OLED有機平板燈堪稱(chēng)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(lái)的醫學(xué)發(fā)現，夜間點(diǎn)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(lái)，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(jìn)國家注意。

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

在歐盟帶領(lǐng)下，許多國家已明文列出逐年禁用白熾燈泡的時(shí)間表，由于白熾燈泡每瓦能源僅產(chǎn)生15流明的亮度，將逐漸進(jìn)入歷史；白熾燈泡問(wèn)世至今 130年，相對于蠟燭，算是相當短的一段時(shí)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，但除節省能源外，其他諸多缺點(diǎn)及可能衍生的問(wèn)題亦值得關(guān)注。

不過(guò)，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(shù)產(chǎn)生。白熾燈泡照明技術(shù)雖然較耗電、會(huì )產(chǎn)生高熱，卻也有光譜連續較溫和、不閃爍且護眼的優(yōu)點(diǎn)。而現階段熒光燈雖然省電，但因含汞、含紫外線(xiàn)、光譜斷續尖起與閃爍等問(wèn)題，而即將被淘汰。

現在因不良照明而產(chǎn)生的問(wèn)題逐一浮現，如何加速健康且節能的照明技術(shù)與產(chǎn)品實(shí)用研發(fā)的腳步，是科學(xué)家面臨的挑戰。以下將比較現有電子照明技術(shù)，并簡(jiǎn)述OLED照明兼顧節能、健康和優(yōu)質(zhì)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(xué)理工學(xué)研究所教授城戶(hù)淳二的推估，使用OLED照明，到2020年，預計可減少670萬(wàn)噸，約2.3%的二氧化碳排放量。OLED的能量效率超過(guò)傳統白熾燈泡且接近熒光燈管，并因其節能潛力，早在2000年美國能源部即每年投入3,000萬(wàn)美元進(jìn)行研發(fā)。全球三大照明廠(chǎng)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也接續推出試賣(mài)品。

在人體健康方面，不同于省電燈泡，OLED不含汞，且無(wú)紫外線(xiàn)，而熒光燈利用汞蒸氣形成紫外線(xiàn)，再以紫外線(xiàn)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(xiàn)激發(fā)出可見(jiàn)光，再形成白光，紫外線(xiàn)若有外露，將對人眼產(chǎn)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(dòng)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(lèi)太陽(yáng)光OLED，其色溫從2,000～8,000K，涵蓋3,000K的早晨、5,500K的中午陽(yáng)光及2,500K的落日陽(yáng)光 (圖1)。太陽(yáng)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，更能調節人類(lèi)與生物的生理時(shí)鐘與節奏(圖2)。低亮度和色溫的光線(xiàn)，并不妨礙能抑制腫瘤的退黑激素分泌。

無(wú)論是LED、白熾燈泡或熒光燈管，都有眩光問(wèn)題，其中以L(fǎng)ED最嚴重，而OLED為自然平面光源，無(wú)光線(xiàn)集中刺眼的問(wèn)題，適用于室內或車(chē)內之照明，且不會(huì )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(wèn)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(lái)產(chǎn)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(chēng)為冷光。同時(shí)，點(diǎn)型光源的LED有嚴重高熱問(wèn)題，會(huì )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(shù)館或博物館之使用，加上冷光特質(zhì)，特別適用于外科手術(shù)照明。根據美國能源部統計，超高演色性照明產(chǎn)品的市場(chǎng)產(chǎn)值，高過(guò)其他照明，可為發(fā)展重點(diǎn)。除可發(fā)出各種不同色溫的類(lèi)太陽(yáng)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(chǎng)的成長(cháng)燈時(shí)尤為方便，并能按照不同植物吸收不同波長(cháng)的需求，進(jìn)行產(chǎn)品客制化。

熒光燈管無(wú)法調整亮度，但OLED燈具可以任意調整，無(wú)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(guān)燈時(shí)可直接透視，有借光借景以擴展視野的效果；開(kāi)燈時(shí)則可用于照明，并經(jīng)由遮斷視線(xiàn)達到隱私效果，這是其他燈具沒(méi)有的功能。過(guò)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(shù)(圖4)出現，可撓曲且擁有不易破裂的特性，將使照明產(chǎn)品與應用技術(shù)推陳出新，并超出現有的想象。最后，LED雖然很小一顆，但經(jīng)過(guò)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/成本挑戰待克服

就技術(shù)面而言，OLED照明現階段所面對的挑戰有壽命、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(shuō)，當使用亮度變成兩倍時(shí)，其使用壽命將變成原來(lái)的四分之一。由于OLED組件壽命與其效率高低有關(guān)，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(wàn)小時(shí)推進(jìn)到20萬(wàn)小時(shí)，如此一來(lái)，就僅剩該項技術(shù)量產(chǎn)效益的問(wèn)題。

OLED的效率近年來(lái)有極大的進(jìn)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L(cháng)ED在晶粒封裝與光線(xiàn)分散后，加上高溫致使效率下滑因素，其能量效率幾乎減半。