海外巨头积极布局 OLED开启照明新时代

2009-05-11 11:05:18 来源:光电新闻网

  OLED在显示方面的应用表现抢眼,其照明创新应用也不遑多让,OLED照明由于轻薄柔软、透明特性,适于大面积、情境照明,而从西门子、Frauhofer、IPMS、飞利浦(Phillips)、欧司朗等国际大厂相继投入该领域研发,可嗅出OLED照明背后所蕴藏的庞大商机。
 
  自清华大学/北京唯信诺2000年首次推出2.7英寸PMOLED,2003年,清华大学完成了OLED关键技术的突破和生产技术的集成,实现了OLED屏幕以及模块的小批量生产和销售,宣告我国软性显示器的重大技术突破。透过薄如糖果纸一般的软性塑料屏幕,可收看动画影片等创举,让人惊艳OLED于显示器的应用,不过由于OLED具备轻薄、易携带、环保等特性,OLED也开始运用于照明市场,进而掀起一波照明的创新应用风潮,从飞利浦(Philips)、欧司朗(Osram)、通用(GE)等照明大厂相继投入OLED照明技术研发,更突显了未来照明市场势必出现革新。


  满足高度照明需求 发光效率/使用寿命成发展重点 

  以美国太空总署夜晚的空照图为例,空照图中显示的亮点为人造光源,而美国、日本与中国都可以发现拥有许多亮点。以美国为例,电力消耗占有美国整体能源供应三分之一,其中照明占电力的比重约是五分之一,也就是照明需求在整体能源供应上占了十五分之一。

  又以消耗能源比重来看,美国空调耗电比重最大,其次便是照明。同样地,我国地处温带/亚热带,一般建筑物夏天空调需求大,空调耗电比重居能源供应首位,照明位居第二,占了21.5~30.5%耗电比重,从上述数据观察,不难发现照明耗电量之大。

  为节省能源消耗,高发光率与长寿命照明工具显得更为迫切,回顾以往灯泡使用往往无法符合需求且容易烧坏;而目前普遍使用的荧光灯管又因为属于线性光源,无法提供大面积且均匀的照明光源。此刻,具备轻、薄、软、透明等特性的OLED照明变成为适合大面积照明、拥有均匀亮度的照明新宠。有别于发光二极管(LED)及荧光灯,OLED可以调整亮度与颜色,且相当适于情境照明。

  依光发射方向,可将灯分类为指向性光源(Directional Lighting)与扩散式光源(Diffusive Lighting)。前者应用于车灯、展示灯;后者则是适用一般公共场合。

  而依据照明需求的划分,扩散性照明需求属于大面积环境的照明需求,OLED正好适合此类的应用。另一发面,以发光效率来说,专家指出,效率越高就越省电,灯泡发光效率只有20lm/W以下;省电灯泡发光效率为约为20~40lm/W;而目前普遍使用的荧光灯为40~100lm/W左右,上述灯源产品属于气态式灯源,而未来则是走向固态式照明灯源的时代,所谓的固态式灯源就是指如发光二极管(LED)或OLED。

  根据统计,LED发光效率可以达到100lm/W,OLED目前还在研发阶段,最大可达到102lm/W,两者固态照明最高甚至可达200lm/W的高发光效率,具备如此高发光效率特性,可望成为未来照明主流。

  众多优势集OLED照明一身 

  OLED照明产品虽仍处研发阶段,但其优势仍不胜枚举,不但具备可弯曲、柔软等特性,在薄如糖果纸的OLED照明上任意打洞,也无损其维持正常发亮,甚至可以任意裁切,也因此往后就能免于打破灯泡一再发生。

  专家表示,同样是固态照明的LED,在面光源的照明应用上,现阶段制作方式仍须使用扩散板或导光板,但这会使其高发光效率从100lm/W降低为30~70lm/W。反观,OLED Lighting不须使用扩散版或导光板,也可达到高发光效率,此为一大优势。

另一方面,就技术层面而言,LED发热量大,需要散热机制,但OLED照明却不需要。若观察OLED 灯与荧光灯一起点亮情形,可以发现荧光灯温度会从室温升高至50℃;OLED灯点亮后温度仅从20℃升高为30℃,可免除使用者烫手的危险,较符合安全考虑。

  OLED灯在透明度及散热效果、薄型化具有较高产品优势,LED目前具有较高的发光效率且量产,但发光效率与使用寿命比OLED差。整体来看,OLED灯的优势在于具备高发光效率,适用于大面积面光源,开关速度快,而针对灯源所呈现的区域性现象,如欧盟地区偏好暖色系光源,亚洲地区,如日本、中国等地则喜欢较为明亮的白色光源,OLED灯也能调整颜色符合各种颜色需求。再者,材质柔软、易于裁切、造型轻薄,及低驱动电压等特性,相当符合环保要求。


然而,具备多种优势特性的OLED灯为何仍未量产,主因在于亮度、使用寿命与发光效率三大问题。一般照明需求须达到1,000cd/m2亮度以上,但OLED 灯未达此标准,仍须增加其亮度,且提高发光使用寿命达10,000小时以上,发光效率则必须提高至30lm/W。再者,制作量产时仍须注意整面亮度均匀度及演色性(CRI),演色性越高,视觉所看到的色彩才越真实,因此,CRI必须做到八十以上,此外,售价也须降低,才能在市场普及。

  OLED 灯商机诱人 吸引照明大厂目光 

  由于OLED灯可望成为未来照明的新主流,不少厂商也积极投入研发,专家指出,欧洲、德国、美国、日本、韩国等地都采用项目方式进行研究。项目研究主要以高效率与高寿命为研发主轴,如欧洲OLED 100.eu项目,更值得注意的是,为求OLED照明早日商品化,欧洲OLED 100.eu项目甚至将价格也列入研发考虑中。强调每秒平方OLED照明售价为100欧元,促使OLED照明具备市场竞争价格。参与此项目的厂商包含西门子(Siemens)、Frauhofer、IPMS、飞利浦、欧司朗等,其中不乏国际照明大厂,而这些厂商甚至还包含上游材料商与设备商,足以见得OLED照明增长力道。

  LED虽然是目前发光效率较高的照明光源,但美国预测,LED发光效率的增加已渐趋缓,OLED照明发光效率即使量产时间比LED晚,颇有迎头赶上的趋势。

  但美国预测2010年后OLED照明可真正量产,于2016年赶上LED发光效率。

  专家解释,全球投入OLED研究的厂商,根据统计约五十六家;其中,二十七家厂商投身材料的提升,占整体投资厂商48%,如此高比例数据也突显材料提升的困难性,而欧司朗、飞利浦和通用等国际照明大厂则投入专利等知识产权布局。

  此外,2007年1月飞利浦、欧司朗两家公司将OLED与LED专利交互授权,宣告一起开拓固态照明市场。而在2004年,飞利浦就已放弃了OLED显示器的研发,改投入OLED照明研究;而欧司朗则于2007年1月,专注于照明的研发,甚至结束OLED显示器工厂,由国际大厂动态可嗅出固态照明的主流商机与增加趋势。

  飞利浦早从2007年开始教育照明的设计师与艺术家,说明OLED照明产品,使他们更可掌握在照明需求设计时间,以促使下游厂商采购OLED照明相关商品,也因此飞利浦乐观表示,OLED灯可于2009年正式量产,并在2009年4月举行在意大利米兰国际照明灯饰展上展示了被称为“世界上第一个OLED互动式照明”的新概念灯具。通用则认为2010年量产,另外如Lumiotec、Konica Minolta、欧司朗则表示于2011年才得以于市场见到OLED灯的商品化。

  OLED照明独特优势 适于多种应用情境

  专家进一步解释,OLED灯必须找出独特的照明市场,才有市场发展性。国际大厂欧司朗把OLED灯应用在玻璃基板上,可将整片OLED灯组合为一个台灯,或组成面光源的照明。通用则专注于软性的OLED灯,于2007年12月发表软性OLED照明相关产品,甚至于圣诞节时,将其产品缠绕成圣诞树形状,显示不须利用LED或灯泡当作圣诞树的灯源,可以轻薄、柔软的OLED灯代替。

  在应用情境方面,OLED灯可以用于抽屉中,打开抽屉便会亮起,以便于寻找东西;或者也能运用于镜子上,将OLED灯装置于镜子外侧,用于补光以利补妆。

  也可以用在窗户上,白天为透明的窗户,夜晚点亮后则变为整片面光源。

  此外,展品照明也是OLED照明的应用市场,展览品最怕受到红外线、紫外线及热的影响,可利用OLED灯的低热特性,免除展品受到红外线、紫外线与温度的困扰,专家强调,即使初期OLED 照明产品价格偏高,但相比价值亿元甚至更高的展览艺术品,使用OLED灯仍是展品照明的良好选择。

  OLED灯也可以运用在医疗环境中,像是婴儿的黄疸治疗,以往黄疸治疗采用以蓝色的荧光灯照射的方式,为了保护眼睛受伤会将其遮蔽,但OLED灯由于具备可调光性质,可保护接受治疗的婴儿眼睛;甚至也因柔软特点,可做成如棉被一样的黄疸治疗工具。再者,也能用于手术灯,此面光源照明不会有阴影及照明死角,且散热低,利于手术房的医疗环境。

  由全球照明应用分布可以发现,早期灯泡占有主要比重,而随着LED量产后逐渐霸占照明市场,但专家预测,2011年OLED开始进入照明环境 将于2020年可望占据整体照明市场14.3%。而OLED灯与LED两者固态照明比重也将跃居灯源一半以上的照明市场,其高发光效率与长时间的使用寿命将为市场照明带来革新,2020年OLED灯将在照明市场上看140亿美元的产值,成为照明新霸主。

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