Summary
Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di una luce di candela organico diodo ad emissione-libero blu-hazard (OLED) per la protezione degli occhi e la secrezione di melatonina.
Introduction
Al giorno d'oggi, le fonti di illuminazione come LED e CFL sono abbondantemente utilizzati per l'illuminazione interna ed esterna, in parte per ragioni di risparmio energetico. Tuttavia, queste luci sono ricchi di emissione blu, che mostra una maggiore tendenza a causare blu-pericoli. LED e CFL emettono uno spettro arricchito con luce blu, che porta a un danno irreversibile alle cellule della retina 1, 2, 3, 4. La luce blu o intensa luce bianca ad alta CCT sopprime la secrezione di melatonina, un ormone oncostatico, che potrebbe perturbare il ritmo circadiano 5, 6 e comportamento dormire 7, 8. La melatonina, un ormone essenziale per il ritmo circadiano, è sintetizzato nella ghiandola pineale 9. Un elevato livello di melatonina è osservato durante il periodo buio durante la 24-ore chiaro-scuro cycle 10. Tuttavia, la luce intensa durante la notte sopprime la sua sintesi e disturba il ritmo circadiano 11. La melatonina soppressione a causa della sovraesposizione alle luci di notte può essere un fattore di rischio per il cancro al seno nelle donne di 12, 13, 14. Oltre a questi pericoli, la luce blu interrompe le attività di anfibi notturni e può essere pericolosa per la protezione ambientale. E 'stato anche riferito che l'illuminazione a LED nei musei è scolorirsi i colori reali dei dipinti ad olio dipinti da Van Gogh e Cézanne 15, 16.
Così, un CCT libero e bassa LED organico candela come il blu-emissione (OLED) può essere un buon sostituto per il LED e CFL. Le candele emettono un CCT blu-pericolo-libera e basso (1.914 K) di illuminazione, così come uno spettro di emissione di alta qualità (alta resa cromatica, CRI). HoWever, la maggior parte dei dispositivi di illuminazione elettrica-driven emettono intensa luce blu con un relativamente alto CCT. Ad esempio, il CCT più basso è di circa 2.300 K per le lampadine a incandescenza, mentre è di 3.000 o 5.000 K per tubi fluorescenti bianchi caldi o freddi e apparecchi di illuminazione a LED. Finora, a basso OLED CCT quasi gratuitamente l'emissione blu sono stati fabbricati per l'illuminazione human-friendly. Nel 2012, il gruppo di Jou ha registrato un fisiologico accogliente, asciutto-Processing, singolo OLED strato emissivo con un CCT di 1.773 K ed una efficienza energetica del 11,9 lm / W 17. Il dispositivo mostrato un CCT molto inferiore rispetto alla lampadina a incandescenza (2.300 K), mentre la sua efficienza di potenza non è accettabile dal punto di vista del risparmio energetico. Hanno riferito un altro lume di candela in stile secco elaborati OLED utilizzando doppi strati emissive con uno strato di modulazione portante 18. E 'esposto un basso CCT di 1.970 K e l'efficienza energetica del 24 lm / W. Successivamente, un OLED secco trasformati costituito of tre strati emissive insieme con uno strato di modulazione vettore è stato segnalato 19. La sua efficienza potere era 21-3 lm / W e varia con la TDC, che variava da 2.500 K a 1.900 K. Nel 2014, Hu et al. ha riportato un OLED ibrido secco trattati con strati emissive doppi separati da uno strato intermedio, che ha mostrato una elevata efficienza di potenza di 54,6 lm / W e una bassa CCT di 1.910 K 20. Di recente, il gruppo di Jou ha fabbricato una ad alta efficienza a lume di candela in stile OLED impiegando doppi strati emissive 21. E 'esposta una elevata efficienza di potenza di 85,4 lm / W con un CCT di 2.279 K. Fino ad ora, sono stati fatti tutti gli sforzi per sviluppare l'alta efficienza, i dispositivi a lume di candela in stile OLED a basso TDC, utilizzando processi a secco e le architetture di dispositivi complicati 17, 18, 19, 20, 21, 22. L'elaborazione di un OLED a lume di candela con la fattibilità bagnato-processo, mentre allo stesso tempo avere un CCT basso, una elevata efficienza di potenza e una qualità di luce ad alta è una sfida. Nessuno studio è stato sviluppato per descrivere la sensibilità spettro di emissione di una data sorgente di luce rispetto alla luce blu. La qualità della luce durante la notte può essere deciso / migliore per ridurre al minimo la soppressione della secrezione di melatonina.
Ci sono alcuni modelli segnalati che calcolano la quantità di soppressione. In primo luogo, Brainard et al. 23 e Thapan et al. 24 ha riferito la sensibilità spettrale utilizzando luce monocromatica. Successivamente, l'effetto della luce policromatica sulla soppressione della melatonina è stato descritto 25, 26. Quest'ultimo è adottato in questo studio, poiché la maggior parte degli apparecchi disponibili in commercio o fonti di illuminazione nuove sono policromatica e di calibrazionesull'intero campo visibile (cioè, dal rosso al viola).
In questo lavoro, presentiamo i protocolli completi per la fabbricazione di OLED a lume di candela senza blue-pericolo attraverso processi asciutto e bagnato. In entrambi i processi, l'architettura del dispositivo è semplificata impiegando un singolo strato di emissione senza strati modulazione carrier. Il elettroluminescente (EL) spettro del OLED fabbricato viene analizzato per il limite di esposizione della retina e per il livello di soppressione della secrezione di melatonina. Un limite massimo di esposizione di luce emessa alla retina è calcolato utilizzando l'aspetto teorico che è stato segnalato dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) 62471 27, 28. Il limite massimo di esposizione "t" viene calcolato utilizzando lo spettro di emissione di ogni OLED con la luminosità di 100 e 500 lx, sufficienti rispettivamente per la casa e illuminazione ufficio,. Tutte relative ste calcolops sono sequenzialmente dato nella sezione del protocollo. Inoltre, l'effetto della luce sulla sensibilità soppressione melatonina viene calcolato seguendo le equazioni del spettro di azione di soppressione melatonina 29. Il calcolo viene effettuato seguendo i passi indicati nella sezione del protocollo. I valori calcolati per il limite massimo di esposizione "t" e la sensibilità soppressione melatonina (%) rispetto al CCT sono riportati nella tabella 3.
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Protocol
NOTA: Tutti i materiali utilizzati sono non cancerogeno, non infiammabile, e non tossico.
1. Realizzazione di Blu-pericolo-libera candela OLED
- processo a secco
- Prendere un vetrino come substrato da rivestire con uno strato di anodo 125 nm ossido di indio stagno (ITO). Lavare il substrato con 200 ml (50 ml di detersivo liquido e 150 ml di acqua deionizzata) di soluzione di sapone. Sciacquare il substrato con acqua deionizzata. Asciugare il substrato con un getto di azoto.
- Mettere il substrato su un supporto vetrino e immergere portavetrini in soluzione di acetone in un becher. Mettere il recipiente in un bagno ad ultrasuoni. Sonicare il substrato a 50 ° C per 10 min.
- Trasferire il portavetrini con il substrato di soluzione di isopropanolo in un becher e ancora sonicare a 60 ° C per 10 min.
- Estrarre il substrato dal bicchiere e metterlo nella fessura UV / ozono per 10 minuti ad asciugare. Pulire completamente la superficie.
- Rompere il vacuum della camera di evaporatore termico chiudendo la valvola di alto vuoto e aprendo la valvola di gas azoto nella camera.
- Caricare il substrato pulito nella camera sul supporto substrato rotante. Per ogni strato che verrà depositato, carico 100 mg di ciascun materiale organico richiesto, 3 mg di litio fluoruro (LiF), e un lingotto 224 mg di alluminio (Al) nel crogiolo all'interno della camera.
- Chiudere la porta della camera e attendere un alto vuoto di 5 × 10 -6 Torr. Una volta che l'alto vuoto è stato raggiunto all'interno della camera, iniziare la deposizione degli strati organici sul substrato con ITO.
- Depositare uno strato di iniezione foro 5 nm ad una velocità di deposizione di 0,8-1 a / s.
- Depositare uno strato di trasporto di 25 nm a una velocità di deposizione di 1-1,5 a / s.
- Depositare uno strato emissivo 30 nm (colorante verde 8 in peso.% In peso e 0,85. Colorante rosso intenso% drogato a 20 mg di un host specificato) ad una velocità di deposizione di 1-1,5 a / s.
- Depositare un 30 nm strato di trasporto degli elettroni ad una velocità di deposizione di 1-1,5 a / s.
- Depositare uno strato di 20 nm di trasporto degli elettroni co-evaporare con materiale di iniezione di elettroni ad una velocità di deposizione di 1-1,5 a / s.
- Depositare uno strato di iniezione di elettroni 1-nm di LiF ad una velocità di deposizione di 0,3-0,4 a / s.
- Depositare uno strato di catodo 100-nm di Al ad una velocità di deposizione di 10-15 Å / s.
- Spegnere il regolatore di corrente e attendere 10 minuti sotto vuoto spinto. Chiudere la valvola per alto vuoto ed aprire la valvola di gas azoto nella camera di rompere l'alto vuoto.
- Spostare il dispositivo OLED fabbricato dalla camera all'atmosfera, e trasferirli ad una glove box con una macchina di incapsulamento in atmosfera di azoto.
- Incapsulare il dispositivo OLED fabbricato con una copertura superiore in vetro, utilizzando colla e poi asciugare la colla per mettere il dispositivo in scatola di radiazione UV per 110 s.
- Espellere il dispositivo OLED incapsulato dail vano portaoggetti e il trasferimento alla camera oscura per le misurazioni.
- processo a umido
- Pulire il substrato ITO rivestita utilizzando le procedure di pulizia di cui sopra da passaggi 1.1.2 a 1.1.4.
- Prendere una soluzione acquosa di PEDOT PSS (conservato a 4 ° C) a depositare lo strato di iniezione foro. Filtrare la soluzione in un flaconcino utilizzando un filtro di diametro da 25 mm costituito da un tessuto di nylon con una dimensione dei pori di 0,45 micron.
- In una fiala, preparare la soluzione livello di trasporto foro di 3,6-bis (4-vinylphenyl) -9-etilcarbazolo (VPEC) 30 disciolti in solventi clorobenzene nel rapporto di 3 mg: 1.000 ml. Sonicare la soluzione per 30 minuti in bagno ad ultrasuoni e filtrare la soluzione sonicato in un flaconcino con un filtro di diametro 15 mm costituito da un tessuto di nylon con una dimensione dei pori di 0,45 micron.
- Preparare una soluzione per lo strato emissivo.
- Prendere 5 mg del materiale host specificato e sciogliere in tetraidrofurano (THF) in un rapporto di 10 mg: 1.000 ml. Sonicare l'host-soluzione a 50 ° C per 30 min.
- Prendere 1 mg di ciascuno dei materiali ospiti richiesti e dissolvere in THF in un rapporto di 1 mg: 1.000 ml. Sonicare la guest-soluzione a 50 ° C per 30 min.
- Filtrare ogni soluzione separatamente in fiale con un filtro di 15 mm di diametro costituito da un tessuto di nylon con una dimensione dei pori di 0,45 micron.
- Miscelare la guest-soluzione nell'ospite-soluzione secondo l'determinata percentuale in peso (3 wt.% Di colorante giallo, 6 wt.% Di arancio colorante, e 12,5 wt.% Di colorante verde), drogaggio per lo strato emissivo.
- Trasferire le fiale di PEDOT PSS, VPEC, e le soluzioni di livello emissivo con substrato pre-puliti e li pipetta nel vano portaoggetti.
- Avviare rivestimento strati sul substrato con ITO nella seguente sequenza sotto atmosfera di azoto: lo strato di iniezione buco, livello di trasporto del foro, e strato di emissione.
- Depositare uno strato di iniezione foro 35 nm da spin-coating una soluzione di 750 ml di PEDOT PSS a 4.000 giri al minuto (rpm) per 20 s.
- Essiccare il PEDOT: strato PSS a 120 ° C per 40 minuti per rimuovere il solvente residuo.
- Depositare un livello di trasporto buco 10-nm per spin-coating una soluzione di 400 ml di VPEC a 3.000 rpm per 20 s.
- Cuocere lo strato a 120 ° C per 20 minuti per rimuovere il solvente residuo.
- Riscaldare il livello a 230 ° C per 40 min per una reazione di reticolazione che si verifichi prima di depositare lo strato emissivo 30.
- Depositare uno strato di emissione di 20 nm dalla spin-coating una soluzione di 400 ml a 2.500 rpm per 20 min.
- Estrarre il substrato spin-rivestito dal vano portaoggetti all'atmosfera e trasferirlo alla camera evaporatore termico per l'ulteriore deposizione di strati. Eliminare il vuoto della camera di evaporatore termico chiudendo la valvola di alto vuoto e aprire la valvola dell'azotogas alla camera.
- Caricare il substrato nella camera sul supporto substrato rotante. Caricare il 45 mg di TPBi, 3 mg di LiF, e 224 mg Al lingotti nel crogiolo all'interno della camera per gli strati che verranno depositati. Depositare gli strati sul substrato con lo strato emissivo nella seguente sequenza.
- Depositare uno strato di trasporto degli elettroni 32 nm di TPBi ad una velocità di deposizione di 1-1,5 a / s.
- Depositare uno strato di iniezione di elettroni 1 nm di LiF ad una velocità di deposizione di 0,3-0,4 a / s.
- Depositare uno strato di catodo 100-nm di Al ad una velocità di deposizione di 10-15 Å / s.
- Spegnere il regolatore di corrente e attendere 10 minuti sotto l'alto vuoto. Seguire le procedure di cui sopra da passaggi 1.1.8 a 1.1.11 per completare il dispositivo OLED incapsulato.
- Calcolo del limite di esposizione retina-ammissibile "t":
- Misurare lo spettro EL del dispositivo di illuminazione utilizzando un spectroradiometer. Lo spettro EL risultante è mostrato in Figura 1a.
- Misurare i dati dello spettro EL (intensità rispetto a lunghezza d'onda) ad un CCT.
- Convertire i dati dello spettro EL per spettrale splendore E λ (intensità normalizzata rispetto a lunghezza d'onda). Modificare lo spettro al formato mostrato nella Figura 1b.
- Utilizza i dati spettrali dalla funzione leggero ponderata blu per misurare il pericolo retina dalla sorgente di illuminazione (ad esempio, disegnare la funzione di rischio luce blu B (λ) rispetto alla lunghezza d'onda) 28. Il grafico risultante è mostrato in Figura 1c.
- Calcolare il valore della luminosità (E B) di una data sorgente di luce utilizzando la funzione di radianza spettrale E λ e blu-pericolo B (λ) corrispondente a ciascuna lunghezza d'onda.
- Mettere i valori di E λ e B (λ) dalle trame summenzionati nel seguente formula:
- Prendi il valore numerico di E B in W m -2.
- Mettere il valore di E B nel limite massimo di esposizione della retina "t" ammissibile formula:
..... (2) - Acquisire il limite di esposizione "t" rispetto al CCT di una data sorgente luminosa.
- Calcolo per la sensibilità soppressione di melatonina:
- Misurare lo spettro EL di un dato dispositivo di illuminazione utilizzando spettroradiometro. Lo spettro risultante è mostrato in Figura 2a.
- Ottenere la potenza soppressione melatonina per quantistica, S PQ, dai dati programmati 29. Per un dato λ luce monocromatica, esprimere l'PQ S come segue:
S PQ (λ) = 10 (λr-λ) / C ............. (3)
I valori di S PQ (λ) rispetto alla lunghezza d'onda sono riportati nella tabella 1, e il rispettivo grafico è mostrato nella Figura 2b. - Utilizzare la funzione di luminosità fotopica V (λ) per convertire S PQ (λ) in potere melatonina soppressione per lux, S LC (λ), al fine di dare un significato pratico. I valori di V (λ) rispetto alla lunghezza d'onda sono riportati nella tabella 2, e il rispettivo grafico è mostrato in figura 2c.
- Esprimere la potenza soppressione melatonina correlata, S LC (λ), per una luce policromatica, come segue: 29
S LC (λ) = ∫λS PQ (λ) S I (λ) dλ / ∫ V (λ) S I (λ) dλ ............... .. (4) - Mettere i valori di intensità I S (λ) dello spettro di ELdata sorgente luminosa insieme ai valori di S PQ (λ) e V (λ) rispetto alla lunghezza d'onda nella formula sopra e calcolare il LC S (λ) come segue:
S LC (λ) =
- Recuperare un valore numerico di S LC (λ) in lx -1 dal calcolo di cui sopra. Ad esempio, inserendo la S I (λ) dallo spettro EL della proposta OLED candela con un CCT di 1.940 K, il potere soppressione melatonina è:
S LC (λ) = 90 lx -1 - Scegliere una luce di riferimento per calcolare la relativa melatonina sensibilità soppressione di una determinata sorgente luminosa. La luce di riferimento può essere una lunghezza d'onda di 460 o 480 nm. Qui, abbiamo scelto una luce blu di 480 nm, come la luce di riferimento.
- Calcolare il LC S (λ) per la luce blu di riferimento (480 nm) usando la formula di cui sopra.
LC (480 nm) = 3.445 lx -1 - Dividere la LC S (λ) di una data sorgente luminosa dal LC S (480 nm) e moltiplicare il quoziente per 100 per ottenere la percentuale sensibilità soppressione della melatonina (%) di una data relativa luce per la luce blu di riferimento.
Sensibilità relativa soppressione della melatonina =
× 100% ......... .... (5)
NOTA: Per esempio, relativa melatonina sensibilità soppressione =
× 100% = 2,61%. Pertanto, la proposta OLED candela mostra un melatonina sensibilità soppressione del 2,61% rispetto a quella della luce blu 480 nm.
..... (2) 
× 100% ......... .... (5) 
× 100% = 2,61%. Pertanto, la proposta OLED candela mostra un melatonina sensibilità soppressione del 2,61% rispetto a quella della luce blu 480 nm. Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Le caratteristiche corrente-tensione-luminanza dei OLED candela risultanti sono misurati utilizzando un elettrometro insieme con 100 Un misuratore di luminanza. Le aree di emissione distano 9 mm 2 per tutti i dispositivi secco trasformati risultanti e sono 25 mm 2 per dispositivi bagnati trasformati. Qui, abbiamo usato un substrato di vetro ITO rivestite 125 nm con una resistenza foglio di 15 Ω / sq come anodo. Esso ha una trasparenza superiore al 84% (Tabella 4). Tutti i dispositivi OLED costituiti da un Al catodo sono misurati con luminanza nella direzione in avanti. Lo spettro EL e la Commissione Internazionale de l'Eclairge (CIE) coordinate di colore sono ottenuti utilizzando uno spettroradiometro 31. Lo spettro EL risultante viene utilizzato per calcolare il valore limite retina "t" e la potenza soppressione melatonina. Tutte le fasi di calcolo vengono sequenzialmente forniti nella sezione protocollo.
ontent. "fo: together.within-page keep-=" 1 "> L'esposizione della retina consentito viene calcolato dalla luminosità della fonte di luce, dato che è diretta per l'occhio umano La durata massima di esposizione per la luce blu potrebbe essere uguale o inferiore a 100 s se l'occhio umano è diretto ad una sorgente luminosa di radiazione E B = 1 Wm -2. Se la radianza è inferiore a 1 Wm -2, il limite di esposizione supererà 100 s 27. il valore limite massimo calcolato " t "può essere utilizzato per classificare la data sorgente di luce in uno dei quattro gruppi a rischio (ad esempio, rischi di gruppo 0 (RG0), gruppo di rischio 1 (RG1), gruppo di rischio 2 (RG2), e rischio del gruppo 3 (RG 3) se "t" è maggiore di 10.000 s, tra 10.000 e 100 s, tra 100 e 0,25 s, o meno di 0,25 s, rispettivamente). Figura 3a e 3b mostra l'effetto di CCT a 100 lx e 500 lx sulla esposizione retinica limite delle OLED a lume di candela-libero blu-emergenza effettuate tramite asciutto e wprocessi et. Generalmente, il limite massimo ammissibile aumenterebbe con un CCT decrescente. Soprattutto, l'illuminamento applicato ha un effetto estremamente profondo sul limite massimo retinica esposizione consentito. Riducendo la luminosità APPLICATA DAL 500 al 100 lux, l'intero limite di esposizione sposta nella zona RG0, la maggior parte dei quali altrimenti sarebbe situato nella zona RG1. Tali dispositivi di illuminazione che presentano un CCT inferiore 1.922 K specialmente spostare i loro limiti di esposizione per RG0, come mostrato nella figura 3a. Prendendo la radiazione a 500 lx, per esempio, la retina può tollerare 1.020 s a 2.700 K (dispositivo 1-i), 1.226 s a 2.100 K (dispositivo 1-ii), e 6.284 s a 1.864 K (Device 2-i) . In altre parole, la luce a 1.864 K è 5 e 6,2 volte più sicuro di luce a 2.100 K e 2.700 K, rispettivamente. Come mostrato in figura 3b, tutti i dispositivi OLED studiati mostrano limiti di esposizione con un gruppo RG1 rischio a 500 lx. Riducendo l'illuminazione a 100 lx, il limite di esposizione Avròncrease di 5 volte su tutta la TDC studiato. In altre parole, sarà 5 volte più sicuro adottare un illuminamento di 100 lx in luogo di 500 lx. Come mostrato in figura 3a, a 100 lx, i dispositivi (2-i, ii, iii) con un CCT da 1.922 K a 1.864 K mostrare un limite di esposizione con una classificazione RG0. Va notato che qualsiasi dispositivo con la classificazione RG0 sono ancora dannosi per la retina, come il tempo di esposizione supera 100.000 s. Pertanto, anche il low-CCT OLED mostra un limite di tempo di esposizione consentito oltre il quale può verificarsi danni alla retina.La sensibilità soppressione melatonina viene calcolato utilizzando lo spettro EL di OLED candela, la potenza soppressione melatonina per lux, e funzione di luminosità. La potenza soppressione melatonina per quantistica, S PQ, a lunghezze d'onda che variano è riportato nella tabella 1. La potenza soppressione per ogni fotone viene poi convertito in lux per utilizzando il functio luminositàn V (λ). Le intensità media di luci a diverse lunghezze d'onda sono riportati nella tabella 2. La luce blu riferimento di 480 nm viene utilizzata per calcolare la relativa melatonina sensibilità soppressione del OLED candela. L'intero calcolo viene effettuato utilizzando il protocollo passi da 1.4.1 a 1.4.9.
Come mostrato in figura 4, tutti i dispositivi OLED candela libera-blue-pericolo fabbricate mostrano una sensibilità soppressione melatonina sotto del 4%. Il dispositivo 1-i con un CCT di 2.700 K sopprime la secrezione di melatonina al 3,19%, dispositivo 1-II con un CCT di 2.100 K sopprime al 2,74%, e il dispositivo 1-III con un CCT di 1.940 K sopprime a 2,61 %. In altre parole, il dispositivo 1-iii sopprime 18% e il 14% in meno secrezione di melatonina di dispositivi 1-i e 1-ii rispettivamente. Inoltre, dispositivo 2-III, con un CCT di 1.922 K, mostra la sensibilità di soppressione della melatonina minimo, 1,05%, tra tutti i dispositivi OLED segnalati. Perciò,Dispositivo 2-III è il 67% in più rispetto dispositivo 1-i (2.700 K). Inoltre, il LED bianco caldo (CCT: 2.632 K, melatonina sensibilità soppressione: 8%) e bianco freddo CFL (CCT: 5.921 K, melatonina sensibilità soppressione: 29%) sono 662% e 2.662% in più pericolosi per la secrezione di melatonina rispetto il dispositivo OLED 2-iii controparte. Pertanto, gli OLED candela privo blue-pericolo che mostrano un effetto molto bassa soppressione sulla secrezione di melatonina e può essere utilizzato di notte senza disturbare notevolmente la secrezione di melatonina.
Inoltre, la qualità della luce è un parametro critico per qualsiasi sorgente di illuminazione. L'indice di resa cromatica (CRI), una volta era considerata la metrica più affidabile per quantificare la qualità della luce di una determinata sorgente di illuminazione. Tuttavia, alcune lacune si notano nei valori CRI. Per migliorare su di essa, un nuovo indice di qualità della luce, l'indice spettro somiglianza (SRI), viene segnalato. Essa è definita come la somiglianza percentuale fra una data luce source e il suo corrispondente radiazione di corpo nero basato sulla stessa CCT 32, 33. Al fine di creare una luce di qualità, è necessario un CCT basso o blu dispositivo di illuminazione ad emissioni zero con un alto SRI. Tuttavia, i dispositivi di illuminazione disponibili non dimostrano queste qualità. Qui, il riferito blu-pericolo-libero dispositivi OLED a lume di candela mostrano un SRI compresi tra 75 e 84, con un basso CCT da 1.864 K a 2.700 K. Per esempio, i dispositivi OLED con valori di CCT di 1.922 K e 1.940 K mostrano valori SRI 76 e 81, rispettivamente (Tabella 3). Le luci emesse di una candela e blu-privo di pericoli a lume di candela OLED sono mostrati in figura 5.
Dal punto di vista di risparmio energetico, le candele sono considerati energia-spreco (0,1-0,3 lm / W). Il libero-blu-pericolo di candela OLED riportato presenta una efficienza energetica del 30 lm / W, che è doppio rispetto a quello di una lampadina a incandescenza e 3 00 volte quella di una candela. Le prestazioni di ogni dispositivo è indicato nella tabella 3. Inoltre, questo OLED a lume di candela fornisce un bagliore fisicamente fresco ma clamorosamente caldo. Si tratta di risparmio energetico, non invadente, e priva di sfarfallio, abbagliamento, e le radiazioni UV. La luce delle candele OLED-libero blu-pericolo è sicuro da usare al posto di candele o le altre luci bianche in corso.
Figura 1: (a) Esempio EL spettro della proposta OLED candela, (b) normalizzato EL spettro della sorgente candela fabbricato, e funzione di rischio (c) luce blu rispetto alla lunghezza d'onda e l'azione spettro del pericolo luce blu con un cristallino nell'occhio 28 (riprodotto da ICNIRP 2013).blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2: (a) Esempio EL spettro del OLED candela fabbricato, (b) alimentazione soppressione melatonina per quantistica, S PQ, contro la lunghezza d'onda 29, e (c) funzione di luminosità V (λ) (intensità normalizzate di luci diverse rispetto alla lunghezza d'onda ). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Effetto della TDC degli OLED a lume di candela-libero blu-pericoli sul limite di esposizione della retina massimo consentito in (a (b) 500 lx. Ad una luminosità elevata, anche un basso OLED CCT può costituire una minaccia per la retina. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Effetto della CCT sulla sensibilità soppressione della melatonina (%) dei OLED a lume di candela-libero blu-pericolo, realizzato attraverso processi asciutto e bagnato, e LED bianco caldo. La luce delle candele OLED-libero blu-pericolo presenta un effetto molto basso di soppressione sulla secrezione di melatonina. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
figure 5: Fotografie di carte di cloud con arcobaleni e colori bianchi illuminati da candele (a sinistra) e una candela OLED libera-blu-hazard (a destra) a 10 lx 34. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
| lunghezza d'onda (nm) | S PQ | lunghezza d'onda (nm) | S PQ | lunghezza d'onda (nm) | S PQ | lunghezza d'onda (nm) | S PQ |
| 380 | 21,54,435 mila | 484 | 0,88,444 mila | 588 | 0,03,631 mila | 692 | 0,00,149 mila |
| 384 | 19,05,461 mila | 488 | 0,78,223 mila | 592 | 0,03,211 mila | 696 | 0,00132 |
| 388 | 16,85,259 mila | 492 | 0,69,183 mila | 596 | 0,0284 | 700 | 0,00,117 mila |
| 392 | 14,90,505 mila | 496 | 0,61,188 mila | 600 | 0,02,512 mila | 704 | 0,00,103 mila |
| 396 | 13,18,257 mila | 500 | 0,54,117 mila | 604 | 0,02,222 mila | 708 | 9.12E-04 |
| 400 | 11,65,914 mila | 504 | 0,47,863 mila | 608 | 0,01,965 mila | 712 | 8.07E-04 |
| 404 | 10,31,177 mila | 508 | 0,42,332 mila | 612 | 0,01,738 mila | 716 | 7.13E-04 |
| 408 | 9,12,011 mila | 512 | 0,3744 | 616 0,01,537 mila | 720 | 6.31E-04 | |
| 412 | 8,06,616 mila | 516 | 0,33,113 mila | 620 | 0,01,359 mila | 724 | 5.58E-04 |
| 416 | 7,134 | 520 | 0,29,286 mila | 624 | 0,01,202 mila | 728 | 4.94E-04 |
| 420 | 6,30,957 mila | 524 | 0,25,902 mila | 628 | 0,01,063 mila | 732 | 4.37E-04 |
| 424 | 5,58,042 mila | 528 | 0,22,909 mila | 632 | 0,0094 | 736 | 3.86E-04 |
| 428 | 4,93,552 mila | 532 | 0,20,261 mila | 636 | 0,00,832 mila | 740 | 3.41E-04 |
| 432 | 4,36,516 mila | 536 | 0,1792 | 640 | 0,00,736 mila | 744 | <td> 3.02E-04|
| 436 | 3,86,071 mila | 540 | 0,15,849 mila | 644 | 0,00,651 mila | 748 | 2.67E-04 |
| 440 | 3,41,455 mila | 544 | 0,14,017 mila | 648 | 0,00,575 mila | 752 | 2.36E-04 |
| 444 | 3,01,995 mila | 548 | 0,12,397 mila | 652 | 0,00,509 mila | 756 | 2.09E-04 |
| 448 | 2,67,096 mila | 552 | 0,10,965 mila | 656 | 0,0045 | 760 | 1.85E-04 |
| 452 | 2,36,229 mila | 556 | 0,09,698 mila | 660 | 0,00,398 mila | 764 | 1.63E-04 |
| 456 | 2,0893 | 560 | 0,08,577 mila | 664 | 0,00,352 mila | 768 | 1.45E-04 |
| 460 | 1,84,785 mila | 564 | 0,07,586 mila | 668 | 0,00,311 mila | 772 | 1.28E-04 |
| 464 | 1,63,431 mila | 568 | 0,06,709 mila | 672 | 0,00,275 mila | 776 | 1.13E-04 |
| 468 | 1,44,544 mila | 572 | 0,05,934 mila | 676 | 0,00,244 mila | 780 | 1.00E-04 |
| 472 | 1,2784 | 576 | 0,05,248 mila | 680 | 0,00,215 mila | ||
| 476 | 1,13,066 mila | 580 | 0,04,642 mila | 684 | 0,00,191 mila | ||
| 480 | 1 | 584 | 0,04,105 mila | 688 | 0,00,169 mila |
Tabella 1: 29, S PQ.
| Lunghezza d'onda (nm) | Intensità | Lunghezza d'onda (nm) | Intensità | Lunghezza d'onda (nm) | Intensità | Lunghezza d'onda (nm) | Intensità |
| 380 | 4.00E-05 | 484 | 0,16,366 mila | 588 | 0,78,061 mila | 692 | 0,00,714 mila |
| 384 | 5.83E-05 | 488 | 0,19,197 mila | 592 | 0,73,206 mila | 696 | 0,00,544 mila |
| 388 | 9.15E-05 | 492 | 0,22,777 mila | 596 | 0,68,174 mila | 700 | 0,00,414 mila |
| 392 1.58E-04 | 496 | 0,27,123 mila | 600 | 0,63,095 mila | 704 | 0,00,315 mila | |
| 396 | 2.51E-04 | 500 | 0,32,467 mila | 604 | 0,57,982 mila | 708 | 0,00,242 mila |
| 400 | 4.03i-04 | 504 | 0,39,087 mila | 608 | 0,52,858 mila | 712 | 0,00,184 mila |
| 404 | 6.33E-04 | 508 | 0,46,488 mila | 612 | 0,47,824 mila | 716 | 0,0014 |
| 408 | 9.45E-04 | 512 | 0,54,392 mila | 616 | 0,4292 | 720 | 0,00,106 mila |
| 412 | 0,00,159 mila | 516 | 0,6281 | 620 | 0,38,107 mila | 724 | 7.97E-04 |
| 416 | 0,00,253 mila | 520 | <td> 0,70,784 mila624 | 0,33,365 mila | 728 | 6.05E-04 | |
| 420 | 0,00,405 mila | 524 | 0,77,659 mila | 628 | 0,28,762 mila | 732 | 4.50E-04 |
| 424 | 0,00,656 mila | 528 | 0,83,515 mila | 632 | 0,24,551 mila | 736 | 3.38E-04 |
| 428 | 0,00,979 mila | 532 | 0.88379 | 636 | 0,2086 | 740 | 2.51E-04 |
| 432 | 0,01,361 mila | 536 | 0,92,268 mila | 640 | 0,17,539 mila | 744 | 1.87E-04 |
| 436 | 0,01,803 mila | 540 | 0,95,299 mila | 644 | 0,14,556 mila | 748 | 1.40E-04 |
| 440 | 0,02,303 mila | 544 | 0,97,501 mila | 648 | 0.11924 | 752 | 1.04ee-04 |
| 444 | 0,0285 | 548 | 0,98,946 mila | 652 | 0,09,655 mila | 756 | 7.94E-05 |
| 448 | 0,03,461 mila | 552 | 0,99,751 mila | 656 | 0,07,745 mila | 760 | 6.02E-05 |
| 452 | 0,0419 | 556 | 0,99,921 mila | 660 | 0,0613 | 764 | 4.55E-05 |
| 456 | 0,05,033 mila | 560 | 0,99,408 mila | 664 | 0,04,778 mila | 768 | 3.47E-05 |
| 460 | 0,06,012 mila | 564 | 0,9819 | 668 | 0,03,686 mila | 772 | 2.59E-05 |
| 464 | 0,07,118 mila | 568 | 0,96,302 mila | 672 | 0,02,833 mila | 776 | 1.96E-05 |
| 468 | 0,08,388 mila | 572 | 0,9377 | 676 | 0,02,212 mila | 780 | 1.50E-05 |
| 472 | 0,09,942 mila | 576 | 0,9062 | 680 | 0,0171 | ||
| 476 | 0,11,778 mila | 580 | 0,86,915 mila | 684 | 0,0129 | ||
| 480 | 0,13,932 mila | 584 | 0,82,678 mila | 688 | 0,00,963 mila |
Tabella 2: Intensità di diverse luci nel campo del visibile.
Tabella 3 :. Tensione di funzionamento (OV), efficienza energetica (PE), CCT, qualità della luce sIndice pectrum somiglianza (SRI), limite di esposizione "t", la sensibilità di soppressione della melatonina (%), e la massima luminanza dei dispositivi OLED a lume di candela senza blue-pericolo studiati realizzati attraverso processi asciutto e bagnato. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa tabella.
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Discussion
Le fasi più critiche nella fabbricazione di dispositivi OLED sono: 1) pulizia substrato di vetro, 2) la selezione del solvente appropriato, 3) sciogliendo i materiali organici, 4) formando uniformemente il film tramite spin-coating nel processo a umido, e 5 ) controllando la velocità di deposizione e spessore dello strato organico durante l'evaporazione termica. Inizialmente, la pulizia del substrato ITO anodo rivestito è un passo fondamentale per raggiungere un'elevata efficienza. Il substrato di vetro viene pulito con una soluzione di sapone per rimuovere macchie di grasso o strati. Poi, è ultra-sonicato in acetone, seguito da isopropanolo, per sradicare particelle di sporco dallo strato anodico. trattamento / ozono UV è dato al substrato prima di depositare qualsiasi strato sulla ITO. Trattamento / ozono UV non solo asciuga il substrato, ma aumenta anche l'ossigeno superficiale e quindi migliora la funzione lavoro di ITO 35. Si può ridurre la barriera di iniezione buco per facilitare il trasporto di più buche.
jove_content "> Successivamente, strati organici sono depositati sull'anodo ITO con due metodi distinti, ossia il processo a secco e il processo a umido. Per l'OLED candela fabbricato con processo a secco, tutte le molecole organiche vengono evaporate sotto vuoto spinto e depositati successivamente sulla strato di ITO. In questo processo, la temperatura viene aumentata gradualmente passo dopo passo, ei materiali organici sono depositati ad una certa temperatura. previene non uniformità del film sottile e consente lo spessore preciso strato. dispositivi OLED candela Dry-trasformate sono ultra -Pulito e privo di punti non-emissivi. Tuttavia, questo processo è limitata alla produzione di film di grande superficie ed è economicamente inefficace a causa di un grande consumo di materiali organici. D'altra parte, il procedimento a umido comprende spin-coating, la stampa a getto d'inchiostro, e serigrafia di polimero e materiali organici, un conveniente, di grande superficie, e la procedura di massa di fabbricazione per la realizzazione di dispositivi OLED 36 - 38.Per OLED bagnato-lavorati a lume di candela, iniezione fori, foro trasporto e livelli emissivi sono spin-rivestito a un numero di giri e la durata specificata. Si tratta di una tecnica di deposizione veloce, che consente una produzione continua. Le principali sfide nel processo a umido sono la selezione di solvente e la prevenzione del mescolamento indesiderato di strati organici successivamente rivestite. Alcuni materiali organici non si dissolvono correttamente nel solvente organico a causa di una mancata corrispondenza di polarità. Solventi organici anche sciolgono strati organici prefabbricati, con conseguente difetti morfologici e compositivi 39, 40. Al fine di evitare tali difficoltà, abbiamo cotto il livello di iniezione buco di un polimero conduttore, PEDOT PSS, per rendere una superficie più idrofila prima del rivestimento del livello di trasporto buco. Dopo di che, un livello di trasporto foro VPEC è spin-rivestito e di nuovo al forno a 120 ° C per 20 min per renderlo termicamente stavolo ed evitare la presenza di solvente residuo. Inoltre, lo strato VPEC viene riscaldato a 230 ° C per 30 reticolazione dello strato di trasporto foro. Di conseguenza, il livello emissivo è spin-rivestito sullo strato foro di trasporto per aggirare eventuali difetti morfologici. Lo strato di trasporto di elettroni e strato catodico sono depositati mediante evaporazione termica sotto vuoto spinto.
Dispositivi OLED a lume di candela in stile All'inizio-segnalate sono state realizzate da un processo a secco 18, 21. Questi dispositivi erano composti da un'architettura complessa, come doppi strati emissive e un ulteriore strato di modulazione portante 18, 21, 22. In questo studio, abbiamo modificato l'architettura dispositivo OLED ed evitato complessità utilizzando un singolo strato emissivo. Gli OLED a lume di candela riportati blu-libero-pericolo sono anche fabbricati senzautilizzando qualsiasi emettitori blu o azzurro cielo. Lo spettro EL dei dispositivi OLED può essere arbitrariamente formata. dispositivi OLED Dry- e umido elaborati esposti spettri di emissione di forma diversa con bassi valori di CCT. Questi spettri hanno mostrato effetti diversi dalla prospettiva del limite massimo di esposizione e sensibilità soppressione melatonina (Tabella 3).
Il processo a secco permette la deposizione di vapore di piccole molecole e oligomeri nell'architettura a strati multipli. Inoltre, il processo a secco sviluppa vari modi per raggiungere l'alta efficienza. Inoltre, l'architettura a più livelli consente la barriera carrier-iniezione inferiore, equilibrata carrier-iniezione strato di emissione, e la zona ricombinazione efficace per facilitare più vettori di ricombinarsi 40. Tuttavia, il processo a secco ha alcuni problemi, come la limitata stabilità termica delle molecole organiche, la bassa produttività a causa della necessità di una condizione fabbricazione alto vuoto, e la material sprechi a causa del basso tasso di utilizzo del materiale in deposito, ecc.
Al contrario, il procedimento a umido è più favorevole per ridurre il costo di produzione e di ottenere maggiore efficienza. materiali polimerici a basso costo sono promettenti per più strati, OLED bagnato-lavorati. La loro efficienza è relativamente inferiore, piccoli materiali organici molecola depositato sotto vuoto. Nel processo a umido, l'efficienza può essere migliorata utilizzando una combinazione di polimero successive e strati piccole molecole. Generalmente, l'impiego di un livello di trasporto buco polimerico con elevata energia tripletto è in grado di stabilizzare la prima pellicola iniezione foro spin-rivestito e anche di limitare gli eccitoni generate nello strato emissivo. Piccola molecola materiali organici con temperature di transizione vetrosa non sono cristallizzate durante spin-coating e mantenere l'integrità del film. Inoltre, piccole molecole ad alta energia tripletta possono essere utilizzati come materiale ospite efficace per facilitare un host-to-guest meccanismo di trasferimento di energia. Wet-processo di fabbricazione di OLED ha anche alcune restrizioni a causa della questione solubilità dei materiali. Oggigiorno, per stabilizzare l'architettura stratificato nel processo a umido, molti approcci sono stati sviluppati che mantengono la solubilità da polare solventi non polari 42, 43, 44. Il processo a umido consente ai dispositivi di essere fabbricati in grandi aree e roll-to-roll con elevato throughput. Il processo a umido offre più libertà di progettazione per le caratteristiche di disturbo, quali la flessibilità, la trasparenza, e ultra-magrezza. Il processo a umido può essere un promettente tecnologia per l'illuminazione 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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