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【干货来了】开创固态光源新时代(下) -- 浅谈我国照明产业的创新之路
木林森照明 · 2017-02-18
今天我国已成为全球LED光源最主要生产大国之一,并开始出现收购和兼并国际上著名照明企业的趋势, 这是无可非议和令人可喜的。但LED同样也不会违背科技产品发展的普适规律,尤其联系到固态光源中OLED近期的进展动向,我们对过于盲目投资LED的忧虑,也决不是杞人忧天。由于我国大量购买价格昂贵的金属有机化学气相沉淀(MOCVD)设备,导致国际上生产MOCVD设备公司供货匮乏,而我国购进MOCVD设备闲置率不低,当国外著名的光源权威公司,将包括LED生产的资产出售给中国时,他们保留下了LED的核心技术,并在积极开展OLED的研发,国外企业的这种策略应引起我们的重视,思考和借鉴,更需要我们深思。中国有句老话:“螳螂捕蝉,黄雀在后”,我们还是要慎重考虑三思而行,在前进道路上要防止歧路亡羊,在发展LED的同时,千万不能疏忽了对更先进光源科技的关注和投入。
在谈论LED, OLED新光源时,我们一定还要认识激光光源的异军突起,LED产业更为关键的竞争对手是OLED和激光光源,它们发展的步步紧逼,让我们绝对不可掉以轻心。OLED (Organic Light Emitting Diode)是有机电致发光的器件,其发光原理与LED基本类似。根据制造所用材料和工艺,它的种类有将δ–羟基喹啉铝材料,以真空热蒸发工艺涂覆制成的小分子OLED,以及将高分子聚合物共轭化合物聚乙炔 ,聚苯胺等材料,以旋转涂布或喷墨工艺制成的高分子OLED(也可称为PLED)二大类,它的基本结构如图5所示。OLED具有重量轻,厚度薄,体积小,发热低,光色柔和无眩光,材质柔软可任意弯曲,甚至于可在其上任意打洞或裁切,也无损它的正常发光,在工作时无需特殊的散热措施,制造工艺相对简便,也无需价格昂贵的金属有机化学气相沉淀(MOCVD)设备,制造原材料可用地球上丰富而又廉价的材料等诸多优点,尤其适用于大面积面光源和调光速度特快的应用场合。目前OLED产品已广泛进入手机,MP3,MP4,游戏机,数码相机,汽车仪表和电视机等各种显示设备,也正逐步进入照明市场,见图6所示。但由于目前OLED的亮度,使用寿命,发光效率和价格还需进一步突破,才能让它引领照明技术的变革和创新,真正成为照明领域耀眼的明珠。可以预计,在今后20∽30年的时间里,OLED一定会成为照明光源的主导力量。
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图5. OLED的基本结构
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图6. OLED产品的实际应用
激光光源(Laser Light Sources)是一种利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的相干光源。其输出波长范围从短波紫外直到远红外。激光光源可按其工作物质(也称激活物质)分为固体激光源(晶体和钕玻璃)、气体激光源(包括原子、离子、分子、准分子)、液体激光源(包括有机染料、无机液体、螯合物)和半导体激光源4种类型。它是由工作物质、泵浦激励源和谐振腔 3部分组成。工作物质中的粒子(分子、原子或离子)在泵浦激励源的作用下,被激励到高能级的激发态,造成高能级激发态上的粒子数多于低能级激发态上的粒子数,即形成粒子数反转。粒子从高能级跃迁到低能级时,就产生光子,如果光子在谐振腔反射镜的作用下,返回到工作物质而诱发出同样性质的跃迁,则产生同频率、同方向、同相位的辐射。如此靠谐振腔的反馈放大循环和往返振荡,辐射不断增强,最终即形成强大的激光束输出。该光源具有以下特点:1单色性好,比普通光源的高10倍以上,是一种优良的相干光源。2方向性强,激光束的发散立体角很小,为毫弧度量级,比普通光或微波的发散角小2~3数量级。3光亮度高,激光焦点处的辐射亮度比普通光高10~100倍。它在国民经济的各领域中已得到了广泛应用,例如激光加工,核聚变,同位素分离,医疗仪器(手术刀、凝固器),检测器,光纤通信光源,全息摄影光源,舞台美术光源,电影放映,景观照明,激光视频唱片,激光传真,激光排版印刷,光学计算机,激光武器等,见图7和图8所示。激光光源在照明领域正崭露头角绽放异彩,它在21世纪的下半叶,完全可能全面取代固态光源,而成为照明中人造光源的主角。
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图 7. 舞台动画激光光源
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图 8. 激光光源投影仪的结构
当今,人们开始有所熟悉LED之际,对OLED和激光光源的优势还缺乏充分认识,而照明科技正在迅猛异常的发展,我们应该清醒的正视,在今后15年左右,LED会遭遇今天节能灯同样的命运,逐步被OLED所取代,同样地OLED又会在今后30年之后,诚如国际权威人士近期所宣称,会迅速地被优势更为明显的激光光源所全部更新。在我国照明产业疾速前进道路上,认真剖析现代光源科技成果对照明产业的影响,及时调整发展策略,冷静加以投资和决策,尤其是权威的科研机构和生产企业更要未雨稠缪,做到生产一代,开发一代,研制一代,这是绝不可缺少的重要一环,它对我国从光源大国转向光源强国,开创固态光源新时代,有着其特别重要的作用和意义。
作者:复旦大学电光源研究所 陈大华
参考文献
1.陈大华 绿色照明LED实用技术 化学工业出版社 北京 2009年9月
2.方志烈 半导体照明技术 电子工业出版社 北京2009年5月;
3.G.B.Stringfellow , M.G. Crafold. High Brightness Diode. San Diego. Academic Press,1997.
4.周太明等 照明设计---从传统光源到LED 复旦大学出版社 上海 2015年12月
5.陈育明 陈大华节能照明光源新进展 安微科学技术出版社,2016年1月
6.HaitzR , Kish F , Tsao J et al. AnotherSemiconductor Revolution : This Time It is Lighting ! OIDA forum in WashingtonDC on October 6, 1999
7.N. Jr.Holonyak “Is the light emitting diode(LED) an ultimate lamp?” Am. J. Phys. 68(9) P864, 2000
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