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照明会如何变化:面光源采用有机EL,点光源为白光LED

2010-11-22 17:20
吃瓜天狼
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        如果白色LED照现在这样发展下去,新一代照明光源只要有白色LED就足够了?……目前还不能这么简单地下结论。白色LED是点光源,要想得到可用于照明的亮度,必须并列多个白色LED,使其形成一个面。而作为点光源来说,白色LED的亮度实际上还不如HID灯。而需要面光源和点光源的时候,白色LED之外其他光源的重要性就浮现了出来。

  从面光源的观点出发,松下电工的菰田卓哉介绍了白色有机EL照明的发展动向。菰田认为,与作为线光源的荧光管和点光源的白色LED一样,作为面光源,白色有机EL将成为照明领域中独具特色的中坚力量。松下电工计划于2011年开始白色有机EL面板的样品供货,最初将应用于特殊照明,接着将用于店铺照明,2014年以后预计将扩展到普通照明领域。

  虽然与白色LED相比,现阶段白色有机EL的发光效率稍显逊色,但将来肯定会赶上白色LED。白色LED的发光效率可能基本上会稳定在200lm/W 左右,而随着高效率磷光类有机EL材料开发的不断推进,白色有机EL与白色LED之间的差距将会迅速缩小。从松下电工的研究成果来看,2014年前后出现发光效率达130lm/W的产品将不是梦想。

  作为最近松下电工的举措,菰田还介绍了“双层多单元构造有机EL元件”。该元件是把红色、绿色磷光发光层(由美国通用显示器公司和新日铁化学制)和蓝色荧光发光层(出光兴产制)作纵向堆叠而成。RGB三种颜色通过纵向堆叠得以均匀混合,即使观看白色有机EL面板的角度有变,白光的色调也几乎不变。演讲过程中还点亮了色温度分别为4600K和3000K(演色性均为Ra95)的试制面板,向听众强调了该面板几乎看不出角度依存性。另外,之所以在蓝色有机 EL层使用把荧光发光材料,是因为现阶段还没有实用型蓝色磷光发光材料。

        使用半导体激光器,使亮度达到HID的约2.5倍

  日亚化学工业的长滨慎一介绍了最高端点光源为目标推进开发措施。长滨介绍了亮度为270cd/mm2,达到HID灯2.5倍左右的固体光源。其亮度比白色LED高出近一位数。该固体光源组合使用了激光投影仪蓝色光源所用蓝色半导体激光器和荧光体材料。以 0.65mm直径获得了250lm的亮度(电流1.2A、电压4.6V时)。设想应用于图像识别用聚光光源、医疗及产业用特殊光源等。称之为“体现了对终极光源的追求”(长滨)的白色光源,还具有以简易镜头即可集聚光的特点。

  此白色光源的构造是把镜头置于蓝色半导体激光器CAN封装的上部,并将其用其他CAN封装包覆起来。在外层CAN封装上面的中心位置开一个可射出光线的孔,将掺有荧光体的粘合剂嵌入其中。孔径为0.65mm。蓝色激光由封装内的镜头聚光并照射到荧光体上,荧光体便可向外部射出白色光。

  说起激光光源,很多人都会认为其寿命比较短。此次开发的白色光源在外壳温度为25℃的条件下,亮度减半寿命平均为2万小时。激光器的寿命是由封装内反射层的劣化及反射率的下降决定的。由于蓝色半导体激光器在外壳温度为50℃的条件下寿命一般为4万个小时,如果改进反射层,预计能把亮度减半寿命延长到3 万个小时以上。白色光源的封装及封装内的镜头和混合有荧光体材料的粘合剂均为无机材料。这是由于要使用强蓝色激光照射,如果采用树脂材料,则会很快劣化。另外,激光器光源虽给人比LED要贵的印象,但是由于其利用了投影仪用激光器,而且还能利用Blu-ray录像机等所用蓝紫色半导体激光器元件的半导体量产技术制造,因此只要激光器元件开始量产,就会有降低价格的潜力。

  这种光源虽然亮度极高,但发光效率还只有为45lm/W。与发光效率在100lm/W以上的白色LED相比要略逊一筹。据长滨介绍,迄今为止是不惜牺牲效率来追求高亮度,真要想要提高发光效率,还是有办法的。此次荧光体嵌入部分的直径为0.65mm,封装内部还有一些未射到外面的光。如果是亮度无需达到HID2.5倍的用途,则可以采取一些手段扩大荧光体嵌入部分的直径。这样浪费掉的光线就能够放射到封装外部,从而提高发光效率。

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