OLEDs Ultraleves Transformam a Tecnologia de Visão Noturna

02/10/2025

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Os óculos de visão noturna surgiram na década de 1930, em um período em que as aplicações militares começavam a se tornar mais tecnológicas. Pouco tempo depois, durante a Segunda Guerra Mundial, seu uso se popularizou. Embora a tecnologia tenha evoluído ao longo dos anos, os dispositivos ainda permanecem volumosos, caros e pesados.

Sistemas de visão noturna funcionam convertendo luz infravermelha próxima em elétrons, que viajam por um vácuo até atingir uma tela, onde são transformados em luz visível. Como a luz é amplificada em cerca de 10.000 vezes, o usuário consegue enxergar claramente no escuro. O problema, porém, é que esse processo consome muita energia, o que impõe desafios de projeto e contribui para o aumento de tamanho e custo.

Diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) também são capazes de converter luz infravermelha em luz visível, mas tradicionalmente fazem isso em uma proporção de um para um. Agora, no entanto, uma nova abordagem com OLEDs altera essa proporção, gerando múltiplos fótons de saída para cada fóton de entrada. Segundo pesquisadores da Universidade de Michigan,^[1] essa nova tecnologia, quando aplicada a óculos compactos e leves, pode viabilizar dispositivos mais baratos e apropriados para uso prolongado.

Como Funciona

A nova solução OLED converte e amplifica luz infravermelha próxima em luz visível, alcançando uma amplificação superior a 100 vezes sem o uso de componentes tradicionais de alta voltagem. Notavelmente, essa amplificação ocorre em uma pilha de filme ultrafino — com menos de um mícron (0,001 mm) de espessura, significativamente mais fina que um fio de cabelo comum, que mede cerca de 50 mícrons. Como o dispositivo opera com uma voltagem muito mais baixa que os intensificadores de imagem convencionais, ele oferece menor consumo de energia e maior duração da bateria.

Ao combinar uma camada que absorve fótons com uma pilha OLED de cinco camadas, o novo OLED converte luz infravermelha em elétrons e, em seguida, em fótons de luz visível. Diferente da proporção um-para-um tradicional, são produzidos cinco fótons para cada elétron que passa pela pilha OLED, aumentando a quantidade de luz de saída gerada a partir de uma determinada quantidade de luz de entrada.

Embora os OLEDs já fossem capazes de converter luz infravermelha próxima em luz visível, não havia ganho líquido de fótons. A equipe de pesquisa da Universidade de Michigan, liderada pelo professor Chris Giebink e incluindo o pesquisador pós-doutorado Raju Lampande, publicou suas descobertas na revista Nature Photonics, demonstrando o primeiro ganho alto de fótons em um dispositivo de filme fino.^[2]

Utilizando materiais disponíveis comercialmente e técnicas OLED já existentes, os pesquisadores melhoraram a relação custo-benefício e a escalabilidade da tecnologia. Isso abre caminho para avanços importantes em tecnologia de displays, imagens por conversão ascendente e optoeletrônica neuromórfica.

Um Componente de Memória

Essa abordagem se destaca por apresentar um efeito de memória nos OLEDs, o que pode permitir que sistemas de visão computacional detectem e interpretem sinais e imagens luminosas recebidas. Esse efeito é conhecido como histerese, e, de forma geral, refere-se à dependência do estado atual de um sistema em relação a entradas anteriores. No caso dos OLEDs, a histerese significa que a intensidade da luz emitida em um determinado momento é influenciada pela intensidade e duração da exposição luminosa anterior — permitindo que o dispositivo “lembre” da iluminação passada e otimize seu desempenho com base nesse histórico.

O professor Giebink explicou o fenômeno dizendo: “ao iluminar um OLED de upconversion, ele começa a emitir luz; quando a iluminação é desligada, ele para de emitir luz.”^[3] No entanto, o novo dispositivo pode permanecer ligado, “lembrando” estímulos ao longo do tempo. Esse comportamento único de memória pode viabilizar um processamento de imagem semelhante ao do sistema visual humano. Esse recurso imita a forma como neurônios no cérebro humano processam informações ao reter sinais passados, o que pode permitir que os OLEDs processem e classifiquem imagens de forma mais eficiente. Com essa capacidade de reter entradas anteriores, os novos OLEDs são ideais para conexões semelhantes às neurais, possibilitando a interpretação e classificação direta de imagens — sem a necessidade de uma unidade de processamento separada para analisar os dados.

Além das Aplicações Militares e de Defesa

Tradicionalmente, associamos a tecnologia de visão noturna a aplicações militares e de defesa, mas as oportunidades para esses OLEDs ultraleves vão muito além disso.

Em cidades inteligentes, essa tecnologia pode ser usada para aumentar a segurança urbana, oferecendo visão noturna portátil e leve para policiais e equipes de emergência. Além disso, a visão noturna via OLED pode ser integrada a redes de IoT para monitoramento inteligente em ambientes escuros. Cidades como Nova York^[4] e Singapura^[5] já estão explorando programas urbanos que poderiam se beneficiar dessa tecnologia.

Em veículos autônomos, sensores de visão noturna com OLEDs oferecem melhor detecção de objetos em condições noturnas, além de maior eficiência energética — o que os torna uma boa opção para carros elétricos e autônomos. A tecnologia também pode ser estendida a aplicações de realidade aumentada, dispositivos vestíveis e diversos outros contextos, indo desde a indústria até entusiastas da vida selvagem. Óculos de realidade aumentada, por exemplo, poderiam sobrepor mapas de fauna em tempo real para trilheiros e fotógrafos, enquanto operários da construção civil poderiam usar esses OLEDs para aumentar a segurança no trabalho. Além disso, ambientalistas poderiam empregar pequenos dispositivos com essa tecnologia para monitorar a atividade noturna em regiões remotas. A variedade de aplicações mostra o quão amplo pode ser o impacto da visão noturna baseada em OLEDs.

O Futuro da Visão Noturna

A visão noturna com tecnologia OLED pode representar o próximo salto em como interagimos com o mundo durante a noite. Os pesquisadores da Universidade de Michigan conseguiram atingir um alto ganho de fótons em um dispositivo compacto de filme fino, superando as limitações dos sistemas antigos — marcados por serem volumosos, consumir muita energia e depender de componentes complexos de alta tensão. A capacidade de amplificar a luz com uma fração do consumo energético abre caminho para uma adoção ampla da tecnologia em diversas áreas, como defesa, vigilância, dispositivos vestíveis e veículos autônomos.

Essa inovação foi desenvolvida em colaboração com a OLEDWorks — referência em soluções de iluminação OLED — e a RTX, uma importante empresa do setor aeroespacial e de defesa, com financiamento da DARPA.