《電子技術(shù)應(yīng)用》
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OLED具極佳照明優(yōu)勢 發(fā)光效率與成本問題仍待突破

2011-09-15
關(guān)鍵詞: OLED 照明 發(fā)光效率

OLED(Organic light-emitting diode)堪稱眾多次世代環(huán)保光源中,最具備照明優(yōu)勢的一種技術(shù)形式,而OLED不含汞,產(chǎn)生的光無紫外線問題,且驅(qū)動電力低,但目前OLED照明相關(guān)技術(shù)仍局限在元件的光衰壽命問題,發(fā)光效率與單位成本仍須進一步設(shè)法改善...

針對日常照明應(yīng)用,要求的不應(yīng)只有發(fā)光效率、光形等問題,由于照明設(shè)備幾乎是每個人經(jīng)常接觸的生活應(yīng)用,其是否合乎安全、健康原則,應(yīng)是照明設(shè)備受到關(guān)注的重點。

照明設(shè)備必須在不傷害眼睛與人體的前提下使用,但從目前的應(yīng)用形式觀察,多數(shù)適用于日間照明的光源,并不見得適用于夜間照明時段。例如,每瓦可產(chǎn)生60~90流明的螢光燈具,雖具備節(jié)省能源優(yōu)勢,但有更多攸關(guān)健康的重大問題,目前已被民眾密切關(guān)注。

 

OLED光源元件具極佳演色性,圖中為7x7cm的OLED光源模組。 Novaled
OLED光源元件具極佳演色性,圖中為7x7cm的OLED光源模組。 Novaled


OLED發(fā)光元件可以利用不同結(jié)構(gòu)或偏壓產(chǎn)生各種發(fā)光形式,色溫表現(xiàn)具連續(xù)性與柔和性。 Siemens
OLED發(fā)光元件可以利用不同結(jié)構(gòu)或偏壓產(chǎn)生各種發(fā)光形式,色溫表現(xiàn)具連續(xù)性與柔和性。 Siemens

照明應(yīng)用攸關(guān)健康光源技術(shù)超越效率需求

近來醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn),人體的反應(yīng)會依環(huán)境的照明波長而有對應(yīng)的變化,夜間使用的大量照明設(shè)備,可能破壞人體感受環(huán)境波長變化進入休息狀態(tài)的生理反應(yīng),此現(xiàn)象尤其在近數(shù)十年夜間大量應(yīng)用電子照明設(shè)備(尤其是強白光)的情況下,對人體產(chǎn)生莫大的影響。

目前已面臨淘汰的白熾燈泡,雖然發(fā)光效能不彰,但其照明產(chǎn)生的色溫表現(xiàn)與波長較連續(xù)、溫和,同時也有不閃爍的優(yōu)點,相較目前為了節(jié)能大量使用的螢光燈具、省電燈泡,后者的發(fā)光效率雖較具優(yōu)勢,但生產(chǎn)過程免不了添加會毒害環(huán)境的“汞”,光源會發(fā)出部分紫外線、光譜表現(xiàn)斷續(xù)等問題,使用上看似無明顯差異,但實際上正分分秒秒影響著用戶的健康。

即便是目前發(fā)展最熱門的LED固態(tài)光源照明技術(shù),礙于發(fā)光形式為透過半導體PN接面偏壓產(chǎn)生的電轉(zhuǎn)換為光的特性,也存在著紫外線與光譜斷續(xù)問題,即便透過物理透鏡或是添加螢光粉改善輸出,能做到的光品質(zhì)改善仍相當有限。反觀目前持續(xù)發(fā)展中的有機發(fā)光二極體(OLED),則具備光譜表現(xiàn)較和緩、擁有面光源的照明特性,有機會成為相對安全、健康的光源選擇。

OLED具可調(diào)色溫優(yōu)勢 無紫外線問題

照明光源較常見的問題就是“紫外線”,因為紫外線對人體最直接的傷害就是造成皮膚癌或是其他皮膚病變!

不同于螢光燈管、省電燈泡,OLED發(fā)光原理不需利用汞蒸汽施加電壓形成紫外線來激發(fā)燈管內(nèi)的螢光粉進行發(fā)光。大量使用此種技術(shù)的螢光燈管、省電燈泡,即便于燈具玻璃上追加阻隔紫外線的設(shè)計,但實際上仍可能產(chǎn)生阻隔效益漏失,造成照明的諸多安全隱憂,相反地,OLED則完全沒有紫外線問題。 LED發(fā)光二極體這類固態(tài)光源,多數(shù)也是利用紫外線激發(fā)呈現(xiàn)可見光,再透過處理形成白光或其他色光,若元件在紫外線處理方面出現(xiàn)外露,也會對人眼產(chǎn)生傷害。

目前開發(fā)的類太陽光OLED元件,色溫表現(xiàn)從2,000~8,000K,色溫可涵蓋3,000K(早晨日光)、5,500K(午間陽光)及2,500~3,000K(傍晚陽光)效果,若用于制作燈具,可使產(chǎn)品提供如同日出、日落的不同光色、色溫,極寬的色溫表現(xiàn),可產(chǎn)生多元的照明氛圍變化,亦可利用照明調(diào)節(jié)使用者的人體生理時鐘節(jié)奏。類太陽光OLED可廣泛應(yīng)用于白天與夜間照明情境,OLED具超高演色性的照明設(shè)計,其色溫表現(xiàn)與演色性還可透過不同制程或是電壓改變燈具照明的表現(xiàn)特征。

OLED具可撓曲特性搭配透明電極提供多元應(yīng)用

白熾燈泡最常見的應(yīng)用即調(diào)光功能,而調(diào)光功能始終是螢光燈管、省電燈泡這類燈具的罩門,因為無法調(diào)整亮度,也失去多數(shù)環(huán)境氣氛、情境燈具的應(yīng)用市場。但OLED技術(shù)制作的照明燈具,可以提供任意調(diào)光的功能,甚至還可利用兩種透明電極來開發(fā)兼具隱私或照明應(yīng)用的特殊設(shè)計。

例如,OLED照明可開發(fā)成透明狀大面積板材,在關(guān)閉照明(即關(guān)燈)時,可以產(chǎn)生直接透視的視覺效果,提供擴展視野的應(yīng)用,而當使用者開燈時,同一塊大面積光源板材即處于“照明”應(yīng)用形式,同時具備照明效果與遮斷視線的隱私效果,這是以往的燈具技術(shù)所無法提供的。

此外,在LED固態(tài)光源積極發(fā)展后,過去白熾燈泡、螢光燈管或省電燈泡無法想像的折疊、撓曲應(yīng)用,在軟性O(shè)LED技術(shù)問世后,早已不是純粹幻想的未來科技。軟性O(shè)LED元件具備材質(zhì)可撓、不易破裂的特性,這種材質(zhì)特性將會讓照明燈具與相關(guān)周邊應(yīng)用出現(xiàn)劃時代的想像空間,而OLED材質(zhì)元件相對輕薄,更適用于飛航器或穿戴式照明等創(chuàng)新應(yīng)用場合。

OLED壽命、效率、成本挑戰(zhàn)待克服

LED固態(tài)光源、白熾燈泡、螢光燈管或省電燈泡都具有眩光問題,而OLED的照明元件為較自然的平面光源,產(chǎn)品體積亦可做得更薄,同時OLED發(fā)光時無光線過度集中、刺眼問題,可適用于車內(nèi)、室內(nèi)照明,同時也具備光形穩(wěn)定的優(yōu)點。

白熾燈泡會將95%的電能用來加熱鎢絲產(chǎn)生熱與紅外光,因此白熾燈為一種發(fā)熱光源,而OLED光源元件的光譜為可調(diào)控,幾乎不會放射紅外光,因此又有冷光說法。一般的LED固態(tài)光源為求高亮度表現(xiàn),往往會有散熱問題,OLED元件為薄片設(shè)計,相較LED更具散熱優(yōu)勢。

實務(wù)上,OLED發(fā)光元件的使用壽命與亮度的平方成反比,即亮度提升兩倍、壽命將減為原來的4分之1。不過,OLED發(fā)光元件利用材料技術(shù)與發(fā)光結(jié)構(gòu)多重改善,目前發(fā)光效率已有倍數(shù)的提升,其元件壽命經(jīng)改善后,可自10萬小時增至20萬小時,惟量產(chǎn)技術(shù)與成本效益仍需持續(xù)改進。

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