2009-04-08

便宜、高效率的單發射層白光 OLED

Cheap, efficient white light LEDs new design
http://www.physorg.com/news158328538.html

April 7th, 2009

全世界約有 20% 的電力消耗用來照亮居家、公司與其他公眾、私人空間。雖然此消耗意味著大量資源的耗盡,但那也代表著巨大的節省機會。增進市面上燈泡的效率 -- 即便一點點 -- 若能廣泛實施,將大幅降低能源使用。

在最新一期 Journal of Applied Physics 期刊中(由 AIP 出版),一群中國科學院的科學家報告,透過他們所開發的新型 LED,向該目標跨出重要的一步。這種 LED 以廉價、塑膠般的有機材料製成。設計成一種簡化的「串連(tandem)」結構,它能夠產生比一般 LED 亮二倍的光線 -- 包括家庭或辦公室照明所需的白光。

"這項研究之所以重要是因為,它藉由一種串連結構實現相當高效率的白(光)發射(white (light) emission)," 馬東閣(Dongge Ma)表示,他領導這項研究及其在中國科學院長春應用化學研究所的同僚。

從煞車燈到電腦顯示器的每樣東西都能找到它,LEDs 比其他類型的燈泡對對環境更加友善且效率更好。白熾燈泡因電流通過金屬細絲,使其變紅變熱進而發光。然而,那只有 5% 的能量被轉換成光。其餘都成了熱浪費掉。省電燈泡(Compact fluorescent bulbs),使電通過管狀物內部的氣體,似乎做的比較好。送入它們的電力有 20% 以上被轉換為光。但省電燈泡也包含少量水銀蒸汽,一種環境毒素。

在另一方面,LEDs 以薄薄的、包夾(flanked)電極的材料薄片(wafers)製成。當電流傳送通過此薄片時,它從原子那裡釋放電子,留下了空白,或「(電)洞」。當某些徘徊的電子與洞重新結合,它們會創造一小部份的光,或稱光子。這些光子從薄片側邊浮現,成為可見光。這將 20% - 50%(或甚至更多)的輸入能量轉換成光。 LEDs 也在小空間內集結許多光。

製造出成本、效率能與傳統燈泡相比的 LEDs 是一回事。製造出消費者想要用來照亮他們家的 LEDs 又完全是另一回事。使 LED 燈無法廣為使用的主要障礙之一就是光線本身。LEDs 能輕易被製成發出單一顏色 -- 例如紅色 -- 的光,具有交通號誌以及煞車燈這方面的應用。然而,室內照明需要「自然的」白光。這種特性是以演色指數(color-rendering index,CRI)來測量,那基於光源重現(reproduce)被照射物體之真實色彩的能力來指定一個值。以閱讀用燈光為例,CRI 值在 70 以上最理想。LEDs 可透過結合一種藍、綠、紅光的混合而產生白光,或著使色光通過一濾鏡或薄薄一層螢光體(phosphors)-- 這種化學物質受刺激時會發出數種顏色的光。然而這些解決方案都會增加成本。為了符合廣大市場,科學家想要製造出能獨自產生白光的 LEDs。

這篇論文的作者們以此為目標報告了重要進展。首先他們以有機的、基於碳的材料(像塑膠),而非以更加昂貴的半導體材料(例如鎵)來製造 LEDs,那亦需要更多複雜的製程。其次,他們首度證明,有機白光 LED 僅在單一活性層內,而非數種複雜的層次,即可運作。此外,在一串連單元中放入二個單層 LEDs,甚至能達到更高效率。這些作者報告,他們的 LED 亦能達到將近 70 的演色指數 -- 幾乎足供閱讀使用。在這個領域中的進展有機會更進一步減少 OLED(organic LED)的價格。

※ 相關報導:

* A high-performance tandem white organic light-emitting diode combining highly effective white-units and their interconnection layer
http://link.aip.org/link/?JAPIAU/105/076101/1
Qi Wang, Junqiao Ding, Zhiqiang Zhang, Dongge Ma,
Yanxiang Cheng, Lixiang Wang, and Fosong Wang
J. Appl. Phys. 105, 076101 (2009);
doi: 10.1063/1.3106051

By utilizing 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline:Li/MoO3 as an effective charge generation layer (CGL), we extend our recently demonstrated single-emitting-layer white organic light-emitting diode (WOLED) to realize an extremely high-efficiency tandem WOLED. This stacked device achieves maximum forward viewing current efficiency of 110.9 cd/A and external quantum efficiency of 43.3% at 1 μA/cm^2 and emits stable white light with Commission Internationale de L'Eclairage coordinates of (0.34, 0.41) at 16 V. It is noted that the combination of effective single units and CGL is key prerequisite for realizing high-performance tandem WOLEDs.
* Smart Lighting: New LED Drops the 'Droop'
http://www.physorg.com/news151003742.html

「矽」燈泡 v.s.「螢光」燈泡
有機、透明、多色、彈性顯示技術
折疊式手機展開成大型 OLED 螢幕
ROLLED「印出」OLED 彈性顯示器
彈性、透明的超級電容器
奈米碳管作為一單光子源
「寬頻」單光子源
新技術使我們朝減少新電磁材料的能量損耗邁進

1 則留言:

fsj 提到...

AC LED標準 台灣草案領先全球

【楊玟欣/台北報導】 2009-05-20 工商時報

晶電6月中將在國內市場推出110伏特AC(交流電) LED,瞄準國內照明商機。晶電特助王希維指出,AC LED比DC LED單價高出50%。不過,由於AC LED不需要電源供應器做直流、交流轉換,終端產品售價反而是AC LED較便宜,因此看好AC LED市場將在明年起飛。

全球政府因應環保潮流,將禁止使用白熾燈及鎢絲燈,2010年至2012年將是禁用政策最高峰,成為LED照明的一大契機。業者指出,政策禁用初期,將是省電燈泡受惠,但LED照明已進入暖身期,相關應用可望大幅出現。工研院並攜手國內業者組成AC LED產業聯盟,搶攻未來的LED照明商機。

工研院昨日舉行AC LED發表會,工研院表示,AC LED應用研發聯盟將進軍國際照明委員會(CIE),提出全球首件AC LED元件量測標準草案,有助台灣LED產品領先各國AC LED標準進度,快速切入LED國際市場新商機。

工研院指出,台灣LED產量是世界之冠,卻也面臨基礎專利受制於國外大廠,飽受專利侵權訴訟。AC LED創新技術研發、高附加價值應用及標準建立將是台灣LED產業突破困境的新機會。

國內LED磊晶龍頭晶電已量產AC LED磊晶片,首批工程樣品已銷售一空,預計6月中開始出貨給國內封裝廠。王希維表示,目前晶電產能很緊,AC LED交貨量應該不會太大,要待一季後,才能評估市場的接受度。

王希維簡單舉例,只要「長得像燈泡」的產品,大部份都可以由AC LED取代,基本上,10瓦以下的LED照明產品,AC LED終端產品會比DC LED便宜。王希維表示,AC LED比DC LED貴50%,AC LED不需經過電源供應器,可直接使用,而電源供應器占DC LED產品成本的20%,因此終端售價反而是AC LED比DC LED便宜。

王希維指出,AC LED終端售價雖比鎢絲燈泡及省電燈泡來得貴,但比起鎢絲燈的耗電量,使用AC LED大約一年左右,可藉由電費回收。LED與省電燈泡的價差則在3倍以上,電費回收年限則長達3年,因此,初期AC LED仍無法大量進入照明市場,但明年在政府政策支持下,AC LED市場可開始起飛。預計2012年,全球政府將進一步淘汰含汞的傳統照明,LED照明則可望大幅起飛。