OLED有機平板燈堪稱史上最理想的半導體照明光源

在不傷害眼睛與身體的前提之下，節(jié)能照明為必要的選擇，但適合白天工作使用的照明，不一定同樣適合用于夜晚休息。近來的醫(yī)學發(fā)現，夜間點燈對眼睛不一定好，尤其是近30年，夜晚大量使用電子照明設備以來，特別是照射強白光或藍光，對人體健康方面，造成快速攀升的乳癌和結腸癌等現象，已引起先進國家注意。

因此，有機發(fā)光二極管(OLED)將為節(jié)能及人眼與生理安全的最佳照明方案，OLED照明技術具十幾項優(yōu)異特質，為人類史上最好的照明光源。

在歐盟帶領下，許多國家已明文列出逐年禁用白熾燈泡的時間表，由于白熾燈泡每瓦能源僅產生15流明的亮度，將逐漸進入歷史；白熾燈泡問世至今 130年，相對于蠟燭，算是相當短的一段時間。而60年前誕生的熒光燈管，其能量效率如今雖可達每瓦60～90流明亮度，但除節(jié)省能源外，其他諸多缺點及可能衍生的問題亦值得關注。

不過，在白熾燈泡被政策性強迫淘汰前，仍未看到更完善的燈源技術產生。白熾燈泡照明技術雖然較耗電、會產生高熱，卻也有光譜連續(xù)較溫和、不閃爍且護眼的優(yōu)點。而現階段熒光燈雖然省電，但因含汞、含紫外線、光譜斷續(xù)尖起與閃爍等問題，而即將被淘汰。

現在因不良照明而產生的問題逐一浮現，如何加速健康且節(jié)能的照明技術與產品實用研發(fā)的腳步，是科學家面臨的挑戰(zhàn)。以下將比較現有電子照明技術，并簡述OLED照明兼顧節(jié)能、健康和優(yōu)質的特性。

具可調色溫/高演色性OLED優(yōu)勢明顯

根據日本山形大學理工學研究所教授城戶淳二的推估，使用OLED照明，到2020年，預計可減少670萬噸，約2.3%的二氧化碳排放量。OLED的能量效率超過傳統白熾燈泡且接近熒光燈管，并因其節(jié)能潛力，早在2000年美國能源部即每年投入3,000萬美元進行研發(fā)。全球三大照明廠飛利浦 (Philips)、歐司朗(Osram)及奇異(GE)亦參與OLED照明應用的研究，2010年日本Lumiotech也接續(xù)推出試賣品。

在人體健康方面，不同于省電燈泡，OLED不含汞，且無紫外線，而熒光燈利用汞蒸氣形成紫外線，再以紫外線激發(fā)熒光體發(fā)光，發(fā)光二極管(LED)也有部分是用紫外線激發(fā)出可見光，再形成白光，紫外線若有外露，將對人眼產生傷害。且OLED只需幾顆小型電池，或是一顆9伏特方型電池，就可驅動發(fā)光，因其電壓低，可安全隨身攜帶。

2009年，臺灣清大發(fā)表類太陽光OLED，其色溫從2,000～8,000K，涵蓋3,000K的早晨、5,500K的中午陽光及2,500K的落日陽光 (圖1)。太陽在日出、日落與白天所發(fā)出的不同光色與色溫，除給予人不同的氛圍感受之外，更能調節(jié)人類與生物的生理時鐘與節(jié)奏(圖2)。低亮度和色溫的光線，并不妨礙能抑制腫瘤的退黑激素分泌。

無論是LED、白熾燈泡或熒光燈管，都有眩光問題，其中以LED最嚴重，而OLED為自然平面光源，無光線集中刺眼的問題，適用于室內或車內之照明，且不會閃爍，亦可作為護眼燈具。另一方面，LED或熒光燈管，都有尖起的光色問題，當中以熒光燈最明顯，但是OLED光色柔緩，較接近自然光(圖3)。此外，白熾燈泡將95%的電用來產生熱與紅外光，因此為熱光，相對的，因OLED光譜可調控，幾乎不放射紅外光，故又稱為冷光。同時，點型光源的LED有嚴重高熱問題，會導致組件發(fā)光效率下降、封裝膠材劣化與使用壽命減短等，而OLED為薄片狀，較容易散熱。

由于OLED的演色性可高達95%以上，適合攝影、美術館或博物館之使用，加上冷光特質，特別適用于外科手術照明。根據美國能源部統計，超高演色性照明產品的市場產值，高過其他照明，可為發(fā)展重點。除可發(fā)出各種不同色溫的類太陽光色外，藉由發(fā)光體的選擇或參配，還能發(fā)出各種不同色光。在設計植物工廠的成長燈時尤為方便，并能按照不同植物吸收不同波長的需求，進行產品客制化。

熒光燈管無法調整亮度，但OLED燈具可以任意調整，無論日夜、居家或辦公使用均適宜。此外，利用兩種透明電極，OLED照明可做成透明狀，關燈時可直接透視，有借光借景以擴展視野的效果；開燈時則可用于照明，并經由遮斷視線達到隱私效果，這是其他燈具沒有的功能。過去白熾燈泡、日光燈管或LED燈具皆不可折迭或彎曲，直到軟性OLED技術(圖4)出現，可撓曲且擁有不易破裂的特性，將使照明產品與應用技術推陳出新，并超出現有的想象。最后，LED雖然很小一顆，但經過封裝及裝置散熱機制之后就不再輕巧，OLED則相對輕薄，因此適用于有高度節(jié)省油耗需求的飛機等照明及人體的顯示佩帶(圖5)。

圖5　OLED頭帶與OLED顯示球鞋可讓夜間慢跑更安全

壽命/效率/成本挑戰(zhàn)待克服

就技術面而言，OLED照明現階段所面對的挑戰(zhàn)有壽命、效率與成本三項。OLED組件的使用壽命和使用亮度的平方成反比，也就是說，當使用亮度變成兩倍時，其使用壽命將變成原來的四分之一。由于OLED組件壽命與其效率高低有關，拜高效率組件之賜，特別是組件內部發(fā)光與外部發(fā)光結構的設計改良，白光 OLED能量效率躍增100%，其原有壽命亦從10萬小時推進到20萬小時，如此一來，就僅剩該項技術量產效益的問題。

OLED的效率近年來有極大的進步，以白光OLED為例，其能量效率已達每瓦100流明，和省電熒光燈的每瓦60～90流明表現相近。此效率即便只有LED的一半，也可與之競爭，因為LED在晶粒封裝與光線分散后，加上高溫致使效率下滑因素，其能量效率幾乎減半。