led论文.doc
- 文档编号:244162
- 上传时间:2022-10-07
- 格式:DOC
- 页数:8
- 大小:31KB
led论文.doc
《led论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《led论文.doc(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
照明用白光OLED技术的现状与挑战
摘要:
我国是世界上用电量较大的国家之一,电量的12%被用于照明,目前照明光源主要有白炽灯和荧光灯。
白炽灯的效率很低,只有12~15lm/W,大部分能量以热的形式被浪费掉,荧光灯的效率约为白炽灯的4倍,但是荧光灯含有汞,会造成环境污染。
因此,迫切需要一种新型的光源技术,于是有机发光二极管应运而生。
OLED是平面固态光源,发光均匀,不闪烁,不仅效率高,有效节省了资源,而且环保无污染,还可以制备在柔性衬底上,是一种新型的具有无限应用潜力的绿色光源技术。
OLED显示了非常好的光谱稳定性,图1给出了两个单一聚合物白光器件在不同电压下的电致发光光谱。
可以看到,光谱并不随电压发生变化,这在实际应用中非常重要。
图1
1.白光器件的性能指标
白光器件的性能指标主要包括光效、寿命、显色指数等,下面就来简要介绍一下这几个重要参数。
1.1光效:
衡量光源节能的重要指标,就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率。
单位:
流明/瓦(lm/w)。
1.2显色指数:
光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色逼真的程度;光源的显色性是由显色指数来表明,它表示物体在光下颜色比基准光(太阳光)照明时颜色的偏离,能较全面反映光源的颜色特性。
显色性高的光源对颜色表现较好,我们所见到的颜色也就接近自然色,显色性低的光源对颜色表现较差,我们所见到的颜色偏差也较大。
一般来说,色温在3,000~6,000K之间的高质量光源显色指数要在80以上。
1.3寿命
OLED器件寿命是指当器件亮度为初始亮度的一半时器件的发光时间。
影响OLED寿命的因素主要有以下几点:
(1)OLED的阴电极大多为电离能较小的活泼金属(如钙、镁、铝等),它们在含氧的环境中极易被氧化,从而导致器件性能的下降;
(2)有机发光材料对杂质、氧、水都非常敏感,极易被污染,从而降低发光效率;
(3)OLED工作时产生的焦耳热会进一步加剧OLED器件中各种材料,如衬底材料、发光材料、辅助材料和电极在空气中的老化,进而影响器件的使用寿命。
此外如果器件的效率低,则意味着有更多的光以热的形式辐射掉了,也会影响器件的稳定性。
因此,提高效率除了省电,也有助于提高寿命。
2、白光OLED的现状
白光OLED经过近十几年的发展,除了在效率和寿命上获得很多新进展之外,各个研究院所和公司也纷纷推出他们的白光OLED照明样品,尤其是欧司朗公司,还于2008年推出了全球首款白光OLED台灯,此款台灯由10个面板组成,设计精巧,命名为“EarlyFuture”。
据称这款台灯的亮度可以达到1,000cd/m2,而它的寿命则可以达到2,000小时。
飞利浦也于近期展示了他们的多款白光OLED产品,包括各种形状的面板,如三角形、圆形、椭圆形等,还有形状为郁金香花瓣的红色OLED面板,而且这些白光OLED屏体已经在网上出售。
3、白光OLED的机遇与挑战
3.1OLED用于照明的优势
作为新型的照明技术,OLED有固体照明的发热量低、耗电量小、反应速度快、体积小、耐震、耐冲击、可平面封装、易开发成轻薄短小产品等优点,没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染、启动电压高的问题,因此被称之为“绿色光源”。
除此之外还有它独有的照明特点:
(1)OLED与日光灯一样属于扩散型面光源,不需要像LED一样通过额外的导光系统来获得大面积的白光光源;
(2)由于有机发光材料的多样性,OLED照明可根据需要设计所需颜色的光,目前无论是小分子OLED,还是聚合物PLED都已获得了包含白光光谱在内的所有颜色的光;
(3)OLED可在多种衬底,如玻璃、陶瓷、金属、塑料等材料上制作,这使得设计照明光源时更加自由;
(4)采用制作OLED显示的方式制作OLED照明面板,可在照明的同时显示信息;
(5)OLED在照明系统中还可被用作可控色,允许使用者根据个人需要调节灯光氛围。
3.2OLED遇到的挑战及问题
要使OLED发光器件真正进入市场还存在多方面的挑战,主要包括效率的提高、寿命与封装技术、大面积使用问题、成本费用及人眼的舒适度等等。
3.2.1效率提高
由于受到吸收、损耗、界面散射和反射等的影响,OLED发光层内的光并不能全部发射到器件外部,典型的OLED约有80%的光被限制在器件中,因此如何将器件中发射的光重新导出,也就成为提高白光OLED的关键。
目前提高光提取率的方法主要有微透镜、涂布微球粒、光子晶体、光栅或波纹结构、微腔以及增透耦合膜等。
而由于OLED和LED的相似性,可以尝试一些用于解决LED光提取率的方法。
3.2.2寿命与封装技术
对小型显示器件而言,OLED的寿命(在100cd/m2条件下大于5,000小时)是足够的,但用于照明,这是远远不够的,必须在目前的基础上提高20~50倍,即寿命至少要在1,000cd/m2亮度下超过20,000小时。
根据之前分析的影响寿命的因素,提高器件寿命可从以下方面加以考虑:
(1)提高器件的发光效率。
提高器件的发光效率,降低热的产生,减少热对有机薄膜结构和性能的影响是延长其寿命的重要手段。
(2)减少器件的老化。
尽量避免短路现象的发生,此现象的发生主要是因为有机薄膜不均匀致密,从而有贯穿有机层的微型导电通路形成。
因此,制备高质量的有机薄膜是解决此问题的关键,消除杂质的影响,使有机材料通过升华等方法达到高纯或超高纯的目的。
要延长器件的寿命,封装技术的研究与开发更显得尤为紧迫和重要。
下面就几种封装方法的优缺点进行讨论。
(1)物理法封装技术。
OLED封装的一个简单方法就是将金属背电极包埋在一层厚的金属涂层中,这种方法加工简便、价格低廉。
但在金属蒸镀过程中不可避免地会有针孔缺陷形成,这一缺陷是目前已有技术很难克服的。
(2)复合封装法。
复合封装法也就是所谓的多层包覆密封,它弥补了靠单一无机物或有机物封装带来的缺陷,被认为是最具发展前景的一类封装方法。
OLED的大面积制作问题是其进入照明市场的一大难题。
有机发光二极管是电流驱动装置,而且它的超薄有源层是极为敏感的,容易因缺陷造成短路。
制作大面积OLED照明面板有如下几个问题:
(1)OLED是在低电压、大电流下工作,而OLED中采用的ITO透明电极的导电性能较差,不具备对较大面积区域传输大电流的能力,大电流将在电流传输路径上形成较大的电压降,这将导致OLED面板发光不均匀;
(2)OLED中薄膜总体厚度只有数百纳米,器件制作过程中异常引入的导电性粒子,以及薄膜粗糙度较大都将造成OLED阴极和阳极之间短路,这使得大部分电流流经该短路区域,其它发光区域只有部分小电流通过,造成发光区域发光亮度大大降低;
(3)温度也是主要的限制因素之一,大面积使用导致温度亮度不均匀,易使器件损坏。
将一块大的OLED照明板分割成小的面板,然后通过一定工艺将它们串联起来,这样既可降低整个照明板的工作电流,又可避免短路区域对整个照明面板造成毁灭性影响。
3.2.3成本费用
OLED照明要广泛应用于市场,成本也是一个决定性因素。
未来OLED应用于照明的成本目标是$20/m2,要达到这个目标必须开发更简单的器件结构和更廉价的器件制备工艺与技术。
在各种技术中制备在塑料基板上的卷对卷技术应该是较好的选择,塑料基板便宜、轻薄、不容易碎,但其阻隔水和氧的特性差,随之带来了器件稳定性的问题。
另一个高成本的主要原因是目前使用的有机材料相对都较贵,因此,研发简单的合成方法和提纯技术,提高产率也是降低成本的方法之一。
此外,大规模流水线生产作业也是OLED降低成本的发展方向。
3.2.4人眼舒适度
作为照明用的OLED,给人带来的感受是很重要的,也是其作为新型光源所独有的特点。
人眼的舒适度主要是综合考虑光源的色温、显色性。
也就是说,作为室内照明或者特殊照明,需要的光不一定是纯白色的,而是光源有较宽的光谱以增强显色性。
色坐标一般在(0.45,0.45)左右,相应得到更加适合照明的暖白色光。
人对光源的色温是很敏感的,低照度时低色温的光使人感到愉快、舒适,高照度则有刺激感;高色温的光在低照度时感觉阴沉、昏暗、寒冷,在高照度时感觉舒适、愉快。
因此在低照度时宜用暖色光,接近黄昏情调,在室内创造亲切轻松的气氛;在高照度时宜用冷色光,给人以紧张、活泼的气氛。
另一方面,光源的亮度和照度在量值上也是不等的,光源的亮度视觉感有时受色温影响较大。
在光通量相同的光源中,色温高的光源会产生亮度高的错误视觉感。
这种“高亮度”光源的光效并不一定比其它光源高,只是一种刺眼的“虚假亮”。
所以今后在OLED照明方面的研究也需要从人的视觉出发,对照度作适当的考察。
4结论:
OLED作为新型的固态发光二极管,在照明上的应用前景是很广阔的。
它拥有传统光源所没有的独特特性,将带给人们全新的照明理念。
但OLED的广泛应用还存在诸如成本、效率等许多困难,在解决问题的同时,OLED应先注重特殊环境的照明应用,充分发挥自身的特点,这样才能使OLED良性发展,逐步取代传统光源。
参考文献:
[1]陈金鑫.OLED有机电致发光材料与器件清华大学出版社,2007.1
[2]马东阁.照明白光有机发光二极管的研究进展.长三角照明科技论坛暨上海市照明学会2008年年会论文集.2008
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- led 论文
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)