Учеными ИОХ РАН разработаны новые улучшенные органические светоизлучающие диоды со световыми характеристиками свечей
При создании искусственного освещения светоизлучающие диоды начали активно вытеснять лампы накаливания всего пару десятилетий назад и на настоящий момент продолжают уверенно доминировать на рынке. Однако световой диапазон светодиодных и газоразрядных источников света сильно обогащен синим излучением, которое неблагоприятно воздействует на многие материалы, вызывая их ускоренное разрушение, способно наносить вред целым экосистемам, если такие источники света применяются для наружного освещения, а также представляет угрозу для человеческого глаза и может вызывать физиологические нарушения в организме из-за заметного уменьшения концентрации мелатонина. Спектральный состав света современных коммерческих светодиодов резко отличается от такового, характерного для источников на основе физически нагретого тела (пламя, лампы накаливания или солнечный свет). Несмотря на то, что они могут обеспечивать визуально теплый желтый оттенок света (цветовая температура 2400 К и даже ниже), на самом деле светодиоды представляют собой комбинацию синего и ультрафиолетового света, испускаемого полупроводниковым кристаллом, и желто-оранжевого свечения нанесенного на него специального люминофора со значительными провалами в области зеленого и красного излучения. Поэтому создание безопасных светодиодных устройств со световыми характеристиками, подобными характеристикам пламени свечи (низкая цветовая температура при непрерывном спектре излучения), является одной из важных научных задач, имеющих практическую значимость.
Ранее сотрудниками лаборатории № 31 ИОХ РАН совместно с учеными из ФИ им. П. Н. Лебедева РАН и РХТУ им. Д. И. Менделеева был создан новый источник света, практически не имеющий вредного излучения в синей области спектра за счет инновационной конструкции и сочетания новых специально синтезированных люминофоров. Цветовые характеристики его излучения подобны световым характеристикам пламени обычных свечей. Однако данное устройство имело сравнительно невысокие значения яркости в сравнении с другими существующими органическими светоизлучающими диодами (максимальная яркость 1831 Кд/м2 для одной из структур).
В продолжение работ по усовершенствованию безопасного с физиологической точки зрения светодиода на основе гибрида органических и металлорганических излучающих материалов был разработан новый более эффективный органический светоизлучающий диод со световыми характеристиками свечей (candle light-style organic light emitting diode, CLS OLED), не содержащий синей и ультрафиолетовой части спектра и имеющий низкую цветовую температуру. В качестве одного из слоёв использованы специально синтезированные сотрудниками лаборатории № 31 ИОХ РАН новые органические красители. Замена пиридинового цикла на бензольный во внутреннем акцепторе позволила увеличить яркость светодиода более чем в три раза до 6256 кд/м2, при этом цветовая температура осталась на уровне рекордных показателей (1880-1990 К).
Разработанные устройства можно использовать в качестве источников света для офисных или других бытовых помещений, в качестве элементов светового дизайна различных общественных пространств и для многих других целей, но особенно полезным будет их применение в качестве домашних ламп для облегчения засыпания и создания комфортного мягкого освещения. Относительно простая технология изготовления данных диодов и недорогие исходные материалы позволят в будущем создавать источники света в виде плоских панелей достаточной площади с регулируемой яркостью свечения и некоторыми возможностями подстройки цвета свечения только за счет изменения параметров питающего напряжения.
Источник:
V. M. Korshunov, T. N. Chmovzh, I. S. Golovanov, E. A. Knyazeva, L. V. Mikhalchenko, R. S. Saifutyarov, I. C. Avetisov, J. D. Woollins, I. V. Taydakov, O. A. Rakitin Candle light-style OLEDs with benzochalcogenadiazoles cores DyesPigm., 2021, 185, 108917. DOI: 10.1016/j.dyepig.2020.108917.