Azul-peligro-libre luz de las velas OLED

Summary

Se presenta un protocolo para la fabricación de un diodo azul libre de peligros luz de las velas emisores de luz orgánicos (OLED) para proteger los ojos y la secreción de melatonina.

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

Hoy en día, las fuentes de luz LED y CFL como se utilizan en abundancia para la iluminación interior y exterior, en parte por razones de ahorro de energía. Sin embargo, estas luces son ricos en emisión azul, que muestra una mayor tendencia a causar blue-peligros. LED y CFL emiten un espectro enriquecido con luz azul, lo que lleva a un daño irreversible a las células de la retina ^{1, 2, 3, 4.} La luz azul o luz blanca intensa con alta CCT suprime la secreción de melatonina, una hormona oncostatic, que pueden perturbar el ritmo circadiano ^{5, 6} y trastorno del sueño ^{7, 8.} La melatonina, una hormona esencial para el ritmo circadiano, se sintetiza en la glándula pineal ^9. Un alto nivel de melatonina se observa durante el periodo de oscuridad durante la 24 h luz-oscuridad cycle ^10. Sin embargo, la luz intensa durante la noche suprime su síntesis y se altera el ritmo circadiano ^11. La melatonina supresión debido a la sobreexposición a la luz brillante en la noche puede ser un factor de riesgo para el cáncer de mama en mujeres de ^{12, 13, 14.} Además de estos peligros, la luz azul interrumpe las actividades de anfibios nocturnos y puede ser una amenaza para la protección ecológica. También se ha informado de que la iluminación LED en los museos se decolora con los colores reales de pinturas al óleo pintados por Van Gogh y Cézanne ^{15, 16.}

Por lo tanto, una libre y bajo CCT LED orgánica vela-como-emisión azul (OLED) puede ser un buen sustituto para el LED y CFL. Velas emiten un color azul-CCT libres de peligros y baja (1.914 K) de iluminación, así como un espectro de emisión de alta calidad (alto índice de reproducción cromática, CRI). HoWever, la mayoría de los dispositivos de iluminación de electricidad impulsada emiten luz azul intenso con un relativamente alto CCT. Por ejemplo, el CCT más bajo es de aproximadamente 2.300 K para las bombillas incandescentes, si bien es 3.000 o 5.000 K para tubos fluorescentes blancos fríos o calientes y luminarias LED. Hasta el momento, los OLEDs bajas CCT casi libres de la emisión de color azul se han fabricado para la iluminación-humana de usar. En 2012, el grupo de Jou informó un solo OLED fisiológicamente amable, procesado en seco, con una capa emisiva CCT de 1773 K y una eficiencia energética de 11,9 lm / W ^17. El dispositivo exhibe una CCT mucho más baja en comparación con la bombilla incandescente (2.300 K), mientras que su eficiencia de energía no era aceptable desde un punto de vista de ahorro de energía. Se informó de otro estilo velas procesado en seco OLED mediante el uso de capas dobles emisivos junto con una capa de modulación de portadora ^18. Se exhibió una baja CCT de 1970 K y una eficiencia energética de 24 lm / W. Más tarde, un OLED procesado en seco que consiste en Of tres capas a lo largo de emisores con una capa de modulación de la portadora se informó ^19. Su eficiencia de energía era de 21 de 3 a lm / W y variada, con el CCT, que oscilaba entre 2.500 K a 1.900 K. En 2014, Hu et al. informó de un OLED híbrida procesada en seco con capas emisivos dobles separadas por una capa intermedia, que mostró una alta eficiencia de potencia de 54,6 lm / W y una baja CCT de 1910 K ^20. Recientemente, el grupo de Jou ha fabricado una alta eficiencia OLED de estilo luz de las velas mediante el empleo de capas dobles ²¹ emisivos. Se exhibió una alta eficiencia energética de 85,4 lm / W con un CCT de 2.279 K. Hasta ahora, se han hecho todos los esfuerzos para desarrollar una alta eficiencia, los dispositivos OLED de estilo luz de las velas bajo TMC mediante la utilización de procedimientos en seco y arquitecturas de dispositivos complicados ^{17, 18, 19, 20, 21}, ^22. La elaboración de un OLED luz de las velas con la viabilidad de procedimiento en húmedo, mientras que simultáneamente tiene un CCT baja, una alta eficiencia energética y una calidad de luz de alta es un reto. Ningún estudio ha sido desarrollado para describir la sensibilidad espectro de emisión de una fuente de luz dada con respecto a la luz azul. La calidad de la luz en la noche puede ser decidido / mejorada para reducir al mínimo la supresión de la secreción de melatonina.

Hay algunos modelos reportados que calculan la cantidad de supresión. En primer lugar, Brainard et al. ²³ y Thapan et al. ²⁴ informaron de la sensibilidad espectral mediante el uso de luz monocromática. Más tarde, el efecto de la luz policromática sobre la supresión de melatonina fue descrita ^{25, 26.} Este último se adopta en este estudio, ya que la mayoría de las luminarias disponibles en el mercado o nuevas fuentes de iluminación son policromática y vueltaen todo el rango visible (es decir, de color rojo oscuro a violeta).

En este trabajo, se presentan los protocolos integrales para la fabricación de velas OLED azul libre de riesgo a través de procesos secos y húmedos. En ambos procesos, la arquitectura del dispositivo se simplifica mediante el empleo de una sola capa emisiva sin cualquiera de las capas de modulación portadora. El espectro electroluminiscente (EL) de la OLED fabricada se analiza para el límite de exposición de la retina y para el nivel de supresión de la secreción de melatonina. Un límite máximo de exposición de la luz emitida a la retina se calcula utilizando el aspecto teórico que fue reportado por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 62471 estándar de ^{27, 28.} El límite máximo de la exposición "t" se calcula utilizando el espectro de emisión de cada OLED en el brillo de 100 y 500 lx, suficiente para el hogar y la iluminación de oficinas, respectivamente. Todo ste cálculo relacionadosps se dan de forma secuencial en la sección de protocolo. Además, el efecto de la iluminación de la sensibilidad supresión de la melatonina se calcula siguiendo las ecuaciones del espectro de acción de supresión de la melatonina ^29. El cálculo se realiza siguiendo los pasos que se indican en la sección de protocolo. Los valores calculados de la máxima límite de exposición "t" y la sensibilidad supresión de la melatonina (%) con respecto a CCT se dan en la Tabla 3.

Protocol

NOTA: Todos los materiales utilizados son no carcinogénico, no inflamable y no tóxico. 1. La fabricación de las velas OLED azul-peligro-libre proceso en seco Tomar un portaobjetos de vidrio como un sustrato a recubrir con una capa de ánodo de óxido de indio y estaño 125 nm (ITO). Lavar el sustrato con 200 ml (50 ml de detergente líquido y 150 ml de agua desionizada) de solución de jabón. Enjuague la superficie con agua desionizada. Se seca el sustrato con un chorro d…

Representative Results

Las características de voltaje-luminancia actual de los OLEDs con velas resultantes se midieron utilizando un electrómetro junto con un 100 Un medidor de luminancia. Las áreas de emisión son 9 mm 2 para todos los dispositivos de procesado en seco resultantes y son 25 mm 2 para los dispositivos procesados en húmedo. Aquí, se utilizó un sustrato de vidrio recubierto de ITO 125 nm con una resistencia laminar de 15 Ω / m² como un ánodo. Tiene una transpa…

Discussion

Los pasos más críticos en la fabricación de dispositivos OLED son: 1) de limpieza del sustrato de vidrio, 2) seleccionar el disolvente apropiado, 3) disolución de los materiales orgánicos, 4) que forma uniformemente la película a través de recubrimiento por rotación en el proceso húmedo, y 5 ) que controla la velocidad de deposición y el espesor de la capa orgánica durante la evaporación térmica. Inicialmente, la limpieza del substrato recubierto ITO ánodo es un paso crucial para lograr una alta efic…

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