ब्लू-जोखिम मुक्त मोमबत्ती की रोशनी में OLED
Summary
हम आंखों की सुरक्षा और मेलाटोनिन का स्राव के लिए एक ब्लू-जोखिम मुक्त मोमबत्ती की रोशनी में कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (OLED) के निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल उपस्थित थे।
Abstract
A candlelight-style organic light emitting diode (OLED) is a human-friendly type of lighting because it is blue-hazard-free and has a low correlated color temperature (CCT) illumination. The low CCT lighting is deprived of high-energy blue radiation, and it can be used for a longer duration before causing retinal damage. This work presents the comprehensive protocols for the fabrication of blue-hazard-free candlelight OLEDs. The emission spectrum of the OLED was characterized by the maximum exposure time limit of the retina and the melatonin suppression sensitivity. The devices can be fabricated using dry and wet processes. The dry-processed OLED resulted in a CCT of 1,940 K and exhibited a maximum retinal exposure limit of 1,287 s at a brightness of 500 lx. It showed 2.61% melatonin suppression sensitivity relative to 480 nm blue light. The wet-processed OLED, where the spin coating is used to deposit hole injection, hole transport, and emissive layers, making fabrication fast and economical, produced a CCT of 1,922 K and showed a maximum retinal exposure limit of 7,092 at a brightness of 500 lx. The achieved relative melatonin suppression sensitivity of 1.05% is 86% and 96% less than that of the light emitting diode (LED) and compact fluorescent lamp (CFL), respectively. Wet-processed blue-hazard-free candlelight OLED exhibited a power efficiency of 30 lm/W, which is 2 times that of the incandescent bulb and 300 times that of the candle.
Introduction
आजकल, एलईडी और सीएफएल की तरह प्रकाश स्रोतों बहुतायत से इनडोर और आउटडोर रोशनी के लिए, आंशिक रूप से ऊर्जा की बचत कारणों के लिए किया जाता है। हालांकि, इन रोशनी के लिए एक उच्च ब्लू-खतरों का कारण करने की प्रवृत्ति दिखा नीले उत्सर्जन में अमीर हैं। एलईडी और सीएफएल एक स्पेक्ट्रम नीली बत्ती के साथ समृद्ध फेंकना, रेटिना की कोशिकाओं 1, 2, 3, 4 के लिए अपरिवर्तनीय क्षति के लिए अग्रणी। ब्लू प्रकाश या उच्च सी सी टी के साथ तीव्र सफेद रोशनी मेलाटोनिन का स्राव, एक oncostatic हार्मोन है, जो circadian ताल 5, 6 और सोने के व्यवहार 7, 8 को बाधित कर सकते दबा। मेलाटोनिन, circadian ताल के लिए एक आवश्यक हार्मोन, पीनियल ग्रंथि 9 में संश्लेषित है। मेलाटोनिन के एक उच्च स्तर 24-एच प्रकाश अंधेरे ग के दौरान अंधेरे की अवधि के दौरान मनाया जाता हैycle 10। हालांकि, रात में गहन प्रकाश संश्लेषण इसकी दबा और circadian ताल 11 बाधित। मेलाटोनिन रात में चमकदार रोशनी को overexposure के कारण दमन महिलाओं 12, 13, 14 में स्तन कैंसर के लिए एक जोखिम कारक हो सकता है। इन खतरों के अलावा, नीली बत्ती रात उभयचरों की गतिविधियों के बीच में आता है और पारिस्थितिक संरक्षण के लिए खतरा हो सकता है। यह भी बताया गया है कि संग्रहालयों में एलईडी प्रकाश व्यवस्था के तेल वान गाग और सिज़ेन 15, 16 से चित्रित चित्रों के वास्तविक रंग discoloring है।
इस प्रकार, एक नीली उत्सर्जन स्वतंत्र और कम सीसीटी मोमबत्ती की तरह जैविक एलईडी (OLED) एलईडी और सीएफएल के लिए एक अच्छा विकल्प हो सकता है। मोमबत्तियाँ एक नीली जोखिम मुक्त और कम सी सी टी (1,914) कश्मीर रोशनी, साथ ही एक उच्च गुणवत्ता (उच्च रंग प्रतिपादन सूचकांक, CRI) उत्सर्जन स्पेक्ट्रम फेंकना। होwever, बिजली चालित प्रकाश उपकरणों में से अधिकांश एक अपेक्षाकृत उच्च सी सी टी के साथ गहन नीले प्रकाश का उत्सर्जन। उदाहरण के लिए, सबसे कम सी सी टी, जबकि यह 3,000 है या गर्म या ठंडे सफेद फ्लोरोसेंट ट्यूब और एलईडी luminaires के लिए 5000 कश्मीर के बारे में 2,300 कश्मीर तापदीप्त बल्बों के लिए है। अब तक कम सीसीटी OLEDs नीले उत्सर्जन का लगभग मुफ्त मानव के अनुकूल प्रकाश व्यवस्था के लिए निर्मित किया गया है। 2012 में, Jou के समूह एक physiologically अनुकूल, सूखी संसाधित, एकल छोड़नेवाला परत 1,773 कश्मीर की एक सी सी टी एल एम और 11.9 की एक शक्ति दक्षता / डब्ल्यू 17 के साथ OLED की सूचना दी। डिवाइस, के रूप में गरमागरम बल्ब (2300) कश्मीर की तुलना में काफी कम सी सी टी का प्रदर्शन किया है, जबकि इसकी बिजली क्षमता को देखने के लिए एक ऊर्जा की बचत की दृष्टि से स्वीकार्य नहीं था। वे एक और सूखी प्रसंस्कृत मोमबत्ती की रोशनी शैली एक वाहक मॉडुलन परत 18 के साथ डबल छोड़नेवाला परतों का उपयोग करके OLED की सूचना दी। यह 1,970 कश्मीर के एक कम सी सी टी और 24 एल एम / डब्ल्यू के एक बिजली क्षमता का प्रदर्शन किया। बाद में, एक सूखी प्रसंस्कृत OLED ओ मिलकरएक वाहक मॉडुलन परत के साथ-साथ तीन परतों छोड़नेवाला एफ 19 की सूचना मिली थी। इसकी शक्ति दक्षता 21 से 3 एल एम / डब्ल्यू और सी सी टी है, जो 2,500 से 1,900 कश्मीर लालकृष्ण तक बताया गया कि 2014 में हू एट अल के साथ विविध करने के लिए किया गया था। एक interlayer, जो 54.6 एल एम / डब्ल्यू और 1910 के कश्मीर 20 एक कम सी सी टी के एक उच्च शक्ति दक्षता से पता चला है के द्वारा अलग डबल छोड़नेवाला परतों के साथ एक सूखी प्रसंस्कृत संकर OLED की सूचना दी। हाल ही में, Jou के समूह को डबल छोड़नेवाला परतों 21 को रोजगार से एक उच्च दक्षता मोमबत्ती की रोशनी शैली OLED गढ़े गया है। यह 85.4 एल एम के एक उच्च बिजली क्षमता का प्रदर्शन किया / डब्ल्यू 2279 लालकृष्ण की एक सी सी टी के साथ अब तक, सभी प्रयासों को उच्च दक्षता, सूखी प्रक्रियाओं और जटिल डिवाइस आर्किटेक्चर 17, 18 के उपयोग से कम सी सी टी मोमबत्ती की रोशनी शैली OLED उपकरणों को विकसित करने के लिए बनाया गया है, 19, 20, 2122। गीली प्रक्रिया व्यवहार्यता के साथ एक मोमबत्ती की रोशनी में OLED तैयार करते हुए एक साथ एक कम सी सी टी, एक उच्च शक्ति दक्षता, और एक उच्च प्रकाश गुणवत्ता वाले एक चुनौती है। कोई अध्ययन नीली बत्ती के संबंध में एक दिया प्रकाश स्रोत के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम संवेदनशीलता का वर्णन करने के लिए विकसित किया गया है। रात में प्रकाश की गुणवत्ता मेलाटोनिन का स्राव के दमन को कम करने का फैसला किया जा सकता है / सुधार हुआ है।
वहाँ कुछ सूचना मॉडल है कि दमन की राशि की गणना कर रहे हैं। सबसे पहले, Brainard एट अल। 23 और Thapan एट अल। 24 रंग का प्रकाश का उपयोग करके वर्णक्रमीय संवेदनशीलता की सूचना दी। बाद में, मेलाटोनिन दमन पर अनेक रंगों के प्रकाश के प्रभाव 25 में वर्णित किया गया था, 26। उत्तरार्द्ध, इस अध्ययन में अपनाया जाता है के बाद से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध luminaires या उपन्यास प्रकाश स्रोतों के सबसे अनेक रंगों और अवधि रहे हैंपूरा दृश्य सीमा से अधिक है (यानी, गहरे लाल रंग से बैंगनी के लिए)।
इस काम में, हम सूखे और गीले प्रक्रियाओं के माध्यम से नीली जोखिम मुक्त मोमबत्ती की रोशनी में OLEDs के निर्माण के लिए व्यापक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। दोनों प्रक्रियाओं में, डिवाइस वास्तुकला किसी भी वाहक मॉडुलन परतों के बिना एक भी छोड़नेवाला परत को रोजगार से सरल है। गढ़े OLED की electroluminescent (ईएल) स्पेक्ट्रम रेटिना जोखिम सीमा के लिए और मेलाटोनिन का स्राव दमन के स्तर के लिए विश्लेषण किया है। रेटिना को उत्सर्जित प्रकाश की एक अधिकतम एक्सपोज़र सीमा सैद्धांतिक पहलू यह है कि अंतर्राष्ट्रीय विद्युत तकनीकी आयोग (आईईसी) 62471 मानक 27, 28 से सूचना मिली थी उपयोग करके गणना की है। अधिक से अधिक निवेश सीमा "टी" 100 और 500 LX की चमक, घर और कार्यालय रोशनी, क्रमशः के लिए पर्याप्त पर प्रत्येक OLED के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम का उपयोग करके गणना की है। सभी संबंधित गणना काएंपुनश्च क्रमिक रूप से प्रोटोकॉल अनुभाग में दिए गए हैं। इसके अलावा, मेलाटोनिन दमन संवेदनशीलता पर प्रकाश के प्रभाव मेलाटोनिन दमन 29 की कार्रवाई स्पेक्ट्रम के समीकरणों का पालन करके गणना की है। गणना प्रोटोकॉल अनुभाग में दिए गए चरणों का पालन करके किया जाता है। अधिक से अधिक निवेश सीमा "टी" और सी सी टी के लिए मेलाटोनिन दमन संवेदनशीलता (%) सम्मान के साथ की मूल्यों की गणना 3 टेबल में दिए गए हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
OLED उपकरणों के निर्माण में सबसे महत्वपूर्ण कदम उठाए हैं: 1) ग्लास सब्सट्रेट सफाई, 2) उपयुक्त विलायक का चयन, कार्बनिक पदार्थों 3) भंग, 4) समान रूप से गीली प्रक्रिया में स्पिन कोटिंग के माध्यम से फिल्म, और 5 गठन …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the support in part from the Ministry of Economic Affairs and the Ministry of Science and Technology, Taiwan, via Grants MEA 104-EC-17-A-07-S3-012, MOST 104-2119-M-007-012, and MOST 103-2923-E-007-003-MY3.
Materials
| ITO glass | Lumtech | 84% transparency | |
| poly(3,4-ethylenedioxythiophene)- poly(styrenesulfonate) (PEDOT/PSS) | UniRegion Bio-Tech | Stored at 4°C, HOMO (eV)= -4.9, LUMO (eV)= -3.3 | |
| 4,4,4-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (TCTA) | E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd | Non-toxic, HOMO (eV)= -5.7, LUMO (eV)= -2.3 | |
| tris(2-phenyl-pyridine) (Ir(ppy)3) | E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd | Non-toxic, HOMO (eV)= -5.6, LUMO (eV)= -3.9 | |
| 1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene (TPBi) | Luminescence Technology corp. | Non-toxic, HOMO (eV)= -6.2, LUMO (eV)= -2.7 | |
| iridium(III)bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C 2’)acetylacetonate (PO-01) | Luminescence Technology corp. | Non-toxic, HOMO (eV)= -5.1, LUMO (eV)= -2.7 | |
| tris(2-phenylquinoline)iridium(III) (Ir(2-phq)3) | E-Ray Optoelectronics | Non-toxic, HOMO (eV)= -5.1, LUMO (eV)= -2.8 | |
| LiF | Echo chemicals | 99.98% | |
| Aluminium ingot (Al) | Guv team International pvt. ltd | 100.00% | |
| Acetone | Echo chemicals | 99.90% | |
| 2-Propanol | Echo chemicals | 99.90% | |
| Hole-injection material, WHI-001 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV)= -9.8, LUMO (eV)= -5.6 | |
| Hole-transport material, WHI-215 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV)= -5.4, LUMO (eV)= -2.5 | |
| host material, WPH-401 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV)= -5.8, LUMO (eV)= -2.7 | |
| Electron-injection material, WIT-651 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV)= -5.8, LUMO (eV)= -3.1 | |
| Electron-transpot material, WET-603 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV)= -5.9, LUMO (eV)= -2.6 | |
| Green dye, WPGD-832 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV)= -5.8, LUMO (eV)= -3.1 | |
| Deep-red dye, PER 53 | E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd | non toxic, HOMO (eV)= -5.1, LUMO (eV)= -2.4 |
References
- Melton, R. Ultraviolet and blue light. Rev opt. 2, 151 (2014).
- Singerman, L. J., Miller, D. G. Pharmacological Treatments for AMD. Rev Ophthalmol. 10, 88-90 (2003).
- . . International Energy Agency final report on potential health issues on SSL. , (2014).
- Pauley, S. M. Lighting for the human circadian clock: Recent research indicates that lighting has become a public health issue. Med. Hypotheses. 63, 588-596 (2004).
- Mills, P. R., Tomkins, S. C., Schlangen, L. J. M. The effect of high correlated colour temperature office lighting on employee wellbeing and work performance. J. Circadian Rhythm. 5, 1-9 (2007).
- Sato, M., Sakaguchi, T., Morita, T. The effects of exposure in the morning to light of different color temperatures on the behavior of core temperature and melatonin secretion in humans. Biol. Rhythm. Res. 36, 287-292 (2005).
- Arendt, J. Melatonin, circadian rhythms, and sleep. New Engl. J. Med. 343 (15), 1114-1116 (2000).
- Wiechmann, A. F. Melatonin: parallels in pineal gland and retina. Exp Eye Res. 42 (6), 507-527 (1986).
- Brown, G. M. Light, melatonin, sleep-wake cycle. J. pshychiatry. Neurosci. 19 (5), 345-356 (1994).
- Lewy, A. J., Wehr, T. A., Goodwin, F. K., Newsome, D. A., Markey, S. P. Light suppresses melatonin secretion in humans. Science. 210 (4475), 1267-1269 (1980).
- Stevens, R. G., Brainard, G. C., Blask, D. E., Lockley, S. W., Motta, M. E. Breast cancer and circadian disruption from electric lighting in the modern world. CA Cancer J. Clin. 64 (3), 207-218 (2014).
- Davis, S., Mirick, D. K., Stevens, R. G. Night-shift work, light at night, and risk of breast cancer. J. Natl. Cancer Inst. 93, 1557-1562 (2001).
- Kloog, I., Haim, A., Stevens, R. G., Barchanade, M., Portnov, B. A. Light at Night Co Distributes with Incident Breast but Not Lung Cancer in the Female Population of Israel. Chronobiology Intl. 25, 65-81 (2008).
- Monico, L. . S. Anal. Chem. 85 (2), 851-859 (2013).
- Jou, J. H. Organic light-emitting diode-based plausibly physiologically-friendly low color-temperature night light. Org. Electron. 13 (8), 1349-1355 (2012).
- Jou, J. H. Candlelight-style organic light-emitting diodes. Adv. Funct. Mater. 23 (21), 2750-2757 (2013).
- Jou, J. H. OLEDs with chromaticity tunable between dusk-hue and candle-light. Org. Electron. 14 (1), 47-54 (2013).
- Hu, Y., Zhang, T., Chen, J., Ma, D., Cheng, C. H. Hybrid organic light-emitting diodes with low color temperature and high efficiency for physiologically-friendly night illumination. Isr. J. Chem. 54, 979-985 (2014).
- Jou, J. H. Enabling a blue-hazard free general lighting based on candlelight-style OLED. Optics Express. 23 (11), A576-A581 (2015).
- Jou, J. H. High efficiency low color-temperature organic light emitting diodes with a blend interlayer. J. Mater. Chem. 21, 17850-17854 (2011).
- Brainard, G. G. Action spectrum for melatonin regulation in humans: Evidence for a novel circadian photoreceptor. J Neurosci. 21 (16), 6405-6412 (2001).
- Thapan, K., Arendt, J., Skene, D. J. An action spectrum for melatonin suppression: evidence for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans. J Physiol. 535 (Pt 1), 261-267 (2001).
- Bullough, J. D., Bierman, A., Figueiro, M. G., Rea, M. S. Letter On Melatonin Suppression from Polychromatic and Narrowband Light Lighting Research. Chronobiol. Int. 25 (4), 653-656 (2008).
- Rea, M. S., Figueiro, M. G., Bullough, J. D., Bierman, A. A model of phototransduction by the human circadian system. Brain Res Brain Res Rev. 50, 213-228 (2005).
- International Electrotechnical Commission. Photobiological safety of lamps and lamp systems. IEC 62471: 2006. , (2006).
- ICNIRP. ICNIRP guidelines on limits of exposure to incoherent visible and infrared radiation. Health Physics. 105 (1), (2013).
- Jou, J. H. Melatonin suppression extent measuring device. Patent. , (2012).
- Jou, J. H. Enabling high-efficiency organic light-emitting diodes with a cross-linkable electron confining hole transporting material. Org. Electron. 24, 254-262 (2015).
- Commission International de l’Éclairage. . Method of measuring and specifying colour rendering of light sources. , 16 (1995).
- Jou, J. H. A universal, easy-to-apply light-quality index based on natural light spectrum resemblance. Appl. Phys. Lett. 104, 203304-203309 (2014).
- Jou, J. H. Pseudo-natural light for displays and lighting. Adv. Optical mater. 3, 95-102 (2015).
- Jou, J. H. Wetprocess feasible candlelight OLED. J. Mater. Cem. C. , (2016).
- Kim, B. S. UV-ozone surface treatment of indium-tin-oxide in organic light emitting diodes. J. Korean Phys. Soc. 50, 1858-1861 (2007).
- Lee, T. W. Characteristics of solution-processed small-molecule organic films and light-emitting diodes compared with their vacuum-deposited counterparts. Adv. Mater. 19 (10), 1625-1630 (2009).
- Duan, L. Solution processable small molecules for organic light-emitting diodes. J. Mater. Chem. 20, 6392-6407 (2010).
- Kim, S. K. Low-power flexible organic light-emitting diode display device. Adv. Mater. 23, 3511-3516 (2011).
- Kaake, L. G., Barbara, P. F., Zhu, X. Y. Intrinsic charge trapping in organic and polymeric semiconductors: a physical chemistry perspective. J. Phys. Chem. Lett. 1 (3), 628-635 (2010).
- Yersin, H., Rausch, A. F., Czerwieniec, R., Hofbeck, T., Fischer, T. The triplet state of organo-transition metal compounds. Triplet harvesting and singlet harvesting for efficient OLEDs. Coord. Chem. Rev. 255, 2622-2652 (2011).
- Jou, J. H., Kumar, S., Agarwal, A., Lia, T. H., Sahoo, S. Approaches for fabricating high efficiency organic light emitting diodes. J. Mater. Chem. C. 3, 2974-3002 (2015).
- Volz, D. Auto-catalysed crosslinking for next-generation OLED-design. J. Mater. Chem. 22, 20786-20790 (2012).
- Furuta, P. T., Deng, L., Garon, S., Thompson, M. E., Frechet, J. M. J. Platinum functionalized random copolymers for use in solution-processible, efficient, near-white organic light-emitting diodes. J. Am. Chem. Soc. 126 (47), 15388-15389 (2004).
- Biwu, M. New thermally cross-linkable polymer and its application as a hole-transporting layer for solution processed multilayer organic light emitting diodes. Chem. Mater. 19, 4827-4832 (2007).
