات OLED.

عمر OLED

تظهر جميع الأجهزة الحديثة التي تم إنشاؤها باستخدام هذه التقنية عاجلاً أم آجلاً احتراق اللون. حتى عند الافتتاح ، تم اكتشاف هشاشة إشعاع الثنائيات العضوية الباعثة للضوء. تعتبر مدة خدمة الجهاز اليوم شبه مستنفدة إذا انخفض سطوع الشاشة بنسبة 50٪. توقف التشغيل عند هذا المؤشر بحوالي 70٪. لكن استثمارات الشركات في هذه التقنيات تؤتي ثمارها - في كثير من الأحيان ، يغير المستهلكون الأجهزة القديمة قبل أن يقتربوا من نهاية عمر خدمتهم.

الأكثر

أكبر لوحة OLED حتى الآن هي نتاج مشروع مشترك بين OSRAM و Philips و Novaled و Fraunhoter IPMS. تبلغ مساحة اللوحة 33 × 33 سم ، وتبلغ مساحة الجزء النشط 828 مترًا مربعًا. سم ، وفتحة العدسة - 76٪. مع سطوع 1000 شمعة لكل متر مربع ، يكون تدفق جزيئات الضوء 25 لومن لكل واط. أكبر لوحة Lumiotec معروضة للبيع اليوم هي 15 × 15 سم ولديها تدفق ضوئي يصل إلى 60 لومن لكل وات ، وهو ما يعادل لمبة إضاءة فلورية واحدة. وتخطط باناسونيك لإطلاق شاشة OLED تبلغ 128 لومن لكل وات بحلول عام 2020. شركة أمريكية تتنافس معهاDoE ، الذي يعد بألواح تصل إلى 170 لومن لكل واط.

آفاق لوحات OLED

معظم التصاميم الحالية هي نماذج أولية. إنها غالية الثمن ، ومصنوعة بكميات محدودة ، ولا تنحني وليست فعالة بعد بشكل كافٍ. ركزت الشركات الكبيرة أنشطتها على تقليل تكلفة المشروع ، وزيادة الحجم وزيادة الإنتاجية. يتوقع الخبراء ظهور هذا المنتج على نطاق واسع وبأسعار معقولة في السوق العالمية بحلول عام 2020.

إضاءة OLED

لا تزال مصابيح LED العضوية في الإضاءة في مهدها في السوق. لم يتم إطلاق الإنتاج الضخم لهذا المنتج من قبل أي شركة. لا يزال سعر هذه المصابيح مرتفعًا جدًا بالنسبة للمستهلك العادي ، كما أن سطوعها وعمرها يتركان الكثير مما هو مرغوب فيه. إن حصة السوق العالمية من إضاءة OLED البالغة 75 مليار دولار هي مبلغ صغير جدًا. مستهلكو هذه المنتجات ليسوا أفرادًا ، بل شركات أخرى تعمل في تصميم الأثاث والمباني ، وكذلك الشركات في صناعة السيارات.

إيجابيات وسلبيات

المصابيح العضوية لها مزايا وعيوب. من بين العوامل الأولى ، استهلاكها المنخفض للطاقة والتوزيع المنتظم للضوء على اللوحة بأكملها ، والكفاءة العالية ، والملاءمة البيئية والضوء الخافت ، كلها أمور لا جدال فيها. لكن الميزة الرئيسية هي القدرة على منحهم المرونة والبراعة. ويمكن اعتبار العيوب قصر عمر الثنائيات والتكلفة العالية والمشاكل التكنولوجية (عضويةيتأكسد المكون عند ملامسته للماء ، الأمر الذي يتطلب إحكامًا إضافيًا). لكن الشركات تواصل الاستثمار في تطوير هذه التقنيات ، معتبرة إياها مستقبل الإلكترونيات.

ما مدى استدامة هذا

لا تحتوي مواد OLED على معادن ثقيلة وعناصر سامة مثل الزئبق. يمكن إعادة تدويرها بسهولة ولا تتطلب تجميعًا خاصًا وقدرات تكنولوجية إضافية للتخلص منها. إيريديوم المصابيح الفسفورية OLED غير سام والكمية صغيرة للغاية. يتطلب نقل لوحات OLED الرقيقة والخفيفة موارد أقل ، مما يقلل التكاليف ويقلل العبء على البيئة. على سبيل المثال ، تلفزيون OLED مقاس 55 بوصة بسمك 4 مم ويزن حوالي 4-5 كجم.

الخيال سيصبح حقيقة

على الرغم من شكوك بعض الخبراء ، إلا أن معظمهم واثق من أن تقنية OLED ستكون إنجازًا كبيرًا في القرن الحادي والعشرين. المشاريع الرائعة ستصبح حقيقة وهي:

• هذه التقنيات هي التي ستجعل من الممكن إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد ليست وهمية ، ولكن واقعية تمامًا.
• سيتم استبدال الإضاءة في كل مكان بمصابيح OLED
• ستظهر الألواح الشمسية الشفافة
• شاشات الأدوات المرنة ستناسب جيبك.
• الشاشات خفيفة الوزن بشكل لا يصدق بجودة ألوان عالية وزاوية رؤية واسعة سيكون لها استجابة فورية ، وأصغر حجم وأبعاد.
• تطبيق التكنولوجيا في الصناعة العسكرية مذهل بشكل عام.
• هناظهرت الملابس المتوهجة بالفعل في مجموعات المصممين.

لكن لا تتوقف عند هذا الحد - شعار العلماء والممارسين النظريين. لطالما كان العلم الحديث في نقطة الانقسام ، عندما يمكن لأي اكتشاف أن يحول تطور الحضارة إلى مسار لا يمكن التنبؤ به تمامًا. هناك الكثير من الأمثلة على هذه الاكتشافات: هذا ملء الفراغ وأنابيب كراسنيكوف ، وحتى اكتشاف المركبات العضوية في الفضاء السحيق. اليوم ، طليعة الأدوات الإلكترونية هي الثنائيات العضوية الباعثة للضوء ، لكن ماذا غدًا - من يدري؟