في مجال إضاءة شاشة OLED، لطالما حظي شكلها بتقدير أكبر من وظيفتها. تُبرز دراسة جديدة أجراها باحثون صينيون بنية شاشة OLED قابلة لضبط الألوان، لا تُوسّع حدود التحكم الطيفي فحسب، بل تُعيد أيضًا تصور كيفية تلبية شاشات OLED لاحتياجات الإضاءة المُتناغمة مع الساعة البيولوجية، والتصاميم المعمارية المتخصصة، والتطبيقات البستانية.
بدلاً من الاعتماد على مُكوّن ضوء أبيض مُنفصل، نجح الفريق في ضبط الألوان آنيًا من درجات دافئة إلى باردة عن طريق ضبط الجهد، مما أدى إلى انتقالات طيفية سلسة عبر نطاق يصل إلى 11,411 كلفن. لكن تكمن الأهمية الأعمق وراء هذه الأرقام. تُظهر هذه الأجهزة مؤشرات على تجاوز بعض قيود المواد والموثوقية التي لطالما أعاقت استخدام شاشات شاشة OLED في الإضاءة العامة: إعادة تركيب الإكسيتون بشكل أكثر توازناً، وجهد تشغيل أقل، ومسارات مُحتملة لعناصر إضاءة أكثر متانة ومرونة.
لم تستعد إضاءة شاشة OLED حتى الآن مكانتها السائدة من إضاءة قاد - ولكن هذا البحث يعيد وضعها كأداة موثوقة، على الرغم من كونها أداة متخصصة، ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب نعومة بصرية، وقابلية للتكيف الطيفي، وعوامل شكل ذات أولوية في التصميم.
قد تعمل هذه المقالة على إعادة إشعال الاهتمام في بعض المجالات المتخصصة فيما يتعلق بهذه التكنولوجيا، والتي تم الإشادة بها في السابق باعتبارها الاختراق الكبير القادم في مجال الإضاءة العامة - على الرغم من أنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كان هذا يمثل إحياءً تكنولوجيًا أم مجرد حاشية مشرقة.
كشف هذا البحث الجديد، الذي أجراه فريق من جامعة جيلين، عن شاشة شاشة OLED قادرة على تعديل درجة حرارة اللون المرتبطة بها (التحويل النقدي المشروط) ديناميكيًا، والتي تتراوح من 3451 كلفن دافئة إلى 8073 كلفن باردة. هذا يجعلها مثالية لمطابقة دورات ضوء النهار أو دعم الإضاءة الداخلية التي تتوافق مع الساعة البيولوجية للإنسان. حتى أن أحد التكوينات يحقق نطاق درجة حرارة لونية مرتبطة يبلغ 11411 كلفن، وهو أحد أوسع نطاقات درجة حرارة اللون المرتبطة المُسجلة لشاشات شاشة OLED حتى الآن.
تستخدم هذه الأجهزة بنيةً ثنائية الطبقات مفصولة بمادة فاصلة مصممة بعناية، مما يتيح حركة دقيقة لمنطقة إعادة تركيب الإكسيتون. هذا يسمح لشاشة شاشة OLED بإصدار المزيد من الضوء الأزرق أو البرتقالي حسب الجهد المطبق. يُلبي هذا الاختراق التكنولوجي بشكل مباشر الحاجة إلى إضاءة بيضاء قابلة للضبط، والتي تكتسب زخمًا متزايدًا في التصميم الداخلي التجاري والتعليم والرعاية الصحية.
حقق جهاز شاشة OLED مُضاف إليه اللون البرتقالي كفاءة طاقة قصوى بلغت 106 لومن/واط، وهو تحسن كبير في أجهزة شاشة OLED، ولكنه لا يزال أقل من المستويات النموذجية لشاشات قاد عالية الأداء الحالية. تجدر الإشارة إلى أن هذا القياس أُجري في ظروف معملية مثالية لعنصر شاشة OLED أحادي اللون، وليس لعنصر ضوء أبيض تم اختباره على مستوى النظام.
لماذا لم تكن إضاءة شاشة OLED منتشرة على نطاق واسع
ولكي نفهم أهمية هذه الأرقام، فمن المهم أن نتذكر تاريخ تطوير إضاءة شاشة OLED والصعوبات التي واجهتها.
في أوائل العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، رُوِّج للوحات شاشة OLED على أنها مستقبل الإضاءة العامة: رقيقة للغاية، ومشتتة، وخالية من الوهج، وجميلة المظهر. ومع ذلك، فقد فشلت باستمرار في تحقيق نجاح تجاري. ووفقًا لتقييمات متعددة أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية، فإن تهميش إضاءة شاشة OLED في نهاية المطاف هو نتيجة لمجموعة من العوامل:
فجوة الكفاءة: بينما بدت شاشات شاشة OLED واعدة نظريًا، إلا أن أدائها الفعلي كان دون المستوى. أظهرت الاختبارات في مختبرات وزارة الطاقة الأمريكية أن مصابيح شاشة OLED عادةً ما تحقق 23-45 لومن/واط فقط، بينما غالبًا ما تتجاوز مصابيح قاد المماثلة 100 لومن/واط. وحتى اليوم، لا تزال مصابيح قاد القياسية أكثر كفاءة بكثير من شاشات شاشة OLED.
تكلفة عالية وإنتاجية منخفضة: توقعت وزارة الطاقة الأمريكية ضرورة ضبط أسعار لوحات شاشة OLED بحيث تصل إلى حوالي 100 دولار للمتر المربع لمنافسة لوحات قاد. ومع ذلك، نظرًا لتعقيد عمليات التصنيع وصعوبات التغليف، فإن التكلفة الفعلية أعلى بكثير.
مشاكل المتانة والموثوقية: شاشات شاشة OLED حساسة للرطوبة والأكسجين، مما يؤدي إلى ظهور بقع داكنة مبكرة وقصر في الدوائر الكهربائية. تُستخدم عادةً برامج تشغيل قاد القياسية، ولكنها لا تتوافق مع خصائص شاشات شاشة OLED، مما يؤدي إلى انخفاض إضافي في الكفاءة ومشاكل في الوميض.
الافتقار إلى المعايير والنظام البيئي: بسبب الافتقار إلى المكونات القابلة للتبديل، أو برامج التشغيل القياسية، أو موصلات التوصيل والتشغيل، فإن شاشات شاشة OLED تشكل خطورة على المصممين ومكلفة بالنسبة للمتكاملين.
في الوقت نفسه، تتطور تقنية قاد بسرعة. أصبحت لوحات قاد الجانبية الآن مماثلةً لشاشات شاشة OLED من الناحية الجمالية، بل وتتفوق عليها في جميع الجوانب التقنية والاقتصادية تقريبًا.
هل هذه مجرد حركة متخصصة، وليست ثورة؟
إذن، ما الذي يعنيه هذا البحث الجديد لمستقبل شاشات شاشة OLED؟ إن التقدم التكنولوجي حقيقي. كانت مستويات الأداء التي تُقدمها الأجهزة المُصنّعة في المختبرات هي الأهداف النظرية لمؤيدي إضاءة شاشة OLED. ومع ذلك، فإن المختبر ليس مصنعًا، وأداء الاختبار على أرض الواقع لا يُعادل الحلول الجاهزة للتسويق.
يتطلب اعتماد هذه التقنية في القطاع طلبًا كبيرًا في تطبيقات محددة. علاوة على ذلك، هناك حاجة إلى سلسلة توريد مكتملة، وخفض التكاليف، وبيانات موثوقة عن عمر البطارية، وهي كلها أمور غير متوفرة حاليًا. أشارت دراسة سابقة أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن حتى شاشات شاشة OLED جيدة الهيكل تشهد انخفاضًا حادًا في عمرها الافتراضي عند تشغيلها بسطوع عالٍ. علاوة على ذلك، وعلى عكس شاشات قاد، تفتقر شاشات شاشة OLED حاليًا إلى نظام اختبار عمر بطارية موحد مشابه لنظام إل إم-80.
مع ذلك، لا تزال شاشات شاشة OLED تواجه مسارًا ضيقًا للغاية، وإن كان واعدًا للغاية، للتطوير المهني في تطبيقات الإضاءة الحديثة، خاصةً في التطبيقات التي تُعدّ فيها نعومة الصورة وتكامل التصميم وقابلية التعديل أهم من مجرد اقتصاديات اللومن/الواط. ولا يزال المصممون يُقدّرون قدرة شاشات شاشة OLED على توفير إضاءة غنية بصريًا خالية من الوهج، بتصميمها النحيف للغاية.