La nuova frontiera degli OLED ultrapiatti e flessibili

Oggi è disponibile la nuova generazione di diodi luminosi ultrapiatti e flessibili, gli OLED (Organic Light Emitting Diode): come funzionano? Quali sono le caratteristiche e le prestazioni?

Immaginate un foglio di carta che genera luce diffusa lungo tutto il suo sviluppo planare (Figura 1). Siamo abituati a maneggiare lampade che hanno un certo volume, sia pure di ridotte dimensioni, come nel caso del LED. In passato era addirittura pericoloso toccare una lampada accesa: si correva il rischio di ustionarsi le dita o di prendere la scossa elettrica. Tutto è cambiato con l’avvento delle tecnologie optoelettroniche. Oggi è disponibile la nuova generazione di diodi luminosi ultrapiatti e flessibili, gli OLED (Organic Light Emitting Diode).

La differenza con i LED è molto evidente: gli OLED sono sorgenti che diffondono la luce uniformemente, mentre i LED la emettono da minuscoli elementi a forma di dado o cubo (chip), tanto da definirsi “sorgenti puntiformi”.

Figura 1 - Oled
Figura 1 – OLED flessibili di ultima generazione. A sinistra: dimensioni 400 x 50 mm, spessore 0.41 mm, peso 15 gr, temperatura di colore 3000 K, flusso 150 lm; a destra: dimensioni 300 x 300 mm, spessore 0.41 mm, peso 76 gr, temperatura di colore 3000 K, flusso 750 lm (documentazione e produzione LG Display)

Come è fatto l’OLED

L’OLED viene chiamato “diodo organico” perché il materiale con cui è costruito è un composto chimico a base di carbonio. Il principio di funzionamento è molto simile a quello del LED. E’ composto da una serie di strati ottenuti facendo depositare delle sostanze a base di carbonio su una sottilissima lastra di vetro oppure su una pellicola di materiale plastico perfettamente trasparente.

La deposizione avviene per evaporazione e condensazione, con trattamenti ripetuti per tutti i livelli compresi tra i due strati estremi del “sandwich”: l’anodo e il catodo. Il tutto è accuratamente incapsulato al fine di garantire la protezione dei sottilissimi strati.  Il punto più delicato è proprio il mantenimento della sua funzionalità con una duratura protezione di questo pacchetto di strati.

Le prestazioni degli OLED

Le principali case produttrici dichiarano per gli ultimi OLED valori di efficienza intorno ai 50 – 60 lm/W. La durata di vita è generalmente inferiore a quella dei LED ma comunque nell’ordine di alcune decine di migliaia di ore (30 000 ore).

La presenza di una pluralità di strati con diverse composizioni chimiche consente di emettere luce di tonalità bianca ottenuta per sintesi additiva. Lo spettro risulta continuo ed è privo di radiazioni IR e UV, come nei comuni LED. L’emissione nella regione del blu (come è noto pericolosa per l’integrità della retina oculare) è molto ridotta perché si tiene conto della visione diretta della luce. La temperatura della superficie dell’OLED acceso ammonta a circa 35°C.

L’alimentazione avviene in bassissima tensione e a corrente continua tramite un alimentatore dedicato. Incrementando la corrente si ottiene più flusso e quindi aumenta la luminanza della superficie emittente. I prodotti in commercio hanno valori di luminanza oscillanti tra 1000 e 4000 cd/m2, valori inferiori a quelli della comune lampada fluorescente tubolare per ridurre il più possibile gli abbagliamenti. Gli ultimi modelli si caratterizzano per l’alta resa dei colori (CRI = 93).

Dove usare gli OLED

Per la sua natura di piano luminoso l’OLED viene impiegato prevalentemente per diffondere la luce. Considerando che con i comuni LED è possibile realizzare piani luminosi anche di grande estensione con spessori di pochi millimetri, l’uso dell’OLED si giustifica quando è necessario avere elementi planari molto sottili (spessori inferiori al millimetro) e flessibili. Questa rivalità con i LED restringe il ventaglio delle applicazioni. Sicuramente oggi prevalgono le soluzioni ad alto valore decorativo (Figure 2, 3 e apertura) destinate all’ambiente domestico, ai luoghi dell’ospitalità e dell’intrattenimento. L’abitacolo dei mezzi di trasporto – auto, treni, navi, aerei – è un ambito di applicazioni promettente.

Figura 2 e 3 Oled
Figure 2 e 3 – OLED applicati a specchi (a sinistra), apparecchi a sospensione ad assetto variabile su design di Ross Lovegrove (a destra) – documentazione e produzione LG Display

Particolarmente interessante è la versione trasparente a doppia emissione (Figura 4). La superficie è trasparente quando il diodo è disattivato e diventa un piano luminoso a doppia emissione quando è acceso. Il regime termico della sorgente, grazie alla sua estensione e alla bassa potenza assorbita, è compatibile con i più diffusi materiali plastici trasparenti. Un altro caso interessante è dato dall’accoppiamento dell’OLED con gli specchi. Per rendere speculare la lastra di vetro si ricorre a speciali trattamenti superficiali che la rendono riflettente pur permettendo il transito della luce proveniente dall’OLED applicato in aderenza sul retro. Il risultato è un normale specchio (quando l’OLED è disattivato) che diventa luminoso a OLED attivo (Figura 2). In questo modo si ottiene la completa integrazione della fonte luminosa piana con lo specchio e si riesce a illuminare in modo diffuso la persona che si sta specchiando con un ottimo controllo delle ombre. Alimentatori e relativi cablaggi trovano alloggiamento nella parte retrostante dello specchio.

Figura 4 -OLED in versione trasparente, con emissione sulle due facce (documentazione e produzione Philips Lumiblade)
Gianni Forcolini
Informazioni su Gianni Forcolini 4 Articoli
Architetto e designer, docente in Lighting Design alla Facoltà del Design, Politecnico di Milano. Autore di libri, saggi e articoli. Si occupa di progettazione di oggetti e installazioni luminose, impianti, apparecchi e sistemi di illuminazione per ambienti interni ed esterni.