Summary
Se presenta un protocolo para la fabricación de un diodo azul libre de peligros luz de las velas emisores de luz orgánicos (OLED) para proteger los ojos y la secreción de melatonina.
Introduction
Hoy en día, las fuentes de luz LED y CFL como se utilizan en abundancia para la iluminación interior y exterior, en parte por razones de ahorro de energía. Sin embargo, estas luces son ricos en emisión azul, que muestra una mayor tendencia a causar blue-peligros. LED y CFL emiten un espectro enriquecido con luz azul, lo que lleva a un daño irreversible a las células de la retina 1, 2, 3, 4. La luz azul o luz blanca intensa con alta CCT suprime la secreción de melatonina, una hormona oncostatic, que pueden perturbar el ritmo circadiano 5, 6 y trastorno del sueño 7, 8. La melatonina, una hormona esencial para el ritmo circadiano, se sintetiza en la glándula pineal 9. Un alto nivel de melatonina se observa durante el periodo de oscuridad durante la 24 h luz-oscuridad cycle 10. Sin embargo, la luz intensa durante la noche suprime su síntesis y se altera el ritmo circadiano 11. La melatonina supresión debido a la sobreexposición a la luz brillante en la noche puede ser un factor de riesgo para el cáncer de mama en mujeres de 12, 13, 14. Además de estos peligros, la luz azul interrumpe las actividades de anfibios nocturnos y puede ser una amenaza para la protección ecológica. También se ha informado de que la iluminación LED en los museos se decolora con los colores reales de pinturas al óleo pintados por Van Gogh y Cézanne 15, 16.
Por lo tanto, una libre y bajo CCT LED orgánica vela-como-emisión azul (OLED) puede ser un buen sustituto para el LED y CFL. Velas emiten un color azul-CCT libres de peligros y baja (1.914 K) de iluminación, así como un espectro de emisión de alta calidad (alto índice de reproducción cromática, CRI). HoWever, la mayoría de los dispositivos de iluminación de electricidad impulsada emiten luz azul intenso con un relativamente alto CCT. Por ejemplo, el CCT más bajo es de aproximadamente 2.300 K para las bombillas incandescentes, si bien es 3.000 o 5.000 K para tubos fluorescentes blancos fríos o calientes y luminarias LED. Hasta el momento, los OLEDs bajas CCT casi libres de la emisión de color azul se han fabricado para la iluminación-humana de usar. En 2012, el grupo de Jou informó un solo OLED fisiológicamente amable, procesado en seco, con una capa emisiva CCT de 1773 K y una eficiencia energética de 11,9 lm / W 17. El dispositivo exhibe una CCT mucho más baja en comparación con la bombilla incandescente (2.300 K), mientras que su eficiencia de energía no era aceptable desde un punto de vista de ahorro de energía. Se informó de otro estilo velas procesado en seco OLED mediante el uso de capas dobles emisivos junto con una capa de modulación de portadora 18. Se exhibió una baja CCT de 1970 K y una eficiencia energética de 24 lm / W. Más tarde, un OLED procesado en seco que consiste en Of tres capas a lo largo de emisores con una capa de modulación de la portadora se informó 19. Su eficiencia de energía era de 21 de 3 a lm / W y variada, con el CCT, que oscilaba entre 2.500 K a 1.900 K. En 2014, Hu et al. informó de un OLED híbrida procesada en seco con capas emisivos dobles separadas por una capa intermedia, que mostró una alta eficiencia de potencia de 54,6 lm / W y una baja CCT de 1910 K 20. Recientemente, el grupo de Jou ha fabricado una alta eficiencia OLED de estilo luz de las velas mediante el empleo de capas dobles 21 emisivos. Se exhibió una alta eficiencia energética de 85,4 lm / W con un CCT de 2.279 K. Hasta ahora, se han hecho todos los esfuerzos para desarrollar una alta eficiencia, los dispositivos OLED de estilo luz de las velas bajo TMC mediante la utilización de procedimientos en seco y arquitecturas de dispositivos complicados 17, 18, 19, 20, 21, 22. La elaboración de un OLED luz de las velas con la viabilidad de procedimiento en húmedo, mientras que simultáneamente tiene un CCT baja, una alta eficiencia energética y una calidad de luz de alta es un reto. Ningún estudio ha sido desarrollado para describir la sensibilidad espectro de emisión de una fuente de luz dada con respecto a la luz azul. La calidad de la luz en la noche puede ser decidido / mejorada para reducir al mínimo la supresión de la secreción de melatonina.
Hay algunos modelos reportados que calculan la cantidad de supresión. En primer lugar, Brainard et al. 23 y Thapan et al. 24 informaron de la sensibilidad espectral mediante el uso de luz monocromática. Más tarde, el efecto de la luz policromática sobre la supresión de melatonina fue descrita 25, 26. Este último se adopta en este estudio, ya que la mayoría de las luminarias disponibles en el mercado o nuevas fuentes de iluminación son policromática y vueltaen todo el rango visible (es decir, de color rojo oscuro a violeta).
En este trabajo, se presentan los protocolos integrales para la fabricación de velas OLED azul libre de riesgo a través de procesos secos y húmedos. En ambos procesos, la arquitectura del dispositivo se simplifica mediante el empleo de una sola capa emisiva sin cualquiera de las capas de modulación portadora. El espectro electroluminiscente (EL) de la OLED fabricada se analiza para el límite de exposición de la retina y para el nivel de supresión de la secreción de melatonina. Un límite máximo de exposición de la luz emitida a la retina se calcula utilizando el aspecto teórico que fue reportado por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 62471 estándar de 27, 28. El límite máximo de la exposición "t" se calcula utilizando el espectro de emisión de cada OLED en el brillo de 100 y 500 lx, suficiente para el hogar y la iluminación de oficinas, respectivamente. Todo ste cálculo relacionadosps se dan de forma secuencial en la sección de protocolo. Además, el efecto de la iluminación de la sensibilidad supresión de la melatonina se calcula siguiendo las ecuaciones del espectro de acción de supresión de la melatonina 29. El cálculo se realiza siguiendo los pasos que se indican en la sección de protocolo. Los valores calculados de la máxima límite de exposición "t" y la sensibilidad supresión de la melatonina (%) con respecto a CCT se dan en la Tabla 3.
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Protocol
NOTA: Todos los materiales utilizados son no carcinogénico, no inflamable y no tóxico.
1. La fabricación de las velas OLED azul-peligro-libre
- proceso en seco
- Tomar un portaobjetos de vidrio como un sustrato a recubrir con una capa de ánodo de óxido de indio y estaño 125 nm (ITO). Lavar el sustrato con 200 ml (50 ml de detergente líquido y 150 ml de agua desionizada) de solución de jabón. Enjuague la superficie con agua desionizada. Se seca el sustrato con un chorro de nitrógeno.
- Poner el sustrato en un soporte de portaobjetos de vidrio y se sumerge el soporte de diapositivas en la solución de acetona en un vaso de precipitados. Colocar el vaso en un baño ultrasónico. Sonicar el sustrato a 50 ° C durante 10 min.
- Transferir el portaobjetos con el sustrato a la solución de isopropanol en un vaso de precipitados y otra vez sonicar a 60 ° C durante 10 min.
- Sacar el sustrato del vaso y lo puso en la ranura UV / ozono durante 10 minutos para que se sequen. Limpiar la superficie completamente.
- Romper el vacuum de la cámara de evaporador térmica mediante el cierre de la válvula de la alto vacío y abriendo la válvula de gas nitrógeno a la cámara.
- Cargar el sustrato limpiado en la cámara en el soporte de sustrato rotativo. Para cada capa que se deposita, la carga de 100 mg de cada material orgánico requerida, 3 mg de fluoruro de litio (LIF), y un lingote de 224 mg de aluminio (Al) en el crisol dentro de la cámara.
- Cierre la puerta de la cámara y esperar a que un alto vacío de 5 x 10 -6 Torr. Una vez que el alto vacío se ha alcanzado dentro de la cámara, iniciar la deposición de las capas orgánicas sobre el sustrato con ITO.
- Depositar una capa de inyección de huecos 5 nm a una velocidad de depósito de 0,8-1 A / s.
- Depositar una capa de transporte de 25 nm a una velocidad de depósito de 1-1.5 Å / s.
- Depositar una capa emisiva 30 nm (colorante verde 8 en peso.% En peso y 0,85.% De colorante rojo intenso dopado en 20 mg de un host especificado) a una velocidad de depósito de 1-1.5 Å / s.
- Depositar un 30 nm capa de transporte de electrones a una velocidad de depósito de 1-1.5 Å / s.
- Depositar una capa de 20 nm de transporte de electrones co-evapora con el material de inyección de electrones a una velocidad de depósito de 1 a 1,5 Å / s.
- Depositar una capa de 1 nm de inyección de electrones de LiF a una velocidad de depósito de 0.3-0.4 Å / s.
- Depositar una capa de cátodo 100-nm de Al a una velocidad de depósito de 10-15 Å / s.
- Apagar el regulador de corriente y espere 10 minutos bajo alto vacío. Cerrar la válvula de alto vacío y abrir la válvula de gas nitrógeno a la cámara para romper el alto vacío.
- Mueva el dispositivo OLED fabricado a partir de la cámara a la atmósfera, y luego transferirlo a una caja de guantes con una máquina de encapsulación en una atmósfera de nitrógeno.
- Encapsular el dispositivo OLED fabricado con una cubierta superior de vidrio mediante el uso de pegamento y luego seque el pegamento al poner el dispositivo en el cuadro de la radiación UV durante 110 s.
- Expulse el dispositivo OLED encapsulado dela guantera y transferirla al cuarto oscuro para las mediciones.
- proceso húmedo
- Limpiar el sustrato recubierto con ITO mediante el uso de los procedimientos de limpieza de los pasos antes mencionados 1.1.2 a 1.1.4.
- Tome una solución acuosa de PEDOT: PSS (almacenada a 4 ° C) para depositar la capa de inyección de huecos. Filtrar la solución en un vial mediante el uso de un filtro de 25 mm de diámetro que consiste en una tela de nylon con un tamaño de poro de 0,45 micras.
- En un vial, preparar la solución de la capa de transporte de huecos de 3,6-bis (4-vinilfenil) -9-etilcarbazol (VPEC) 30 disuelto en disolvente clorobenceno en la proporción de 3 mg: 1.000 l. Sonicar la solución durante 30 min en el baño ultrasónico y filtrar la solución se sometió a ultrasonidos en un vial con un filtro de diámetro 15 mm que consiste en una tela de nylon con un tamaño de poro de 0,45 micras.
- Se prepara una solución para la capa de emisión.
- Tome 5 mg del material host especificado y se disuelven in tetrahidrofurano (THF) en una relación de 10 mg: 1.000 l. Sonicar la solución anfitrión 50 ° C durante 30 min.
- Tome 1 mg de cada uno de los materiales de los huéspedes requeridos y disolverlas en THF en una proporción de 1 mg: 1.000 l. Sonicar el invitado solución a 50 ° C durante 30 min.
- Filtro de cada solución por separado en viales con un filtro de diámetro 15 mm que consiste en una tela de nylon con un tamaño de poro de 0,45 micras.
- Mezclar el huésped-solución en la solución de huésped de acuerdo con el porcentaje en peso dado (3 wt.% De colorante amarillo, 6 wt.% De naranja-dye, y 12,5 en peso.% De tinte verde), el dopaje de la capa emisiva.
- La transferencia de los viales de PEDOT: PSS, VPEC, y soluciones de capa emisiva junto con el sustrato previamente limpiadas y pipeta de ellos en la guantera.
- Iniciar el revestimiento de las capas sobre el sustrato con ITO en la secuencia siguiente en atmósfera de nitrógeno: la capa de inyección de huecos, capa de transporte de huecos, y la capa de emisión.
- Depositar una capa de inyección de huecos de 35 nm mediante recubrimiento por rotación una solución de 750 l de PEDOT: PSS a 4.000 revoluciones por minuto (rpm) durante 20 s.
- Se seca la capa de PEDOT: PSS a 120 ° C durante 40 min para eliminar el disolvente residual.
- Depositar una capa de transporte de huecos de 10 nm mediante recubrimiento por rotación una solución de 400 l de VPEC a 3.000 rpm durante 20 s.
- Hornear la capa a 120 ° C durante 20 min para eliminar el disolvente residual.
- Se calienta la capa a 230 ° C durante 40 min para una reacción de reticulación se produzca antes de depositar la capa emisiva 30.
- Depositar una capa emisiva 20 nm por spin-recubrimiento de una solución 400-l a 2.500 rpm durante 20 min.
- Expulsar el sustrato mediante revestimiento por centrifugación de la caja de guantes a la atmósfera y la transfiere a la cámara de evaporador térmico para la ulterior deposición de capas. Romper el vacío de la cámara de evaporador térmica mediante el cierre de la válvula de la alto vacío y abrir la válvula del nitrógenogas a la cámara.
- Cargar el sustrato en la cámara en el soporte de sustrato rotativo. Cargar el 45 mg de TPBI, 3 mg de de LiF, y una 224 mg de Al lingote en el crisol dentro de la cámara para las capas que se depositan. Depositar las capas sobre el sustrato con la capa de emisión en la siguiente secuencia.
- Depositar una capa de 32 nm de transporte de electrones de TPBI a una velocidad de depósito de 1-1.5 Å / s.
- Depositar una capa de 1 nm de inyección de electrones de LiF a una velocidad de depósito de 0.3-0.4 Å / s.
- Depositar una capa de cátodo 100-nm de Al a una velocidad de depósito de 10-15 Å / s.
- Apagar el regulador de corriente y esperar 10 minutos bajo el alto vacío. Seguir los procedimientos antes mencionados de los pasos 1.1.8 a 1.1.11 para completar el dispositivo OLED encapsulado.
- Cálculo del límite de exposición permisible retina "t":
- Medir el espectro EL del dispositivo de iluminación mediante el uso de un spectroradiometer. El espectro EL resultante se muestra en la Figura 1a.
- Medir los datos del espectro EL (intensidad en función de la longitud de onda) a un CCT.
- Convertir los datos del espectro de EL para λ radiancia espectral E (intensidad normalizada frente a longitud de onda). Cambiar el espectro para el formato mostrado en la Figura 1b.
- Utilizar los datos espectrales de la función de luz azul ponderados para medir el peligro de la retina de la fuente de iluminación (es decir, señalar a la función de riesgo luz azul B (λ) con respecto a la longitud de onda) 28. La trama resultante se muestra en la Figura 1c.
- Calcular el valor de la luminosidad (E B) de una fuente de luz dada por el uso de la radiación espectral E λ y azul-peligro la función B (λ) correspondiente a cada longitud de onda.
- Poner los valores de E λ y B (λ) de las parcelas antes citados en la fórmula siguiente:
- Obtener el valor numérico de EB en W m-2.
- Ponga el valor de E B en el máximo límite de exposición de la retina "t" admisible fórmula:
..... (2) - Adquirir el límite de exposición "t" con respecto al CCT de una fuente de luz dada.
- Cálculo de la sensibilidad supresión de la melatonina:
- Medir el espectro de EL de un dispositivo de iluminación dada usando espectrorradiómetro. El espectro resultante se muestra en la Figura 2a.
- Obtener el poder supresión de la melatonina por cuántica, S PQ, a partir de los datos programados 29. Para un λ dado luz monocromática, expresar el PQ S de la siguiente manera:
S PQ (λ) = 10 (λr-λ) / C ............. (3)
Los valores de S PQ (λ) con respecto a la longitud de onda se dan en la Tabla 1, y el gráfico correspondiente se muestra en la Figura 2b. - Utilice la función de luminosidad fotópica V (λ) para convertir S PQ (λ) en la fuente de melatonina represión por lux, S LC (λ), con el fin de darle un sentido práctico. Los valores de V (λ) con respecto a la longitud de onda se dan en la Tabla 2, y el gráfico correspondiente se muestra en la Figura 2c.
- Expresar la potencia de la supresión de melatonina correlacionados, S LC (λ), para una luz policromática, de la siguiente manera: 29
= ∫λS PQ (λ) S S LC (λ) I (λ) dλ / ∫ V (λ) S I (λ) dλ ............... .. (4) - Poner los valores de la intensidad S I (λ) a partir del espectro de un ELdado fuente de luz junto con los valores de S PQ (λ) y V (λ) con respecto a la longitud de onda en la fórmula anterior y calcular el S LC (λ) como sigue:
S LC (λ) =
- Recuperar un valor numérico de S LC (λ) en lx -1 a partir del cálculo anterior. Por ejemplo, poniendo el S I (λ) a partir del espectro EL de la luz de una vela OLED dado con un CCT de 1940 K, el poder de supresión de la melatonina es:
S LC (λ) = 90 lx -1 - Elija una luz de referencia para calcular la sensibilidad relativa de la supresión de melatonina una fuente de luz dada. La luz de referencia puede ser una longitud de onda de 460 o 480 nm. Aquí, elegimos una luz azul de 480 nm como luz de referencia.
- Calcular el S LC (λ) para la luz azul de referencia (480 nm) utilizando la fórmula antes mencionada.
LC (480 nm) = 3.445 lx -1 - Divida el S LC (λ) de una fuente de luz propuesta por el S LC (480 nm) y multiplicar el cociente por 100 para obtener el porcentaje de sensibilidad supresión de la melatonina (%) de un pariente luz dada a la luz azul de referencia.
Sensibilidad relativa = supresión de la melatonina
× 100% ......... .... (5)
NOTA: Por ejemplo, en relación sensibilidad supresión de la melatonina =
× 100% = 2,61%. Por lo tanto, la luz de una vela OLED dado muestra una sensibilidad supresión de la melatonina de 2,61% respecto a la de la luz azul 480-nm.
..... (2) 
× 100% ......... .... (5) 
× 100% = 2,61%. Por lo tanto, la luz de una vela OLED dado muestra una sensibilidad supresión de la melatonina de 2,61% respecto a la de la luz azul 480-nm. Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Las características de voltaje-luminancia actual de los OLEDs con velas resultantes se midieron utilizando un electrómetro junto con un 100 Un medidor de luminancia. Las áreas de emisión son 9 mm 2 para todos los dispositivos de procesado en seco resultantes y son 25 mm 2 para los dispositivos procesados en húmedo. Aquí, se utilizó un sustrato de vidrio recubierto de ITO 125 nm con una resistencia laminar de 15 Ω / m² como un ánodo. Tiene una transparencia mayor que 84% (Tabla 4). Todos los dispositivos OLED que consta de un cátodo de Al se miden con la luminancia en la dirección hacia adelante. El espectro EL y coordenadas de color de la Comisión Internacional de l'Eclairge (CIE) se obtienen mediante el uso de un espectrorradiómetro 31. El espectro EL resultante se utiliza para calcular el límite de exposición retina "t" y el poder de supresión de melatonina. Todos los pasos de cálculo se dan de forma secuencial en la sección de protocolo.
ontenido. "fo: keep-together.within-page =" 1 "> La exposición de la retina permisible se calcula a partir de la radiación de la fuente de luz dado que se dirige al ojo humano La duración máxima exposición para la luz azul podría ser igual o inferior a 100 s si el ojo humano se dirige a una fuente de luz de la radiación E B = 1 Wm -2. Si la luminosidad es inferior a 1 Wm-2, el límite de exposición será superior a 100 s 27. el límite de exposición máxima calculada " t "se puede utilizar para clasificar la fuente de luz dada en uno de los cuatro grupos de riesgo (es decir, de riesgos del grupo 0 (RG0), grupo de riesgo 1 (RG1), grupo de riesgo 2 (RG2), y riesgo grupo 3 (RG 3) si "t" es mayor de 10.000 s, entre 10.000 y 100 s, entre 100 y 0,25 s, o menos de 0,25 s, respectivamente). Figura 3a y 3b muestra el efecto de CCT en 100 lx y 500 lx en la exposición de la retina límite de los OLEDs luz de una vela azul libre de peligros hechos vía seca y wet procesos. En general, el límite de exposición admisible aumentaría con un CCT decreciente. Lo más importante, la iluminancia aplicada tiene un efecto muy profundo en el límite máximo permisible de exposición de la retina. Al reducir el brillo aplicada 5-100 lx, todo el límite de exposición se desplaza en la zona de RG0, la mayoría de los cuales de otro modo se encuentra en la zona de RG1. Esos dispositivos de iluminación que presentan un CCT inferior a 1922 K SHIFT especialmente sus límites de exposición a RG0, como se muestra en la Figura 3a. Tomando la radiación a 500 lx, por ejemplo, la retina puede tolerar 1.020 s a 2700 K (Dispositivo 1-i), 1,226 s a 2100 K (Dispositivo 1-ii), y 6.284 s a 1864 K (dispositivo de 2-i) . En otras palabras, a la luz 1.864 K es de 5 y 6,2 veces más seguro que la luz a 2.100 K y 2.700 K, respectivamente. Como se muestra en la Figura 3b, todos los dispositivos OLED estudiados muestran los límites de exposición con un RG1 grupo de riesgo en 500 lx. Al reducir la iluminación de 100 lux, el límite de exposición voluntad IAUMENTARÁ por 5 veces sobre toda la CCT estudió. En otras palabras, será 5 veces más seguro para adoptar una iluminancia de 100 lx en lugar de 500 lx. Como se muestra en la Figura 3a, en 100 lx, los dispositivos (2-i, ii, iii) con un CCT de 1922 K a 1864 K muestran un límite de exposición con una clasificación RG0. Cabe señalar que todos los dispositivos con la clasificación RG0 siguen siendo perjudicial para la retina, como el tiempo de exposición es superior a 100.000 s. Por lo tanto, incluso el bajo CCT OLED muestra un tiempo límite de exposición permisible a partir del cual se puede producir daño en la retina.La sensibilidad supresión de la melatonina se calcula utilizando el espectro EL OLED de luz de las velas, la potencia de la supresión de melatonina por lux, y la función de luminosidad. La potencia de la supresión de melatonina por cuántica, S PQ, a diferentes longitudes de onda se da en la Tabla 1. El poder de supresión por fotón se convierte entonces en por lux utilizando el funcio luminosidadn V (λ). Las intensidades medias de las luces en diferentes longitudes de onda se dan en la Tabla 2. La luz azul de referencia de 480 nm se utiliza para calcular la sensibilidad supresión de la melatonina relativa de la luz de las velas OLED. Todo el cálculo se realiza mediante el protocolo de pasos 1.4.1 a 1.4.9.
Como se muestra en la Figura 4, todos los dispositivos OLED luz de una vela azul libre de peligro fabricados muestran una sensibilidad supresión de la melatonina por debajo de 4%. El dispositivo 1-i con un CCT de 2700 K suprime la secreción de melatonina a 3.19%, el dispositivo 1-II con un CCT de 2100 K suprime al 2,74%, y el dispositivo 1-III con un CCT de 1940 K suprime a 2,61 %. En otras palabras, el dispositivo 1-iii suprime 18% y 14% menos de la secreción de melatonina que los dispositivos 1-i y 1-ii, respectivamente. Por otra parte, el dispositivo 2-III, con un CCT de 1922 K, muestra la sensibilidad supresión de la melatonina mínimo, 1,05%, entre todos los dispositivos OLED reportados. Por lo tanto,El dispositivo 2-III es un 67% mejor que el dispositivo 1-i (2.700 K). Por otra parte, el LED blanco cálido (CCT: 2.632 K, la melatonina sensibilidad supresión: 8%) y blanco frío CFL (CCT: 5.921 K, la melatonina sensibilidad de supresión: 29%) son 662% y 2.662% más peligrosas para la secreción de melatonina que la contraparte de dispositivos OLED 2-iii. Por lo tanto, los OLEDs luz de una vela azul libre de peligros que presentan un efecto muy bajo en la supresión de la secreción de melatonina y se pueden utilizar en la noche sin molestar en gran medida la secreción de melatonina.
Por otra parte, la calidad de la luz es un parámetro crítico de cualquier fuente de iluminación. El índice de rendimiento de color (CRI) fue una vez considerado el indicador más fiable para cuantificar la calidad de la luz de una fuente de iluminación dada. Sin embargo, algunas deficiencias se notan en los valores de CRI. Para mejorarlo,,, se informa de un nuevo índice de calidad de la luz índice de similitud de espectros (SRI). Se define como el porcentaje de similitud entre una luz dada source y su correspondiente radiación de cuerpo negro basado en el mismo CCT 32, 33. Con el fin de crear una luz de calidad, se necesita un CCT baja o azul dispositivo de iluminación libre de emisiones con un alto SRI. No obstante, los dispositivos de iluminación disponibles no demuestran estas cualidades. A continuación, los informes sobre la libre azul-peligro-dispositivos OLED con velas exhiben un SRI de entre 75 y 84 años, con un CCT baja de 1.864 K a 2.700 K. Por ejemplo, los dispositivos OLED con valores de TMC de 1.922 K y 1.940 K muestran valores SRI de 76 y 81, respectivamente (Tabla 3). Las luces emitidas de una vela y azul-libre de peligros OLED luz de las velas se muestran en la Figura 5.
Desde una perspectiva de ahorro de energía, las velas son considerados-que pierde energía (0,1-0,3 lm / W). El azul libre de peligros OLED luz de las velas informado exhibe una eficiencia de potencia de 30 lm / W, que es el doble de la de una bombilla incandescente y 3 00 veces mayor que la de una vela. El rendimiento de cada dispositivo se da en la Tabla 3. Además, esta luz de las velas OLED proporciona un resplandor fresco físicamente, pero de extraordinaria caliente. Es ahorro de energía, no intrusiva, y libre de parpadeo, el deslumbramiento y la radiación UV. La luz de las velas OLED-azul libre de peligros es seguro de usar en lugar de velas o las otras luces blancas actuales.
Figura 1: (a) Muestra espectro EL del OLED luz de las velas dado, (b) normalizó espectro EL de la fuente de luz de una vela fabricada, y la función de riesgo (c) de luz azul con respecto al espectro de longitud de onda y la acción del peligro de luz azul con una lente del cristalino en el ojo 28 (reproducido de la ICNIRP 2013).blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: (a) Muestra espectro EL del OLED de luz de una vela fabricada, (b) poder supresión de la melatonina por cuántica, S PQ, en comparación con la longitud de onda de 29 años, y (c) función de luminosidad V (λ) (intensidad normalizada de diferentes luces frente a la longitud de onda ). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Efecto del CCT de las velas azul libre de peligros OLED de luz en el límite de exposición permisible máxima de la retina en (a (b) 500 lx. A un alto brillo, incluso una baja OLED CCT puede representar una amenaza a la retina. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Efecto del CCT en la sensibilidad de la supresión de melatonina (%) de los OLEDs luz de una vela azul libre de peligros, realizado a través de procesos secos y húmedos, y LED blanco cálido. La luz de las velas OLED-azul libre de peligros presenta un efecto muy bajo en la supresión de la secreción de melatonina. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
figure 5: Fotografías de documentos en la nube con el arco iris y los colores blancos iluminados por velas (izquierda) y un OLED luz de las velas azules libres de riesgo (derecha) en 10 lx 34. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| longitud de onda (nm) | S PQ | longitud de onda (nm) | S PQ | longitud de onda (nm) | S PQ | longitud 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 | <td> 3.02E-04|
| 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 |
Tabla 1: de 29 años, S PQ.
| Longitud de onda (nm) | Intensidad | Longitud de onda (nm) | Intensidad | Longitud de onda (nm) | Intensidad | Longitud de onda (nm) | Intensidad |
| 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 | <td> 0.70784624 | 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 |
Tabla 2: Intensidad de diferentes luces en el rango visible.
Tabla 3:. Voltaje de la operación (OV), eficiencia energética (PE), AAC, calidad de la luz sÍndice pectrum semejanza (SRI), límite de exposición "t", la sensibilidad supresión de la melatonina (%), y la luminancia máxima de los dispositivos OLED luz de una vela azul libre de riesgo estudiados realizadas a través de procesos secos y húmedos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta tabla.
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Discussion
Los pasos más críticos en la fabricación de dispositivos OLED son: 1) de limpieza del sustrato de vidrio, 2) seleccionar el disolvente apropiado, 3) disolución de los materiales orgánicos, 4) que forma uniformemente la película a través de recubrimiento por rotación en el proceso húmedo, y 5 ) que controla la velocidad de deposición y el espesor de la capa orgánica durante la evaporación térmica. Inicialmente, la limpieza del substrato recubierto ITO ánodo es un paso crucial para lograr una alta eficiencia. El sustrato de vidrio se limpia con una solución de jabón para quitar manchas de grasa o capas. Entonces, es ultra-sonicado en acetona, seguido de isopropanol, para erradicar las partículas de suciedad de la capa de ánodo. el tratamiento se administra / ozono UV al sustrato antes de depositar ninguna capa sobre la ITO. Tratamiento / ozono UV no sólo se seca el sustrato, sino que también aumenta el oxígeno en la superficie y por lo tanto mejora la función de trabajo de ITO 35. Se puede reducir la barrera de inyección de huecos para facilitar el transporte de huecos más.
jove_content "> Posteriormente, las capas orgánicas se depositan sobre el ánodo de ITO por dos métodos separados, a saber, el proceso seco y el proceso húmedo. Para el OLED luz de una vela fabricada con el procedimiento en seco, todas las moléculas orgánicas se evaporan a alto vacío y se depositan sucesivamente sobre la capa de ITO. en este proceso, la temperatura se aumenta gradualmente paso a paso, y los materiales orgánicos se depositan a una cierta temperatura. se evita la no uniformidad de la película delgada y permite espesor de la capa precisa. dispositivos OLED velas-Dry procesado son ultra -clean y libre de manchas no emisivos. sin embargo, este proceso se limita a la producción de películas de gran superficie y es poco rentable debido a un gran consumo de materiales orgánicos. Por otra parte, el proceso húmedo incluye spin-recubrimiento, impresión de inyección de tinta, y la impresión de pantalla de polímero y materiales orgánicos, a, de gran superficie rentable, y el procedimiento de fabricación en masa para la creación de dispositivos OLED 36 - 38.Para los OLEDs procesados en húmedo con velas, inyección de huecos, transporte de huecos, y las capas emisivos son spin-revestido en una RPM y la duración especificada. Es una técnica de deposición rápida, lo que permite la producción continua. Los principales retos en el proceso húmedo son la selección del disolvente y la prevención de la mezcla no deseada de las capas orgánicas posteriormente recubiertos. Algunos materiales orgánicos no se disuelven bien en el disolvente orgánico debido a una falta de coincidencia de polaridad. Disolventes orgánicos también se disuelven capas orgánicas prefabricados, lo que resulta en defectos morfológicos y de composición 39, 40. Para evitar estas dificultades, al horno la capa de inyección de huecos de un polímero conductor, PEDOT: PSS, para hacer una superficie más hidrófila, antes de aplicar la capa de transporte de huecos. Después de eso, una capa de transporte de huecos de VPEC es mediante revestimiento por centrifugación y de nuevo al horno a 120 ° C durante 20 min para que sea térmicamente smesa y para evitar la presencia de disolvente residual. Además, la capa VPEC se calienta a 230 ° C para la reticulación de 30 la capa de transporte de huecos. De acuerdo con ello, la capa emisiva se mediante revestimiento por centrifugación sobre la capa de transporte de huecos para eludir cualesquiera defectos morfológicos. La capa de transporte de electrones y la capa de cátodo se depositan a través de evaporación térmica en alto vacío.
Dispositivos OLED de tipo luz de las velas se informó anteriormente, fueron fabricados por un proceso en seco 18, 21. Estos dispositivos se componen de una arquitectura compleja, como las capas dobles emisivos y una capa adicional de modulación de portadora 18, 21, 22. En este estudio, hemos modificado la arquitectura dispositivo OLED y evitar la complejidad mediante el uso de una sola capa emisiva. El informaron-libres de peligro azul OLED luz de las velas también se fabrican sinutilizando cualquier emisores azules o celestes. El espectro EL de dispositivos OLED puede ser arbitrariamente formado. dispositivos OLED en seco y mojado-procesado exhibieron espectros de emisión de forma diferente con valores bajos de TMC. Estos espectros mostraron diferentes efectos desde la perspectiva de límite de exposición máxima y sensibilidad supresión de la melatonina (Tabla 3).
El proceso seco permite que la deposición de vapor de pequeñas moléculas y oligómeros en la arquitectura de capas múltiples. Además, el proceso seco desarrolla diversas maneras de lograr una alta eficiencia. Además, la arquitectura de múltiples capas permite a la baja barrera de soporte de inyección, portador de inyección equilibrada a la capa emisiva, y la zona de recombinación eficaz para facilitar más portadores de recombinar 40. Sin embargo, el proceso seco tiene algunos problemas, tales como la limitada estabilidad térmica de las moléculas orgánicas, el bajo rendimiento debido a la necesidad de una condición de fabricación de alto vacío y la material desperdicio debido a la baja tasa de utilización de material en el depósito, etc.
En contraste, el proceso en húmedo es más favorable para reducir el costo de producción y para lograr una alta eficiencia. materiales poliméricos de bajo costo son prometedores para múltiples capas, los OLEDs procesados en húmedo. Su eficacia es comparativamente menor que pequeños materiales orgánicos-depositado al vacío, molécula. En el proceso húmedo, la eficiencia puede ser mejorada mediante la utilización de una combinación de polímero y las capas sucesivas de moléculas pequeñas. En general, el empleo de una capa de transporte de huecos polimérico con alta energía triplete es capaz de estabilizar la película de inyección de huecos mediante revestimiento por centrifugación previa y también para confinar los excitones generados en la capa emisiva. materiales orgánicos de molécula pequeña con temperaturas de transición vítrea no se cristalizan durante el recubrimiento por rotación y defender la integridad de la película. Además, las moléculas pequeñas de alta energía triplete pueden utilizarse como un material huésped eficaz para facilitar un host-a-guemecanismo de transferencia de energía st. -Proceso húmedo fabricación de OLEDs también tiene algunas restricciones debido a la cuestión solubilidad de sus materiales. Hoy en día, para estabilizar la arquitectura de múltiples capas en el proceso húmedo, muchos enfoques han sido desarrollados que mantener la solubilidad de polar a los disolventes no polares 42, 43, 44. El proceso húmedo permite que los dispositivos se fabrican en grandes áreas y rollo a rollo con un alto rendimiento. El proceso húmedo ofrece una mayor libertad de diseño para las características perturbadoras, como la flexibilidad, la transparencia, y ultra delgadez. El proceso en húmedo puede ser una tecnología prometedora para la iluminación 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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