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Éclairage OLED plus efficace
L'efficacité énergétique et les applications d'éclairage flexibles sont depuis longtemps la promesse des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Cependant, la technologie n'a pas tenu ses promesses, car dans les OLED typiques, seulement 20 % de la lumière générée est libérée par l'appareil. Cela signifie que la plupart de la lumière est emprisonnée à l'intérieur de l'ampoule, ce qui la rend très inefficace.
Téléportez-moi : Une nouvelle conception OLED pourrait aider les appareils à émettre beaucoup plus de lumière. Les images au microscope électronique montrent le haut de l'OLED avec des couches organiques et d'aluminium (en haut) et une grille organique avant de déposer les couches d'organique et d'aluminium (au milieu). L'image du bas montre des microlentilles en polymère sur la surface du substrat de verre.
Des chercheurs de l'Université du Michigan et de l'Université de Princeton pensent qu'ils sont sur le point de briser le blocage de l'efficacité OLED. Les scientifiques ont conçu un OLED qui augmente l'éclairage de 60 % en utilisant une combinaison d'une grille organique fonctionnant en tandem avec de petites microlentilles qui guident la lumière piégée hors de l'appareil.
Stephen Forrest, professeur de génie électrique et de physique au Michigan, et Yuri Sun, de l'Université de Princeton, ont décrit les travaux dans le numéro d'août de Photonique de la nature .
Dans les OLED, la lumière blanche est générée en utilisant de l'électricité pour envoyer un électron dans des couches nanométriques de matériaux organiques qui se comportent comme des matériaux semi-conducteurs. Typiquement, la lumière dans le substrat est réfléchie à l'intérieur et est parallèle et non perpendiculaire. C'est le nœud du problème car la lumière ne peut pas s'échapper dans la direction verticale sans un peu de cajolerie. Dans les appareils de Forrest, les grilles réfractent la lumière piégée, l'envoyant vers les microlentilles en forme de dôme de cinq micromètres. La lumière est envoyée dans une orientation verticale qui aide à libérer les rayons piégés.
Forrest et ses collègues rapportent que la technologie émet environ 70 lumens à partir d'un watt de puissance. En comparaison, les ampoules à incandescence émettent 15 lumens par watt. Les lampes fluorescentes émettent environ 90 lumens de lumière par watt, mais ont des inconvénients : elles produisent une lumière dure, manquent de longévité et utilisent des substances nocives pour l'environnement comme le mercure.
Forrest dit que la prochaine étape de la recherche consiste à utiliser des OLED plus efficaces que celles utilisées par l'équipe dans le projet actuel. Au-delà des travaux de laboratoire de recherche sur ces OLED, il est prudemment optimiste qu'il devrait être possible d'augmenter la fabrication des appareils et que les coûts de production pour la fabrication des nouvelles OLED seront compétitifs.
Aujourd'hui, on estime que 22% de l'électricité produite va à l'éclairage des bâtiments. Une forme très efficace d'éclairage OLED pourrait réduire considérablement la demande d'électricité et augmenter les économies. Un autre facteur influençant l'adoption généralisée des LED est le fait qu'elles durent plus longtemps que les ampoules à incandescence. Au cours des 20 prochaines années, l'adoption rapide de l'éclairage LED aux États-Unis pourrait réduire la demande en électricité de 62 % et éliminer ainsi 258 millions de tonnes d'émissions de carbone, selon le ministère de l'Énergie.
Il faudra plusieurs années pour remplacer l'éclairage actuel des immeubles de bureaux et des maisons par des OLED. Mais les progrès continus dans l'augmentation de l'efficacité des appareils sont encourageants pour les chercheurs. Heureusement, les OLED sont la lumière qui continue de donner, dit Forrest, qui a passé une grande partie de sa carrière de recherche professionnelle axée sur les OLED. Il y a tant à faire et tant de choses qui ont été faites, mais c'est néanmoins une avancée assez excitante.