Organiska dioder ska revolutionera marknaden

Oled är framtidstekniken som kanske ersätter lysröret. Tekniken kan också innebära helt nya typer av belysningar, som börjar dyka upp i form av prototyper. De första oled-produkterna har börjat säljas, men är dyra nischprodukter.

Oled skiljer sig markant från konventionella lysdioder. En lysdiod ger en skarpt lysande punktformad ljuskälla, medan oled kan ge stora lysande ytor.
Redan på 90-talet började oled utforskas för belysning, men utvecklingen har inte hållit förväntat tempo. Tekniken är ännu omogen i vissa avseenden.
Den stora belysningstillverkarna har börjat släppa oled-produkter. Philips har gjort så, och konkurrenten Osram har nyligen släppt sin första oled-produkt. Dess prestanda och pris är inte särskilt upphetsande. Orbeos, som den heter, är en cirkelformad lysande platta med 88 mm diameter. Priset är kring 250 euro, ljusutbytet 25 lumen per watt, och den beräknade livslängden 5000 timmar.
– Nej, tekniska prestanda är inget man faller av stolen för, medger René Lindholm vid Osram. Men den visar ändå att oled, som vi mest pratat om, nu finns praktiskt.

Ännu ingen massprodukt
Orbeos blir ingen massprodukt. Den kan hitta användning bland konstnärer och arkitekter som vill ta fram särpräglade inredningsdetaljer, tror René Lindholm.
Vad som är nästa kommersiella oled-produkt från Osram kan René Lindholm inte avslöja. Men han kan ge en översiktlig beskrivning om hur Osram tror att oled kan utvecklas, och hitta sin roll på belysningsmarknaden.
– Utvecklingen inom halvledarmaterial för oled har hittills varit långsam, men vår koncernledning ser med tillförsikt på framtiden. Vi har fått extra forskningspengar för oled, berättar René Lindholm.
– Lysdioder ger punktformade ljuskällor som är svåra att jobba med. Det spännande med oled är att man kan skapa lampor, några millimeter tjocka, på stora ytor med jämn luminans över hela yta.
Det ger nya möjligheter, som exempelvis stora ljuselement som kan monteras på ytor i byggnader, det talas om lysande tapeter eller väggar.
Ett huvudspår är ändå att skapa oled-armaturer som kan konkurrera med konventionella lysrör som allmänbelysning. 
– Det är vad våra forskare och teknikutvecklare tror på, understryker René Lindholm.
En utmaning är att öka verkningsgraden. Målet är förstås att klå moderna T5-lysrör som når 100 lumen per watt, men där är oled inte än. Åtminstone inte om man bara räknar lumen per watt.
– I våra laboratorier har vi kommit kring 70 lumen per watt, säger René Lindholm, men klargör att detta räcker för att konkurrera med lysrör eftersom oled inte kräver reflektorer som i lysrörsarmaturer vilket minskar verkningsgraden.

Verkningsgrad jämförbar med lysrör
René Lindholm hävdar att detta gör att den praktiska verkningsgraden för oled redan i dag är jämförbar med lysrör. Men det gäller ännu bara i laboratoriet.
Färgåtergivning i ljuskällan är en viktig faktor för dess acceptans. Oled går att tillverka med ett bra balanserat vitt ljus. Men bra färgåtergivning i oled krockar delvis med krav på energieffektivitet.
– Man stämmer av vithet med olika molekyler i halvledarmaterialet. Det är lätt att uppnå önskade färger som passar olika regionala marknader. Det finns dock problem att kombinera vithet och energieffektivitet, berättar Olle Inganäs, professor i biomolekylär och organiska elektronik vid Linköpings universitet.
Nästa utmaning för tillverkarna är att få upp livslängden ordentligt på oled, så att de inte behöver bytas lika ofta som lysrör. Där siktar man på 50 000 drifttimmar, något som anses vara normalt för vanliga lysdioder.
Idéer om nya typer av belysning baserad på oled är ingen bristvara. En del är märkligt visionära, men ändå en realitet åtminstone i liten skala i laboratorium.
– Det vi tycker är mest spännande är fönsterglas, som på dagtid är normalt genomskinliga. Men när det mörknar lägger man på elektricitet och fönstret lyser mjölkvitt, berättar René Lindholm.

Tillverkas på glasskivor
På internet kan man hitta bilder som visar oled-armaturer, som oftast är väldigt tunna och nätta i sin konstruktion.
I dag tillverkas oled på glasskivor, men från Osram hoppas man kunna ersätta detta med plastmaterial, vilket ger nya möjligheter att skapa oled som kan anpassas till omgivande miljö.
– Med plast får vi en flexibel platta, som kan böjas runt exempelvis stolpar. Problemet hittills är att vi inte hittat någon tillräckligt tät plast, de organiska ämnena flyter ut, berättar René Lindholm.
Olle Inganäs forskar i polymerer med elektroniska egenskaper, och har inblick i utvecklingen av oled. Han uppger att många av utmaningarna kring driftstabiliteten i oled-lampor är lösta, men att vissa ändå återstår. Han berättar om bekymmer med att behålla stabiliteten i komponenterna för den blåa delen av ljuset. Rött och grönt, som också behövs för det vita ljuset, är stabila.
– Stabilitetsproblemen gör att material fräts sönder under drift, och det vita ljuset kan bli rödare med tiden, förklarar Olle Inganäs.
Tillverkning av oled är i högsta grad ett precisionsarbete. Det handlar om att lägga på fem till tio ytterst tunna halvledarskikt, med en precision på ett par nanometer, beskriver Olle Inganäs. Hur detta bäst görs vid industriell tillverkning är en fråga som bland annat sysselsätter forskarna.

Vätskebaserad tillverkning
Det finns i dag två huvudvägar för tillverkningen, antingen lägger man på halvledarskikten med förångning, eller så använder man vätskor. Olle Inganäs tror mer på det senare alternativet:
– Vätskebaserad tillverkning har inte samma precision, men jag tror på den då det krävs mindre energi vid tillverkningen. Alternativet förångning i vakuum kräver mer kapitalintensiv teknik.
Högre tillverkningshastighet, en viktig faktor när stora ytor ska bekläs med halvledare, är en annan faktor som talar för vätskebaserad tillverkning, anser Olle Inganäs. 
När får vi då oled-produkter som lever upp till visionen om låg energianvändning, lång livslängd och bra färgåtergivning, och det till ett konsumentpris för massmarknaden? Om fem till tio år, gissar René Lindholm.

Av Björn Åslund, Energi & Miljö 5/2010 sidan 32
 

• FAKTA oled
  Oled-belysning består av tunt, organiskt material, mellan två elektroder, som lyser när ström kopplas på. Man kan därmed få större lysande ytor.
  I vanliga lysdioder används halvledarmaterial med oorganiska spårämnen, baserade på bland annat grundämnen som gallium, zink, indium med flera.
  I organiska lysdioder – oled – används istället molekyler och polymerer av kol, väte, kväve eller syre. I vissa oled ingår mycket små mängder av iridium och platina.