【正文】 lty of Science 4. 無機固態(tài)照明的應(yīng)用和前景 1960年代可見光 LED開始商用 彩色指示燈 ， 文字 數(shù)字顯示器 后來 ， 當大多數(shù)儀器的顯示轉(zhuǎn)用液晶 ， LED的應(yīng)用空間又退縮到指示器 。 1980年代出現(xiàn)第一個透明基片的 AlGaAs LED起 ， 高亮度 LED逐漸進入了與人造光相關(guān)的所有應(yīng)用領(lǐng)域 。 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 這種技術(shù)正逐步占領(lǐng)白熾燈 、 熒光燈甚至還占有激光器的領(lǐng)地 。 在交通信號和顯示方面的地位已很好地確立 。在醫(yī)學 、 光合作用研究和光學測量方面開創(chuàng)了新的應(yīng)用領(lǐng)域 。 信號燈 交通信號燈 多年以來 ， 濾色的白熾燈在強光信號燈中占主導(dǎo)地位 。濾色通過把不需要的波長部分的輻射轉(zhuǎn)換為熱 ， 從寬光譜分布產(chǎn)生窄光譜分布 , 效率極低 (紅光 3 lm/W)。 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 已廣泛應(yīng)用 長壽命 (減少維修 )、效率高 (節(jié)能 )、在日光直射下也高得足以分辨信號。 安全： 沒有強的反射 ， 舊式信號燈 由于不能區(qū)分亮的紅信號和低角度太陽照射下熄滅的綠信號燈而引起事故。用 LED， 不亮的信號看上去總是黑的 。 鐵路信號 ：紅、黃、綠、藍和月白色，用固態(tài)照明技術(shù)都可得到 LED交通信號燈 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 汽車信號燈 長壽命 (壽命超過了汽車的有效壽命 )、低功耗、短開關(guān)時間 (改善了前面的車剎車時駕駛員的反應(yīng)時間 )、耐沖擊和震動。已用于一些車型的 高位剎車燈 610nm LED 剎車 ， 尾燈，后轉(zhuǎn)向燈 610nm LED 尾燈和前轉(zhuǎn)向燈 590nm LED 其他信號燈 : Exit指示，安全警示燈，機場跑道照明 … Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 顯示器 字符顯示器 全色大屏幕電視 紐約時代廣場巨型屏幕由 1680萬個發(fā)光二極管組成 。 每個像元 30毫米 ?30毫米 ， 由 8個發(fā)光二極管組成 ， 3個紅的 ， 3個綠的和 2個藍的 。 顯示器尺寸 ，有 210萬個像元 。 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 照明 當前 LED的性能 /價格比已使它有效地應(yīng)用于裝飾照明 (代替霓虹燈 )、安全和美化照明 . 通用照明應(yīng)用處于初級階段。要求高光通量，目前價格仍過高。隨著芯片價格下降、發(fā)光效率提高，必然在不久將來迅速發(fā)展。 幾年前預(yù)測 ， LED技術(shù)在通用照明中的廣泛應(yīng)用預(yù)期將在發(fā)光效率接近 200lm/W時出現(xiàn) 。 這個數(shù)值比熒光燈高兩倍多 。 目前對綠色和低碳的要求增強 ， 這個趨勢可能在低一些效率時就出現(xiàn) 。 目前白光 LED效率 100 lm/W, 價格約為 20元 /W Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 和愛迪生燈泡說再見的 LED燈泡出現(xiàn)了 。 電壓 110\120\220\240 燈座 E27/B22 顏色 白 /紅 /綠 /藍 /黃 /紫 功率 5W LED 57 個 壽命 60,000 小時 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 國家發(fā)改委 《 “十一五”十大重點節(jié)能工程實施意見 》 2022年 7月 25日 八、綠色照明工程 照明用電占全國用電量的 12%左右。采用高效節(jié)能燈替代普通白熾燈可節(jié)電 60～ 80%，節(jié)電潛力巨大。 主要內(nèi)容 節(jié)能照明產(chǎn)品生產(chǎn)線技術(shù)改造 節(jié)能照明產(chǎn)品推廣 采用半導(dǎo)體（ LED）燈，改造大中城市交通信號燈系統(tǒng)。開展在景觀照明中應(yīng)用 LED的示范。 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 2022年北京奧運會大量應(yīng)用了固體光源技術(shù)，總值接近 5億元。 LED組成的畫卷展現(xiàn)了中國 5000年文明歷史 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science “夢幻五環(huán)” 由 LED組成 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 盤古大觀廣場 LED屏幕總面積達 3400平方米，由 7塊 LED屏組成，最大一塊達 900平方米 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 有機電致發(fā)光器件的原理 有機電致發(fā)光照明技術(shù) Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 歷史背景 ?1963年 ， Pope首次觀察到蒽單晶的電致發(fā)光現(xiàn)象。 ?1987年 ， 光器件（ OLED）。 ? 1990年 ，劍橋的 Friend 等報導(dǎo)了低電壓驅(qū)動的 有機聚合物電致發(fā)光器件。 ? 1992年 ， Heeger等發(fā)明了柔性高分子顯示器件。 ? 1997年 ， Forrest等發(fā)現(xiàn)磷光電致發(fā)光現(xiàn)象，使有機電致發(fā)光器件照明成為可能。 ? 2022年 ， Leo等將有機電致發(fā)光照明器件的效率提高到 100 lm/W 以上。 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 有機電致發(fā)光技術(shù)的優(yōu)勢 ?材料選擇范圍寬、可實現(xiàn)從紅光到藍光的全色顯示 ?發(fā)光亮度和發(fā)光效率高 ?驅(qū)動電壓低 (3~12V)、發(fā)光視角寬、響應(yīng)速度快 ?超薄，重量輕，全固化的主動發(fā)光 ?工作溫度范圍寬 ?大面積柔性可彎曲顯示 ?成型加工相對簡便，可進行大規(guī)模生產(chǎn) Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 有機電致發(fā)光器件 顯示器件 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 超大超薄超輕可卷曲顯示器 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 照明器件 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 白光發(fā)射的實現(xiàn) V VV V( a ) ( b )( c ) ( d )Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 器件的制備技術(shù) Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 與其他主要照明技術(shù)對比 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science ? 無可比擬的優(yōu)勢 具有生理作用的健康照明 褪黑素又稱褪黑激素、松果體素，有 體內(nèi)的安眠藥 之美稱，由位于腦內(nèi)的一個叫松果體的微小器官分泌，且分泌非常有規(guī)律。白天， 光照相 可以通過眼球的光能變?yōu)殡娔?，于是由神?jīng)沖動傳達到睡 眠起搏器，再傳達到松果體產(chǎn)生對褪黑素分泌的抑制作用。而夜幕來臨時， 光照相 轉(zhuǎn)變?yōu)? 黑暗相 ，又由神經(jīng)沖動傳達到睡眠起搏器，再傳達到松果體開始分泌褪黑素。褪黑素除了能夠改善睡眠，提高睡眠質(zhì)量外，還具有以下幾種功能：調(diào)整時差，糾正時差反應(yīng)；抗衰老；通過清除自由基，抗氧化和抑制脂質(zhì)的過氧化反應(yīng)保護細胞構(gòu)，防止 DNA 損傷，降低體內(nèi)過氧化物的含量；祛斑、美白；激活機體免疫功能，有效預(yù)防腫瘤的發(fā)生； 發(fā)光材料 光源發(fā)光波長 調(diào)控黑色素分泌 健康長壽 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 博物館照明 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 醫(yī)用照明 Xi’an Jiaotong University 理學院化學系 Department of Chemistry, Faculty of Science 主要內(nèi)容據(jù) A. Zukauskas ，M. S. Shur, R. Gaska, Introduction to Solid State Lighting, Wiley, New York, 2022 中譯本 化工出版社，北京 ， 2022 To our daughters， Kotryna, Agne， Natasha， and Luba, and our sons Danius and Ignas， who will live in the era of LED lighting 你們也將生活在 固體照明時代