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德國科學(xué)家開發(fā)出一種新型有機發(fā)光二極管(OLED)，其產(chǎn)生的白光質(zhì)量可媲美白熾燈泡，而其能效甚至大大優(yōu)于熒光燈。該項研究的領(lǐng)導(dǎo)者、德國應(yīng)用光學(xué)研究所的塞巴斯蒂安?雷內(nèi)柯表示，該OLED原型也許將可成為顯示器和普通照明的一個超高效光源，他們的遠期目標是利用傳統(tǒng)的低成本卷帶式印刷術(shù)來裝配這些器件。 近年來，許多國家都在尋求將白熾燈照明轉(zhuǎn)換成緊湊型熒光燈，因為后者能節(jié)約更多的能量。也因為同樣的原因，在顯示器和普通照明中使用發(fā)光二極管（LED）也得到了人們的青睞。但是，無論是熒光燈還是LED 照明，其產(chǎn)生的白光質(zhì)量一直有待改善。熒光燈因為缺乏紅光會使人感覺不適，而目前市售的大多數(shù)白光LED會帶一些藍色，會使人感覺有些冷。 與此相反，OLED的制造材料來源廣泛，要獲得高質(zhì)量的白光相對顯得比較容易。就OLED來說，其面臨的問題一直以來都不是白光質(zhì)量，而是其能效。熒光燈的能效大約在每瓦60流明到70流明，白熾燈的能效大約為每瓦10流明到17流明，而到目前為止，OLED的最大報告能效是每瓦44流明。 德勒斯登科技大學(xué)及Novaled AG已經(jīng)在實際發(fā)光設(shè)備上達到 90 lm/W 的發(fā)光效率，設(shè)備亮度為 1000 cd/m2，使用 3D 光萃取系統(tǒng)時甚至可以達到 124 lm/W。在最新出版的《自然》雜志上，雷內(nèi)柯及其同事報告了一種能效可達每瓦90流明的OLED結(jié)構(gòu)設(shè)計，其最高能效甚至可達每瓦124流明。 白光有機發(fā)光二極管 (OLED) 可望成為新一代的光源技術(shù)，其發(fā)光效率與傳統(tǒng)光源相較之下可能會高出許多。由于白光 OLED功能獨特、外型亮眼，它們將對光產(chǎn)業(yè)造成突出的影響。這類超薄的大面積發(fā)光設(shè)備可富彈性、調(diào)變光色，亦可為透明，甚至能以各種大小與形狀現(xiàn)身，為照明設(shè)計師創(chuàng)造了全新的設(shè)計空間。在發(fā)光效率方面，螢光燈管為新發(fā)光技術(shù)設(shè)下的門檻為 50-70 lm/W (反射板功耗流失亦考慮在內(nèi))，但德勒斯登科技大學(xué)與 Novaled AG 密切合作開發(fā)出的最新 OLED 已經(jīng)明顯突破此門檻。 德勒斯登科技大學(xué)應(yīng)用光物理研究所 (IAPP, TU Dresden) 的物理學(xué)家 Sebastian Reineke 為本計畫的領(lǐng)導(dǎo)人，他表示：“我們的方法結(jié)合了一種創(chuàng)新的能源高效發(fā)光多層設(shè)計與光外部耦合概念，藉此達成了本次突破。就算只使用平面可調(diào)外部耦合技術(shù)，這些創(chuàng)紀錄的設(shè)備在發(fā)光效率方面仍可達 90 lm/W。如果使用特殊的 3D 外部耦合方式則甚至可達 124 lm/W。”以上數(shù)值是在基質(zhì)邊緣受封的積分球中測得，僅計算發(fā)散至前半球的光量，CIE 色坐標值則為 (0.41/0.49)。相關(guān)的一篇深度文章也在著名的“自然”研究期刊中于今日發(fā)布。 IAPP 的所長 Karl Leo 教授表示：“這些設(shè)備的潛力顯而易見，就算在5,000 cd/m2 這般極高的亮度下，它們?nèi)阅苓_到 74 lm/W 的發(fā)光效率。因此高亮度與高發(fā)光效率是可能并存的。” Novaled AG 的 CEO Gildas Sorin 表示：“這些成果尚處于研發(fā)階段，未來還需做更多研究，比如說該如何達到商業(yè)使用上可以接受的產(chǎn)品壽命長度�！盙ildas Sorin 又說：“但以上數(shù)值很清楚地顯示這是一項重大突破，也讓 OLEDs 得以登上主流發(fā)光應(yīng)用的舞臺。其中 Novaled PIN OLED 技術(shù)是一個關(guān)鍵，尤其在高效率與高亮度的結(jié)合方面最為重要。白光 OLEDs 將能幫助我們減少碳排放，而 Novaled 的摻雜調(diào)變光色技術(shù)在這個研發(fā)方向會扮演著關(guān)鍵性角色�！� 研究人員對OLED的設(shè)計工藝進行了改進和完善。一方面，他們將連接發(fā)光材料的有機材料摻雜到它的金屬觸點，從而降低其工作電壓。另一方面，他們用光學(xué)性能與器件襯底更為匹配的玻璃來制作器件的外表面。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，大約80%%的光會損耗掉。 這種OLED的最新穎之處是器件內(nèi)部不同發(fā)光材料的組織搭配。3種材料被用于各自發(fā)出藍、綠和紅光，其間還有主基質(zhì)材料。訣竅是選擇一種具有高“自旋態(tài) ”的基質(zhì)材料，它可與藍光匹配，并夾雜在綠光和紅光材料之間，如同是分離的主基質(zhì)材料的一部分。這意味著，從紅光或綠光材料逃逸的任何電子—空穴對（激子）將穿過藍光材料，從而增加了轉(zhuǎn)化為光子的機會。 不過，這種新型OLED的主要缺陷仍是其壽命。雖然飛利浦等公司已能生產(chǎn)出壽命與熒光燈相同的OLED（超過1萬小時），但具有更高效能的材料往往其壽命無法持續(xù)這么久。目前，雷內(nèi)柯的OLED器件的壽命仍只能達到短短的幾個小時。 |
