Приглашаем к участию в XII Всероссийской олимпиаде про нанотехнологиям!
Последние пару десятилетий ученые по всему миру стремятся к тому, чтобы эту самую лампочку выкрутить. Раз и навсегда. И они уже близки к победе. Ведь у них в руках грозное оружие. И имя ему - светодиод. Западные страны давно и всерьез задумываются над минимизацией расходов и экономией энергоресурсов: все меньше используется пластик, раздельно утилизируется мусор, применяются всевозможные энергосберегающие приборы... В последние годы тема экологии и энергосбережения становится все более популярной и в России. Особенно наглядно эти тенденции отражает сфера искусственного освещения. Как в общественных, коммерческих помещениях, так и в жилых домах все чаще можно встретить энергосберегающие лампы вместо традиционных. В мире сейчас наблюдаются две основные тенденции среди производителей источников света: энергосбережение и миниатюризация. Первая актуальна для общественных помещений, больших коммерческих площадей. В частном же домостроении обе тенденции проявляются в равной степени.
Старейшие представители искусственных источников света – традиционные лампы накаливания – известны человечеству почти полтора века. Их «хоронят» уже почти век, с момента появления гораздо более эффективных источников освещения, а они упорно не желают становиться историей. Первым ударом для них стало изобретение галогеновых ламп. На смену традиционным «галогенкам» пришли лампы нового поколения с качественным светом – компактные металлогалогенные лампы с керамической «горелкой». Эти изделия имеют на сегодня, пожалуй, оптимальное соотношение цены и качества. Стандартом офисного освещения давно уже стала трубчатая люминесцентная лампа. Ее отличают высокая световая отдача, небольшое энергопотребление и значительный срок службы. Еще один вид энергосберегающих ламп– лампы с галогенным источником. В стандартной лампе накаливания внутри колбы есть держатель спирали, а в данном случае вместо держателя стоит обыкновенная линейная или капсульная галогенная лампа [1]. Однако, как бы ни хвалили подобного рода девайсы сегодня, завтра им на смену придут светодиоды (или светоизлучающие диоды- СИД, в английском варианте LED — light emitting diode). И не только лампочка Томаса Эдиссона «уйдет на пенсию», уступив место новой технологии. Уверенными темпами продвигаются на рынки, не в последнюю очередь благодаря огромным инвестициям со стороны ведущих компаний, работающих в области Hi-tech, устройства, имеющие в своей основе OLED ( organic light emitting diode) - поистине революционную технологию.
Оценки темпов роста рынка OLED в разных источниках приводятся самые разнообразные, но неизменно крайне оптимистичные. По информации от исследовательской компании Frost & Sullivan, к 2013 году доходы в этой области достигнут .4 миллиарда. По версии же сайта leds.ru рынок светодиодной продукции в 2006 году достиг объема 4.2 миллиарда долларов и имеет перспективы увеличения до 9 миллиардов долларов в 2011 году. Основной сегмент рынка занимают мобильные применения, примерно поровну (15 и 14 % соответственно) приходится на дисплеи и вывески, и автомобильные применения. Освещение занимает весьма скромный сегмент рынка, но это наиболее динамично развивающаюся область применения светодиодов [2].
Еще в 2005 году компания Philips продемонстрировала первые образцы своих уличных фонарей на основе LED-светодиодов. Похоже, что все инновации в данной области ещё только впереди. Так, компания Universal Display Corporation представила световую панель 6 на 6 дюймов с рекордно малым энергопотреблением – 30 люмен/Ватт при цветовой температуре 4,000 К. Для сравнения, обычная лампа накаливания поставляет лишь 15-20 люмен/Ватт при 2,900 К. Новая разработка выполнена по принципу создания OLED панелей и излучает три разных цвета (красный, синий, зелёный), которые, смешиваясь, дают белый. Технология называется PHOLED (PHosphorescent Organic Light Emitting Diode) и позволяет увеличить эффективность свечения в четыре раза по сравнению с обычными белыми OLED. Компания сообщает, что на электросветильники за год в США расходуется почти 765 триллион Ватт-час, это составляет 30% всей потребляемой электроэнергии. Причем, по данным правительства США, в год на освещение тратится $ 58 миллиардов. Таким образом, при использовании новой технологии освещения PHOLED, можно немало сэкономить и добиться яркости света, недоступной обычным лампам накаливания [3].
Одна из крупнейших компаний по выпуску осветительных приборов, General Electric, уже вовсю рассматривает OLED как многообещающий универсальный источник освещения. Возможно, в недалеком будущем OLED-панели можно будет даже наклеивать на стену вместо обоев или вешать на окно вместо занавесок, и они будут радовать нас не только приятным равномерным освещением, но даже и различными динамическими узорами. Также OLED-излучатели приглянулись и в автомобильной индустрии, и уже через несколько лет их планируется использоваться для освещения салона и в качестве источника света в фарах[4]. Сейчас технология OLED постепенно заменяет LCD в сфере производства плоских дисплеев, поскольку превосходит последнюю по всем показателям. Вопрос стоимости технологии также решается весьма успешно. Дисплеи малого формата (для мобильных телефонов и плееров) уже повсеместно делают по OLED технологии. Но сейчас можно говорить о практически полном переходе от LCD к OLED в ближайшие несколько лет.
После того, как в коммерческий оборот поступил OLED-телевизор Sony XEL-1, толщина которого равна 3 мм, весь мир решил, что технологическим битвам на фронте тонких экранов пришел конец; однако данный производитель решил, что нет предела совершенству, и обозначил новую стратегию развития технологии. На токийской выставке Display 2008 был представлен OLED-дисплей, толщина которого при той же диагонали составила всего 1/10 от толщины XEL-1, то есть 0,3 мм. Разрешение осталось прежним – 960х540 точек. Следующим экспонатом стал еще более тонкий дисплей толщиной уже 0,2 мм при диагонали 3,5 дюйма и разрешении 320х220 точек. Технологические решения такой модели открывают поистине бескрайние горизонты применения подобных разработок [5].
В 2007 году Международный консорциум исследователей во главе с Университетом города Бат в Великобритании (University of Bath) начал трёхлетний проект с бюджетом млн., целью которого является повышение эффективности устройств на основе OLED до уровня, достаточного для массового производства. Консорциум, названный Modecom, состоит из 13 групп, представляющих 9 университетов и 2 компании. Планируется усовершенствование технологии до уровня, когда OLED-устройства могут быть размещены практически на любом материале, т.е. устройства освещения и электронные экраны дисплеев можно будет встраивать в одежду или упаковку, вследствие чего они смогут отображать информацию в электронном виде.
Эти устройства могут применяться для разных целей: от одежды, меняющей цвет, до пивных банок, показывающих результаты последних футбольных матчей. Консорциумом были определены следующие целевые устройства: прозрачные окна — в течение дня это обычное окно, которое ночью превращается в высокоэффективный источник освещения; одежда, меняющая цвет по желанию владельца; одежда, позволяющая показывать обновляемые текстовые сообщения — может быть весьма полезна и эффективна в работе прежде всего специальных экстренных служб: полицейских, пожарных и скорой помощи; упаковка продуктов, способная отражать предупреждения о вреде для здоровья, рецепты или просто светиться [6]. Особенно интересна идея прозрачного окна, к разработке которого уже приступила все та же компания Universal Display Corporation. Претворение этой задумки в жизнь не только позволит сократить расходы на освещение, а также создаст новую ветвь в оформлении и дизайне, кроме того, это приведет к более эффективному использованию и экономии места, что сейчас уже становится серьезной проблемой, особенно в перенаселенных городах таких стран как Китай или Япония. В основе инновационного окна лежит совместное использование технологий PHOLED и TOLED(Transparent Organic Light Emitting Diode). Последняя имеет действительно фантастические перпективы, позволяя создавать прозрачные дисплеи. Но ведь и это еще не все!
На выставке Next Generation Computing Show 2006 компанией ETRI были представлены дисплеи, изготовленные по технологии FOLED (Flexible OLED). Изюминка дисплея состоит в том, что его можно подвергать деформации: изгибать или сматывать в рулон, причём качество изображения при этом не ухудшается. Такой гибкий и тонкий как бумага дисплей открывает поистине широкие горизонты для производителей различных гаджетов. Это могут быть и электронные газеты, и мобильные телефоны, интегрированные в одежду, и панели управления, встроенные в практически любую по форме поверхность. А как уменьшаться в размерах карманные компьютеры и ноутбуки…[7] Что же касается новых классов устройств, то OLED экраны вполне могут возродить такую незаслуженно забытую вещь, как шлемы виртуальной реальности. В интернете уже появляется информация о проекте «К реальной виртуальности» (Towards Real Virtuality), работу над которым ведут ученые университетов Йорка и Уорика. Как сообщается, разрабатываемый шлем виртуальной реальности сможет обеспечить правдоподобный эффект присутствия в измерении пяти человеческих органов чувств[5].
А теперь отметим, что еще на заре развития технологии и зарождения концепции сэндвичевой структуры OLED (см. рисунок), вся система, то есть весь светодиод целиком, имел толщину менее 500 нм! Кроме того, в конце 2007 года семеро ведущих производителей микропроцессоров решили сообща к 2010 году создать транзисторы, размеры которых не превышает 32 нанометров. Добавим к этому тот факт, что два профессора химии Тобин Маркс и Владимир Ипатьев, разработали новую технологию, которая позволяет наносить быстродействующие прозрачные транзисторы на стеклянную или пластмассовую поверхности, как сообщает EurekAlert. При этом подобные прозрачные дисплеи, как ожидается, будут недорогими, поскольку ученые применили одну из самых перспективных технологий нанопроизводства – самосборку органических молекул в матрицы транзисторов [8]. Можно предполагать, что по мере миниатюризации OLED-устройств, мы придем к «NANOLED». Агрессивная, видимо, получится штука. И пока еще трудно говорить о перспективах ее применения в контексте энергосбережения. Технологии такого уровня уже будет не «до лампочки».
Ссылки на информационные ресурсы:
- bright-leds.ru
- leds.ru
- 3dnews.ru
- worldofpc.ru
- mobiledevice.ru
- digital-review.ru
- aving.net
- rnd.cnews.ru
