半導(dǎo)體照明是半導(dǎo)體技術(shù)在引發(fā)微電子技術(shù)革命之后,,又引發(fā)的新一輪產(chǎn)業(yè)革命照明革命,,其標(biāo)志就是用半導(dǎo)體照明光源逐步替代傳統(tǒng)照明光源,如白熾燈和熒光燈,。由于半導(dǎo)體照明技術(shù)巨大的節(jié)能效果及商機(jī),,包括我國在內(nèi)的世界各國都紛紛制訂發(fā)展計劃,,加緊對半導(dǎo)體照明技術(shù)科研和產(chǎn)業(yè)投入。
美國,、歐盟,、日本、韓國等國家不斷推出大型研發(fā)計劃,,加大投資力度,,一些國家(例如美國)已將固態(tài)照明提升到國家戰(zhàn)略的高度。固態(tài)照明目前有基于GaN半導(dǎo)體器件為主的LED技術(shù)及OLED兩條技術(shù)路線,,基于GaN器件的LED白光技術(shù)已經(jīng)取得了商業(yè)上的巨大成功,,但離全面取代熒光燈還有相當(dāng)長的距離(美國的國家計劃是設(shè)定在2025年);OLED技術(shù)初期的發(fā)展是以顯示技術(shù)為主要方向,并已經(jīng)在移動通訊的小尺寸顯示屏上取得商業(yè)成功,,但在白光照明的應(yīng)用上目前還處于研發(fā)階段,。由于OLED具有材料來源廣泛,有可能采用全印刷制備,,價格可能極為低廉,,其發(fā)光效率近年又大幅提高,使OLED在白光照明器件中應(yīng)用的可能性越來越大,。
過去十年間,,白光OLED的性能取得了長足的進(jìn)展,發(fā)光效率超過20lm/W,,已經(jīng)超過傳統(tǒng)的白熾燈的發(fā)光效率(12~17lm/W),。近年的報道還表明,基于小分子材料的白光發(fā)光器件的效率甚至超過節(jié)能熒光燈的效率(40~70lm/W),。2004年GE Global Research成功研制出24英寸見方的白光照明用平板器件,,其效率在亮度為1200cd/m2時達(dá)15lm/W;2006年美國普林斯頓大學(xué)Forrest團(tuán)隊制備了一種新結(jié)構(gòu)的白光器件,,這種結(jié)構(gòu)能夠控制器件中的單線態(tài)和三線態(tài)激子的傳輸,從而使器件中單線態(tài)和三線態(tài)摻雜客體和母體之間的能量轉(zhuǎn)移互相不受影響,,極大限度地降低了能量損失,,器件的最大效率達(dá)37lm/W,顯色指數(shù)(CRI)為85,。2008年,,日本山形大學(xué)Kido團(tuán)隊通過在器件中引入同時具有高遷移率和高三線態(tài)能級的載流子輸運(yùn)材料,使各個有機(jī)層的能級呈階梯狀的分布以有利于載流子的傳輸,,制備了前向功率效率達(dá)到53lm/W(總功率效率可達(dá)到100lm/W)的全磷光白光器件,。
2008年6月,美國Universal Display Corp.(UDC)在其網(wǎng)站上宣布,,其有機(jī)小分子白光發(fā)光器件在1000cd/m2的亮度下,,功率效率達(dá)到102lm/W,接近2006年3月日亞化學(xué)工業(yè)公布的白色無機(jī)LED發(fā)光效率的水平,。2009年,,德國Karl Leo研究團(tuán)隊在Nature雜志發(fā)表文章,報道通過改進(jìn)器件結(jié)構(gòu)降低功耗,,同時采用高折射率的玻璃基質(zhì)來提高輸出耦合效率,,獲得了超過熒光燈效率的白光發(fā)射器件,其最大的功率效率達(dá)到124lm/W(亮度1000cd/m2),。2010年,,UDC借助于其開發(fā)的新天藍(lán)光磷光材料,制備了效率可達(dá)109lm/W(1000cd/m2),,且在低亮度100cd/m2下更高達(dá)136lm/W,,這是迄今為止報道的白光OLED的最高效率。
我國在白光OLED技術(shù)方面也取得很大的進(jìn)展,,比如長春應(yīng)用化學(xué)研究所,,清華大學(xué)等科研單位、院校在基于小分子材料的白光OLED方面,,取得了接近或者超過熒光燈功率效率的進(jìn)展;華南理工大學(xué)主要采用溶液加工法來制備高分子基的OLED照明器件,,目前也取得了40lm/W(總功率可達(dá)50lm/W),處于國際同類器件的最好水平之一,。
由此可見,,OLED白光技術(shù)目前正處在大規(guī)模應(yīng)用的前夜,產(chǎn)業(yè)化在全球范圍均處于起步階段,。目前全球加入基于白光有機(jī)發(fā)光器件研發(fā)的廠商合計有100家以上,,如三星SDI、LGD等廠商;材料開發(fā)商有柯達(dá),、劍橋顯示技術(shù)公司,、杜邦顯示等;設(shè)備制造商有日本真空等,。蘋果、諾基亞,、索尼愛立信,、IBM、佳能等廠商已經(jīng)推出一些白光OLED產(chǎn)品,。
照明產(chǎn)品方面,,2008年3月Osram公司率先制造出第一款OLED照明產(chǎn)品“Orbeos”,這款產(chǎn)品尺寸為100cm2的OLED照明燈具,,顯色度指數(shù)(CRI)為80,,色溫2800K,功率效率近50lm/W,,亮度在1000cd/m2下能夠連續(xù)使用5000小時以上,,開創(chuàng)了白光OLED照明產(chǎn)業(yè)的先河。2009年開始,,飛利浦,、歐司朗、日本的Lumiotec,、北京維信諾等都在市場上相繼推出了OLED照明屏產(chǎn)品,市場上也有一些廠商推出了OLED應(yīng)用燈具產(chǎn)品,。但目前這些產(chǎn)品都還屬于試銷性質(zhì),,價格相對較昂貴。