Işığın yeniden keşfi

Işık yayan organik diyotlar (OLED’ler) çok yakında aydınlatma piyasasında bir devrim yaratabilir...

24.04.2017 16:42:440
Paylaş Tweet Paylaş
Işığın yeniden keşfi
Üç metre yüksekliğindeki, kapkaranlık ve ağır, yüzlerce yıllık kapıdan içeriye hiçbir şekilde ışık girmiyor. Ancak bu kapının arkasında ışığın geleceği yaratılıyor. Burası aslında Profesör Dr. Karl Leo’nun Almanya Dresden Teknoloji Üniversitesi’nde kendisine tahsis edilmiş çalışma odası. Ekibiyle birlikte şu sıralar çok özel bir aydınlatma paneli geliştirmekle meşgul. 52 yaşındaki profesör, söz konusu üniversitenin Uygulamalı Fotofizik Enstitüsü’nde çalışıyor. Ayrıca Dresden’deki Fraunhofer Organikler, Malzemeler ve Elektronik Cihazlar Araştırma Enstitüsü’nü (COMEDD) de yönetiyor ve ışık yayan organik diyotlar (OLED’ler) alanında uluslararası bir üne sahip. O ve ekibi, doğal ışığı mümkün olabildiğince taklit edebilmek için OLED’lerin potansiyelinin farkına varılmasını amaçlıyor. Leo, büyük bir hayranlıkla “OLED’ler bizim suni ışık hakkında baştan aşağıya tekrar düşünmemizi sağlayan birer teknoloji harikaları” diyor.

Verimlilikte rekabet
 OLED’den beklentiler oldukça yüksek; mevcut ışık kaynaklarından çok daha verimli olmaları ve hatta bir gün kendilerine verilen enerjinin yüzde 100’ünü ışığa çevirebilmeleri bekleniyor. Bu yoğun beklentilerin hayata geçebilmesi için elbette malzeme geliştiricilere ve aydınlatma imalatçılarına gerek duyuluyor. Elektrikli ampuller, halojen lambalar ve enerji tasarruflu ampullerde enerjinin büyük bir bölümü ışık yerine ısıya çevriliyor; yani açık durumdayken 100 vatlık bir elektrik ampulünün dış yüzeyi örneğin 200 dereceden (392 F) fazla bir sıcaklığa ulaşıyor. Bugün Dresden’de geliştirilmekte olan OLED’lerde ise bu sıcaklık yaklaşık 30 derece (86 F) civarında. Bu yüzden insan vücudunun ısısından daima daha soğuk ve güvenliler. Ticari OLED’lerin aydınlatma verimliliği şu anda vat başına 45- 60 lümen (ışık ölçü birimi) arasında. Laboratuvarlarda ise daha şimdiden vat başına 90 lümen’den yüksek değerler bile elde edilebiliyor. Bir kıyaslama yapmak gerekirse OLED’lerin ömrü daha bu aşamada bile oldukça gelecek vadediyor. Leo ve ekibi, işte bu değerleri daha da mükemmelleştirmek için çalışıyor. Büyük aydınlatma imalatçıları, geniş ölçekli üretime başlamadan önce OLED’lerin 10 binlerce saatlik bir ömre ulaşması ve mevcut floresan lambalarının yaklaşık iki katı kadar bir verimlilik oranını yakalaması gerekiyor.

Kendinizi iyi hissettiren ışık
OLED’lerin geleceğin enerji kaynağı olması sadece verimliliklerinden kaynaklanmıyor. Philips Lighting’de baş tasarımcı olan Rogier van der Heide, “Verdikleri ışık, başka hiçbir ışık kaynağıyla kıyaslanmayacak kadar yumuşak, huzur verici ve hoş ki bu yüzden onlara ‘iyi hissettiren ışık’ adını koydum” diyor. “İyi hissettirme” faktörünün sırrı, aslında onların ışık yayma yöntemlerinde yatıyor. Eski ve mevcut diğer bütün suni ışık kaynaklarının aksine OLED’ler ışığı tek bir noktadan yaymaz, yatay bir ışık kaynağıdır. Leo, “OLED’lerle renk sıcaklığını düzenlemek ve ışığı günün zamanına göre ayarlamak mümkün. Yani aydınlatmada daha önce neredeyse hiç görülmemiş bir sıcak beyaza sahip olmak mümkün” diyor. OLED’lerin bir diğer özelliği de aydınlatma tasarımcılarına verdiği ilham. Zar gibi incecik organik malzemelerden yapılıyorlar ve yakın bir gelecekte duvar kağıtları, tavanlar veya pencere camlarının üzerine tıpkı ikinci bir deriymiş gibi OLED yerleştirmek mümkün olabilir. Bu sayede bir tavan mükemmel bir yaz gökyüzü sanrısı yaratabilecek ya da bir duvar sanal bir ilkbahar çimenliği hissi verebilecek. OLED’ler kapatıldıklarında beyaz, yansıtıcı veya şeffaf olur. Bu yüzden güneş ışığının gündüzleri içeri girmesini sağlayan ve sonra karanlıkta düz lambalara dönüşen pencere camlarının yaratılmasında OLED’lerden faydalanılabilir. Bu geleceğin odaları, bizim bugün lambalar hakkında bildiklerimizden bambaşka şeyler yapabilir duruma gelebilir.

Işık yaratan karbon molekülleri
OLED’ler tıpkı LED’lerdeki prensiplere göre çalışır. Her ikisi de ışığı üreten yarı iletkenlerdir. Bunlar belirli koşullarda elektriği ileten katı haldeki maddelerdir. Elektrik yarı iletkenlerin içinden geçerken korlaşarak parlamaya başlıyor. LED’ler ile OLED’ler arasındaki farkı yaratan “O” ise organik anlamına geliyor. LED’lerde örneğin galyum nitrür temelli minnacık inorganik kristaller kullanılırken OLED’ler ise normalde buhar bırakım ile bir malzeme tabanının kaplanmasında kullanılan boya benzeri organik bileşenlerden yapılıyor. OLED’in yapısı biraz sandviçe benziyor. Bir insan saçının telinden yüz kere daha ince olan ve çıplak gözle görülemeyen iki yatay elektrotun arasına organik katmanlar yerleştiriliyor. Onların arasından bir elektrik akımı geçtiğinde organik katmanların içindeki moleküller korlaşarak parlamaya başlıyor. Şayet OLED’in içinde kırmızı, yeşil ve mavi maddeler kullanışmışsa çıkan ışık beyaz oluyor. Leo, “Bugüne kadar bir temel madde olarak sadece camdan faydalanabildik. Ancak orta vadede büyük bir ihtimalle esnek malzemeler de kullanılabilir hale gelecek” diyor. Bu organik malzemelerin buharla havaya karşı çok iyi korunması ve düzgün bir şekilde sarıp sarmalanması gerekiyor. Esnek malzemelere bunu yapmak ise bugün gerçekten çok zor.

Ateş böcekleri… Doğanın OLED’leri…
OLED’lerin başlangıcı Çinli- Amerikalı kimya Profesörü Dr. Ching W. Tang’ın Birleşik Devletler’de Kodak’ın araştırma bölümünde güneş pilleri üzerinde çalışırken organik maddelerde mavi renkte parlayan bir fenomen keşfettiği 1979 yılına kadar geri gidiyor. O ve meslektaşı Steven Van Slyke, 8 yıl sonra dünyada ilk defa organik katmanlardan yapılmış ışık yayan diyotların sunumunu yaptı. Hayvanlar krallığında bu prensip çok eskiye dayanır: Ateş böcekleri aslında doğal birer OLED gibidir. Bünyelerinde, bir enzim sayesinde oksijenle reaksiyona giren, lusiferin adında doğal bir madde vardır. Üretilen enerji neredeyse tamamıyla ışık olarak yayılır; ancak ateş böceklerindeki bu ışık saçan moleküller onların vücudundan ayrılıp giderken OLED’lerde bunlar ilk hallerine geri döner. BASF gibi şirketler, bugünlerde bu moleküllerin şimdiye kadar yapabildiğinden daha fazla ışık üretmesi ve çok daha verimli olabilmesi üzerinde çalışıyor. Bu organik maddeler konusunda bugün en önemli meydan okuma olarak duran mavi ışık çıkaran maddelerin geliştirilmesi alanında BASF lider bir konumda. Dr. Karl Hahn, bu durumu şöyle izah ediyor: “Mavi ışıkta yeşil ve kırmızı olana kıyasla çok daha fazla enerji var. Bu da bu moleküllerin çözülüp ayrılabileceği ve kendi etkilerini kaybedebileceği anlamına geliyor.” Hahn, şu anda BASF’de organik elektronikler alanındaki araştırmalardan sorumlu olarak çalışıyor. BASF araştırmacıları yüksek verimli moleküllerle ilgili ilk buluşu birkaç yıl önce gerçekleştirmişti. Şimdi bu moleküllerin yaşam ömürlerini uzatmak ve bizim diyotlar dediğimiz güvenilir aydınlatma sistemleri geliştirmek üzerinde çalışıyorlar.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

Yorum Yaz