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德國科學家開發出一種新型有機發光二極管(OLED)，其產生的白光質量可媲美白熾燈泡，而其能效甚至大大優于熒光燈。該項研究的領導者、德國應用光學研究所的塞巴斯蒂安?雷內柯表示，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的低成本卷帶式印刷術來裝配這些器件。 近年來，許多國家都在尋求將白熾燈照明轉換成緊湊型熒光燈，因為后者能節約更多的能量。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，其產生的白光質量一直有待改善。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。 德勒斯登科技大學及Novaled AG已經在實際發光設備上達到 90 lm/W 的發光效率，設備亮度為 1000 cd/m2，使用 3D 光萃取系統時甚至可以達到 124 lm/W。在最新出版的《自然》雜志上，雷內柯及其同事報告了一種能效可達每瓦90流明的OLED結構設計，其最高能效甚至可達每瓦124流明。 白光有機發光二極管 (OLED) 可望成為新一代的光源技術，其發光效率與傳統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，它們將對光產業造成突出的影響。這類超薄的大面積發光設備可富彈性、調變光色，亦可為透明，甚至能以各種大小與形狀現身，為照明設計師創造了全新的設計空間。在發光效率方面，螢光燈管為新發光技術設下的門檻為 50-70 lm/W (反射板功耗流失亦考慮在內)，但德勒斯登科技大學與 Novaled AG 密切合作開發出的最新 OLED 已經明顯突破此門檻。 德勒斯登科技大學應用光物理研究所 (IAPP, TU Dresden) 的物理學家 Sebastian Reineke 為本計畫的領導人，他表示：“我們的方法結合了一種創新的能源高效發光多層設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外部耦合技術，這些創紀錄的設備在發光效率方面仍可達 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�！币陨蠑抵凳窃诨|邊緣受封的積分球中測得，僅計算發散至前半球的光量，CIE 色坐標值則為 (0.41/0.49)。相關的一篇深度文章也在著名的“自然”研究期刊中于今日發布。 IAPP 的所長 Karl Leo 教授表示：“這些設備的潛力顯而易見，就算在5,000 cd/m2 這般極高的亮度下，它們仍能達到 74 lm/W 的發光效率。因此高亮度與高發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階段，未來還需做更多研究，比如說該如何達到商業使用上可以接受的產品壽命長度。”Gildas Sorin 又說：“但以上數值很清楚地顯示這是一項重大突破，也讓 OLEDs 得以登上主流發光應用的舞臺。其中 Novaled PIN OLED 技術是一個關鍵，尤其在高效率與高亮度的結合方面最為重要。白光 OLEDs 將能幫助我們減少碳排放，而 Novaled 的摻雜調變光色技術在這個研發方向會扮演著關鍵性角色。” 研究人員對OLED的設計工藝進行了改進和完善。一方面，他們將連接發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。在傳統結構中，大約80%%的光會損耗掉。 這種OLED的最新穎之處是器件內部不同發光材料的組織搭配。3種材料被用于各自發出藍、綠和紅光，其間還有主基質材料。訣竅是選擇一種具有高“自旋態 ”的基質材料，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這么久。目前，雷內柯的OLED器件的壽命仍只能達到短短的幾個小時。 |
