На протяжении последних нескольких лет в производстве светодиодов постоянно приходилось идти на компромиссы: достижение высокой светоотдачи приводило к сокращению срока службы устройства, а качественный индекс цветопередачи в новом источнике света нередко сочетался с относительно невысокой яркостью диода. Однако и этим дилеммам находятся решения. В феврале этого года корпорация Cree установила очередной рекорд в мировой индустрии LED-технологий, продемонстрировав высокомощный светодиод, генерирующий световой поток в 1600 лм при энергоэффективности 134 лм/Вт, по качеству излучаемого света не уступающий классическим лампам накаливания. По оценкам компании-разработчика, это достижение приведет к появлению на мировом рынке светодиодных систем освещения с более высокой яркостью и качеством излучаемого света с меньшей стоимостью, чем их нынешние аналоги. «В последнее время прогресс в LED-технологиях затрагивает не только и не столько повышение их энергоэффективности, - отметил Джон Эдмонд, сооснователь корпорации Cree и директор подразделения Сree по оптоэлектронным устройствам. – Мы также фокусируем внимание на улучшении спектрального диапазона и эффективности диодов, излучающих теплый белый свет, в то же время стремясь реализовать огромные возможности в совершенствовании работы светодиодов в реальных условиях эксплуатации».
Разработанный корпорацией Сree светодиод представляет собой бескомпромиссное решение, которое дает более высокое качество света при меньшей стоимости. В качестве примера применения новой разработки можно привести светодиодные 60-ваттные альтернативы лампам накаливания с цветовой температурой белого света в 3000 К и индексом цветопередачи в 80. В такие лампы можно установить новые диоды Cree и получить источники света, не уступающие по качеству света лампам накаливания: с цветовой температурой белого в 2700 К и индексом передачи более 90, обладающие столь же высокой светоотдачей и потребляющие столько же электроэнергии и при этом по стоимости не отличающиеся от менее качественных аналогов.
Нет никаких сомнений в том, что цены на светодиоды в ближайшие годы будут снижаться. В этом можно убедиться, если обратить внимание на работу, недавно проведенную специалистами из Левенского католического университета (Бельгия), Страсбургского университета и Национального центра научных исследований Франции. Исследователи открыли новый люминофор, с помощью которого можно снизить себестоимость производства и повысить эффективность люминесцентных и светодиодных ламп.
В основе новой технологии – ярко светящиеся кластеры из атомов серебра и пористая структура из минералов, известных как цеолиты. Серебряные кластеры состоят всего из нескольких атомов серебра и при этом обладают выдающимися оптическими свойствами. Тем не менее их сферы применения ограничены, поскольку кластеры имеют тенденцию объединяться в более крупные частицы, в результате чего утрачивают свои достоинства. Профессор Иоганн Хофкенс и его команда, работающая в области молекулярного воспроизведения изображений и фотоники, нашли способ удерживать серебряные кластеры на расстоянии друг от друга путем помещения их в пористую конструкцию из цеолитов. В результате удалось обеспечить стабильность серебряных кластеров в работе и сохранность их уникальных оптических свойств в течение длительного времени.
Цеолиты – это минералы, которые могут как иметь природное происхождение, так и синтетически изготавливаться в промышленных масштабах. Минералы обладают очень жесткой и строго упорядоченной структурой из микроскопических молекулярных каналов, пор и клеток. Цеолиты часто содержатся в таких бытовых средствах, как стиральный порошок и вещества для обработки воды.
«Цеолиты содержат ионы натрия или калия, - объясняет профессор Мартенр Рефферс из Центра химии поверхности и катализа. – Мы применили ионный обмен, чтобы заменить эти ионы ионами серебра. Чтобы получить кластеры, которые нам было нужно, мы подвергли цеолиты с ионами серебра нагреву, и в результате ионы серебра самостоятельно выстроились в кластеры». По словам профессора Иоганна Хофкенса, нагрев ионов серебра внутри цеолитовой структуры заставляет их выстраиваться в пирамиды. Поскольку ионы заключены в клетки из цеолитов, они могут образовывать пирамиду, состоящую только из четырех атомов серебра, и именно в этом случае серебряный кластер излучает наибольшее количество света при эффективности, близкой к 100%.
Как заявляют исследователи, открытие обладает огромным потенциалом для разработки люминесцентных и светодиодных источников света нового поколения, поскольку новые люминофоры не только излучают очень много света, но и по себестоимости производства дешевле, чем распространенные в настоящее время аналоги.
Прогресс наблюдается и в совершенствовании потребительских качеств и снижении стоимости производства органических светодиодов. Пока еще рыночные цены на OLED-системы слишком высоки для большинства пользователей, и это, в частности, препятствует их широкому применению в средствах визуальной рекламы. Между тем этим летом стало известно об успешном завершении проекта R2D2, финансируемого Федеральным министерством образования и исследований Германии, цель которого – совершенствование технологий производства гибких органических светодиодов. Согласно официальному заявлению руководителей проекта, разработанный исследователями метод значительно снижает себестоимость производства OLED-устройств, что делает возможным их серийный выпуск.
Прежние высокие затраты на производство органических светодиодов необходимо было снизить, чтобы технология стала привлекательной по цене и могла использоваться в изделиях, поставляемых на рынок. В рамках проекта R2D2 анализировались различные технологии изготовления OLED-модулей и потенциальные рынки для их применения. В результате были определены возможные варианты улучшений и наиболее удачные из них реализованы на практике. В частности, были разработаны несколько видов продукции, в которых сочетаются особенности дизайна с эффективными технологиями изготовления органических светодиодов.
По словам специалистов, принимавших участие в реализации проекта R2D2, им удалось сделать большой шаг вперед в развитии и совершенствовании OLED-технологий. Согласно их прогнозам, гибкие органические светодиоды в инновационных светотехнических разработках появятся на рынке уже в ближайшем будущем. Кроме того, уже существуют перспективные решения по применению органических светодиодов в бытовой технике и, в долгосрочной перспективе, в авиапромышленности. В числе первых удачных решений, созданных в рамках реализации проекта R2D2, – использование органических светодиодов компанией Audi AG в задних фарах новой модели автомобиля AUTI TT RS.
В реализации проекта активное участие принимала компания Novaled, которой удалось оптимизировать слои органических светодиодов и проводящие заряд материалы таким образом, чтобы готовое изделие смогло удовлетворить жесткие требования автопромышленности. Компания также предложила решения, позволяющие снизить себестоимость производства OLED-устройств за счет обеспечения стабильно высокого качества получаемой продукции.
В том, что органические светодиоды – это очень перспективная и многообещающая технология получения света, убеждена и компания LG Display. Этим летом стало известно, что компания намерена инвестировать 1,7 млрд долларов США в новый завод по производству гибких органических светодиодов шестого поколения в Южной Корее. Ожидается, что производственные мощности завода будут достигать 15000 OLED-панелей размерами 1500 х 1850 мм в месяц. Стоит напомнить, что в ноябре 2015 года компания LG объявила о начале строительства завода по выпуску крупноформатных гибких органических светодиодных панелей. Общая сумма инвестиций в этот завод оценивается в 8,7 млрд долларов США.
Столь сильная уверенность в потенциале OLED-технологий, как и непрекращающиеся работы по совершенствованию методов их производств, дает основания предполагать, что в ближайшие два-три года органические светодиоды найдут более широкое применение в различных сегментах рынка, не исключая и сектор визуальной рекламы.
