OLED 조명 분야에서는 오랫동안 기능보다 형태가 더 중요하게 여겨져 왔습니다. 중국 연구진의 새로운 연구는 스펙트럼 제어의 경계를 확장할 뿐만 아니라 OLED가 생체 리듬 조명, 특수 건축 디자인, 또는 원예 분야의 요구를 어떻게 충족할 수 있는지를 새롭게 제시하는 색상 조절 가능 OLED 아키텍처를 선보입니다.
연구팀은 별도의 백색광 구성 요소에 의존하는 대신, 전압을 조절하여 따뜻한 색조에서 차가운 색조로 실시간 색상 조절을 달성하여 최대 11,411켈빈까지 부드러운 스펙트럼 전이를 구현했습니다. 하지만 이러한 수치 뒤에는 더 깊은 의미가 숨어 있습니다. 이 소자는 일반 조명 분야에서 OLED 적용을 오랫동안 저해해 온 재료 및 신뢰성 한계를 극복하는 조짐을 보이고 있습니다. 즉, 더욱 균형 잡힌 엑시톤 재결합, 더 낮은 작동 전압, 그리고 더욱 내구성 있고 유연한 조명 소자로의 잠재적 경로가 확보된 것입니다.
OLED 조명은 아직 LED에서 주류로 자리매김하지 못했습니다. 하지만 이 연구를 통해 OLED 조명은 시각적 부드러움, 스펙트럼 적응성, 디자인 우선 형태 요소가 필요한 응용 분야에 적합한, 비록 틈새 시장이기는 하지만 신뢰할 수 있는 도구로 재위치되었습니다.
이 기사는 한때 일반 조명 분야의 차세대 주요 혁신으로 환영받았던 이 기술에 대한 몇몇 전문 분야에 대한 관심을 다시 불러일으킬 수 있습니다. 하지만 이것이 기술적 부활을 나타내는지 아니면 그저 잠깐 언급할 뿐인지는 아직 불분명합니다.
색상 조절 기능 및 더 높은 효율 길림대학교 연구팀의 새로운 연구는 따뜻한 3451K에서 차가운 8073K까지 상관색온도(CCT)를 동적으로 조절할 수 있는 OLED를 선보였습니다. 이는 일광 주기를 맞추거나 인간의 생체 리듬에 맞는 실내 조명을 지원하는 데 이상적입니다. 한 구성은 11411K의 CCT 범위를 달성하는데, 이는 현재까지 보고된 OLED 중 가장 넓은 CCT 범위 중 하나입니다.
이 장치는 신중하게 설계된 스페이서 소재로 분리된 이중 발광층 구조를 채택하여 엑시톤 재결합 영역의 정밀한 이동을 가능하게 합니다. 이를 통해 OLED는 인가 전압에 따라 청색 또는 주황색 빛을 더 많이 방출할 수 있습니다. 이 획기적인 기술은 상업용 인테리어 디자인, 교육, 의료 분야에서 빠르게 주목을 받고 있는 가변 백색 조명의 필요성을 직접적으로 해결합니다.
주황색 도핑된 OLED 소자는 106lm/W의 최대 전력 효율을 달성했습니다. 이는 OLED 소자로서는 상당한 개선이지만, 현재 고성능 주도의 패키지의 일반적인 수준에는 미치지 못합니다. 이 측정은 시스템 수준에서 테스트된 백색광 소자가 아닌, 단색 OLED 소자에 이상적인 실험실 조건에서 수행되었다는 점에 유의해야 합니다.
OLED 조명이 널리 퍼지지 않은 이유
이러한 수치의 중요성을 이해하려면 OLED 조명의 개발 역사와 그 과정에서 겪었던 어려움을 기억하는 것이 중요합니다.
2010년대 초, OLED 패널은 초박형, 확산형, 눈부심 방지, 심미적 우수성 등 일반 조명의 미래로 각광받았습니다. 하지만 상업적 성공을 거두는 데는 꾸준히 실패했습니다. 미국 에너지부(암사슴)의 여러 평가에 따르면, OLED 조명의 궁극적인 퇴출은 다음과 같은 여러 요인이 복합적으로 작용한 결과입니다.
효율 격차: OLED는 이론적으로는 유망해 보였지만 실제 성능은 기대에 미치지 못했습니다. 미국 에너지부(암사슴) 연구소의 테스트 결과, OLED 조명기구는 일반적으로 23~45lm/W의 효율을 보이는 반면, 동급 주도의 조명기구는 100lm/W를 넘는 경우가 많았습니다. 오늘날에도 표준 LED는 OLED보다 훨씬 더 효율적입니다.
높은 비용과 낮은 수율: 미국 에너지부는 OLED 패널 가격이 주도의 패널과 경쟁하기 위해서는 평방미터당 약 100달러로 통제되어야 한다고 예측했습니다. 그러나 복잡한 제조 공정과 패키징 문제로 인해 실제 비용은 훨씬 더 높습니다.
내구성 및 신뢰성 문제: OLED는 습기와 산소에 취약하여 조기 흑점 및 단락이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 표준 주도의 드라이버가 사용되지만, 이는 OLED의 특성과 호환되지 않아 효율이 더욱 저하되고 깜빡임 문제가 발생합니다.
표준 및 생태계 부족: 교체 가능한 구성 요소, 표준화된 드라이버, 플러그 앤 플레이 커넥터가 부족하기 때문에 OLED는 설계자에게는 위험하고 통합자에게는 비용이 많이 듭니다.
한편, 주도의 기술은 빠르게 발전하고 있습니다. 측면 발광 주도의 패널은 마침내 OLED와 미적으로 동등해졌으며, 거의 모든 기술 및 경제 지표에서 OLED를 능가합니다.
이건 단순한 틈새시장 운동일 뿐이지 혁명은 아니지?
그렇다면 이 새로운 연구는 OLED의 미래에 어떤 의미를 가질까요? 기술적 진보는 현실입니다. 실험실에서 제작된 소자의 성능 수준은 한때 OLED 조명 지지자들의 이론적 목표였습니다. 그러나 실험실은 공장이 아니며, 벤치탑 테스트 성능이 곧 시장 출시를 의미하는 것은 아닙니다.
산업계 도입을 위해서는 특정 응용 분야에서 상당한 수요가 필요합니다. 더욱이, 성숙한 공급망, 비용 절감, 그리고 신뢰할 수 있는 수명 데이터가 필요한데, 현재 이 모든 것이 부족합니다. 미국 에너지부의 이전 분석에 따르면, 잘 설계된 OLED조차도 고휘도에서 작동할 경우 수명이 급격히 감소하는 것으로 나타났습니다. 더욱이, LED와 달리 OLED는 현재 엘엠-80과 같은 표준화된 수명 테스트 시스템이 부족합니다.
그럼에도 불구하고 OLED는 현대 조명 분야에서 전문적인 발전을 위한 매우 좁지만 매우 유망한 길을 여전히 가지고 있습니다. 특히 시각적 부드러움, 디자인 통합, 그리고 조절 가능성이 단순한 루멘/와트 경제성보다 더 중요한 분야에서 더욱 그렇습니다. 설계자들은 여전히 OLED가 눈부심 없이 시각적으로 풍부한 조명을 제공할 수 있는 능력을 높이 평가하며, 이는 마치 조각품처럼 얇은 폼팩터에 가깝습니다.