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Engineering

Azul-perigo livre OLED Candlelight

Published: March 19, 2017 doi: 10.3791/54644

Summary

Nós apresentamos um protocolo para a fabricação de um diodo azul-livre de perigos à luz de velas orgânico emissor de luz (OLED) para proteção dos olhos e secreção de melatonina.

Introduction

Hoje em dia, as fontes de luz como LED e CFL são abundantemente utilizados para a iluminação interior e exterior, em parte por razões de economia de energia. No entanto, estas luzes são ricos em emissão de azul, mostrando uma maior tendência para causar azul-perigos. LED e CFL emitem um espectro enriquecido com luz azul, levando a danos irreversíveis às células da retina 1, 2, 3, 4. A luz azul ou luz branca intensa, com alta CCT suprime a secreção de melatonina, um hormônio oncostática, o que pode perturbar o ritmo circadiano 5, 6 e comportamento de dormir 7, 8. A melatonina, uma hormona essencial para o ritmo circadiano, é sintetizado na glândula pineal 9. Um elevado nível de melatonina é observada durante o período de escuridão durante o 24 h de luz-escuro cycle 10. No entanto, a luz intensa durante a noite suprime a sua síntese e perturba o ritmo circadiano 11. Supressão de melatonina devido à exposição excessiva ao luzes brilhantes durante a noite pode ser um fator de risco para câncer de mama em mulheres de 12, 13, 14. Para além destes riscos, luz azul interrompe as atividades dos anfíbios noturnos e pode ser uma ameaça para a proteção ecológica. Também foi relatado que a iluminação LED em museus é descolorir as cores reais de pinturas a óleo pintados por Van Gogh e Cézanne 15, 16.

Assim, um azul-emissão CCT gratuitos e de baixo LED orgânico vela-like (OLED) pode ser um bom substituto para o LED e CFL. Velas emitir um CCT azul-perigo-livre e de baixo (1.914 K) iluminação, bem como um espectro de emissão de alta qualidade (high color índice de reprodução, CRI). HoWever, a maioria dos dispositivos de iluminação-driven electricidade emitem luz azul intenso, com um relativamente elevado CCT. Por exemplo, o menor CCT é de cerca de 2.300 K para lâmpadas incandescentes, embora seja de 3.000 ou 5.000 K para tubos fluorescentes brancas quentes ou frios e luminárias LED. Até agora, os OLEDs baixos CCT quase livre da emissão azul foram fabricadas para a iluminação ideal para humano. Em 2012, o grupo de Jou relatou um, único OLED camada fisiologicamente amigável dry-processados emissivo com um CCT de 1773 K e uma eficiência de energia de 11,9 lm / W 17. O dispositivo exibiu uma CCT muito mais baixa em comparação com a lâmpada incandescente (2300 K), embora a sua eficiência de energia não é aceitável de um ponto de economia de energia de vista. Eles relataram uma outra luz de velas em estilo dry-processados OLED usando camadas emissiva duplas, juntamente com uma camada de modulação da portadora 18. Ele apresentou um baixo CCT de 1970 K e uma eficiência energética de 24 lm / W. Mais tarde, um OLED dry-processados ​​consistindo of três camadas emissiva, juntamente com uma camada de modulação da portadora foi relatada 19. Sua eficiência de energia foi 21-3 lm / W e variada com o CCT, que variou de 2.500 K a 1900 K. Em 2014, Hu et al. relatou um OLED híbrido dry-processadas com camadas emissiva duplas separadas por uma camada intermédia, que mostrou uma alta eficiência de energia de 54,6 lm / W e um baixo CCT de 1910 K 20. Recentemente, o grupo de Jou fabricou uma alta eficiência de OLED de estilo velas empregando camadas emissiva duplos 21. Ele exibiu uma alta eficiência de energia de 85,4 lm / W com um CCT de 2279 K. Até agora, todos os esforços foram feitos para desenvolver alta eficiência, dispositivos de estilo velas OLED baixo CCT, utilizando processos secos e arquiteturas de dispositivos complicados 17, 18, 19, 20, 21, 22. Elaboração de um OLED luz de velas com viabilidade wet-processo, ao mesmo tempo ter um CCT baixo, uma eficiência de alta potência, e uma alta qualidade de luz é um desafio. Nenhum estudo tem sido desenvolvido para descrever a sensibilidade espectro de emissão de uma determinada fonte de luz no que diz respeito à luz azul. A qualidade da luz durante a noite pode ser decidido / melhorado para minimizar a supressão da secreção de melatonina.

Existem alguns modelos relataram que calculam a quantidade de supressão. Em primeiro lugar, Brainard et ai. 23 e Thapan et ai. 24 relataram a sensibilidade espectral usando luz monocromática. Mais tarde, o efeito da luz policromática sobre a supressão da melatonina foi descrita 25, 26. Este último é adotada neste estudo, já que a maioria das luminárias disponíveis no mercado ou novas fontes de iluminação são policromática e spanao longo de toda a gama do visível (isto é, a partir de vermelho escuro a violeta).

Neste trabalho, apresentamos protocolos abrangentes para a fabricação de OLEDs luz de velas azul-livre de perigo através de processos secos e molhados. Em ambos os processos, a arquitectura de dispositivo é simplificada pelo emprego de uma única camada emissiva sem quaisquer camadas de modulação da portadora. O espectro electroluminescente (EL) do OLED fabricada é analisado para o limite de exposição da retina e para o nível de supressão de secreção de melatonina. Um limite máximo de exposição de luz emitida para a retina é calculado usando o aspecto teórico que foi relatado pela International Electrotechnical Commission (IEC) 62471 padrão 27, 28. O limite máximo de exposição "t" é calculada usando o espectro de emissão de cada OLED com o brilho de 100 e 500 lx, suficiente para casa e escritório iluminação, respectivamente. Todos ste cálculo relacionadops são sequencialmente dada na seção de protocolo. Além disso, o efeito da iluminação sobre a sensibilidade de supressão de melatonina é calculado pela seguinte das equações de o espectro de acção de supressão de melatonina 29. O cálculo é feito seguindo os passos indicados na seção de protocolo. Os valores calculados de exposição o limite máximo de "t" e a sensibilidade de supressão de melatonina (%) com respeito à CCT são dadas na Tabela 3.

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Protocol

NOTA: Todos os materiais utilizados são não-cancerígenas, não inflamável e não tóxico.

1. Fabricação de OLED Candlelight azul-perigo-livre

  1. processo seco
    1. Aqui uma lâmina de vidro como um substrato a ser revestido com uma camada de óxido de índio-estanho do ânodo 125 nm (ITO). Lavar o substrato com 200 ml (50 ml de detergente líquido e 150 ml de água desionizada) de solução de sabão. Lavar o substrato com água deionizada. Seca-se o substrato com um pulverizador de jacto de azoto.
    2. Coloque o substrato sobre um suporte de lâmina de vidro e mergulhe o porta-lâminas em solução de acetona em uma taça. Coloque o copo num banho de ultra-sons. Sonicar o substrato a 50 ° C durante 10 min.
    3. Transferir o porta-lâmina com o substrato à solução de isopropanol num recipiente e novamente sonicar a 60 ° C durante 10 min.
    4. Retire o substrato do copo e colocá-lo no slot de UV / ozono durante 10 minutos para secar. Limpar a superfície completamente.
    5. Quebrar o vacuum da câmara de evaporação térmica, fechando a válvula de vácuo elevado e abrindo a válvula de gás de nitrogénio para a câmara.
    6. Carregar o substrato limpos na câmara de suporte do substrato rotativo. Para cada camada que vai ser depositada, de carga de 100 mg de cada material orgânico necessário, 3 mg de fluoreto de lítio (LiF), e um lingote de 224 mg de alumínio (Al) para o cadinho no interior da câmara.
    7. Fechar a porta da câmara, e esperar por um alto vácuo de 5 x 10 -6 Torr. Uma vez que o vácuo elevado foi atingido no interior da câmara, iniciar a deposição das camadas orgânicas sobre o substrato com ITO.
      1. Depositar uma camada de injeção buraco 5 nm a uma taxa de deposição de 0,8-1 A / S.
      2. Depositar uma camada de transporte de 25 nm a uma taxa de deposição de 1-1,5 a / s.
      3. Depositar uma camada de 30 nm emissiva (8 wt.% De corante verde e 0,85 wt.% De corante vermelho escuro dopado em 20 mg de um hospedeiro especificado) a uma velocidade de deposição de 1-1,5 a / s.
      4. Deposite um 30 ncamada de transporte de elétrons m, a uma velocidade de deposição de 1-1,5 a / s.
      5. Depositar uma camada de 20 nm de transporte de elétrons co-evaporar com material de injeção de elétrons em uma velocidade de deposição de 1-1,5 a / s.
      6. Depositar uma camada de injeção eletrônica de 1 nm de LiF a uma taxa de deposição de 0,3-0,4 A / S.
      7. Depositar uma camada de cátodo de 100 nm de Al a uma taxa de deposição de 10-15 A / S.
    8. Desligue o controlador de corrente e aguarde 10 min sob alto vácuo. Fechar a válvula de vácuo elevado e abrir a válvula para o gás de azoto para a câmara para quebrar o vácuo elevado.
    9. Mover o dispositivo de OLED fabricado a partir da câmara para a atmosfera, e, em seguida, transferi-lo para uma caixa de luvas com uma máquina de encapsulamento sob uma atmosfera de azoto.
    10. Encapsular o dispositivo OLED fabricada com uma tampa superior de vidro usando cola e, em seguida, secar a cola, colocando o dispositivo na caixa de radiação UV para 110 s.
    11. Ejetar o dispositivo OLED encapsulados deo porta-luvas e transferi-lo para a câmara escura para as medições.
  2. processo por via húmida
    1. Limpar o substrato de ITO revestido usando os procedimentos de limpeza acima mencionados a partir de passos 1.1.2 a 1.1.4.
    2. Aqui uma solução aquosa de PEDOT: PSS (armazenada a 4 ° C) para depositar a camada de injecção furo. Filtra-se a solução num frasco, utilizando um filtro de diâmetro de 25 mm constituídos por uma tela de nylon com um tamanho de poro de 0,45 um.
    3. Num frasco, preparar a solução da camada de transporte buraco de 3,6-bis (4-vinilfenil) -9-etilcarbazole (VPEC) 30 dissolvidos em clorobenzeno solvente na proporção de 3 mg: 1,000 mL. Sonicar a solução durante 30 min no banho de ultra-sons e filtrar a solução sonicada num frasco com um filtro de diâmetro de 15 mm constituídos por uma tela de nylon com um tamanho de poro de 0,45 um.
    4. Prepara-se uma solução para a camada emissora.
      1. Take 5 mg do material hospedeiro especificado e dissolvê-lo in tetra-hidrofurano (THF) numa proporção de 10 mg: 1000 uL. Sonicar a solução-hospedeiro, a 50 ° C durante 30 min.
      2. Tomar 1 mg de cada um dos materiais necessários hóspedes e dissolvê-los em THF numa proporção de 1 mg: 1,000 mL. Sonicar a-solução hóspede a 50 ° C durante 30 min.
      3. Filtrar cada solução separadamente em frascos com um filtro de diâmetro de 15 milímetros que consiste em um tecido de nylon com um tamanho de poro de 0,45 um.
      4. Misture a-solução convidado para a solução-hospedeiro de acordo com o determinado por cento em peso (3 wt.% De corante amarelo, 6 wt.% De laranja-dye, e 12,5 wt.% De corante verde), doping para a camada emissiva.
    5. Transfira os frascos de PEDOT: PSS, VPEC e soluções camada emissiva juntamente com substrato de pré-limpeza e pipeta-los na caixa de luva.
    6. Inicie o revestimento das camadas sobre o substrato com ITO na seguinte sequência sob uma atmosfera de azoto: a camada de injecção orifício, buraco da camada de transporte, e a camada emissora.
      1. Depositar uma camada de injeção buraco 35 nm por spin-coating uma solução 750 mL de PEDOT: PSS de 4000 rotações por minuto (rpm) durante 20 s.
      2. Seca-se a PEDOT: PSS camada a 120 ° C durante 40 min para remover o solvente residual.
      3. Depositar uma camada de transporte furo 10 nm por spin-coating uma solução de 400 mL de VPEC a 3.000 rpm durante 20 s.
      4. Cozer a camada a 120 ° C durante 20 min para remover o solvente residual.
      5. Aquece-se a camada a 230 ° C durante 40 min para uma reacção de reticulação ocorra antes de depositar a camada emissora 30.
      6. Depositar uma camada emissora 20 nm por spin-coating uma solução de 400 mL a 2500 rpm durante 20 min.
    7. Ejecta-se o substrato revestido por rotação da caixa de luvas para a atmosfera e transferi-lo para a câmara de evaporação térmica para a nova deposição de camadas. Eliminar o vácuo da câmara de evaporação térmica, fechando a válvula de vácuo elevado e abrir a válvula do azotogás para a câmara.
    8. Carregar o substrato na câmara de suporte do substrato rotativo. Carregar a 45 mg de TPBi, 3 mg de LiF, e um 224 mg de Al lingote para o cadinho no interior da câmara para as camadas que vai ser depositado. Depositar as camadas sobre o substrato com a camada emissora na seguinte sequência.
      1. Depositar uma camada de transporte de elétrons de 32 nm de TPBi a uma taxa de deposição de 1-1,5 a / s.
      2. Depositar uma camada de injeção eletrônica de 1 nm de LiF a uma taxa de deposição de 0,3-0,4 A / S.
      3. Depositar uma camada de cátodo de 100 nm de Al a uma taxa de deposição de 10-15 A / S.
    9. Desligue o controlador de corrente e esperar 10 min sob a alto vácuo. Siga os procedimentos acima mencionados de passos 1.1.8 a 1.1.11 para completar o dispositivo OLED encapsulado.
  3. Cálculo do limite de exposição retina-permitida "t":
    1. Medir o espectro EL do dispositivo de iluminação, utilizando um SPectroradiometer. O espectro EL resultante é mostrada na Figura 1a.
    2. Medir os dados do espectro de EL (intensidade contra o comprimento de onda) em um CCT.
    3. Converter os dados de espectro EL para espectral λ radiância E (intensidade normalizada contra o comprimento de onda). Mudar o espectro para o formato mostrado na Figura 1b.
    4. Usar os dados espectrais da função ponderada em luz azul para medir o perigo da retina a partir da fonte de iluminação (ou seja, a função de chamar a luz de perigo azul B (λ) com respeito ao comprimento de onda) 28. O gráfico resultante é apresentado na Figura 1C.
    5. Calcule o valor da radiância (E B) de uma determinada fonte de luz usando a função espectral radiância E λ e azul-perigo B (λ) correspondente a cada comprimento de onda.
    6. Colocar os valores de E e B λ (λ) a partir dos gráficos supracitados no seguinte fórmula:
    7. Obter o valor numérico de E B em W m -2.
    8. Coloque o valor de E B no máximo limite de exposição da retina "t" permitido fórmula:
      equação 2 ..... (2)
    9. Adquirir o limite de exposição "t" em relação à CCT de uma determinada fonte de luz.
  4. Cálculo para a sensibilidade de supressão de melatonina:
    1. Medir o espectro EL de um determinado dispositivo de iluminação usando spectroradiometer. O espectro resultante é mostrada na Figura 2a.
    2. Obter o poder de supressão de melatonina por quantum, S PQ, a partir dos dados programados 29. Para um dado λ luz monocromática, expressar a PQ S como se segue:
      S PQ (λ) = 10 (λr-λ) / C ............. (3)
      Os valores de S PQ (λ) com respeito ao comprimento de onda são dadas na Tabela 1, e o respectivo gráfico é mostrado na Figura 2b.
    3. Use a função de luminosidade fotópica V (λ) para converter S PQ (λ) para o poder melatonina supressão por lux, S LC (λ), a fim de dar-lhe um significado prático. Os valores de V (λ) com respeito ao comprimento de onda são dadas na Tabela 2, e o respectivo gráfico é mostrado na Figura 2c.
    4. Expressar o poder de supressão de melatonina correlacionados, S LC (λ), para uma luz policromática, como segue: 29
      S LC (λ) = ∫λS PQ (λ) S I (λ) dλ / ∫ V (λ) S I (λ) dλ ............... .. (4)
    5. Colocar os valores da intensidade S I (λ) a partir do espectro de um ELdada fonte de luz, juntamente com os valores de S PQ (λ) e V (λ) com respeito ao comprimento de onda na fórmula acima e calcular o CL S (λ) como se segue:
      LC S (λ) =
      equação 3
    6. Recuperar um valor numérico de LC S (λ) em lx -1 do cálculo acima. Por exemplo, ao colocar o S I (λ) a partir do espectro da EL dada OLED velas com um CCT de 1940 K, o poder de supressão de melatonina é:
      S LC (λ) = 90 lx -1
    7. Escolha uma luz de referência para calcular a sensibilidade de supressão de melatonina relativo de uma dada fonte de luz. A luz de referência pode ser um comprimento de onda de 460 ou 480 nm. Aqui, nós escolhemos uma luz azul de 480 nm como a luz de referência.
    8. Calcula-se a LC S (λ) para a luz azul de referência (480 nm) usando a fórmula acima referida.
      LC (480 nm) = 3.445 lx -1
    9. Dividir o CL S (λ) de uma dada fonte de luz por LC S (480 nm) e multiplicando o quociente por 100 para obter a percentagem de supressão sensibilidade melatonina (%) de uma determinada luz em relação à luz azul de referência.
      Relativa sensibilidade supressão de melatonina = equação 4 × 100% ......... .... (5)
      NOTA: Por exemplo, em relação sensibilidade supressão melatonina = equação 5 × 100% = 2,61%. Assim, o dado de OLED velas mostra uma sensibilidade de supressão de melatonina de 2,61% em relação à da luz azul de 480 nm.

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Representative Results

As características tensão-luminância atual dos OLEDs luz de velas resultantes são medidos usando um electrometer juntamente com um 100 Um medidor de luminância. As zonas de emissão são 9 mm2 para todos os dispositivos a seco resultantes processadas e são de 25 mm2 para dispositivos processado em húmido. Aqui, utilizou-se um substrato de vidro revestido de ITO-125 nm, com uma resistência de folha de 15 Ω / sq como um ânodo. Ele tem uma transparência maior do que 84% (Tabela 4). Todos os dispositivos de OLED constituídos por um cátodo de Al são medidos com luminância na direcção para a frente. O espectro de EL e Comissão Internacional de l'Eclairge (CIE) coordenadas de cor são obtidos usando um espectrorradiômetro 31. O espectro EL resultante é usado para calcular o limite de exposição retina "t" e o poder de supressão de melatonina. Todos os passos de cálculo são sequencialmente dada na seção de protocolo.

onteúdo. "fo: manter-together.within-page =" 1 "> A exposição da retina admissível é calculado a partir do brilho do dado fonte de luz que é dirigida ao olho humano A duração máxima exposição para luz azul podia ser igual ou inferior a 100 s se o olho humano é dirigida a uma fonte de luz de radiação E B = 1 Wm -2. Se a radiação é inferior a 1 Wm-2, o limite de exposição será superior a 100 s 27. o valor limite máximo calculado " T "pode ser utilizada para classificar uma dada fonte de luz em um dos quatro grupos de risco (ou seja, grupo de risco 0 (RG0), grupo de risco 1 (RG1), grupo de risco 2 (RG2), e riscos do grupo 3 (RG 3) Se "t" é maior do que 10.000 s, entre 10.000 e 100 s, entre 100 e 0,25 s, ou menos de 0,25 s, respectivamente). a Figura 3a e 3b mostra o efeito da CCT em 100 LX e 500 LX sobre a exposição da retina limite das OLEDs luz de velas azul-livre de perigo feitas via seca e wet processos. Geralmente, o limite de exposição admissível aumentaria com um CCT diminuindo. Mais importante ainda, a iluminância aplicada tem um efeito extremamente profundo sobre o limite máximo da retina exposição permissível. Ao reduzir o brilho aplicado 500-100 lx, todo o limite de exposição desloca para a zona de RG0, a maioria das quais de outro modo seria localizado na zona de RG1. Esses dispositivos de iluminação que exibem uma CCT menor do que 1922, especialmente K deslocar seus limites de exposição para RG0, como mostrado na Figura 3A. Tomando a radiação em 500 LX, por exemplo, a retina pode tolerar 1.020 s a 2700 K (Dispositivo 1-i), 1.226 s a 2100 K (Dispositivo 1-ii), e 6,284 s em 1864 K (dispositivo 2-I) . Em outras palavras, a luz em 1864 K é 5 e 6,2 vezes mais seguro do que a luz de 2100 K e 2700 K, respectivamente. Como mostrado na Figura 3b, todas os dispositivos de OLED estudadas mostram os limites de exposição com um grupo de risco RG1 em 500 LX. Ao reduzir a iluminação a 100 lx, o limite de exposição vai increase por 5 vezes ao longo de todo o CCT estudado. Em outras palavras, ele será de 5 vezes mais segura a adoptar uma iluminância de 100 LX em vez de 500 LX. Tal como mostrado na Figura 3a, a 100 lux, os dispositivos (2-i, ii, iii) com um CCT de 1922 K a 1864 K, revelam um limite de exposição com uma classificação RG0. Deve notar-se que todos os dispositivos com a classificação ainda RG0 são prejudiciais para a retina, como o tempo de exposição for superior a 100.000 s. Portanto, mesmo a baixa CCT OLED mostra um limite de tempo de exposição permitido para além dos quais danos na retina pode ocorrer.

A sensibilidade de supressão de melatonina é calculado usando o espectro EL de OLED luz de velas, o poder de supressão de melatonina por lux, ea função de luminosidade. A supressão de alimentação de melatonina por quântica, S PQ, em comprimentos de onda diferentes é dada na Tabela 1. A supressão de alimentação por fotão é então convertido em por lux usando o functio luminosidaden V (λ). As intensidades médias de luzes de diferentes comprimentos de onda são dadas na Tabela 2. A luz azul de referência de 480 nm é utilizada para calcular a sensibilidade de supressão de melatonina relativa do OLED luz de velas. Todo o cálculo é feito usando o protocolo passos 1.4.1 a 1.4.9.

Como mostrado na Figura 4, todos os dispositivos de OLED luz de vela azul-livre de perigo fabricadas mostram uma sensibilidade de supressão de melatonina abaixo de 4%. Dispositivo 1-i com um CCT de 2700 K suprime a secreção de melatonina para 3,19%, o dispositivo 1-ii com um CCT de 2100 K suprime a 2,74%, e dispositivo 1-iii com um CCT de 1940 K suprime a 2,61 %. Em outras palavras, o dispositivo 1-iii suprime 18% e 14% menos do que os dispositivos secreção de melatonina 1-i 1-e II, respectivamente. Além disso, Dispositivo de 2-III, com um CCT de 1922 K, mostra a sensibilidade de supressão de melatonina mínimo, 1,05%, entre todos os dispositivos de OLED relatados. Assim sendo,O dispositivo 2-III é de 67% melhor do que o dispositivo 1-i (2700 K). Além disso, o LED branco quente (CCT: 2632 K, a melatonina sensibilidade supressão: 8%) e frio branco CFL (CCT: 5921 K, a melatonina sensibilidade supressão: 29%) são 662% e 2.662% a mais perigosa para a secreção de melatonina do que o homólogo OLED dispositivo 2-III. Portanto, os OLEDs luz de vela azul-livre de perigo que exibem um efeito muito reduzido sobre a supressão da secreção de melatonina e podem ser utilizados durante a noite sem perturbar grandemente a secreção de melatonina.

Além disso, a qualidade da luz é um parâmetro crítico de qualquer fonte de iluminação. O índice de reprodução de cor (CRI) já foi considerado a métrica mais confiável para quantificar a qualidade da luz de uma determinada fonte de iluminação. No entanto, algumas deficiências são notados em valores CRI. Para melhorá-lo, um novo índice de qualidade de luz, índice de espectro semelhança (SRI), é relatado. É definida como a percentagem de semelhança entre uma determinada luz sonte e a sua radiação de corpo negro correspondente com base no mesmo CCT 32, 33. A fim de criar uma luz de qualidade, é necessário um CCT baixo ou azul dispositivo de iluminação livre de emissões com uma alta SRI. No entanto, os dispositivos de iluminação disponíveis não demonstram essas qualidades. Aqui, o relatado blue-livre de perigos dispositivos OLED luz de velas exibem um SRI variando de 75 a 84, com um CCT baixa de 1.864 K a 2700 K. Por exemplo, os dispositivos OLED com valores CCT de 1.922 K e 1.940 K mostram valores SRI de 76 e 81, respectivamente (Tabela 3). As luzes emitidas de uma vela e azul-livre de perigos OLED luz de velas são mostrados na Figura 5.

Do ponto de vista de economia de energia, as velas são considerados energia desperdício de (0,1-0,3 lm / W). O OLED luz de velas azul-livre de perigo relatado apresenta uma eficiência energética de 30 lm / W, que é o dobro de uma lâmpada incandescente e 3 00 vezes maior que a de uma vela. O desempenho de cada dispositivo é dada no Quadro 3. Além disso, este OLED luz de velas proporciona um brilho fisicamente legal, mas sensacionalmente quente. É economia de energia, não-intrusivos, e livre de cintilação, brilho, e radiação UV. O OLED luz de velas azul-livre de perigos é seguro para uso em vez de velas ou as outras luzes brancas atuais.

figura 1
Figura 1: (a) Amostra EL espectro do dado OLED velas, (b) normalizada EL espectro da fonte de luz de vela fabricada, e função de risco (c) de luz azul com respeito ao espectro de comprimento de onda e da acção do perigo de luz azul com uma lente do cristalino no olho 28 (reproduzido de ICNIRP 2013).blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2
Figura 2: (a) Amostra EL espectro do OLED luz de velas fabricada, (b) poder de supressão de melatonina por quantum, S PQ, contra comprimento de onda 29, e (c) função de luminosidade V (λ) (intensidade normalizada de luzes diferentes em relação ao comprimento de onda ). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3
Figura 3: Efeito do CCT dos OLEDs luz de velas azul-livre de perigos sobre o limite máximo de exposição permissível da retina em (a (b) 500 lx. Em um alto brilho, mesmo um baixo OLED CCT pode representar uma ameaça para a retina. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4
Figura 4: Efeito do CCT da sensibilidade supressão de melatonina (%) dos OLEDs luz de velas azul-livre de perigo, feito através de processos de secos e molhados, e LED branco quente. O OLED luz de velas azul-livre de perigos exibe um efeito muito baixo supressão da secreção de melatonina. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5
Figure 5: fotografias de papéis em nuvem com arco-íris e as cores brancas iluminadas por velas (esquerda) e um OLED luz de velas azul-livre de perigos (direita) a 10 lx 34. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

<td> 3.02E-04
comprimento de onda (nm) S PQ comprimento de onda (nm) S PQ comprimento de onda (nm) S PQ comprimento de onda (nm) S PQ
380 21,54435 484 0,88444 588 0,03631 692 0,00149
384 19,05461 488 0,78223 592 0,03211 696 0,00132
388 16,85259 492 0,69183 596 0,0284 700 0,00117
392 14,90505 496 0,61188 600 0,02512 704 0,00103
396 13,18257 500 0,54117 604 0,02222 708 9.12E-04
400 11,65914 504 0,47863 608 0,01965 712 8.07E-04
404 10,31177 508 0,42332 612 0,01738 716 7.13E-04
408 9,12011 512 0,3744 616 0,01537 720 6.31E-04
412 8,06616 516 0,33113 620 0,01359 724 5.58E-04
416 7.134 520 0,29286 624 0,01202 728 4.94E-04
420 6,30957 524 0,25902 628 0,01063 732 4.37E-04
424 5,58042 528 0,22909 632 0,0094 736 3.86E-04
428 4,93552 532 0,20261 636 0,00832 740 3.41E-04
432 4,36516 536 0,1792 640 0,00736 744
436 3,86071 540 0,15849 644 0,00651 748 2.67E-04
440 3,41455 544 0,14017 648 0,00575 752 2.36E-04
444 3,01995 548 0,12397 652 0,00509 756 2.09E-04
448 2,67096 552 0,10965 656 0,0045 760 1.85E-04
452 2,36229 556 0,09698 660 0,00398 764 1.63E-04
456 2,0893 560 0,08577 664 0,00352 768 1.45E-04
460 1,84785 564 0,07586 668 0,00311 772 1.28E-04
464 1,63431 568 0,06709 672 0,00275 776 1.13E-04
468 1,44544 572 0,05934 676 0,00244 780 1,00E-04
472 1,2784 576 0,05248 680 0,00215
476 1,13066 580 0,04642 684 0,00191
480 1 584 0,04105 688 0,00169

Tabela 1: 29, S PQ.

<td> 0,70784
Comprimento de onda (nm) Intensidade Comprimento de onda (nm) Intensidade Comprimento de onda (nm) Intensidade Comprimento de onda (nm) Intensidade
380 4,00E-05 484 0,16366 588 0,78061 692 0,00714
384 5.83E-05 488 0,19197 592 0,73206 696 0,00544
388 9.15E-05 492 0,22777 596 0,68174 700 0,00414
392 1.58E-04 496 0,27123 600 0,63095 704 0,00315
396 2.51E-04 500 0,32467 604 0,57982 708 0,00242
400 4.03E-04 504 0,39087 608 0,52858 712 0,00184
404 6.33E-04 508 0,46488 612 0,47824 716 0,0014
408 9.45E-04 512 0,54392 616 0,4292 720 0,00106
412 0,00159 516 0,6281 620 0,38107 724 7.97E-04
416 0,00253 520 624 0,33365 728 6.05E-04
420 0,00405 524 0,77659 628 0,28762 732 4.50e-04
424 0,00656 528 0,83515 632 0,24551 736 3.38E-04
428 0,00979 532 0,88379 636 0,2086 740 2.51E-04
432 0,01361 536 0,92268 640 0,17539 744 1.87E-04
436 0,01803 540 0,95299 644 0,14556 748 1.40E-04
440 0,02303 544 0,97501 648 0.11924 752 1.04E-04
444 0,0285 548 0,98946 652 0,09655 756 7.94E-05
448 0,03461 552 0,99751 656 0,07745 760 6.02E-05
452 0,0419 556 0,99921 660 0,0613 764 4.55E-05
456 0,05033 560 0,99408 664 0,04778 768 3.47E-05
460 0,06012 564 0,9819 668 0,03686 772 2.59E-05
464 0,07118 568 0,96302 672 0,02833 776 1.96E-05
468 0,08388 572 0,9377 676 0,02212 780 1,50E-05
472 0,09942 576 0,9062 680 0,0171
476 0,11778 580 0,86915 684 0,0129
480 0,13932 584 0,82678 688 0,00963

Tabela 2: Intensidade de luzes diferentes na faixa visível.

tabela 3
Tabela 3 :. tensão de operação (OV), eficiência energética (PE), CCT, a qualidade da luz sÍndice pectrum semelhança (SRI), limite de exposição "t", a sensibilidade de supressão de melatonina (%) e luminância máxima dos dispositivos velas OLED azul-livre de perigo estudados, através de processos de secos e molhados. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta tabela.

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Discussion

Os passos mais críticos na fabricação de dispositivos de OLED são: 1) a limpeza do substrato de vidro, 2) selecção do solvente adequado, 3) dissolvendo os materiais orgânicos, 4) uniformemente formar a película através de spin-coating no processo por via húmida, e 5 ) que controla a velocidade de deposição e a espessura da camada orgânica durante a evaporação térmica. Inicialmente, a limpeza do substrato ITO ânodo revestido é um passo crucial para atingir alta eficiência. O substrato de vidro é limpo com uma solução de sabão para remover manchas gordurosas ou camadas. Em seguida, é ultra-sonicada em acetona, seguido de isopropanol, para eliminar as partículas de sujidade a partir da camada do ânodo. UV tratamento / ozono é dada ao substrato antes de depositar a camada de ITO na. UV / tratamento de ozono não só seca o substrato, mas também aumenta o oxigênio da superfície e, portanto, melhora a função obra de ITO 35. Ele pode reduzir a barreira de injeção buraco para facilitar mais o transporte buraco.

jove_content "> Em seguida, as camadas orgânicas são depositadas sobre o ânodo ITO por dois métodos distintos, nomeadamente, o processo seco e processo húmido. Para o OLED velas fabricada com o processo seco, todas as moléculas orgânicas são evaporadas sob alto vácuo e depositados sucessivamente na camada ITO. neste processo, a temperatura é aumentada gradualmente, passo a passo, e os materiais orgânicos são depositados a uma determinada temperatura. isso impede que a não uniformidade da película fina e permite a espessura da camada de preciso. dispositivos OLED luz de vela Dry-processados ​​são ultra -impecáveis ​​e livre de quaisquer pontos de não-emissivas. no entanto, este processo é limitado à produção de películas de grande área e é de custo ineficaz devido a um grande consumo de materiais orgânicos. por outro lado, o processo por via húmida inclui spin-coating, impressão jato de tinta e impressão de tela de polímero e materiais orgânicos, uma, grande área de custo-benefício, e um procedimento de massa de fabricação para a criação de dispositivos OLED 36 - 38.

Para OLEDs processado molhado-luz de velas, injeção de buracos, transporte buraco e camadas emissiva estão em um rpm e duração especificada revestido-spin. É uma técnica de deposição rápida, que permite a produção contínua. Principais desafios no processo molhado são a seleção de solvente e a prevenção da mistura indesejável de camadas orgânicas posteriormente revestidos. Alguns materiais orgânicos não se dissolver bem no solvente orgânico devido a uma incompatibilidade polaridade. Solventes orgânicos também se dissolvem camadas orgânicas pré-moldado, o que resulta em defeitos morfológicas e composicionais 39, 40. Para evitar tais dificuldades, cozido a camada de injeção de furo de um polímero condutor, PEDOT: PSS, para fazer uma superfície mais hidrófilo antes de aplicar a camada de transporte buraco. Depois disso, uma camada de transporte de VPEC furo é novamente e cozida a 120 ° C durante 20 min revestidos por centrifugação para torná-lo termicamente smesa e para evitar a presença de solvente residual. Além disso, a camada VPEC é aquecida a 230 ° C para reticulação de 30 a camada de transporte de furo. Por conseguinte, a camada emissora é spin-revestida sobre a camada de transporte de lacunas para contornar quaisquer defeitos morfológicas. A camada de transporte de electrões e a camada de cátodo são depositados por meio de evaporação térmica sob vácuo elevado.

Dispositivos OLED de estilo velas anteriormente-relatados foram fabricados por um processo a seco 18, 21. Estes dispositivos foram compostas de uma arquitetura complexa, como camadas emissiva casal e uma camada adicional de modulação da portadora 18, 21, 22. Neste estudo, temos modificado a arquitetura do dispositivo OLED e evitou complexidade usando uma única camada emissiva. Os OLEDs luz de vela livre de perigo azuis relatados também são fabricados semusando quaisquer emissores azuis ou azul-celeste. O espectro de dispositivos EL OLED pode ser arbitrariamente formado. dispositivos OLED seco e processado molhado-exibiram espectros de emissão uma forma diferente, com valores baixos CCT. Estes espectros mostraram efeitos diferentes a partir da perspectiva de limite máximo de exposição e sensibilidade supressão de melatonina (Tabela 3).

O processo permite que a seco de deposição de vapor de pequenas moléculas e oligómeros na arquitectura de camadas múltiplas. Além disso, o processo seco desenvolve várias maneiras de conseguir alta eficiência. Além disso, a arquitetura de múltipla em camadas permite a barreira carrier-injecção menor, portador de injecção equilibrada para camada emissiva, e zona de recombinação eficaz para facilitar mais portadores de recombinar 40. No entanto, o processo seco tem alguns problemas, tais como a estabilidade térmica limitada das moléculas orgânicas, a baixa taxa de transferência, devido à necessidade de uma condição de fabricação de alto vácuo, e o material desperdício devido à taxa de utilização de material de baixa na deposição, etc.

Em contraste, o processo por via húmida é mais favorável para reduzir o custo de produção e a atingir uma elevada eficiência. materiais poliméricos de baixo custo são promissoras para múltiplo-camada, os OLEDs wet-processed. Sua eficiência é comparativamente inferior, materiais orgânicos de molécula pequena depositada a vácuo. No processo por via húmida, a eficiência pode ser melhorada através da utilização de uma combinação de polímero e sucessivas camadas de moléculas pequenas. Em geral, o emprego de uma camada de transporte furo polimérico com alta energia tripleto é capaz de estabilizar a película de injecção furo revestido por centrifugação antes e também para limitar os excit�s gerados na camada emissora. Pequenas moléculas materiais orgânicos com temperaturas de transição elevada de vidro não são cristalizado durante spin-coating e defender a integridade do filme. Além disso, moléculas pequenas tripleto alta energia pode ser utilizado como um material hospedeiro eficaz para facilitar um hospedeiro-se guemecanismo de transferência de energia st. Wet-processo de fabricação de OLEDs também tem algumas restrições devido à questão solubilidade de seus materiais. Hoje em dia, para estabilizar a arquitectura de camadas múltiplas no processo por via húmida, muitas abordagens que foram desenvolvidos a partir de manter a solubilidade polar de solventes não-polares 42, 43, 44. O processo molhado permite que os dispositivos a ser fabricado em grandes áreas e rolo a rolo com alta taxa de transferência. O processo molhado oferece mais liberdade de design para as características disruptivas, tais como flexibilidade, transparência e ultra-magreza. O processo por via húmida pode ser uma tecnologia promissora para a iluminação OLED.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
ITO glass Lumtech 84% transparency
poly(3,4-ethylenedioxythiophene) - poly(styrenesulfonate) (PEDOT/PSS) UniRegion Bio-Tech Stored at 4 °C, HOMO (eV) = -4.9, LUMO (eV) = -3.3
4,4,4-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (TCTA) E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd Non-toxic, HOMO (eV) = -5.7, LUMO (eV) = -2.3
tris(2-phenyl-pyridine) (Ir(ppy)3) E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd Non-toxic, HOMO (eV) = -5.6, LUMO (eV) = -3.9
1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene (TPBi) Luminescence Technology corp. Non-toxic, HOMO (eV) = -6.2, LUMO (eV) = -2.7
iridium(III) bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C 2’)acetylacetonate (PO-01) Luminescence Technology corp. Non-toxic, HOMO (eV) = -5.1, LUMO (eV) = -2.7
tris(2-phenylquinoline)iridium(III) (Ir(2-phq)3) E-Ray Optoelectronics Non-toxic, HOMO (eV) = -5.1, LUMO (eV) = -2.8
LiF Echo chemicals 99.98%
Aluminium ingot (Al) Guv team International pvt. ltd 100.00%
Acetone Echo chemicals 99.90%
2-Propanol Echo chemicals 99.90%
Hole-injection material, WHI-001 WAN HSIANG precision machinery co., Ltd non-toxic, HOMO (eV) = -9.8, LUMO (eV) = -5.6
Hole-transport material, WHI-215 WAN HSIANG precision machinery co., Ltd non-toxic, HOMO (eV) = -5.4, LUMO (eV) = -2.5
host material, WPH-401 WAN HSIANG precision machinery co., Ltd non-toxic, HOMO (eV) = -5.8, LUMO (eV) = -2.7
Electron-injection material, WIT-651 WAN HSIANG precision machinery co., Ltd non-toxic, HOMO (eV) = -5.8, LUMO (eV) = -3.1
Electron-transpot material, WET-603 WAN HSIANG precision machinery co., Ltd non-toxic, HOMO (eV) = -5.9, LUMO (eV) = -2.6
Green dye, WPGD-832 WAN HSIANG precision machinery co., Ltd non-toxic, HOMO (eV) = -5.8, LUMO (eV) = -3.1
Deep-red dye, PER 53 E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd non toxic, HOMO (eV) = -5.1, LUMO (eV) = -2.4

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