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人生不学曾国藩,读到博士也枉然。 (2013-08-03 09:11分更新)

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有机EL发光效率实现高水平,可弯曲面板实用化在即 2013/7/23 13:51:31
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分类:LED最新技术动态 标签:酒店照明 店铺照明 建筑照明 
  有机EL照明中已经出现发光效率和发光寿命与LED照明器具不相上下的面板。目前,研究开发正朝着进一步提高发光效率,以及发挥柔性化和透明化等有机EL独特的特点这两个方向推进。

       松下环境方案公司核心技术开发中心技术总监菰田卓哉在SID 2013的演讲中宣告:“有机EL照明进入了新时代”。之所以这样说,是因为该公司开发的白色有机EL照明面板在亮度为1000cd/m2时实现了最大高达114lm/W的发光效率,8cm见方的较大面板在亮度为3000cd/m2时的发光效率最大高达88lm/W,超过了普通LED照明器具的80lm/W(图1)注1)。 

图1:发光效率与LED照明器具不相上下
具备高发光效率的有机EL照明面板示例。松下和LG化学的面板演色指数(CRI)高达80左右。而SEL和夏普的面板只有40。


注1)很多白色LED产品的发光效率都高达140~170lm/W,美国科锐公司更是实现了非常高的数值,实际产品为208lm/W,在实验室水平为276lm/W。但LED照明器具因控制电路的耗电量和灯罩等扩散板会造成损失,因此发光效率的值较低。不过,部分LED照明器具也有发光效率超过120lm/W的产品。有机EL照明因为面板本身就是照明器具,所以器具造成的光损失较小。 

       而3年前的2010年前后,尺寸为数cm见方的面板能实现比白炽灯泡稍高的30lm/W就非常不易了。如此低的发光效率,无论有机EL多么有特色,用途都非常有限。只有在确保了作为照明的基本性能之后,才能发挥其本来的特点。 

日本家电厂商纷纷涉足 

 

   最近一年左右,发光效率迅速提高,最近除松下外,其他厂商也接连发布了具备高发光效率的有机EL照明面板和柔性基板。例如,NEC照明和山形大学2013年3月宣布,2mm见方的白色有机EL元件在亮度为1000cd/m2时实现了156lm/W的高发光效率。发光部尺寸为88mm见方的面板,虽然发光效率只有75lm/W,但技术潜力高。 

       除此之外,东芝2012年开发出了发光效率为91lm/W的面板。日立制作所开发出了利用自主涂布工艺,通过一次涂布和干燥层积红色(R)、绿色(B)、蓝色(B)三种颜色的技术。利用该技术制作的有机EL照明面板的发光效率为70lm/W。 

       日本半导体能源研究所(SEL)和夏普等也发布了高发光效率的有机EL照明面板和柔性基板,日本的大型家电厂商基本都涉足了该领域。另外,韩国LG化学和南京第壹有机光电(First O-Lite)也开发了高水平的有机EL照明面板,可见国内外的技术水平都得到了显著提高。 

发光寿命也与LED照明器具不相上下 

       得到提高的不仅仅是发光效率。发光寿命也大幅延长(表1)。松下和LG化学开发的产品,表示亮度降至初期70%的指标——“LT70”长达4万~5万小时(约5年左右)。 



       这一发光寿命与LED照明器具不相上下。2012年,相同面板的LT70只有1万小时左右,而用1年的时间就延长了约4倍。可以说有机EL照明在发光效率和发光寿命两方面都接近了LED照明器具。用玻璃封装的面板基本解决了有机EL照明长期以来发光寿命短的课题。 

       据美国IHS公司(原Displaybank)调查,预计全球有机EL照明市场2014年将达到10亿美元的规模。之后仍会顺利扩大,2020年预计将突破50亿美元的大关。到2020年,有机EL照明的主要用途为医院占3成以上,其次是店铺的设计照明,然后是住宅等。 

可弯曲有机EL照明即将上市 

  随着发光性能的提高,与有机EL显示器一样,有机EL照明面板也实现了弯曲(图2)。LG化学最早将于2013年7月上市采用玻璃基板但可弯曲的有机EL照明面板。尺寸为200mm×50mm等,发光效率最大为45lm/W。 

图2:柔性有机EL照明也即将实用化
柔性有机EL照明面板示例。LG化学宣布2013年7月上市(a)面板。(c)面板的尺寸较大,为360mm×300mm。((a)由LG化学拍摄)


       柯尼卡美能达与设计公司Takram也于2013年3月开发出了在树脂基板上制作的、“像纸一样轻柔”(柯尼卡美能达)的有机EL照明面板。双方未公布发光性能和实用化时间等。该面板的特点是,由于非常轻,因此能像鸟儿的翅膀一样扇动。“这仅仅是开始。今后会不断进化”(KONICA MINOLTA ADVANCED LAYERS OLED事业推进中心中心长辻村隆俊)。 

       SID 2013上令技术人员震惊的是,SEL的子公司Advanced Film Device Inc(AFD Inc.)与SEL发布的360mm×300mm(发光部为298mm×227mm)柔性有机EL照明面板。该产品首先在玻璃基板上制作有机EL照明面板,然后,从照明面板上剥离玻璃基板即可实现弯曲。 

2015年实现135lm/W的发光效率 

 在SID 2013上,很多厂商发布了研发结果和试制品,而LG化学发布了即将上市的有机EL照明面板的详情,该面板在亮度为3000cd/m2时的发光效率为80lm/W(图3)。 

图3:高亮度时也能实现高发光效率
LG化学在“SID 2013”上发布的80lm/W面板的特点。通过在ITO上制作金属总线布线,即使面板尺寸扩大至100mm见方,驱动电压也与小尺寸单元基本一致(a)。亮度提高到1万cd/m2以上时,发光效率也高达约70lm/W(b),光谱基本没有变化(c)


       LG化学2012年全球率先量产供货了发光效率为60lm/W的有机EL照明面板。发光效率为80lm/W的面板计划2013年下半年供货。另外,该公司还宣布,2014年将开发发光效率为100lm/W的面板,2015年开发135lm/W的面板。如果这些产品能实现,那么目前LG化学的产品将成为有机EL照明的标准和性能基准,跟不上步伐的厂商也可能在早期就被淘汰。 

       LG化学的有机EL照明面板的特点是,即使加载大电流以高亮度发光,发光性能也很稳定。 

       比如,电流密度为5mA/cm2,以1万cd/m2以上的高亮度发光时,发光效率也高达70lm/W。亮度均匀性在电流密度为5mA/cm2以下时仍为97%。而且,即使亮度大幅改变,光谱形状也基本不会变化。这意味着色彩不会变化。 

       作为实现以上特点的理由之一,LG化学提到了采用3层发光单元的元件构造。单元层数越多,越有望实现低电流值、低耗电量和长寿命化。但发光单元多层化之后,发光色容易出现角度依赖性。不过,LG化学称此次的开发品基本不存在这种角度依赖性。 

       另外,LG化学还提到了在透明电极ITO上形成的金属总线布线。通过设置总线布线,“即使发光元件的尺寸从2mm见方扩大至87mm见方,驱动电压也只是从5.90V增加到6.05V”(LG化学)。(未完待续,记者:野泽哲生,《日经电子》) 

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