Dans le domaine de l'éclairage OLED, on a longtemps privilégié l'esthétique à la fonctionnalité. Une nouvelle étude menée par des chercheurs chinois présente une architecture OLED à couleur ajustable qui non seulement repousse les limites du contrôle spectral, mais repense également la manière dont les OLED peuvent répondre aux besoins d'éclairage liés aux rythmes circadiens, aux conceptions architecturales spécifiques ou aux applications horticoles.
Au lieu d'utiliser un composant de lumière blanche séparé, l'équipe a réussi à ajuster la couleur en temps réel, des tons chauds aux tons froids, en modifiant la tension, ce qui a permis d'obtenir des transitions spectrales fluides jusqu'à 11 411 kelvins. Mais la véritable signification de ces chiffres réside dans le fait que ces dispositifs laissent entrevoir la possibilité de surmonter certaines limitations liées aux matériaux et à la fiabilité qui ont longtemps freiné l'application des OLED dans l'éclairage général : une recombinaison des excitons plus équilibrée, des tensions de fonctionnement plus basses et des perspectives pour des éléments d'éclairage plus durables et flexibles.
L'éclairage OLED n'a pas encore détrôné les LED, mais cette recherche le repositionne comme un outil fiable, même s'il reste de niche, adapté aux applications nécessitant une douceur visuelle, une adaptabilité spectrale et des facteurs de forme prioritaires en matière de design.
Cet article pourrait raviver l'intérêt de certains domaines spécialisés concernant cette technologie, autrefois considérée comme la prochaine grande avancée dans le domaine de l'éclairage général – même s'il reste difficile de dire s'il s'agit d'une renaissance technologique ou simplement d'une lueur d'espoir.
Ajustement des couleurs et efficacité accrue : une nouvelle étude menée par une équipe de l’université de Jilin a révélé une OLED capable d’ajuster dynamiquement sa température de couleur corrélée (TCC), allant d’une lumière chaude de 3 451 K à une lumière froide de 8 073 K. Elle est ainsi idéale pour s’adapter aux cycles de la lumière naturelle ou pour un éclairage intérieur synchronisé avec les rythmes circadiens humains. Une configuration atteint même une plage de TCC de 11 411 K, l’une des plus larges jamais obtenues pour les OLED.
Ces dispositifs utilisent une structure à double couche émissive séparée par un matériau d'espacement soigneusement conçu, permettant un déplacement précis de la zone de recombinaison des excitons. Ceci permet à l'OLED d'émettre davantage de lumière bleue ou orange selon la tension appliquée. Cette avancée technologique répond directement au besoin d'un éclairage blanc réglable, qui gagne rapidement du terrain dans l'aménagement intérieur commercial, l'éducation et la santé.
Un dispositif OLED dopé à l'orange a atteint une efficacité énergétique maximale de 106 lm/W, ce qui représente une amélioration significative pour les dispositifs OLED, mais reste inférieur aux niveaux typiques des LED hautes performances actuelles. Il est important de noter que cette mesure a été effectuée dans des conditions de laboratoire idéales pour un élément OLED monochrome, et non pour un élément à lumière blanche testé au niveau du système.
Pourquoi l'éclairage OLED n'a jamais été largement répandu
Pour comprendre la signification de ces chiffres, il est important de se rappeler l'histoire du développement de l'éclairage OLED et les difficultés qu'il a rencontrées.
Au début des années 2010, les panneaux OLED étaient présentés comme l'avenir de l'éclairage général : ultra-minces, diffusant une lumière douce, sans éblouissement et esthétiquement plaisants. Pourtant, ils n'ont jamais rencontré le succès commercial escompté. Selon plusieurs évaluations du Département de l'Énergie des États-Unis (DOE), la marginalisation progressive de l'éclairage OLED résulte d'une combinaison de facteurs :
Écart d'efficacité : Si les OLED semblaient prometteuses en théorie, leurs performances réelles se sont révélées décevantes. Des tests effectués dans les laboratoires du Département de l'Énergie américain ont montré que les luminaires OLED n'atteignent généralement que 23 à 45 lm/W, tandis que les luminaires LED comparables dépassent souvent les 100 lm/W. Aujourd'hui encore, les LED standard restent bien plus efficaces que les OLED.
Coût élevé et faible rendement : le département de l’Énergie américain prévoyait que le coût des panneaux OLED devrait être ramené à environ 100 dollars le mètre carré pour concurrencer les panneaux LED. Cependant, en raison de la complexité des procédés de fabrication et des difficultés liées au conditionnement, le coût réel est bien plus élevé.
Problèmes de durabilité et de fiabilité : les OLED sont sensibles à l’humidité et à l’oxygène, ce qui entraîne l’apparition prématurée de points noirs et de courts-circuits. Les pilotes de LED standard sont généralement utilisés, mais ceux-ci sont incompatibles avec les caractéristiques des OLED, ce qui réduit encore leur efficacité et provoque des problèmes de scintillement.
Absence de normes et d'écosystème : en raison du manque de composants interchangeables, de pilotes standardisés ou de connecteurs prêts à l'emploi, les écrans OLED sont risqués pour les concepteurs et coûteux pour les intégrateurs.
Dans le même temps, la technologie LED progresse rapidement. Les panneaux LED à émission latérale sont désormais esthétiquement comparables aux OLED et les surpassent dans presque tous les domaines techniques et économiques.
S'agit-il simplement d'un mouvement de niche, et non d'une révolution ?
Alors, que signifie cette nouvelle recherche pour l'avenir des OLED ? Le progrès technologique est bien réel. Les performances des dispositifs fabriqués en laboratoire représentaient autrefois les objectifs théoriques des partisans de l'éclairage OLED. Cependant, un laboratoire n'est pas une usine, et les performances obtenues lors des tests en laboratoire ne garantissent pas des solutions prêtes à être commercialisées.
L'adoption par l'industrie nécessite une demande importante dans des applications spécifiques. De plus, une chaîne d'approvisionnement mature, une réduction des coûts et des données fiables sur la durée de vie sont indispensables ; or, ces éléments font actuellement défaut. Une analyse antérieure du Département de l'Énergie des États-Unis a montré que même les OLED bien structurées subissent une forte diminution de leur durée de vie lorsqu'elles fonctionnent à haute luminosité. Par ailleurs, contrairement aux LED, les OLED ne disposent actuellement d'aucun système de test de durée de vie standardisé comparable au LM-80.
Néanmoins, les OLED disposent encore d'un potentiel de développement professionnel certes limité, mais extrêmement prometteur, pour les applications d'éclairage modernes, notamment celles où la douceur visuelle, l'intégration au design et la flexibilité de réglage priment sur le simple rapport flux lumineux/watt. Les concepteurs apprécient toujours la capacité des OLED à fournir un éclairage riche et sans éblouissement, dans un format d'une finesse quasi sculpturale.