長壽命色溫可調變OLED 照明技術

摘要

OLED ( Organic Light-Emitting Diode ) 的技術發展下，色溫可調變OLED照明元件，其光色與色溫可以像太陽光一般，從黎明低色溫變化至正午豔陽的高色溫，且不同於LED以窄波段藍光為主色調發光。OLED的發光體從深紅光至深藍光，均可獨立運作；在結合高波段發光體之後，其發光光譜類似黑體輻射之連續寬廣的光譜，色域可涵蓋整個黑體的輻射發光曲線，不需像LED額外藉螢光粉來調整光色。本文就色溫對人的影響與長壽命色溫可調變OLED及薄膜封裝技術發展進行介紹。

The development of light source technology has entered the fourth lighting revolution for OLED (Organic Light-Emitting Diode) lighting. In the development of OLED technology, the color temperature tunable OLED lighting was pioneered. Its chromaticity and color temperature can be like the sun light from the low color temperature at dawn changes to the high color temperature at noon in high-latitude country. It is different from the LED, which was fabricated, in the narrow band of blue light to be its main color chromaticity. OLED emitters can operate from deep red to dark blue independently. After those combining with high-band emitters, the luminescent spectra are similar to the continuous and broad spectrum of black body radiation, and the chromaticity can cover the whole Planckian locus of black body radiation. It is not similar to LEDs which used phosphor to tune the color chromaticity. In this paper, the influence of color temperature on people and the development of color temperature tunable OLED and thin film encapsulation technology are introduced.

關鍵詞(Keywords)

有機發光二極體、色溫可調變、原子層沉積

Organic light-emitting diode, Color temperature tunable, Atomic layer deposition

前言

OLED可應用在博物館、畫廊等照明，因其可無藍光而不傷畫作；婚紗照、化妝品專櫃、水果超市等，可利用其高演色呈現其真實色彩；檯燈照明則可無藍害而不傷眼；國際知名車廠BMW M4、Mercedes Benz S63與Audi A8等，利用其直接發紅光OLED燈片搭配便宜易製作的透明燈罩製作車尾燈，取代難做的紅色燈罩，亦可利用其輕薄可撓彎曲的特性，做各種曲面流行之燈片。

LED照明光源尚難以單一元件製作燈源發出近似且涵蓋日光在一天當中日出、正午至黃昏各時段所發出的太陽光光色，因白光LED是以藍光晶片(InGaN) 激發摻雜了鈰的釔鋁石榴石 (cerium doped yttrium aluminum garnet；Y₃Al₅O₁₂:Ce；YAG:Ce) 之黃螢光磷光體而產生白光之發光二極體，故其光譜以藍光為主之尖銳分佈搭配較弱之黃綠光譜[1]。另外白熾燈泡、日光燈、鈉燈及白光LED的光譜圖來與比較(圖1)，其光譜圖與太陽光譜相似性皆與太陽光相差甚多，唯有OLED燈源能呈現出寬廣的光譜波段，太陽光譜相似性高達63%，演色性97，是一個理想的高品質光源[2]。即可藉此一優勢由OLED發光材料的選用與元件結構設計，製作長壽命色溫可調變OLED照明光源，仿照日光的光譜，模擬日光在一天當中各種不同色溫的光色變化，滿足人類對太陽光的照明需求。

圖1 OLED與其他傳統光源在演色性與太陽光譜相似性之比較[2]

色溫對人類的影響

色溫對人類的心理與生理影響至極。自然太陽光在不同的時間與不同地區時有不同的色溫 (Color-Temperature, CT) ，黎明時色溫是2,500 K，黃昏時色溫是3,250 K ，中午時色溫是5,500 K，但在高緯度地區的中午時色溫是 8,000 K，陰天時色溫是6,500 K。如圖2(a)是太陽光在不同時間、不同地區與不同天氣的色溫變化[2]。

日出而作，日落而息；人類的生理時鐘與太陽光的運行息息相關，白天照光，夜晚休眠不照光。當清晨太陽光進入眼內視網膜，刺激神經開始分泌血清素。僅需要2,500~3,000勒克斯 ( lux ) 的光就能刺激血清素分泌。太陽光在雨天也有5,000 lux，晴天則高達100,000 lux，通常室內燈光的照度大約只有100~700 lux，所以，只照室內光稍嫌不足。人體在白天會持續分泌血清素，讓大腦鎮靜以保持精神情緒的穩定。光線中一些特定波長可以刺激活化能量代謝的酶，且活化效果可達5倍之多[3]。另外，人眼受到照明燈光的刺激下，若和太陽光譜的光波能量相差若太大，則造成人體激素平衡失調[4,5]。且每天需要30分鐘到2個小時的陽光照射，尤其是手腳露出30 cm，曬陽光紫外線30分鐘，讓體內合成維生素D，對身體健康有益；若整天在室內，在白天工作使用高色溫光源可刺激皮質醇的分泌，使得人更清醒且能專注於工作上，但不宜長時間照射。