Blue-pericolo-libera candela OLED
Summary
Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di una luce di candela organico diodo ad emissione-libero blu-hazard (OLED) per la protezione degli occhi e la secrezione di 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
Al giorno d'oggi, le fonti di illuminazione come LED e CFL sono abbondantemente utilizzati per l'illuminazione interna ed esterna, in parte per ragioni di risparmio energetico. Tuttavia, queste luci sono ricchi di emissione blu, che mostra una maggiore tendenza a causare blu-pericoli. LED e CFL emettono uno spettro arricchito con luce blu, che porta a un danno irreversibile alle cellule della retina 1, 2, 3, 4. La luce blu o intensa luce bianca ad alta CCT sopprime la secrezione di melatonina, un ormone oncostatico, che potrebbe perturbare il ritmo circadiano 5, 6 e comportamento dormire 7, 8. La melatonina, un ormone essenziale per il ritmo circadiano, è sintetizzato nella ghiandola pineale 9. Un elevato livello di melatonina è osservato durante il periodo buio durante la 24-ore chiaro-scuro cycle 10. Tuttavia, la luce intensa durante la notte sopprime la sua sintesi e disturba il ritmo circadiano 11. La melatonina soppressione a causa della sovraesposizione alle luci di notte può essere un fattore di rischio per il cancro al seno nelle donne di 12, 13, 14. Oltre a questi pericoli, la luce blu interrompe le attività di anfibi notturni e può essere pericolosa per la protezione ambientale. E 'stato anche riferito che l'illuminazione a LED nei musei è scolorirsi i colori reali dei dipinti ad olio dipinti da Van Gogh e Cézanne 15, 16.
Così, un CCT libero e bassa LED organico candela come il blu-emissione (OLED) può essere un buon sostituto per il LED e CFL. Le candele emettono un CCT blu-pericolo-libera e basso (1.914 K) di illuminazione, così come uno spettro di emissione di alta qualità (alta resa cromatica, CRI). HoWever, la maggior parte dei dispositivi di illuminazione elettrica-driven emettono intensa luce blu con un relativamente alto CCT. Ad esempio, il CCT più basso è di circa 2.300 K per le lampadine a incandescenza, mentre è di 3.000 o 5.000 K per tubi fluorescenti bianchi caldi o freddi e apparecchi di illuminazione a LED. Finora, a basso OLED CCT quasi gratuitamente l'emissione blu sono stati fabbricati per l'illuminazione human-friendly. Nel 2012, il gruppo di Jou ha registrato un fisiologico accogliente, asciutto-Processing, singolo OLED strato emissivo con un CCT di 1.773 K ed una efficienza energetica del 11,9 lm / W 17. Il dispositivo mostrato un CCT molto inferiore rispetto alla lampadina a incandescenza (2.300 K), mentre la sua efficienza di potenza non è accettabile dal punto di vista del risparmio energetico. Hanno riferito un altro lume di candela in stile secco elaborati OLED utilizzando doppi strati emissive con uno strato di modulazione portante 18. E 'esposto un basso CCT di 1.970 K e l'efficienza energetica del 24 lm / W. Successivamente, un OLED secco trasformati costituito of tre strati emissive insieme con uno strato di modulazione vettore è stato segnalato 19. La sua efficienza potere era 21-3 lm / W e varia con la TDC, che variava da 2.500 K a 1.900 K. Nel 2014, Hu et al. ha riportato un OLED ibrido secco trattati con strati emissive doppi separati da uno strato intermedio, che ha mostrato una elevata efficienza di potenza di 54,6 lm / W e una bassa CCT di 1.910 K 20. Di recente, il gruppo di Jou ha fabbricato una ad alta efficienza a lume di candela in stile OLED impiegando doppi strati emissive 21. E 'esposta una elevata efficienza di potenza di 85,4 lm / W con un CCT di 2.279 K. Fino ad ora, sono stati fatti tutti gli sforzi per sviluppare l'alta efficienza, i dispositivi a lume di candela in stile OLED a basso TDC, utilizzando processi a secco e le architetture di dispositivi complicati 17, 18, 19, 20, 21, 22. L'elaborazione di un OLED a lume di candela con la fattibilità bagnato-processo, mentre allo stesso tempo avere un CCT basso, una elevata efficienza di potenza e una qualità di luce ad alta è una sfida. Nessuno studio è stato sviluppato per descrivere la sensibilità spettro di emissione di una data sorgente di luce rispetto alla luce blu. La qualità della luce durante la notte può essere deciso / migliore per ridurre al minimo la soppressione della secrezione di melatonina.
Ci sono alcuni modelli segnalati che calcolano la quantità di soppressione. In primo luogo, Brainard et al. 23 e Thapan et al. 24 ha riferito la sensibilità spettrale utilizzando luce monocromatica. Successivamente, l'effetto della luce policromatica sulla soppressione della melatonina è stato descritto 25, 26. Quest'ultimo è adottato in questo studio, poiché la maggior parte degli apparecchi disponibili in commercio o fonti di illuminazione nuove sono policromatica e di calibrazionesull'intero campo visibile (cioè, dal rosso al viola).
In questo lavoro, presentiamo i protocolli completi per la fabbricazione di OLED a lume di candela senza blue-pericolo attraverso processi asciutto e bagnato. In entrambi i processi, l'architettura del dispositivo è semplificata impiegando un singolo strato di emissione senza strati modulazione carrier. Il elettroluminescente (EL) spettro del OLED fabbricato viene analizzato per il limite di esposizione della retina e per il livello di soppressione della secrezione di melatonina. Un limite massimo di esposizione di luce emessa alla retina è calcolato utilizzando l'aspetto teorico che è stato segnalato dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) 62471 27, 28. Il limite massimo di esposizione "t" viene calcolato utilizzando lo spettro di emissione di ogni OLED con la luminosità di 100 e 500 lx, sufficienti rispettivamente per la casa e illuminazione ufficio,. Tutte relative ste calcolops sono sequenzialmente dato nella sezione del protocollo. Inoltre, l'effetto della luce sulla sensibilità soppressione melatonina viene calcolato seguendo le equazioni del spettro di azione di soppressione melatonina 29. Il calcolo viene effettuato seguendo i passi indicati nella sezione del protocollo. I valori calcolati per il limite massimo di esposizione "t" e la sensibilità soppressione melatonina (%) rispetto al CCT sono riportati nella tabella 3.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le fasi più critiche nella fabbricazione di dispositivi OLED sono: 1) pulizia substrato di vetro, 2) la selezione del solvente appropriato, 3) sciogliendo i materiali organici, 4) formando uniformemente il film tramite spin-coating nel processo a umido, e 5 ) controllando la velocità di deposizione e spessore dello strato organico durante l'evaporazione termica. Inizialmente, la pulizia del substrato ITO anodo rivestito è un passo fondamentale per raggiungere un'elevata efficienza. Il substrato di vetro…
Declarações
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 |
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