Освещение

OLED: затишье перед рывком?

20 декабря 2019 г. в 14:08

Прогресс неумолим, и на смену современным светодиодам когда-нибудь придет другой источник света. По мнению специалистов, преемниками могут стать органические светодиоды (OLED). Вот уже 10 лет, как OLED для освещения выпускаются серийно, за это время они успели почти «сойти с дистанции», но сейчас наблюдается возрождение интереса к ним, теперь уже на новой технологической основе.

OLED

Обычные светодиоды, повсеместно применяемые сейчас, изготавливаются из неорганических соединений. Наиболее распространенный вариант — нитрид галлия, известны также светодиоды на основе других соединений галлия.

Аббревиатура OLED расшифровывается как Organic Light-Emitting Diode (англ. «органический светодиод»). Отличительной их особенностью является то, что в основе создания лежат органические соединения.

У OLED есть неоспоримые преимущества. Вот наиболее важные из них:

  • Большие физические размеры диода — до 10x12 см. Для сравнения, кристалл, излучающий свет в обычном светодиоде, имеет размеры порядка нескольких десятых долей миллиметра. Соответственно, чтобы получить большую пластину, равномерно излучающую свет (пример — офисный светильник), при использовании обычных светодиодов придется взять несколько десятков источников света и поставить молочный рассеиватель. Для OLED ничего этого не нужно, сразу получается равномерный свет.
  • Возможность изготовления гибких источников света. Это открывает принципиально новые перспективы перед дизайнерами интерьеров.
  • Большое разнообразие оттенков без использования люминофора. На основе соединений галлия можно получить, в лучшем случае, 10 различных оттенков собственного свечения кристалла. Чтобы получить больше, нужно или комбинировать светодиоды, или применять люминофор. Углерод обладает способностью образовывать практически бесконечное количество вариантов химических соединений, вот почему он стал основой жизни на Земле. Разнообразие органических соединений и обуславливает разнообразие доступных оттенков OLED.

Следует различать OLED и уже морально устаревшую технологию электролюминесцентных элементов. OLED действительно является диодом, у него есть анод и катод. Электролюминесцентные ленты и пластины работают на принципе, отличном от рекомбинации электронов и дырок, в p-n-переходе, поэтому неполярны.

Тем не менее OLED свойственны и серьезные недостатки:

  • Меньший срок службы по сравнению с обычными светодиодами аналогичного класса.
  • Белый свет в серийной продукции можно получить объединением в единой структуре трех слоев красного, синего и зеленого цветов свечения. Поскольку падение светового потока со временем сильно зависит от цвета свечения OLED, соответственно, красный, синий и зеленый слои будут деградировать с разной скоростью. В результате со временем свечение OLED приобретет неприятный грязно-зеленый оттенок. Для сравнения, при деградации обычного светодиода белого свечения его спектр также меняется, но в нем становится больше не зеленой, а синей составляющей, что воспринимается более естественно. Сейчас ведутся исследования по созданию OLED, излучающих белый свет в одном слое, но до серийного производства таких источников света еще очень далеко.
  • Цена OLED в пересчете на 1 лм светового потока намного выше, чем обычных светодиодов — от 10 до 100 раз. Отсутствие необходимости в рассеивателе не покрывает этой разницы.

Светоотдача OLED

Десять лет тому назад светоотдача массово выпускаемых типов обычных светодиодов теплых оттенков состояла около 75 лм/Вт. А OLED имели светоотдачу до 50 лм/Вт. Для того, чтобы от обычных светодиодов получить такую же равномерность освещения, как от OLED, требуется использовать специальную оптическую систему (молочный рассеиватель, либо прозрачная пластина с нанесенными лазером направляющими канавками для распределения света, в которую светодиоды светят со стороны торца). КПД этой системы не превышает 70 %. Обычные светодиоды вместе с рассеивателем имели светоотдачу:

75 лм/Вт•0,7=52,5 лм/Вт.

Т. е. примерно такую же, как OLED, для которых рассеиватель не нужен. Но уже на момент написания статьи ситуация была иная. Массовые светодиоды теплого оттенка белого имели светоотдачу около 150 лм/Вт, а светоотдача серийно вы-пускаемых OLED-модулей подросла до 85 лм/Вт.

Таким образом, обычные светодиоды вместе с рассеивателем дают теперь светоотдачу:

150 лм/Вт•0,7 = 105 лм/Вт.

Это уже значительно больше, чем у современных OLED. Причем стоимость OLED пока что на порядок выше, так что проект использования OLED никогда не окупится за счет экономии электроэнергии. Для успеха новой технологии нужно было найти применения, где она способна дать иную выгоду. К сожалению, к этому пришли не сразу, что негативно сказалось на развитии OLED.

IKEA Vitsand
OLED-светильник IKEA Vitsand, выпуск которого начат в 2017 г. (в Россию пока не поставляется)

Взлет и падение

Серийное производство OLED-модулей началось в 2009 г. с проекта Philips Lumiblade. В немецком городе Аахене был развернут выпуск OLED-модулей, из которых, как из конструктора, можно было собирать декоративное оформление витрин магазинов. Поначалу модули были цветными, потом появились и белые модули, пригодные не только для витрин, но и для общего освещения.

Во многом Lumileds представлял собой социальный проект — изготовление панелей на заказ под конкретные задачи и близость к исследовательским центрам должны были способствовать созданию новых высокотехнологичных рабочих мест в Европе. Под проект было выделено финансирование Евросоюза. Но большого спроса продукция не нашла из-за дороговизны. В итоге Philips в 2015 г. решила продать Lumiblade американской компании OLEDWorks. Панели под брендом Lumiblade Brite выпускаются. По своим техническим характеристикам они до сих пор считаются лучшими среди всех панелей белого свечения и нередко применяются в дизайне интерьеров.

Параллельно OLED развивала и группа компаний LG. Первоначально это направление находилось в ведении подразделения LG Innotek, которое выпускает светодиоды для освещения. Но в 2014 г. тематику передали в LG Displays, что отражало стремление LG сделать серьезную ставку на OLED-телевизоры. К слову, телевизоры и другие средства отображения информации — это то направление, где технология OLED уже сейчас дает впечатляющие результаты. LG продолжает выпускать OLED-модули, которые находят свое применение в светильниках других производителей.

Наконец, в числе первопроходцев OLED-освещения следует отметить японскую компанию Kaneka. Она сделала ставку на внутренний японский рынок, особенно на торговлю и индустрию развлечений (рестораны, ночные клубы). Сфера услуг в Японии высококонкурентна, и чтобы не разориться, нужно иметь какую-то «фишку». И такой «фишкой» стало OLED-освещение. Благодаря такой сфокусированности, OLED-бизнес Kaneka до сих пор весьма успешен.

В целом же к середине 2010-х годов интерес к OLED для освещения во всем мире пошел на спад. Была сделана попытка вывести OLED-светильники в luxury-сегмент, но она провалилась. Предполагалось, что настольные лампы и подвесные светильники за несколько тысяч евро будут покупать себе в кабинеты руководители крупных компаний, чтобы подчеркнуть свой статус, а заодно приверженность инновациям. Но OLED-светильники противоречили основным признакам luxury-вещей. Во-первых, такая вещь хотя бы теоретически должна служить дольше обычной, однако наиболее распространенные OLED-модули для общего освещения служат не более 30 000 часов, против 50 000 у недорогих обычных светодиодов. Во-вторых, элитная вещь не должна быстро терять в цене, в идеале, с годами, она должна дорожать. А производители OLED-светильников регулярно выступают с заявлениями, что их продукция в будущем значительно подешевеет.

Автомобильная индустрия

Спасение для OLED пришло оттуда, откуда не ждали. С середины 2010-х годов все большее распространение стали получать электромобили. Электромобиль — это, во-первых, новые дизайнерские решения. А во-вторых, необходимость экономии места внутри кузова для размещения аккумуляторов и силовых кабелей большого диаметра. Обе задачи с успехом решает OLED.

Панели на основе органических светодиодов имеют толщину порядка 2 мм. Для сравнения, из-за наличия оптической системы толщина светодиодного светильника для салона автомобиля составляет несколько сантиметров. А глубина светодиодных стоп-сигналов может измеряться десятками сантиметров. OLED без какой-либо оптики обеспечивает широкий угол обзора. Наклеили на кузов гибкий цветной OLED-модуль — вот вам и стоп-сигнал, либо указатель поворота. Наклеили модуль белого свечения внутри салона — вот вам и светильник. Никаких значительных углублений в кузове делать не нужно. Применение OLED в автомобилях стало одной из центральных тем выставки Light+Buildnig во Франкфурте-на-Майне в 2018 г. Лидерами внедрения OLED для освещения салона и сигнальных огней являются немецкие автопроизводители BMW и Audi.

Audi предложила делать стоп-сигналы на основе OLED многосегментными. При остановке сигнальные огни не просто загораются, а отображают некие символы, передающие дополнительную информацию водителю едущего сзади транспортного средства. Это, по замыслу разработчиков, должно повысить безопасность движения.

Ритейл

Другим направлением применения OLED, к которому в конце 2010-х годов возрос интерес, стала розничная торговля.

Человек движется на свет — это заложено в нас природой. Данное обстоятельство широко используется в дизайне торговых залов, чтобы принудить посетителей двигаться по определенной траектории. В качестве своеобразных световых ориентиров в магазинах расставляют OLED-панели. Благодаря малой толщине, они отлично вписываются в дизайн помещения, а мягкий, рассеянный свет, который они дают, не раздражает покупателей, к тому же у OLED-панелей нет проблемы «синего пика», создающего дискомфорт. Такие решения уже сейчас используются в розничной торговле.

В торговле ювелирными украшениями OLED способен дать более равномерное освещение. К тому же тонкие панели практически не заметны в витрине. Дополнительные расходы на OLED окупятся за счет роста продаж дорогой дизайнерской продукции.

Другое направление использования — подсветка полок в стеллажах. Опять-таки большой выигрыш достигается за счет малой толщины OLED-светильников, а также благодаря отсутствию необходимости в теплоотводе для них (из-за большой излучающей поверхности, которая сама отводит тепло). В отличие от других решений (светодиодная лента, линейные светильники), OLED-светильник можно располагать в непосредственной близости от освещаемого объекта, при этом не будет раздражающих покупателей бликов. Это позволяет увеличить количество полок при сохранении той же площади, занимаемой стеллажами. Отличное решение, скажем, для небольшой частной булочной, расположенной в центре крупного города с дорогой арендой. Здесь OLED может дать вполне прямую выгоду.

Задние фары BMW
Задние фары на основе OLED в концепт-каре BMW

OLED возрождается?

2019 год охарактеризовался началом нового бума на OLED-решения. Год начался с присуждения OLED-светильнику Sail производства компании Eureka престижнейшей международной награды за дизайн Grand Prix Du Design Award. В решении жюри особенно подчеркивается, что награда дана не только за «дизайн на все времена», но и за инновационность продукта.

Апрель. В США, по инициативе двух конгрессменов и одного сенатора, министерство энергетики выделило грант в размере $1 млн компании OLEDWorks. Компания намерена потратить эти деньги на развитие технологии гибких OLED-панелей, повышение их светоотдачи и снижение стоимости за счет совершенствования производства. В официальном обосновании было указано, что деньги выделяются для повышения конкурентоспособности американской промышленности, так как в странах Юго-Восточной Азии правительства уже субсидируют местных производителей OLED.

OLED-светильник Sail
OLED-светильник Sail производства компании Eureka

Июль. Группа ученых из Дрезденского технического университета (Германия) сообщила о создании рабочего прототипа OLED-панелей с функцией солнечных батарей. Если отделать такими панелями внешнюю поверхность здания и добавить аккумуляторы, а также управляющую электронику, то днем будет вырабатываться и накапливаться электричество, а ночью — те же панели будут освещать здание. И ни киловатта электроэнергии извне для этого не потребуется.

Сентябрь. Тема OLED-освещения стала одной из центральных на конференции LED Forum, проходившей в Москве в рамках выставки Interlight Russia I Intelligent Building Russia (в качестве примера можно привести выступления Сергея Боровкова, LBC, Александра Гончарова, ГК «Транзистор», и Михаила Сивака, Formpost).

Выводы

Несмотря на наметившиеся успехи, OLED-освещению предстоит еще долгий тернистый путь к потребителю. В обозримом будущем оно вряд ли полностью заменит обычные светодиоды, тем не менее уже сейчас есть ниши, где применение такой технологии целесообразно: автомобили, ритейл и т. п. «Убойным приложением» для OLED могут стать панели, совмещающие в себе функции источника света и солнечных элементов. В том случае, если идею удастся довести до серийной продукции, такие панели произведут революцию в архитектуре, сделав подсветку зданий независимым от внешнего питания, без установки дополнительных солнечных панелей или ветряков, портящих его внешний вид.

Источник: Алексей Васильев

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Васильев Алексей Владимирович
Все новости и публикации пользователя Васильев Алексей в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Светодиодные лампы общего назначения Е14 и Е27

Светодиодные лампы — это источники света будущего, которые вы можете купить уже сегодня. Основные преимущества светодиодных ламп — это самое низкое энергопотребление и долгий срок службы до 50 000 часов. Не забудем и про повышенную экологичность LED-ламп — этот революционный источник света не содержит ртути, а потому является абсолютно безопасным. Светодиодные лампы е27 и е14 мощностью от 10 до 13,5 ватт обладают наилучшими характеристиками светового потока. Светодиодные лампы — это экономичная и практичная замена ламп накаливания, галогенных ламп и компактных люминесцентных ламп; Led лампы - это высокие показатели светового потока, класс энергосбережения А; экономия электроэнергии до 90%; декоративная форма; отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения; срок службы ламп до 50 000 часов. Купить качественные недорогие светодиодные лампы можно уже сегодня. Звоните! Заказывайте! Экономьте!
Бабкин Евгений · Релайт Групп · 22 марта · Россия · г Москва
Светодиодные лампы общего назначения Е14 и Е27

ПРОДАМ: Светодиодные промышленные прожекторы и светильники напрямую от завода

Потолочные, настенные и подвесные промышленные LED светильники и прожекторы всегда в наличии на складе. Поставка напрямую от производителя. Оптовые продажи светодиодных светильников для бизнеса с активной гарантией 5 лет. Благодаря самым современным разработкам от OSRAM OS, ресурс светодиодов составляет внушительные 100 000 часов. Наши светильники протестированы в независимой лаборатории и все указанные характеристики совпадают с заявленными. Предлагаем начать экономить уже сегодня. Все промышленные прожекторы вы можете посмотреть в нашем каталоге: https://www.elec.ru/market/category-354134/ Светотехнические расчеты делаем бесплатно.
Турзаев Константин · КОНТУР · 21 марта · Россия · Ростовская обл
Светодиодные промышленные прожекторы и светильники напрямую от завода

ПРОДАМ: Эколюмен УСС-100 Уличный LED светодиодный светильник. В разы экономичнее ламп ДРЛ и ДНАТ.

Уличные светодиодные светильники производства ООО «Старая Крепость» Большой срок службы и малое энергопотребление дает возможность с большой экономией заменить светильники с лампами дрл250, дрл400, дрл700, днат. В 3-4 раза экономичнее ламп ДРЛ. Участвуем в энергосервисных контрактах. Эколюмен УСС-100 Уличные светодиодные светильники Потребляемая мощность, не более, Вт 100 Световой поток, Лм 12500 Габарит. размер, мм 500×320×150 Цена 4200 Замена светильников: Светодиодные светильники с высотой размещения до: Освещение улиц, автодорог, дворовых территорий, площадей, железнодорожных платформ и переходов, автостоянок и парковок, фасадов зданий и др. объектов. Светильники нашего производства обладают следующими преимуществами: • Низкое энергопотребление. Экономия по сравнению с лампами ДРЛ в 4-5 раз. • Не требуют обслуживания, замены ламп, пра с привлечением автовышек. • Долгий срок службы. До 100000 часов или 25 лет. Окупаемость от 6 мес. • Защита от кратковременных перенапряжений, грозозащита и термозащита. • Диапазон входного напряжения 150…265В. • Возможно исполнение с напряжение питания 12-24в. • Температура эксплуатации от -40 до +50°C. • Безопасность для окружающей среды. Не требуется утилизация ламп. • Излучают постоянный качественный световой поток без пульсаций. • Широкая диаграмма света с углом рассеивания 120°. • Отсутствие пусковых токов и моментальное включение. • Выход на полную мощность за 1 секунду даже при температуре -40°C. • Выполнены в герметичном и прочном корпусе IP67. • Крепление на консольную трубу (монтаж на столбы, мачтовые опоры) или настенный • поворотный кронштейн (освещение территорий, фасадов и т. д.) • Гарантия 3 года.
Иванов Сергей · Вертекс · 25 марта · Россия · Удмуртская Респ
Вертекс, ООО

ПРОДАМ: Уличные светильники «Эльбрус» Duray

Мощные светодиодные светильники способны полностью заменить традиционные источники света в освещении придомовых территорий, улиц и дорог. Высокие светотехнические характеристики светодиодов OSRAM и многоуровневая защита, создают стабильную и энергоэффективную систему освещения городской среды. Уличные светильники серии «Эльбрус» имеют отличные технические характеристики. Высокое качество оборудования соответствует требованиям сегодняшнего дня. Рекомендуется для создания наружной системы освещения для монтажа на высоте 6-7 метров. Область применения: придомовая территория, архитектурная и рекламная подсветка, подземные переходы, парковая зона, освещение периметра.
Пелевин Андрей · Дюрэй · Вчера · Россия · Пермский край
Уличные светильники «Эльбрус» Duray

ПРОДАМ: Эколюмен УСС-36 Уличный LED светодиодный светильник. В разы экономичнее ламп ДРЛ и ДНАТ.

Уличные светодиодные светильники производства ООО «Старая Крепость» Большой срок службы и малое энергопотребление дает возможность с большой экономией заменить светильники с лампами дрл250, дрл400, дрл700, днат. В 3-4 раза экономичнее ламп ДРЛ. Участвуем в энергосервисных контрактах. Ищем дилеров. Эколюмен УСС-36 Уличные светодиодные светильники Потребляемая мощность, не более, Вт 36 Световой поток, Лм 4200 Габарит. размер, мм 500×160×150 Цена 2900 Замена светильников: Светодиодные светильники с высотой размещения до: Освещение улиц, автодорог, дворовых территорий, площадей, железнодорожных платформ и переходов, автостоянок и парковок, фасадов зданий и др. объектов. Светильники нашего производства обладают следующими преимуществами: • Низкое энергопотребление. Экономия по сравнению с лампами ДРЛ в 4-5 раз. • Не требуют обслуживания, замены ламп, пра с привлечением автовышек. • Долгий срок службы. До 100000 часов или 25 лет. Окупаемость от 6 мес. • Защита от кратковременных перенапряжений, грозозащита и термозащита. • Диапазон входного напряжения 150…265В. • Возможно исполнение с напряжение питания 12-24в. • Температура эксплуатации от -40 до +50°C. • Безопасность для окружающей среды. Не требуется утилизация ламп. • Излучают постоянный качественный световой поток без пульсаций. • Широкая диаграмма света с углом рассеивания 120°. • Отсутствие пусковых токов и моментальное включение. • Выход на полную мощность за 1 секунду даже при температуре -40°C. • Выполнены в герметичном и прочном корпусе IP67. • Крепление на консольную трубу (монтаж на столбы, мачтовые опоры) или настенный • поворотный кронштейн (освещение территорий, фасадов и т. д.) • Гарантия 3 года. www.ecolumen.ru
Иванов Сергей · Вертекс · 25 марта · Россия · Удмуртская Респ
Вертекс, ООО
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.