Im Bereich der OLED-Beleuchtung wurde lange Zeit die Form mehr geschätzt als die Funktion. Eine neue Studie chinesischer Forscher präsentiert nun eine farblich abstimmbare OLED-Architektur, die nicht nur die Grenzen der spektralen Steuerung erweitert, sondern auch neue Wege aufzeigt, wie OLEDs den Anforderungen von circadianer Rhythmusbeleuchtung, speziellen Architekturdesigns oder Anwendungen im Gartenbau gerecht werden können.
Anstatt auf eine separate Weißlichtkomponente zu setzen, erreichte das Team durch Spannungsanpassung eine Echtzeit-Farbabstimmung von warmen zu kühlen Tönen. Dies führte zu sanften spektralen Übergängen über einen Bereich von bis zu 11.411 Kelvin. Doch die eigentliche Bedeutung liegt hinter diesen Zahlen. Diese Bauelemente zeigen Anzeichen dafür, einige der Material- und Zuverlässigkeitsbeschränkungen zu überwinden, die den Einsatz von OLEDs in der Allgemeinbeleuchtung lange Zeit behindert haben: eine ausgeglichenere Exzitonrekombination, niedrigere Betriebsspannungen und potenzielle Wege zu robusteren und flexibleren Beleuchtungselementen.
Die OLED-Beleuchtung hat den Status der LEDs im Mainstream noch nicht zurückerobert – diese Forschung positioniert sie jedoch als zuverlässiges, wenn auch Nischenprodukt, das sich für Anwendungen eignet, die visuelle Weichheit, spektrale Anpassungsfähigkeit und designorientierte Formfaktoren erfordern.
Dieser Artikel könnte in einigen Fachbereichen das Interesse an dieser Technologie neu entfachen, die einst als der nächste große Durchbruch in der Allgemeinbeleuchtung gefeiert wurde – es bleibt jedoch unklar, ob es sich dabei um eine technologische Wiederbelebung oder lediglich um eine glanzvolle Fußnote handelt.
Farbanpassung und höhere Effizienz: Ein Forschungsteam der Jilin-Universität hat eine OLED entwickelt, die ihre Farbtemperatur (CCT) dynamisch anpassen kann – von warmen 3451 K bis zu kühlen 8073 K. Dadurch eignet sie sich ideal zur Anpassung an den Tageslichtzyklus oder zur Unterstützung einer Innenbeleuchtung, die dem menschlichen Biorhythmus entspricht. Eine Konfiguration erreicht sogar einen CCT-Bereich von 11411 K – einen der größten bisher für OLEDs berichteten Bereiche.
Diese Bauelemente nutzen eine Struktur mit zwei emittierenden Schichten, die durch ein sorgfältig entwickeltes Abstandsmaterial getrennt sind. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Exzitonrekombinationszone. Dadurch emittiert die OLED je nach angelegter Spannung mehr blaues oder oranges Licht. Dieser technologische Durchbruch erfüllt den Bedarf an einstellbarem Weißlicht, das in der gewerblichen Innenarchitektur, im Bildungsbereich und im Gesundheitswesen immer mehr an Bedeutung gewinnt.
Ein mit orangefarbenem Licht dotiertes OLED-Bauelement erreichte eine maximale Lichtausbeute von 106 lm/W – eine deutliche Verbesserung für OLED-Bauelemente, die jedoch noch unter den typischen Werten aktueller Hochleistungs-LED-Gehäuse liegt. Wichtig ist anzumerken, dass diese Messung unter idealen Laborbedingungen an einem monochromen OLED-Element durchgeführt wurde, nicht an einem Weißlichtelement, das auf Systemebene getestet wurde.
Warum OLED-Beleuchtung sich nie weit verbreitet hat
Um die Bedeutung dieser Zahlen zu verstehen, ist es wichtig, sich an die Entwicklungsgeschichte der OLED-Beleuchtung und die damit verbundenen Schwierigkeiten zu erinnern.
Anfang der 2010er-Jahre wurden OLED-Panels als die Zukunft der Allgemeinbeleuchtung gefeiert: ultradünn, diffuses, blendfreies und ästhetisch ansprechendes Licht. Der kommerzielle Erfolg blieb jedoch aus. Laut mehreren Einschätzungen des US-Energieministeriums (DOE) ist die letztendliche Marginalisierung der OLED-Beleuchtung auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen:
Effizienzlücke: OLEDs schienen zwar theoretisch vielversprechend, ihre tatsächliche Leistung blieb jedoch hinter den Erwartungen zurück. Tests in den Laboren des US-Energieministeriums (DOE) zeigten, dass OLED-Leuchten typischerweise nur 23–45 lm/W erreichen, während vergleichbare LED-Leuchten oft über 100 lm/W erzielen. Selbst heute noch sind Standard-LEDs deutlich effizienter als OLEDs.
Hohe Kosten und geringe Ausbeute: Das US-Energieministerium prognostizierte, dass die Kosten für OLED-Panels auf etwa 100 US-Dollar pro Quadratmeter gesenkt werden müssten, um mit LED-Panels konkurrenzfähig zu sein. Aufgrund komplexer Fertigungsprozesse und Herausforderungen bei der Verpackung sind die tatsächlichen Kosten jedoch deutlich höher.
Probleme mit Haltbarkeit und Zuverlässigkeit: OLEDs reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit und Sauerstoff, was zu vorzeitigen dunklen Flecken und Kurzschlüssen führt. Üblicherweise werden Standard-LED-Treiber verwendet, diese sind jedoch mit den Eigenschaften von OLEDs inkompatibel, was zu weiterem Effizienzverlust und Flimmerproblemen führt.
Fehlende Standards und ein unzureichendes Ökosystem: Aufgrund fehlender austauschbarer Komponenten, standardisierter Treiber oder Plug-and-Play-Anschlüsse sind OLEDs für Entwickler riskant und für Integratoren kostspielig.
Die LED-Technologie entwickelt sich derweil rasant weiter. Seitlich abstrahlende LED-Panels sind mittlerweile ästhetisch mit OLEDs vergleichbar und übertreffen diese in nahezu allen technischen und wirtschaftlichen Belangen.
Handelt es sich hier nur um eine Nischenbewegung, nicht um eine Revolution?
Was bedeutet diese neue Forschung also für die Zukunft von OLEDs? Der technologische Fortschritt ist unbestreitbar. Die Leistungswerte von im Labor hergestellten Geräten waren einst die theoretischen Ziele der Befürworter von OLED-Beleuchtung. Ein Labor ist jedoch keine Fabrik, und Leistungstests unter Laborbedingungen führen nicht automatisch zu marktreifen Lösungen.
Die industrielle Einführung erfordert eine erhebliche Nachfrage in spezifischen Anwendungsszenarien. Darüber hinaus sind eine ausgereifte Lieferkette, Kostensenkungen und verlässliche Lebensdauerdaten notwendig – allesamt Faktoren, die derzeit fehlen. Frühere Analysen des US-Energieministeriums zeigten, dass selbst gut strukturierte OLEDs bei hoher Helligkeit einen starken Lebensdauerabfall aufweisen. Im Gegensatz zu LEDs fehlt OLEDs derzeit zudem ein standardisiertes Lebensdauertestsystem, vergleichbar mit LM-80.
Dennoch bietet die professionelle Entwicklung von OLEDs in modernen Beleuchtungsanwendungen noch einen zwar begrenzten, aber äußerst vielversprechenden Weg – insbesondere dort, wo visuelle Weichheit, Designintegration und Einstellbarkeit wichtiger sind als reine Lumen/Watt-Werte. Designer schätzen nach wie vor die Fähigkeit von OLEDs, blendfreies, visuell ansprechendes Licht in einem beinahe skulptural dünnen Formfaktor zu erzeugen.