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具备高度光谱可调性拟烛光的OLED夜灯

2013-07-02 10:48
苏子言岁月
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  蜡烛会是对人体比较安全的夜用光源,主因是它的光谱当中,橘光、红光含量较多,而蓝光的含量非常的少(表1)。相对于高能量的蓝光,属于长波长、低能量的橘光、红光,其对褪黑激素所产生的负面影响,低得相当的多。定量上,蓝光伤害褪黑激素的强度,是红光的一万倍,这也是说明为什么医界不断呼吁,入夜临睡前,切勿照射蓝光或是含有蓝光的白光。

  按此,蜡烛或许是最佳的夜间照明光源,但因为耗氧、黑烟、烧伤、火灾等因素,加上蜡烛的耗能,而被白炽灯泡取代。

  近年来,节能意识抬头,欧、日等国将陆续停止生产、禁用白炽灯泡;而萤光灯管,仍有色温偏高、含汞与其他潜在不利的因素,因此找寻更安全的替代光源,便至关重要。

  消除蓝光光源OLED为拟烛光首选方案

  尽管烛光的优点非常显著,但蜡烛的能量效率极低,也是一项致命伤。燃烧等同1瓦特能量的蜡烛时,只能产生0.1个流明的亮度;而拟被淘汰的白炽灯泡,尚有10~15个流明瓦。

  新世代的固态照明光源:LED及OLED,是目前节能的新选择;然而,虽已进入大量生产,白光LED几乎都是以蓝光做为主要的组成光源,显然不是夜间照明的良好选择。相对的,OLED拥有各种光色的染料,具有最高度的光谱可调特性,可以完全避除蓝光的使用,更能够自由裁选出最接近烛光光色的光谱,将是取代白炽灯泡做为夜间明的主流。

  2012年12月,国立清华大学实验室发表拟烛光OLED,此乃继5,000年前埃及人发明的蜡烛以来,第一个可由电力驱动且没有温室气体排放的拟烛光光源;此光源除了提供知觉温暖的照明氛围之外,更可免除烛火所可能引发的烧烫伤,更去除烛火的闪烁不定及眩眼缺点(图6)。

  图6 与蜡烛光比较,拟烛光OLED可以控制发光方向与亮度,不会有眩光与光线突兀的问题。

  此一拟烛光,系采用高效率的OLED所制作,所以非常节能,至少比蜡烛节能三百倍,也比白炽灯节能四倍;另外,此一拟烛光OLED,更没有令人感到灼热的红外线放射,因此将是一种会令人心理温暖的冷光。

  该拟烛光OLED,包含发光层、助发光层、电流注入层及导电电极(图7),烛光虽呈现橘黄色,但其光谱包含大量的红、橙与黄光,与微量的天蓝光。为使拟烛光OLED光色贴近蜡烛光谱,在发光层部分,采用红、黄、绿、蓝四种烛光互补色发光体;为了提高效率,在发光层前后以助发光材料包覆,促进电流流入发光层,并于助发光层外再以电流注入材料包覆,最后镀上电极,即为拟烛光OLED。

  图7 拟烛光OLED元件(左)由数层薄膜组成(右),每层厚度约30奈米,层数再多元件还是一样轻薄。

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