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Illuminazione OLED più efficiente
L'efficienza energetica e le applicazioni di illuminazione flessibili sono state a lungo la promessa dei diodi organici a emissione di luce (OLED). Tuttavia, la tecnologia non è stata all'altezza delle sue promesse, perché nei tipici OLED, solo il 20 percento della luce generata viene rilasciato dal dispositivo. Ciò significa che la maggior parte della luce è intrappolata all'interno della lampadina, rendendola altamente inefficiente.
Teletrasmettimi: Un nuovo design OLED potrebbe aiutare i dispositivi a emettere molta più luce. Le immagini al microscopio elettronico mostrano la parte superiore dell'OLED con strati organici e di alluminio (in alto) e una griglia organica prima di depositare gli strati organici e di alluminio (al centro). L'immagine in basso mostra le micro lenti polimeriche sulla superficie del substrato di vetro.
I ricercatori dell'Università del Michigan e dell'Università di Princeton credono di aver trovato un modo per rompere l'impasse dell'efficienza OLED. Gli scienziati hanno progettato un OLED che aumenta l'illuminazione del 60% utilizzando una combinazione di una griglia organica che lavora in tandem con piccole micro lenti che guidano la luce intrappolata fuori dal dispositivo.
Stephen Forrest, professore di ingegneria elettrica e fisica al Michigan, e Yuri Sun, della Princeton University, hanno descritto il lavoro nel numero di agosto di Fotonica della natura .
Negli OLED, la luce bianca viene generata utilizzando l'elettricità per inviare un elettrone in strati di materiali organici dello spessore di nanometri che si comportano come materiali semiconduttori. Tipicamente, la luce nel substrato viene riflessa internamente e scorre parallela e non perpendicolare. Questo è il nocciolo del problema perché la luce non può sfuggire in direzione verticale senza un po' di persuasione. Nei dispositivi di Forrest, le griglie rifrangono la luce intrappolata, inviandola alle micro lenti a cupola di cinque micrometri. La luce viene emessa con un orientamento verticale che aiuta a rilasciare i raggi intrappolati.
Forrest e i suoi colleghi riferiscono che la tecnologia emette circa 70 lumen da un watt di potenza. In confronto, le lampadine a incandescenza emettono 15 lumen per watt. Le luci fluorescenti emettono circa 90 lumen di luce per watt, ma hanno degli svantaggi: producono una luce intensa, mancano di longevità e utilizzano sostanze dannose per l'ambiente come il mercurio.
Forrest afferma che il prossimo passo nella ricerca è utilizzare OLED più efficienti di quelli utilizzati dal team nel progetto attuale. Guardando oltre il lavoro del laboratorio di ricerca su questi OLED, è cautamente ottimista sul fatto che dovrebbe essere possibile aumentare la produzione dei dispositivi e che i costi di produzione per la produzione dei nuovi OLED saranno competitivi.
Oggi, si stima che il 22 percento dell'elettricità prodotta vada all'illuminazione degli edifici. Una forma di illuminazione OLED altamente efficiente potrebbe ridurre significativamente la domanda di elettricità e aumentare i risparmi. Un altro fattore che influenza l'ampia adozione dei LED è il fatto che durano più a lungo delle lampadine a incandescenza. Secondo il Dipartimento dell'Energia, nei prossimi 20 anni, la rapida adozione dell'illuminazione a LED negli Stati Uniti potrebbe ridurre la domanda di elettricità del 62% e quindi eliminare 258 milioni di tonnellate di emissioni di carbonio.
Ci vorranno diversi anni per sostituire l'illuminazione attuale negli edifici per uffici e nelle case con gli OLED. Ma i continui progressi nell'aumento dell'efficienza dei dispositivi sono incoraggianti per i ricercatori. Fortunatamente, gli OLED sono la luce che continua a dare, afferma Forrest, che ha trascorso gran parte della sua carriera di ricerca professionale concentrata sugli OLED. C'è così tanto da fare e così tanto che è stato fatto, ma questo è comunque un progresso piuttosto eccitante.