JoVE Journal > Engineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Engenharia

Рабочие опасности свободной веча OLED

Published: March 19, 2017
doi:
10.3791/54644
, , , ,
1Department of Materials Science and Engineering,National Tsing Hua University

Summary

Мы представляем протокол для изготовления сине-опасных свободных зажженными органических светодиодах (OLED) для защиты глаз и секреции мелатонина.

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

В настоящее время, источники освещения, такие как LED и КЛЛ обильно используются для внутреннего и наружного освещения, частично для энергосберегающих причин. Тем не менее, эти огни богаты синим излучением, показывая более высокую тенденцию вызывать голубых опасностей. LED и КЛЛ излучают спектр , обогащенную синим светом, что приводит к необратимому повреждению клеток сетчатки 1, 2, 3, 4. Синий свет или интенсивный белый свет с высокой ЧМТ подавляет секрецию мелатонина, в oncostatic гормона, который может нарушить циркадный ритм 5, 6 и спального поведение 7, 8. Мелатонин, гормон , существенный для циркадного ритма, синтезируется в шишковидной железе 9. Высокий уровень мелатонина наблюдается в темное время суток в течение 24 ч светло-темно-Cycle 10. Тем не менее, интенсивный свет в ночное время подавляет его синтез и нарушает циркадный ритм 11. Мелатонин подавление из – за чрезмерного воздействия яркого света в ночное время может быть фактором риска развития рака молочной железы у женщин 12, 13, 14. Помимо этих опасностей, синий свет прерывает деятельность ночных амфибий и может представлять угрозу для экологической защиты. Он также сообщил , что светодиодное освещение в музеях является обесцвечивание фактические цвета картины маслом кисти Ван Гога и Сезанна 15, 16.

Таким образом, сине-излучение и низкий ССТ свечи как органический светодиод (OLED) может быть хорошей заменой для LED и КЛЛ. Свечи излучают сине-опасных явлений и низкий CCT (1,914 K) освещения, а также спектр излучения высокого качества (высокий индекс цветопередачи, CRI). эйWever, большая часть электроэнергии управляемых осветительных приборов излучают интенсивный синий свет со сравнительно высокой ЧМТ. Например, самый низкий ССТ составляет около 2300 К для ламп накаливания, а это 3000 или 5000 К для теплых или холодных белых люминесцентных ламп и светодиодных светильников. До сих пор низкая ОСИД ОДП почти свободным от синего излучения были изготовлены для человеческого дружественных освещения. В 2012 году группа Jou сообщили физиологически дружественную, сухой обработке, единый эмиссионный слой OLED с ЧМТ из 1,773 К и энергетической эффективности 11,9 лм / Вт 17. Устройство проявляли гораздо меньшую ЧМТ по сравнению с лампой накаливания (2300 K), а его энергетическая эффективность не была приемлемой с энергосберегающей точки зрения. Они сообщили о другой сухой обработке при свечах в стиле OLED с помощью двойных эмиссионные слоев вместе со слоем 18 модуляции несущей. Он проявлял низкую цветовую температуру 1,970 K и энергетическую эффективность 24 лм / Вт. Позже, сухой обработанный OLED, состоящий Oе трех эмиссионными слоев вместе с слоем модуляции несущей сообщалось 19. Его эффективность была мощность от 21 до 3 лм / Вт и разнообразным с ЧМТ, которая колебалась от 2500 К до 1900 К. В 2014 году , Ху и др. сообщили сухой обработке гибридных OLED с двойными эмиссионными слоев , разделенных прослойкой, которая показала высокую эффективность мощности 54,6 лм / Вт и низкий ЧМТ из 1,910 K 20. В последнее время группа Jou имеет изготовили высокоэффективную OLED свет свечей в стиле за счет использования двойных слоев эмиссионные 21. Компания продемонстрировала высокую эффективность мощности 85,4 лм / Вт с ЧМТ от 2,279 К. До сих пор все усилия не были сделаны , чтобы развить высокую эффективность, низкий уровень ОДП устройств при свечах стиле OLED путем использования сухих процессов и сложных архитектур 17 устройств, 18, 19, 20, 21, 22. Придумав с зажженными OLED экстракционной возможности, одновременно имея низкую ЧМТ, высокую энергетическую эффективность и высокое качество света является непростой задачей. Ни одно исследование не было разработано, чтобы описать чувствительность спектра излучения данного источника света относительно синего света. Качество света в ночное время может быть принято решение / улучшение, чтобы свести к минимуму подавление секреции мелатонина.

Есть некоторые модели, которые сообщили исчисляют сумму подавления. Во – первых, Brainard и др. 23 и Thapan и др. 24 сообщили о спектральной чувствительности с помощью монохроматического света. В дальнейшем, действие полихроматического света на подавление мелатонина был описан 25, 26. Последний принят в этом исследовании, так как большинство из коммерчески доступных светильников или новых источников света являются полихроматическая и диапазонпо всей видимой области спектра (т.е. от темно – красного до фиолетового).

В этой работе мы представляем комплексные протоколы для изготовления сине-опасных свободных свечах ОСИД через сухих и мокрых процессов. В обоих процессах, архитектура устройства упрощается за счет использования одного эмиссионного слоя без каких-либо слоев модуляции несущей. Электролюминесцентный (EL) Спектр сфабрикованному OLED анализируется на сетчатке предела воздействия на уровень мелатонина подавления секреции. Максимальный предел воздействия излучаемого света к сетчатке рассчитывается с использованием теоретического аспекта, сообщили в Международной электротехнической комиссии (МЭК) 62471 стандарт 27, 28. Максимальный предел экспозиции "т" рассчитывается с использованием спектра излучения каждого OLED при яркости 100 и 500 лк, достаточном для домашнего и офисного освещения, соответственно. Все похожие расчеты Steпс последовательно приведены в разделе протокола. Кроме того, эффект освещения на мелатонина чувствительности подавления рассчитывается следующими уравнениями спектра действия подавления мелатонина 29. Расчет производится, следуя инструкциям, приведенным в разделе протокола. Расчетные значения максимального предела экспозиции "т" и чувствительность подавления мелатонина (%) по отношению к ЦКТ приведены в таблице 3.

Protocol

Примечание: Все материалы, используемые не являются канцерогенными, не горюч и не токсичен. 1. Изготовление Сине-опасных явлений свободного Candlelight OLED Сухой процесс Возьмите предметное стекло в качестве подложки для нанесения покрытия с анодным слоем 125 нм оксида…

Representative Results

Вольтамперная-яркости характеристик получаемых при свечах ОСИД измеряются с помощью электрометра вместе с 100 метра яркости. Области выбросов 9 мм 2 для всех полученных сухих обработанных устройствами и 25 мм 2 для влажных обработанных устройств. Здесь мы…

Discussion

Наиболее важные шаги в изготовлении OLED-устройств, являются: 1) очистка стеклянной подложки, 2) выбора соответствующего растворителя, 3) растворение органических материалов, 4) равномерно формованием пленки через спиновые покрытия во влажном процессе, а также 5 ) регулирование скорости…

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Melton, R. Ultraviolet and blue light. Rev opt. 2, 151 (2014).
  2. Singerman, L. J., Miller, D. G. Pharmacological Treatments for AMD. Rev Ophthalmol. 10, 88-90 (2003).
  3. . . International Energy Agency final report on potential health issues on SSL. , (2014).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Arendt, J. Melatonin, circadian rhythms, and sleep. New Engl. J. Med. 343 (15), 1114-1116 (2000).
  8. Wiechmann, A. F. Melatonin: parallels in pineal gland and retina. Exp Eye Res. 42 (6), 507-527 (1986).
  9. Brown, G. M. Light, melatonin, sleep-wake cycle. J. pshychiatry. Neurosci. 19 (5), 345-356 (1994).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Monico, L. . S. Anal. Chem. 85 (2), 851-859 (2013).
  15. Jou, J. H. Organic light-emitting diode-based plausibly physiologically-friendly low color-temperature night light. Org. Electron. 13 (8), 1349-1355 (2012).
  16. Jou, J. H. Candlelight-style organic light-emitting diodes. Adv. Funct. Mater. 23 (21), 2750-2757 (2013).
  17. Jou, J. H. OLEDs with chromaticity tunable between dusk-hue and candle-light. Org. Electron. 14 (1), 47-54 (2013).
  18. 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).
  19. Jou, J. H. Enabling a blue-hazard free general lighting based on candlelight-style OLED. Optics Express. 23 (11), A576-A581 (2015).
  20. Jou, J. H. High efficiency low color-temperature organic light emitting diodes with a blend interlayer. J. Mater. Chem. 21, 17850-17854 (2011).
  21. Brainard, G. G. Action spectrum for melatonin regulation in humans: Evidence for a novel circadian photoreceptor. J Neurosci. 21 (16), 6405-6412 (2001).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. International Electrotechnical Commission. Photobiological safety of lamps and lamp systems. IEC 62471: 2006. , (2006).
  26. ICNIRP. ICNIRP guidelines on limits of exposure to incoherent visible and infrared radiation. Health Physics. 105 (1), (2013).
  27. Jou, J. H. Melatonin suppression extent measuring device. Patent. , (2012).
  28. 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).
  29. Commission International de l’Éclairage. . Method of measuring and specifying colour rendering of light sources. , 16 (1995).
  30. Jou, J. H. A universal, easy-to-apply light-quality index based on natural light spectrum resemblance. Appl. Phys. Lett. 104, 203304-203309 (2014).
  31. Jou, J. H. Pseudo-natural light for displays and lighting. Adv. Optical mater. 3, 95-102 (2015).
  32. Jou, J. H. Wetprocess feasible candlelight OLED. J. Mater. Cem. C. , (2016).
  33. Kim, B. S. UV-ozone surface treatment of indium-tin-oxide in organic light emitting diodes. J. Korean Phys. Soc. 50, 1858-1861 (2007).
  34. 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).
  35. Duan, L. Solution processable small molecules for organic light-emitting diodes. J. Mater. Chem. 20, 6392-6407 (2010).
  36. Kim, S. K. Low-power flexible organic light-emitting diode display device. Adv. Mater. 23, 3511-3516 (2011).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. Volz, D. Auto-catalysed crosslinking for next-generation OLED-design. J. Mater. Chem. 22, 20786-20790 (2012).
  41. 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).
  42. 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).

Tags

Blue HazardCandlelight OLEDMelatonin SuppressionRetina ExposureDry FabricationITO AnodeThermal EvaporationOrganic LayersEncapsulation
check_url/pt/54644?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Jou, J., Singh, M., Su, Y., Liu, S., He, Z. Blue-hazard-free Candlelight OLED. J. Vis. Exp. (121), e54644, doi:10.3791/54644 (2017).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image