白光oled照明技术是否可以运用在照明灯具上?

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透析OLED照明产业现状:是补充还是替代?
提要:当今世界新技术、新产业迅猛发展,孕育着新一轮产业革命。OLED是有机发光二极管(organic light emitting diode),也是一种有机半导体器件;其基本结构如下:金属阴极、电子传输层、有机发光层、空穴传输层、阳极及玻璃沉底等。  来源:古镇灯饰报  当今世界新技术、新产业迅猛发展,孕育着新一轮产业革命。OLED技术正属于国家战略性新兴产业,其主要涉足平板显示和半导体产业当中,正成为引领未来经济社会发展的重要力量。  OLED是有机发光二极管(organic light emitting diode),也是一种有机半导体器件;其基本结构如下:金属阴极、电子传输层、有机发光层、空穴传输层、阳极及玻璃沉底等。  一般来讲,OLED的优势有以下几点:1.主动发光、发光效率高;2.反应时间快(1μs量级);3.工作电压低(3~10V);4.广视角(﹥170°以上);5.面板厚度薄(﹤2mm);6.功耗低,﹤LCD 功耗50%;7.工作温度范围广(-40 ~ +85℃);8.可以利用合适的有机基底材料,还可以实现全有机的、可弯曲折叠的柔性器件等。  目前,OLED灯的应用范围非常广泛,譬如:①居住和商业建筑用的照明灯板;②用OLED“壁纸”作大型广告牌和标志板,甚至大到200平方英尺;③家庭和办公室的变色平板灯和大面积壁、天花板的平板灯;④大面积液晶电视和显示器的背光灯;⑤办公室的窗,壁和分隔可兼作平板灯和计算机屏两用;⑥还能作超轻的壁挂电视监视器等。  LED 与OLED息息相关。那么,两者相比,LED灯能提供很高的能效和特别长的寿命,但制造成本太高,从而被限制在特殊的应用;OLED灯与LED点光源不同,它是很薄的平面分布式光源,且能大规模、大面积、低成本制造,因而可开发新的应用领域。  日前,TCL集团董事长李东生在惠州接受采访时称,OLED在中小屏幕中的应用很快就会到来,但在电视屏幕的应用上,技术仍不成熟,并且成本非常高昂,未来“8-10年液晶电视依然是主导者”。  现如今,OLED材料的稳定性以及封装密闭性技术还有待提高,OLED成本高昂,如果没有出现新的技术突破,无论是应用于显示还是照明,OLED短期内都将难以普及。预计未来10年,LCD、LED仍将是主流技术。随着OLED技术的进步,有望逐渐进入主流市场,但也可能只是与LCD、LED共生共存,相互补充,而不是完全取代。即:LED人可以安静地做个美男子了!  或许,OLED未来几年也会逐渐进入显示与照明领域,侵占LCD与LED部分市场份额,10年以后则会高高飘扬了。&延伸阅读
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OLED照明将让“灯泡”成为历史
本报讯(记者 童曙泉)在上地科技园区十街的环洋大厦,悄然进行的一场照明革命距离产业化只有最后一步。实验室里一片片薄薄的“玻璃”,开始代替白炽灯泡、荧光节能灯,发出
本报讯(记者 童曙泉)在上地科技园区十街的环洋大厦,悄然进行的一场照明革命距离产业化只有最后一步。实验室里一片片薄薄的“玻璃”,开始代替白炽灯泡、荧光节能灯,发出柔和、明亮的白光。科研人员预测,纳米技术加工的有机发光材料,以更节能、更环保等优势,即将终结“节能灯时代”,“灯泡”一词将可能成为历史,被“灯片”代替。来 自 西 陆 军 事 大厦一层四百平方米的维信诺实验室内,洁净程度甚至超过了医院的手术室。这里已经建立一条有机发光材料(OLED)照明的中试生产线,这也是市科委的一项重大科研项目。维信诺科研人员介绍,OLED照明发光原理是有机材料(碳氢有机物,成分上和沼气没有区别)在电场作用下发光,有机发光层每层厚度都只有薄薄的几十纳米。“这是真正接近太阳光的白光,而且还没有太阳光中的紫外光、红外光。”研究人员说。据悉,白炽灯泡会产生红外线,节能荧光灯会产生紫外线,而OLED光源则完全没有。此外,OLED照明为连续光谱,可以使用直流电。这样的自然光,其光线也更柔和,几乎不会伤害人的视力。OLED照明既不需要将灯丝加热到上千摄氏度发光,也不需要用汞蒸气产生紫外线激发荧光粉发光。因为没有电能量的多次转换过程,OLED照明要比现在的节能灯还要节约大约60%至70%的电能。不仅如此,OLED照明还可以按照客户的要求,把“灯泡”制造成任何几何图案,甚至可以直接做成墙壁的一部分,彻底改变目前照明光源的形状。更重要的是,OLED照明在生产、使用过程中都不会产生污染。这化解了目前节能灯使用汞对环境的破坏风险。据了解,1只普通节能灯的含汞量约5毫克,一旦渗入地下后即可造成上百吨水受污染。汞在常温下即可蒸发,废弃的节能灯管破碎后,瞬时可使周围空气中的汞浓度超标上百倍。一旦进入人体的汞超标,就会破坏人的中枢神经系统,甚至致人死亡。我国每年报废的含汞照明灯数以亿计,由于处置不当而释放到大气、水环境中的汞量,高达数十吨。(下转第二版)(上接第一版)市科委有关负责人介绍,下一代照明采用高端自动化精密设备进行生产,是节能、节水、低碳环保的绿色清洁生产项目,这样的高端制造业,符合‘美丽中国’生态文明环境建设要求,有望成为区域经济转型升级的助推器。据了解,OLED照明也正是目前世界领域的一项前沿技术,飞利浦、欧司朗等跨国企业都在开展OLED照明技术的研究并致力于产业化。未来,这一技术有望形成另一个千亿产值的巨大产业。国内的OLED照明市场,预计到2020年将达到几百亿元的规模。在科技部和北京市政府的支持下,这一重大科研项目让北京在下一代照明技术领域取得了国内领先地位,与国际水平基本同步。“我们从2009年推出OLED照明灯具,已完成了工艺技术集成,现在已经推出了多款OLED照明灯具。”维信诺照明项目负责人说,“我们估计在2014年到2015年会建立数亿元的OLED照明大规模生产线。”作者:童曙泉
标签:灯泡照明灯具节能灯
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热门关键词第33卷第1期光;技术;V01.33No.1;2013年3月;OPTOELECTRONICTECHNOLOGY;Mar.2013;照明用OLED技术进展;(中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京210;摘要:OLED最初是用于平板显示的,但近年来OL;照明领域,OLED正在蓄势待发;关键词:有机电致发光器件;技术进展中图分类号:T;文献标识码:A;文章编号
第33卷第1期光
V01.33No.1
2013年3月
OPTOELECTRONICTECHNOLOGY
Mar.2013
照明用OLED技术进展
(中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京210016)
摘要:OLED最初是用于平板显示的,但近年来OLED在照明方面也取得了明显的进步。在
照明领域,OLED正在蓄势待发。文章回顾了近年来照明用OLED的技术进展,并介绍了国内外最新成果。
关键词:有机电致发光器件;技术进展中图分类号:TN383+.1
文献标识码:A
文章编号:1005―488X(2013)01―0064―04
TechnicalDevelopmentofOLEDforIllumination
ZhangMin
(The55thResearchInstitute
ofChinaElectronicTechnologyGroupCorporation,
Nanjing210016,CHN)
Abstract:OLEDwasainitiallyusedinflatpaneldisplaysandnowitachievesgreatdevelop―mentinthefieldofillumination.OLEDhasgreatpotentialinillumination.Thepaperreviewsthe
recent
technicaldevelopmentofOLEDforilluminationandintroducesthe1atestachievements
intheworld.
Keywords:OLED;technicaldevelopment
点。OLED照明具有照明器具所具有的一切优点,随
着柔性基板的使用,OLED照明将给照明领域带来一场革命性的技术创新,如可卷曲的照明屏幕,可发近年来,在OLED照明方面取得了明显的进步。
光壁纸等。表1列出了常见照明光源的性能及优缺K的色温下,OLED室内点对比。
lm/W。这已经与LED室1
OLED的结构和原理
与传统的照明技术不同,0LED照明是平面光OLED的基本结构如图1所示。它由金属阴极、
V。它可以自由调节色电子传输层、发光层、空穴传输层和ITO阳极构成。在一定的电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子传输层和空穴传输层并在发光层中相遇,形成激光而发光Ez-3]。
收稿日期:2012―12―15
作者简介:张敏(1963一),女,高级工程师,研究方向为平板显示技术。(Email:zml3382786078@163.corn)
引最新的研究表明,在2940照明灯具的光效达到了52内照明灯具相当。在商用照明的高端市场上已经出现了OLED照明灯具[1≈]。
源,工作电压低,仅为3~5彩、色调的深浅及强度。显色指数接近100%,能够发出天然的白光或阳光色,可以像窗户一样透明,像镜子一样反射。与传统的照明技术相比,OLED具有厚度薄、重量轻、全固体结构、抗震抗冲击性能好的特
第1期张敏:照明用OLED技术进展
Tab.1
常见照明光源的性能及优缺点
characteristics,meritsanddrawbacksofordinaryillumination
照明光源等罴旱
2采用的是2个7.5
cm×15
cm的照明板结构,该结
构用于室内照明的灯具中。
-。金属Ij月极一电子传输丘一发光层一空穴传输压
一玻璃基片
―――――_f{¨终酗。
空穴传输层
Fig.1
OLED的基本结构
structure
一.―}b0女一|―'…~~~i≈o~
空穴传输层
ThebasicofOLED
白光OLED实现的方法可归纳为2种:
1)波长转换法,该方法是用发蓝光的OLED激发橙色、红色荧光或磷光粉,实现白光。
2)颜色混合法,该方法是用蓝光和橙光两种补偿光或红、绿、蓝三基色光通过掺杂或多层的方式实现白光。在白光OLED中,典型的结构有:红、绿、蓝或蓝、橙组成的多层结构;红、绿、蓝或蓝和橙掺杂单发光层结构。
全磷光OLED照明系统E4]
磷光发光材料的使用使OI。ED的能耗大为降
Fig.2
(c)照叫敞2晌结构
图2全磷光OLED照明板的结构
All―phosphorescentOLEDlightingpanelarchi―
tectUre
低。全磷光低成本单层结构的白光OLED照明板已试制成功。自于磷光发光材料的内部量子效率几乎达到了100%,无辐射热,照明板的工作温度可大为降低,从而可以大幅度地延长照明板的寿命。
研究表明红光、黄绿光和淡蓝色光的磷光发光材料的稳定性都相当好。在单色器件中,这些发光材料都具有高效率和长寿命的特点。在发淡蓝色的磷光OI。ED中,峰值波长为474nm,在1
表2列出了2mm2全磷光白光OLED的性能数据。表中的数据是在1
cd/m2的亮度下测得的。
使用外部光藕合装置可以使光效大幅度地提高。在
cd/m2的初始亮度下,光效达到了72lm/W,显
931(z,y)=(O.458,0.421)LT70
色指数为85,CIEl
―55,oooh。
cd/m2的
在设计照明用OI。ED器件时要考虑的另一个重要因素是减少随使用时间的增加而产生的色坐标漂移口.6]。图3给出了在初始亮度和亮度衰减到初始亮度的64%(I。T64)时电致发光光谱,在LTG4时,色坐标漂移Au’u7―0.008。考虑到器件的加速老化,上述数据符合美国能源部能源之星的要求[7]。
亮度下,电流发光效率为47cd/A,半周期寿命大于
20,000
h。使用2mm2的像素,并对器件作了初步的
cm×15cm。图2
优化,然后将器件结构扩大至15
(a)为只有6~7层有机层的单叠结构,而图2(b)和图2(c)则分别为照明板1和照明板2的结构。照明板
光电子技术第33卷
表2白光全磷光OLED在1000cd/m2的亮度下的性能参数
Tab.2
WhitePHOLEDpixeldata
1,000cd/m2
图3实线为在初始亮度下的发光光谱,虚线为亮度衰减为初始亮度64%时的发光光谱曲线。
全磷光15
cm×15cm
OLED照明板的数据如
表3所示。表3中2种照明板的初始亮度均为3000
cd/m2。在1
cd/m2的亮度下,照明板1的光效为
62lm/w,而在3000
cd/m2的亮度下,其光效则为
lm/W。在1
cd/m2的亮度下,照明板2的光效
为58lm/w,而在3
cd/m2的亮度下,其光效为
lm/W。两种照明板的颜色变化均符合美国能源
之星固态照明灯具的标准(Auv<、O.006)。
在1000
cd/m2的亮度下,照明板1的LT70约
为18000
h,而在初始亮度3000cd/m2时,LT70约
h。与之相对比,在1
cd/m2的亮度下,照
明板2的LT70约为30000
h,而在3000cd/m2的初始亮度下,照明板2的LT70则为4
h,对于某些
特定的照明产品而言,这种寿命已经足够了。照明板1和照明板2之间的这种寿命差异是由多种因素造成的。这些因素包括有机层的排列、照明板的结构、工作温度和光提取装置等。
波长/nm
mm2白光全磷光OLED照明板的光谱曲线
Fig.3
ELspectrafora
mm2whitePHOLEDpixel
measuredupon
initialillumi
nation
aging
64%ofinitialluminance
比较表2和表3的数据可以发现,尽管有机层结构相同,但照明板的寿命都缩短了。其原因是:(1)在目前的技术条件下,大尺寸照明板的光提取效率低于小尺寸照明板的光提取效率;(2)小尺寸照明板可以忽略热效应,而大尺寸照明板则不能忽略热效应。
对大尺寸OLED照明板而言,影响其寿命的最主要
的因素是工作温度。实验表明:结构设计合理,且使用高效磷光发光材料,可以降低OLED照明板的工作温度,从而延长照明板的寿命。
表3两种不同结构全磷光白光照明板的性能参数
Tab.3
WhitePHOLEDpaneldata
3,000cd/m2
(含夕f黧置)(含夕f黧置)
图4为表面温度与发光度之间的关系。图中的实心圆点表示照明板1,空心圆点表示照明板2,空心正方形表示商用荧光照明板。由图4可知,磷光OLED照明板的表面温度低于荧光OLED照明板。在3000cd/m2的亮度下,两种全磷光OLED照明板的光效均为49lm/W,但照明板1的表面温度为29.4。C,而照明板2的表面温度则为27.2。C。照明板1的表面温度高于照明板2的表面温度的原因是宽高比大。宽高比大会导致能量密度更高,从而使表面温度上升。在相同亮度下,全荧光发光板的光效为
lm/W,表面温度为40.5。C。所有的照明板均采用
总线和多电极接触,以减光焦耳热。对于低内部量子
发光度/(1m?m-2)
图4表面温度与发光度之间的关系
Fig.4
Surfacetemperature
versus
luminousemittance
张敏:照明用OLED技术进展
效率的荧光OLED发光板而言,提高了表面温度会直接导致非辐射跃迁的增加从而降低了发光效率。
图5为寿命与工作温度之间的关系。由图5可知低工作温度对OLED照明板有积极的影响。注意到对小面积磷光OI。ED照明板而言,结温与室温大致相等,因此可以用室温来研究不同照明板的工作温度对照明板寿命的影响。寿命与温度之间遵循阿雷尼厄斯关系。在一般情况下,工作温度每降低10。C,寿命延长1.65倍。这与以前的研究是相符的。照明板2面积是15
时由于含汞,在家居照明中还存在一个安全问题。LED和OLED既具有安全性,效率又高,可以取代上面提到的两种光源技术,并且在市场上可以做到相互补充。当然这两种照明技术各自打开的市场有多大,取决于其价格和性能。
从2011年至2015年,全球OLED市场规模将以成倍的速度持续增长,预计到2015年底全球OLED照明市场规模将达到42亿美元[8]。图7为2011―2015年全球OLED照明市场规模。近年来,日本OLED照明产业发展迅速,包括三菱、夏普、KANEKA、松下、东芝等众多企业都在OLED照明供应链中取得先机。韩国的LG化学、三星两大巨头的实力也不容忽视。美国的能源部已设定了OLED的发展目标,规划到2015年OLED面板发光效率达到105lm/W,到2020年OLED面板发光效率达到157Im/w[8]。而我国的OLED照明也已经获得了政府政策的积极支持。
2011。2012E
cm。这些全磷光0LED照明
板可以用作室内照明灯具。这些灯具如图6所示。这些灯具有10个面积为15
V,亮度大约为3
cm×7.5
cm的全磷光照明
板构成,效率为91%,10%~100%调光,工作电压为
cd/m2,光效为521m/w,显K。这种灯具的性能超过
色指数为86,色温为2
了商用能源之星LED灯具的要求口]。
2013F。2014F
2015F
∞知”如黔加”m,图7
Fig.7
201i-2015年全球OLED照明市场规模
2011-2015
Fig.5
globalOLEDlightMarkettrerd
白磷光OLED寿命和温度的关系
versus
WhitePHOLEDpixellifetime
temperature
operating
[1]LevermorePA。dyatkinAB,ElshenawyZM,etat.Phospho―
rescentperature
OLEDs:Enablingsolidandlonger
state
lightingwith
lowertem―
lifetime[c].LosAngeles.CA..SIDDi.
gest?72(2):1060―1064.
[2]Levermore
A.Wea,zerMS,HackM,eta1.Phosphorescent
energy
OLEDs:lightingthewayforefficientsolid―statelight
sources[J].Inf.Disp,26(10):18―24.Is]D’Andrade
W,BrownJJ,Organiclight―emittingdevicelu―
minaireforillumination2006.88:192908一192911.
applications[Jj.Appl.Phys.Lett,
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phorescentorganiclight―emittingdevicesemployingcharge―generation
layer[J].Adv.Mater,2006,18:339―342.
G.ForrestSR.A
metal―free.full―color
图6磷光OLED灯具在室内照明中的应用
Fig.6
Is]Gu
G.Parthasarathy
PhosphorescentOLEDluminaireforundercabi―
stacked
organiclight―emitting
device[J].Appl.Phys.Lett,
stackedorganic
1999.74(2):305―309.
lightingapplications.
[6]Gu
G,Parthasarathy
G,TianP,Transparent
lightemittingdevices.I.Deviceperformanceandapplications
displays[J].Appl.Phys.1999,86(8):4076.4079.Luminaires[s].(2008.12.19)
[7]ENERGYSTARProgramRequirements[orSolidStateLight―
照明现正处于一个十字路口,白炽灯在全世界范围内被禁用,而紧凑型荧光灯的视觉效果不好,同
GLII,2015全球OLED照明市场规模将达42亿美元[EB/OL],2012-10―29.http:www.gg―Led.com.
照明用OLED技术进展
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
张敏, Zhang Min
中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京,210016光电子技术
Optoelectronic Technology)
本文链接:http://d..cn/Periodical_gdzjs.aspx
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