商业OLED照明的性能及技术对比

LED是一种快速成熟的技术，正在大力进军传统照明市场。然而，它并不是城里唯一的新型照明技术。有机LED（OLED）现在被认为是一些建筑照明应用的选择，因为它作为一种显示技术而受到欢迎，提供鲜艳的色彩而不需要背光。

OLED与传统LED的不同之处在于，电致发光不是源自半导体结，而是由有机化合物膜产生。这使得OLED易于制造成大型，轻质且甚至柔性的面板。然而，尽管与传统LED相比具有一些关键优势，但是与固态光源相比，这些器件还不能作为商业照明选择，主要是因为效率低且成本高。

本文介绍了当今商业照明OLED的性能，并将其与包括LED在内的成熟技术进行了比较。

LED的另一种选择

LED仍然是一项相对较新的技术，但数亿美元的开发已经成为主流。 LED是紧凑，节能的产品，具有长寿命和照明拓扑结构，以前使用脆弱和笨重的白炽灯泡和荧光灯管是不可能的。

尽管它们具有明显的吸引力，但它确实存在一些缺点。其中最主要的是对升高的操作温度的敏感性，这会影响功效，颜色和寿命。另一个关键缺点是电流灵敏度。驱动LED的电流必须保持在非常窄的范围内;太低，设备无法正常照明，太高，效率迅速下降。

此外，LED是一种“点”光源，需要透镜和光学器件才能在广阔的区域内漫射光线。 （从技术上讲，LED是Lambertian发射器，意味着发射的光在某种程度上可以从不同角度漫射和观察，但对于人眼来说，光似乎来自非常小的区域。）

夹层有机物（碳基）两个带电电极之间的薄膜，一个是金属阴极，另一个是透明（通常是玻璃）阳极，形成OLED。当施加电压时，空穴和电子在发光层中复合并产生电致发光。

OLED已经商业化用于显示技术，因为它们发出鲜艳的色彩，并且不需要用于照明的二次背光源（与传统的LCD显示器不同）。 OLED技术适用于更薄更轻的显示器，因为它消除了任何背光和相对简单的结构。这些优点甚至提供了柔性显示器的前景，尽管这种形式的技术尚处于起步阶段，尚未商业化。

直到最近，设计工程师更有可能遇到像Newhaven Display（图1）这样的公司制造的字符和图形显示器中的OLED，而不是商业OLED照明。但正如我们将很快看到的那样，这种情况正在改变这些模块具有标准尺寸，可用作LCD（或真空荧光显示器，VFD）模块的兼容替代品。

图1：字符和图形型OLED显示器是液晶显示器的一种引人注目的替代品（图片由Newhaven Display提供）。

OLED用于照明的优势

制造商已经对OLED用于照明的前景感到兴奋，因为它们提供了许多优于LED的优势。 OLED灯具不会发热，因此不需要散热和昂贵的散热器等热管理技术。冷却运行的OLED可以放置在LED不能（出于安全原因）的位置，例如直接对抗木材和塑料表面。例如，OLED可以嵌入家具中。

像LED这样的OLED是Lambertian发射器，但具有更宽的视角，可扩展至170°C。发光物质可以夹在一个大面板中，当打开时，它会被漫射，无眩光，高质量的“暖”白光完全照亮（图2）。当面板关闭时，它们可以高达85％透明，或具有镜子般的乳状外观。

图2：OLED面板提供漫射，无眩光，高质量的白光（由欧司朗提供）。

由于OLED基本上是塑料，因此面板薄而轻，可以模塑成几乎任何形状 - 使灯具设计师比以前更具创造性。它们不使用脆弱且昂贵的白炽灯泡或荧光灯管，常规LED的脆性硅或紧凑型荧光灯（CFL）的汞。 OLED面板的低重量和坚固性使它们特别适用于每克重要的飞机和汽车。

OLED灯具可以制成各种颜色，并通过在运输和发光层中将小分子或聚合物与荧光和磷光染料结合在一起。制造商确保各个OLED像素发出严格控制波长的光，有助于色彩再现和色域。 OLED在没有任何预热阶段的情况下达到完全发光度，并且可连续调光，使其适用于任何类型的环境照明。

最近，欧司朗凭借其“过山车”设计师灯具（图3）展示了OLED可以做什么的一个例子。在这个灯具中，30个广域光源各自具有180 x 65 mm的发光表面。该公司声称，灯具的功效为20 lm/W，透射率（“透明度”）为57％，这是这种尺寸的OLED面板的首选。

图3：欧司朗的Rollercoaster灯具采用OLED面板，功效为20 lm/W，透射率为57％。

比较照明性能

尽管有这些优势，但OLED仍然被认为是主流照明的一个重要选择，原因有三个：成本，寿命和功效。

白炽灯泡的发光成本约为0.001美元/lm，而CFL为0.01美元/lm，LED为0.02美元（这些估算仅考虑设备成本，不包括运行，维护或报废处理-costs）。商业OLED目前的成本约为1美元/lm或比白炽灯泡高出一千倍。 1

OLED的使用寿命与传统光源相当，但远远落后于LED。白色OLED在其输出降低至原始输出的约50％之前持续约10，000小时。相比之下，白炽灯泡的使用寿命为1，000小时，CFL则为12，000小时。 2 LED持续时间更长，白色装置在褪色至原始亮度的70％之前至少存活50，000小时。通过回顾，LED行业认为LED达到其原始亮度点的70％时已经“达到其使用寿命的终点”（参见TechZone文章“确定LED额定寿命：棘手的挑战”）。

在功效方面，OLED再次与传统光源相比，但与LED相比效果不佳。上面的欧司朗产品等商业面板现在产量约为20流明/瓦，并且约30立方米/瓦（相当于卤素灯泡）产品将进入生产阶段。白炽灯泡的产量超过10 lm/W，而CFL的输出功率约为60 lm/W.

高亮度LED再次成为卓越的设备，商业产品通常具有超过110流明/瓦的发光效率。例如，Cree的XLamp XB-D系列可提供高达136 lm/W（350 mA）的功效，并可在1 A时产生高达289 lm的功率。欧司朗最新一代OSLON SSL的功效提高了25％与以前的版本。这些器件可以产生高达116 lm/W（350 mA）。首尔半导体最新的Acrich MJT系列可以产生129流明/瓦（20毫安时）。

更光明的未来

OLED相对于其他光源（包括LED）的固有优势正在确保该技术需要大量开发资金。虽然OLED在成本，寿命和效率方面落后于LED，但仍有很大的空间可以快速改进。仅仅十多年前，LED难以产生20流明/瓦的发光效率，与今天的OLED产量相同。

如果LED是一个指南，OLED将迅速变得更便宜，使用寿命更长，并且显示出更高的效率。在生产80流明/瓦的领先公司的实验室工作台上已经有OLED面板，行业观察家预测三年内100 lm/W的OLED照明。例如，松下公司报告了一种87 lm/W的白色OLED，其寿命超过100，000小时。 3

LED也将继续改进。 Cree最近宣布推出一款输出功率为276 lm/W（相关色温为4401 K，正向电流为350 mA 4 ）的器件，可能会保持领先于OLED曲线（图4）一段时间了。

图4：虽然传统光源的功效有所改善，但LED和OLED并未显示出放缓的迹象。 （松下提供。）

LED和OLED是互补而非竞争技术。对未来的预测充满了危险，但不难想象LED在家庭，办公室或商业场所使用“工作”照明的世界，而OLED面板则用于装饰性的家居和建筑照明，在光荣的拓扑中这是今天无法创造的。