چند مطلب درباره لامپ OLED

با اختراع دیود های نوری یا اصطلاحا LED ها انقلابی در صنایع الکترونیک رخ داد. LED ها در هر وسیله ای که نور تولید میکنند کاربرد دارد. ازگوشی موبایل گرفته تا اتومبیل و چراغ های روشنایی. LED ها از مواد معدنی خاصی تولید می شوند که در طبیعت وجود دارند البته استخراج و غنی سازی آن احتیاج به تکنولوژی پیشرفته ای دارد و از طرفی این مواد معدنی فقط در بعضی از نقاط جهان یافت می شوند.

حالا به سراغ OLED ها میرویم. تفاوت اصلی OLED با LED ها در این است که LED ها را از مواد معدنی، تولید میکنند ولی OLED ها را از مواد عالی (کربن دار) تولید میکنند و همان طور که مشخص است مواد عالی در دسترس تر می باشد.
تفاوت مهم دیگری که OLED ها را نسبت به LED ها برتری می دهد سرعت و کیفیت بالا تر می باشد.

نکته دیگر انعطاف پذیری OLED ها در مقایسه با LED ها می باشد.

LED و OLED چگونه کار میکنند؟

کارکرد OLED مشابه LED می باشد به این صورت که هردو آنها توسط یک الکترود و یک نیمه رسانا تولید نور میکنند.
تفاوت عمده در این است که در OLED ها از مواد عالی استفاده میشود. بعنوان مثال مرسوم است که نور آبی توسط فسفر زرد در LED ها تولید میشود در صورتی که در OLED ها به جای فسفر از مواد عالی (ارگانیک)استفاده شده است که نور از میان این مواد ساطع میشود.

درحالیکه استفاده از فناوری OLED در ابزارهایی نظیر صفحات نمایش الکترونیکی، گجت ها و تلوزیون ها روز به روز در حال افزایش است، می توان از همین فناوری به عنوان نوعی نورپردازی بهینه و زیبا به لحاظ بصری نیز استفاده کرد. تعدادی از شرکت ها نیز با بازاریابی لامپ های OLED بر روی همین واقعیت سرمایه گذاری کرده اند، هرچند که بیشتر این لامپ ها قیمت گزافی دارند و هزینه خریدشان از500 دلار الی هزاران دلار می باشد. با این وجود شرکت کانادایی OTI Lumionics، سیستم نورپردازی OLED مقرون به صرفه خاص خودش را ساخته و تحت نام aerelight با قیمت 239 دلار عرضه کرده است . ما نیز یکی از این لامپ ها را بررسی کرده ایم.

---

اما اول از همه اجازه بدهید ببینیم OlLED یا دیود منتشرکننده نور ارگانیک چیست؟ خب، این لامپ ها در اصل پنل الکترونورافشانی هستند که رنگینه های کربنی دارند و به هنگام عبور جریان از داخلشان تولید نور می کند. OLED نیز همانند ال ای دی ها به عنوان یک منبع نوری، دارای بهینگی الکتریکی است، هرچند که OLED ها نور متوازن تر و لطیف تری تولید می کنند، دلیلش هم این است که در این نوع لامپها، نور از برگه گسترده ای از مواد پخش می شود نه از خود لامپ ها. 

علاوه براین گفته می شود که لامپ های OLED نور"سفید" حرارتیِ دارای رنگ زیباتری تولید می کنند و به لحاظ شکل ظاهری باریک و منعطفشان، می توان از آنها به اشکال گوناگون در دیزاین خانه استفاده کرد و از این قبیل موارد که در نهایت ما را به aerelight می رساند. همانطور که در تصاویر هم مشاهده می کنید، aerelight طراحی مینیمالیستی دارد و پنل پخش نورش نیز ضخامتی کمتر از 2 میلی متر داراست. هیچ کنترلی روی لامپ آلومینیومی آنودیزه شده به چشم نمی خورد،  کافی است کاربر لامپ را روشن کند و سپس با لمس هر قسمت از لامپ، از میان سه نوع تنظیمات نوردهی یکی را برگزیند.

در حالت حداکثری این لامپ توان تولید 1000 لومن را با درجه حرارت سیماب مانند K 2900 دارد (و دراین حالت صرفا 7 وات انرژی مصرف می کند). مطمئنا این مقدار نور برای روشن کردن ناحیه ای مثل میز مطالعه کافی است. اگر می شد زاویه پنل لامپ را تنظیم کرد خیلی بهتر بود، هرچند حالا هم مشکلی نیست، زیرا از آنجایی که نور در هیچ نقطه ای روشنایی بیشتری نسبت به نقاط دیگر ندارد، چشم را نمی زند. گذشته از این باید اشاره کنم که برخلاف لامپ هالوژنی که برای مطالعه استفاده می شود، لامپ های OLED سروصدایی تولید نمی کنند. 

آنگونه که OTI ادعا کرده است، دوام پنل نوردهی به ازای استفاده سه ساعته در شبانه روز و با تنظیم حداکثر نوردهی 20 سال خواهد بود. طراحان این لامپ، پد شارژ بی سیم Qi را نیز به عنوان قابلیتی افزوده در پایه  تراشیده شده از چوب لامپ تعبیه کرده اند. به منظور شارژکردن تلفن هوشمند دارای سیستم  Qiصرفا کافی است تا گوشی هوشمند را روی پد قرار بدهید تا عملیات شارژ کردن آغازشود (که اندکی پیدا کردن مکانش برای تست دشوار بود). به نظر می رسد که قابلیت یادشده برای راحتی و آسایش بیشتر مشتریان باشد، هرچند که هنوز خیلی از گوشی های هوشمند از سیستم Qi بهره گیری نمی کنند، بنابراین باید به کاربران امکان انتخاب و خرید لامپی با قیمت ارزان تر داده شود که فاقد این پد شارژگر باشد.

درکل aerelight واقعا محصول خوبی است، مخصوصا از نظر سادگی طراحی و کیفیت نور تولیدی اش و بخاطر استحکامی که دارد. OTI هم اکنون امکان پیش سفارش گذاری را برای علاقمندان فراهم کرده و قرار است تحویل سفارش ها از اوایل سال آینده آغاز شود. خریداران می توانند بین رنگ های قرمز، مشکی و نقره ای این لامپ یکی را انتخاب کنند. 

در شکل 1، تصویری از ساختار ساده شده دو نوع OLED را می بینید که تصویر سمت چپ، از یک سمت و تصویر سمت راست، از دو طرف، نور ساطع می کند. در ساختار LEDها از یک لایه شیشه ای که با پوشش قلع ایندیوم(ITO) و آند شفاف؛ محسوب می شود؛ استفاده می کنند.

 

  

نوع ارگانیک در LED ها، شامل الکترود هایی است که ضخامتی کمتر از یک میکرومتر دارند و یکی از مواد ارگانیکی که در تولید OLED استفاده می شود، مواد پلیمری با نام مواد" ریز مولکولی " هستند که در محیط زیست به صورت کامل، تجزیه می شود و هیچ اثر ماندگاری از خودش به جا نمی گذارد.
 

تصویر1- ساختار ساده شده لامپ های OLED ارگانیک.( در تصویر سمت چپ، نور از سمت پایین، ساطع می شود و در تصویر سمت راست، از دو طرف نور ساطع می شود و این مدل دوم، در حالت خاموش هم شفافیت دارد).
 

تاریخچه پیدایش لامپ OLED :
اولین بار  در سال1985 روش ساخت لامپ OLED توسط Ching Tang در آزمایشگاه شرکت دوربین سازی کداک، کشف شد. او با تزریق مواد ارگانیک که قابلیت بازگشت به طبیعت را دارند، در بین صفحات کاتد و آند LED ها، موفق به ساخت اولین لامپ OLED شد. با گذشت زمان و اهمیت صرفه جویی در مصرف انرژی و بازیافت موادالکترونیکی، این فناوری وارد عرصه تولیدات صنعتی شد.
جهش در انتقال و ترکیب:
در نیمه رساناها، برخلاف رساناها که جابجایی الکترون، باعث شارش جریان می شود، حفره هایی با بار مثبت، جابجا می شوند.  وقتی که بایاسDC  به الکترودها، اعمال می شود، الکترون های اضافه شده و حفره ها در لایه های ارگانیک؛ توزیع می شوند و همچنین  از آنجایی که جابجایی حاملان بار در  نیمه رسانای ارگانیک بستگی به روند جهش های انفرادی بین تعدادی مولکول های ایزوله و یا زنجیر های پلیمری دارد، انتشار نور با رنگ خاص، به نوع ماده ارگانیک به کار رفته، بستگی دارد.

 
تصویر2- جهش در انتقال و ترکیب
 

طیف انتشاری:
همانطور که گفته شد، رنگ انتشار یکی از ویژگی های منحصر به فرد برای هر ماده می باشد که شامل رنگ سفید، در دمای رنگ مختلف هم می شود. همچنین با چسباندن چندین لایه ارگانیک در یک قطعه، می توان قابلیت OLED را برای داشتن چندین طیف انتشار، افزایش داد.
در تصویر3 ، نمونه طیف انتشاری مولکول های ارگانیک با رنگ سفید که شامل طیف نشری با رنگ قرمز، سبز و آبی می باشد، نمایش داده شده است.   

 
  تصویر3- طیف انتشاری رنگ های مختلف در نور سفید

ناخالص سازی نیمه رسانا:
نیمه رسانا به دو دسته تقسیم می شوند: 1- نیمه رسانای ذاتی(خالص) 2- نیمه رسانای غیر ذاتی(ناخالص)
در نیمه رسانای ذاتی تعداد حفره ها و الکترون ها، برابر است. در صورتی که در نیمه رسانای غیر ذاتی چنین نیست. نیمه رسانای غیر ذاتی با آلایش نیمه رسانای 4 ظرفیتی با عناصر3 و 5 ظرفیتی به وجود می آید و به دو دسته نوعN  (تعداد الکترون ها بیشتر از تعداد حفره ها ) و نوعP (تعداد حفره ها بیشتر از تعداد الکترون ها) تقسیم می شوند و با استفاده از این روش می توان دیودPIN تولید کرد که آشکار ساز امواج مغناطیسی است.
در نیمه رساناهای ارگانیک، این افزودن ناخالصی، موجب تولید OLED هایی با تعداد لایه های فعال بیشتر می شود.

  تصویر4- طراحی OLEDچند لایه

ویژگی های OLED :
   -  زمان پاسخگویی بی نظیر
   -  انعطاف پذیری بالا
   - وضوح بیشتر و نور شفاف تر
   - با به کار بردن OLED از نوع PHOLED الکتریسیته به صورت 100% به نور تبدیل می شود.
کاربردها:
OLED ها معمولا در نمایشگرهای دیجیتال وسایلی مانند صفحات تلویزیون، مانیتور کامپیوترها، سیستم های پرتابل مانند گوشی موبایل، کنسول های دستی بازی و PDAها (مخفف Personal Digital Assistant)
OLEDها بسته به نوع ماتریکس به کار رفته به دو دسته PMOLED ها و AMOLED تقسیم می شوند. AMOLED (مخففActive-matrix organic light- emitting diode )  به یک ترانزیستور پس زمینه ای برای راه اندازی و روشن و خاموش کردن تک تک pixel ها نیاز است، لایه های کاتد و آلی به صورت یکپارچه تولید می شوند اما آند بر روی لایه نازکی از ترانزیستور با آرایه ماتریسی قرار گرفته و شامل مدارات پیکسل های صفحه نمایش است. این دسته از OLED ها قابلیت تولید صفحات بزرگی از نمایشگرها را با وضوح بالا فراهم می کند.
PMOLEDها هیچ ترانزیستور و نور پس زمینه ای ندارند و برای صفحاتی با ابعاد کوچک (حداکثر3 اینچ) به کار برده می شود.

    تصویر5- ماتریسPassive در OLED   

کاربرد OLED در روشنایی:
تا چند سال پیش، صفحات OLED بیشتر جنبه تزئینی داشتند و در مقیاس کوچک و محدود وجود داشتند اما در سالهای اخیر کاربردهای مفیدتر و بیشتر دارند. کمپانی فیلیپس به تازگی طرح هایی را در رابطه با به کارگیری این لامپ ها در طراحی روشنایی منازل دنبال می کند که در این پروژه لامپ هایی با ابعاد1/8*8/7 اینچ، قدرت روشنایی 300لومن بر وات را دارند. همچنین با توجه به قابلیت انعطاف پذیری این لامپ ها در خم شدن و شکل پذیری، می توان طراحی های فوق العاده ای را با استفاده از این لامپ ها انجام داد.