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清华大学材料系发表全球第一个最接近自然光的OLED照明样品
发布时间:2009-07-20    来源:网络   阅读次数:826 分享到:

有机发光二极管(OLED)将成为下世代照明光源技术,清华大学材料系教授周卓辉实验室研究团队15日发表全球第一个最接近自然光的有机发光二极管(OLED)照明。

周卓辉率领研究团队,发表全球第一个最接近自然光的OLED 照明,可仿晴空、日落光源,能够集中在一个灯片上,利用电压不同,分别发出包括晴空万里、温暖余晖等多种日光,光源接近自然日照,是目前最佳的室内照明技术,优于火红的LED。

这项研究成果除发表在国际期刊上,并已在台湾、美、欧洲、日、韩等地申请专利新发明专利中。清大团队说明,目前全球市面上唯一已开始生产的OLED灯,是由日本三菱重工等公司投资的Lumiotec公司所推出的白光产品,但该照明仅有单一色温,只能在室内呈现‘白天阴天’感觉。

周卓辉表示,国际大厂如欧司朗、飞利浦、奇异等也在OLED产业蓄势待发,台湾的友达、奇晶光电也在鸭子划水投入OLED照明研发中。随着OLED照明技术广泛应用在室内照明后,可望在2018年创造2,000亿元产值,15到20年内占整体市内照明市场的25%、减少近700万吨(相当于全球2.3%)的温室气体。

相较于市面上趋成熟的LED技术,周卓辉说明,前者目前虽仍较省电,但为点光源,光点集中、刺眼,应用在市内照明并不适合;而OLED为平面光,不会产生高热且柔和。

OLED不仅应用在显示器上,还可做为照明光源,OLED冷光的特性,更可解决LED照明的散热问题。周卓辉指出,OLED将改写人类的照明史,对于冬天或长期无阳光照射的地区如北欧,将有重大帮助。

根据DisplaySearch第二季OLED出货报告最新研究数据显示,OLED显示器的市场节节攀升,2008年整体营收达6亿美元,2016年将大幅成长到71亿美元,年复合成长率达36%。全球OLED显示器营收2009年第一季1.43亿美元,较上一季下跌8%。

OLED在照明中的应用

OLED应用在照明用途,有许多特性与OLED朝「未来显示器」发展方向有许多共通处,其中包括透明、轻薄、可挠等。在OLED朝透明化发展方面,三星电子(Samsung Electronics)已开发穿透率达30% OLED显示器,倘若该特性延伸至照明领域,亦有异曲同工之处,只是发光方式从显示彩色画面,转变为发出白色光而已。飞利浦领先业界开发透明型照明用OLED面板,而日本有机Electronics研究所亦制作出透明度达70~75%的窗型OLED照明,上述两款OLED照明产品透光度,已与一般玻璃几乎无异,透明的窗型OLED照明产品在白天不需点灯时,与一般玻璃窗无异,并可让太阳光从外面穿透进来,至夜晚时才需点灯,此设计兼具建物玻璃帷幕与照明双重功能。当然,OLED另一个众所皆知的特性为轻薄。即便OLED面板采玻璃封装方式,整体厚度仅约1.5mm,此轻薄优势应用在显示器上,如Sony已上市的11吋OLED TV,整机最薄部亦仅3mm而已;相对的,若进入照明产品应用,则OLED照明可服贴于天花板、墙壁上,甚至于可采隐藏式设计,例如设置于抽屉内部,当开打抽屉时,里头的OLED照明即会自动发光。目前普遍使用的荧光灯管因为属于线性光源,无法提供大面积且均匀的照明光源。具备轻、薄、软、透明等特性的OLED照明适合大面积照明、拥有均匀亮度的照明新宠。有别于LED及荧光灯,OLED可以调整亮度与颜色,相当适于情境照明。在应用情境方面,OLED灯可以用于抽屉中,打开抽屉便会亮起,以便于寻找东西;或者也能运用于镜子上,将OLED灯装置于镜子外侧,用于补光以利补妆。也可以用在窗户上,白天为透明的窗户,夜晚点亮后则变为整片面光源。此外,展品照明也是OLED照明的应用市场,展览品最怕受到红外线、紫外线及热的影响,可利用OLED灯的低热特性,免除展品受到红外线、紫外线与温度的困扰,即使初期OLED 照明产品价格偏高,但相较于价值更高的展览艺术品,使用OLED灯仍是展品照明的良好选择。OLED灯也可以运用在医疗环境中,像是婴儿的黄疸治疗,以往黄疸治疗采用以蓝色的荧光灯照射的方式,为了保护眼睛受伤会将其遮蔽,但OLED灯由于具备可调旋光性质,可保护接受治疗的婴儿眼睛;甚至也因柔软特点,可做成如棉被一样的黄疸治疗工具。再者,也能用于手术灯,此面光源照明不会有阴影及照明死角,且散热低,利于手术房的医疗环境。OLED朝超轻薄化设计仍持续进行中,封装技术采薄膜封装方式,使得OLED面板厚度可进一步降至0.5mm以下。薄膜封装与玻璃封装不同处在于,可减少上方玻璃使用,只使用1片下方玻璃基板而已,再者,若将下方玻璃基板改成塑料或薄膜金属基板,则OLED照明厚度不仅更薄,且可作到挠曲的程度。

 OLED 灯商机诱人 吸引照明大厂目光 中国照明网技术论文·电光源
  由于OLED灯可望成为未来照明的新主流,不少厂商也积极投入研发,专家指出,欧洲、德国、美国、日本、韩国等地都采用项目方式进行研究。项目研究主要以高效率与高寿命为研发主轴,如欧洲OLED 100.eu项目,更值得注意的是,为求OLED照明早日商品化,欧洲OLED 100.eu项目甚至将价格也列入研发考虑中。强调每秒平方OLED照明售价为100欧元,促使OLED照明具备市场竞争价格。参与此项目的厂商包含西门子(Siemens)、Frauhofer、IPMS、飞利浦、欧司朗等,其中不乏国际照明大厂,而这些厂商甚至还包含上游材料商与设备商,足以见得OLED照明增长力道。

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  LED虽然是目前发光效率较高的照明光源,但美国预测,LED发光效率的增加已渐趋缓,OLED照明发光效率即使量产时间比LED晚,颇有迎头赶上的趋势。

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  但美国预测2010年后OLED照明可真正量产,于2016年赶上LED发光效率。

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  专家解释,全球投入OLED研究的厂商,根据统计约五十六家;其中,二十七家厂商投身材料的提升,占整体投资厂商48%,如此高比例数据也突显材料提升的困难性,而欧司朗、飞利浦和通用等国际照明大厂则投入专利等知识产权布局。

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  此外,2007年1月飞利浦、欧司朗两家公司将OLED与LED专利交互授权,宣告一起开拓固态照明市场。而在2004年,飞利浦就已放弃了OLED显示器的研发,改投入OLED照明研究;而欧司朗则于2007年1月,专注于照明的研发,甚至结束OLED显示器工厂,由国际大厂动态可嗅出固态照明的主流商机与增加趋势。

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  飞利浦早从2007年开始教育照明的设计师与艺术家,说明OLED照明产品,使他们更可掌握在照明需求设计时间,以促使下游厂商采购OLED照明相关商品,也因此飞利浦乐观表示,OLED灯可于2009年正式量产,并在2009年4月举行在意大利米兰国际照明灯饰展上展示了被称为“世界上第一个OLED互动式照明”的新概念灯具。通用则认为2010年量产,另外如Lumiotec、Konica Minolta、欧司朗则表示于2011年才得以于市场见到OLED灯的商品化。
 
  OLED照明独特优势 适于多种应用情境

  专家进一步解释,OLED灯必须找出独特的照明市场,才有市场发展性。国际大厂欧司朗把OLED灯应用在玻璃基板上,可将整片OLED灯组合为一个台灯,或组成面光源的照明。通用则专注于软性的OLED灯,于2007年12月发表软性OLED照明相关产品,甚至于圣诞节时,将其产品缠绕成圣诞树形状,显示不须利用LED或灯泡当作圣诞树的灯源,可以轻薄、柔软的OLED灯代替。

  在应用情境方面,OLED灯可以用于抽屉中,打开抽屉便会亮起,以便于寻找东西;或者也能运用于镜子上,将OLED灯装置于镜子外侧,用于补光以利补妆。

  也可以用在窗户上,白天为透明的窗户,夜晚点亮后则变为整片面光源。

  此外,展品照明也是OLED照明的应用市场,展览品最怕受到红外线、紫外线及热的影响,可利用OLED灯的低热特性,免除展品受到红外线、紫外线与温度的困扰,专家强调,即使初期OLED 照明产品价格偏高,但相比价值亿元甚至更高的展览艺术品,使用OLED灯仍是展品照明的良好选择。

  OLED灯也可以运用在医疗环境中,像是婴儿的黄疸治疗,以往黄疸治疗采用以蓝色的荧光灯照射的方式,为了保护眼睛受伤会将其遮蔽,但OLED灯由于具备可调旋光性质,可保护接受治疗的婴儿眼睛;甚至也因柔软特点,可做成如棉被一样的黄疸治疗工具。再者,也能用于手术灯,此面光源照明不会有阴影及照明死角,且散热低,利于手术房的医疗环境。

  由全球照明应用分布(图3)可以发现,早期灯泡占有主要比重,而随着LED量产后逐渐霸占照明市场,但专家预测,2011年OLED开始进入照明环境 将于2020年可望占据整体照明市场14.3%。而OLED灯与LED两者固态照明比重也将跃居灯源一半以上的照明市场,其高发光效率与长时间的使用寿命将为市场照明带来革新,2020年OLED灯将在照明市场上看140亿美元的产值,成为照明新霸主。

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