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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

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)勢的一種技術形式,,而OLED不含汞,產(chǎn)生的光無紫外線問題,,且驅動電力低,,但目前OLED照明相關技術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法改善...

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

照明設備必須在不傷害眼睛與人體的前提下使用,,但從目前的應用形式觀察,,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,,但有更多攸關健康的重大問題,,目前已被民眾密切關注。

 

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構或偏壓產(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構或偏壓產(chǎn)生各種發(fā)光形式,,色溫表現(xiàn)具連續(xù)性與柔和性,。 Siemens

照明應用攸關健康光源技術超越效率需求

近來醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn),人體的反應會依環(huán)境的照明波長而有對應的變化,,夜間使用的大量照明設備,,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,此現(xiàn)象尤其在近數(shù)十年夜間大量應用電子照明設備(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,礙于發(fā)光形式為透過半導體PN接面偏壓產(chǎn)生的電轉換為光的特性,,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)燈管內的螢光粉進行發(fā)光,。大量使用此種技術的螢光燈管、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,亦可利用照明調節(jié)使用者的人體生理時鐘節(jié)奏,。類太陽光OLED可廣泛應用于白天與夜間照明情境,,OLED具超高演色性的照明設計,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用

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

例如,,OLED照明可開發(fā)成透明狀大面積板材,在關閉照明(即關燈)時,,可以產(chǎn)生直接透視的視覺效果,,提供擴展視野的應用,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,、撓曲應用,在軟性OLED技術問世后,,早已不是純粹幻想的未來科技,。軟性OLED元件具備材質可撓、不易破裂的特性,,這種材質特性將會讓照明燈具與相關周邊應用出現(xiàn)劃時代的想像空間,,而OLED材質元件相對輕薄,更適用于飛航器或穿戴式照明等創(chuàng)新應用場合,。

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,、室內照明,,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元件為薄片設計,,相較LED更具散熱優(yōu)勢。

實務上,,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與發(fā)光結構多重改善,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)技術與成本效益仍需持續(xù)改進,。

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