TWI440802B - 有機發光二極體白光光源 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光源，且特別是有關於一種用於照射植物的有機發光二極體白光光源。
在植物生長的過程中，光照為不可缺少的條件。目前，一般業者常使用人工的照明系統，以提供植物充足及適當的光照，進而加速植物成長或改善植物的品質。舉例來說，已採用白熾燈、螢光燈、發光二極體或雷射二極體等作為植物用照明光源，然而由於其各自有不完善之處，導致應用面受到限制。
詳言之，白熾燈源與螢光燈源的發光效率不高，因此於照射時會產生高熱，導致植物容易被燒傷。再者，由於白熾燈源或螢光燈源為非平面光源的點狀或線狀光源，因此在使用時必須拉高其與植物之間的距離，以達到均勻照射，故具有需佔用較大空間的缺點。此外，此等光源具有固定的頻譜，因此無法針對植物的特性來調整各頻譜的強度，故難以達成加速植物成長的目的。另一方面，雖然發光二極體與雷射二極體可藉由矩陣排列而製作出類平面光源，以縮小照射距離，但高密度矩陣排列之驅動模組具有組裝複雜及易產生高熱的缺點，導致光源系統的可靠度不佳。
本發明提供一種有機發光二極體白光光源，可有效地被植物吸收利用。
本發明提出一種有機發光二極體白光光源，其適合應用於照射植物。白光光源包括第一色光與第二色光。第一色光的發光頻譜峰值介於第一波段之間。第二色光的發光頻譜峰值介於第二波段之間。白光光源至少由第一色光與第二色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。
基於上述，本發明之有機發光二極體白光光源至少由第一色光與第二色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。由於此白光光源的頻譜與植物進行光合作用的響應頻譜之間具有高重合度，因此此光源可有效地被植物吸收利用，進而促進植物生長。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明之一實施例提出一種有機發光二極體白光光源，其適合應用於照射植物。白光光源包括第一色光與第二色光。第一色光的發光頻譜峰值介於第一波段之間。第二色光的發光頻譜峰值介於第二波段之間。在一實施例中，第一色光例如是包括藍光，第一波段例如是介於400nm~500nm之間。在另一實施例中，第一色光例如是淺藍光，第一波段例如是介於460nm~500nm之間。在一實施例中，第二色光例如是包括紅光，第二波段例如是介於610nm~700nm之間。在另一實施例中，第二色光例如是紅光，第二波段例如是介於610nm~640nm之間。在又一實施例中，第二色光例如是深紅光，第二波段例如是介於640nm~700nm之間。此外，在再一實施例中，第二色光也可以是紅光與深紅光的組合，第二波段例如是介於610nm~700nm之間。
白光光源至少由第一色光與第二色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。此處，介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度係指在白光光源的發光頻譜曲線下方的總面積中，介於520nm~580nm波段下方的面積所佔的百分率。換言之，在本實施例中，介於520nm~580nm波段下方的面積在白光光源的發光頻譜曲線下方的總面積中所佔的百分率實質上等於或低於20%。
在一實施例中，第一色光例如是藍光，第二色光例如是紅光，以混光形成白光光源。其中，第一波段例如是介於400nm~500nm，第二波段例如是介於610nm~700nm之間。換言之，在上述實施例之白光光源的發光頻譜中，其具有至少兩支主要峰值，其中一主要峰值例如是介於400nm~500nm，以及另一主要峰值例如是介於610nm~700nm之間，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上低於總發光頻譜強度的20%。
在另一實施例中，第一色光例如是淺藍光，第二色光例如是紅光，以混光形成白光光源。其中，第一波段例如是介於460nm~500nm，第二波段例如是介於610nm~640nm之間。換言之，在上述實施例之白光光源的發光頻譜中，其具有至少兩支主要峰值，其中一主要峰值如是介於460nm~500nm，以及另一主要峰值例如是介於610nm~640nm之間，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上低於總發光頻譜強度的20%。
在又一實施例中，第一色光例如是淺藍光，第二色光例如是深紅光，以混光形成白光光源。其中，第一波段例如是介於460nm~500nm，第二波段例如是介於640nm~700nm之間。換言之，在上述實施例之白光光源的發光頻譜中，其具有至少兩支主要峰值，其中一主要峰值如是介於460nm~500nm，以及另一主要峰值例如是介於640nm~700nm之間，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上低於總發光頻譜強度的20%。
圖1A為可應用於本發明之一實施例之有機發光二極體白光光源的一種有機發光二極體。請參照圖1A，在本實施例中，有機發光二極體100包括依序配置的陰極層110、電子傳輸層120、第一有機發光層130a、第二有機發光層130b、電洞傳輸層140以及陽極層150。在本實施例中，陰極層110的材料例如是鋁，其厚度例如是150奈米。電子傳輸層120的材料例如是4,7-二苯基-1,10-鄰菲囉晽(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，Bphen)，其厚度例如是15奈米。電洞傳輸層140的材料例如是TCTA，其厚度例如是20奈米。陽極層150的材料例如是銦錫氧化物。在本實施例中，有機發光二極體100例如是更包括電洞注入層(圖未示)與電子注入層(圖未示)，電洞注入層配置於電洞傳輸層140與陽極層150之間，電子注入層配置於電子傳輸層120與陰極層110之間。在本實施例中，電洞注入層的材料例如是m-MTDATA:F4
-TCNQ，其厚度例如是110奈米。電子注入層的材料例如是摻雜有鋰離子的4,7-二苯基-1,10-鄰菲囉晽(Bphen：Li)，其厚度例如是30奈米。
在本實施例中，第一有機發光層130a例如是用以發出第一色光，第二有機發光層130b例如是用以發出第二色光，白光光源至少由第一色光與第二色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。在本實施例中，第一有機發光層130a的材料例如是淺藍色磷光材料，其包括mCP:FIrpic，第一有機發光層130a的厚度例如是7.5奈米。第一色光例如是淺藍光，其發光頻譜峰值例如是介於460nm~500nm之間，且其波長例如是474nm。第二有機發光層130b的材料例如是紅色磷光材料，其包括TCTA:Ir(btp)2
(acac)，第二有機發光層130b的厚度例如是20奈米。第二色光例如是紅光，其發光頻譜峰值例如是介於610nm~640nm之間，且其波長例如是620nm。
圖1B為圖1A所示之有機發光二極體發出的白光光源的波長對強度的頻譜以及植物進行光合作用的波長對強度的響應頻譜，其中有機發光二極體的電壓為3.8V、亮度為2000 nits、照度為5000 lux、功率為35~40 lm/W以及色溫為5000 K。在圖1B中，更繪示目前一般有機發光二極體的發光頻譜，以與本實施例之有機發光二極體白光光源的發光頻譜比較。請參照圖1B，在本實施例之白光光源的發光頻譜中，其具有兩支主要峰值，其中一主要峰值例如是由第一有機發光層130a提供，其介於460nm~500nm之間且例如是474 nm，以及另一主要峰值例如是由第二有機發光層130b提供，其介於610nm~640nm之間且例如是620nm，且介於520nm~580nm波段下方的面積低於白光光源的發光頻譜曲線下方的總面積的20%。再者，由圖1B可知，相較於目前一般有機發光二極體的發光頻譜，本實施例之白光光源的發光頻譜與植物進行光合作用的響應頻譜的重合度較高，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度較低，因此本實施例之白光光源可有效地被植物吸收利用，進而促進植物生長。
在本實施例中，是以全磷光有機發光二極體作為白光光源，其為具有寬頻、高效率、低發熱以及輕薄等特性的平面光源。因此，以此光源照射植物，能達到大面積且均勻的平面照射。再者，由於有機發光二極體不產生高熱，因此可以對植物進行近距離照射，故可節省空間。另一方面，本實施例之有機發光二極體白光光源不需複雜組裝與驅動電路，因此具有較佳的可靠度。特別是，本實施例之白光光源具有頻譜多樣性，因此可以根據植物的特性對白光光源的頻譜進行調整，以達到最有利於植物生長的照射條件。
圖2A為可應用於本發明之一實施例之有機發光二極體白光光源的一種有機發光二極體。請參照圖2A，在本實施例中，有機發光二極體200例如是堆疊型有機發光二極體，其包括依序配置的陰極層210、第一電子傳輸層220a、第一有機發光層230a、第二有機發光層230b、第一電洞傳輸層240a、電荷產生層250、第二電子傳輸層220b、第三有機發光層230c、第二電洞傳輸層240b以及陽極層260。陰極層210、電子傳輸層220a、220b、電洞傳輸層240a、240b以及陽極層260的材料可以參照前一實施例中所述，於此不贅述。特別注意的是，雖然在本實施例中是以圖2A所示的堆疊型有機發光二極體為例，但本發明不限於此，換言之，具有其他構型的堆疊型有機發光二極體亦可應用於本發明之有機發光二極體白光光源。
在本實施例中，第一有機發光層230a例如是用以發出第一色光，第二有機發光層230b例如是用以發出第二色光，以及第三有機發光層230c例如是用以發出第三色光。在本實施例中，白光光源至少由第一色光、第二色光以及第三色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。在本實施例中，第一有機發光層230a的材料例如是淺藍色磷光材料，其包括mCP:FIrpic，第一有機發光層230a的厚度例如是7.5奈米。第一色光例如是淺藍光，其發光頻譜峰值例如是介於460nm~500nm之間，且其波長例如是474nm。第二有機發光層230b的材料例如是深紅色磷光材料，其包括TCTA:Ir(btp)2(acac):PtOEP，第二有機發光層230b的厚度例如是20奈米。第二色光例如是深紅光，其發光頻譜峰值例如是介於640nm~700nm之間，且其波長例如是650nm。第三有機發光層230c的材料例如是深藍色螢光材料，其包括MADN:DSA-Ph，第三有機發光層230c的厚度例如是25奈米。第三色光例如是深藍光，其發光頻譜峰值例如是介於400nm~460nm之間，且其波長例如是460nm。特別一提的是，在另一實施例中，第二有機發光層230b的材料可以是紅色磷光材料，其包括PtOEp，以及第二色光可以是紅光，其波段例如是介於610nm~640nm之間。
圖2B為圖2A所示之有機發光二極體發出的白光光源的波長對強度的頻譜以及植物進行光合作用的波長對強度的響應頻譜，其中有機發光二極體的電壓為6.5V、亮度為2000 nits、功率為30 lm/W以及色溫為5000 K。請參照圖2B，在本實施例之白光光源的發光頻譜中，其具有四支主要峰值，其中一主要峰值例如是由第一有機發光層230a提供，其介於460nm~500nm且例如是474 nm，其中兩主要峰值例如是由第二有機發光層230b提供，其介於610nm~640nm及640nm~700nm之間且例如是620nm及650 nm，以及另一主要峰值例如是由第三有機發光層230c提供，其介於400nm~460nm之間且例如是460 nm。此外，在本實施例中，介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度僅為總發光頻譜強度的12%，換言之，介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上低於總發光頻譜強度的20%。再者，由圖2B可看出，本實施例之白光光源的發光頻譜與植物進行光合作用的響應頻譜的重合度高，因此白光光源可有效地被植物吸收利用，進而促進植物生長。
在本實施例之堆疊型有機發光二極體200中，是以第一有機發光層230a與第二有機發光層230b作為一發光單元，以及以第三有機發光層230c作為另一發光單元。在本實施例中，第一有機發光層230a與第二有機發光層230b例如是採用磷光材料所製成，以及第三有機發光層230c例如是採用螢光材料所製成，換言之，堆疊型有機發光二極體可以是由不同發光系統所組合而成。當然，在另一實施例中，堆疊型有機發光二極體也可以是由同一系統所構成。此外，雖然在本實施例中是以有機發光二極體白光光源由第一色光、第二色光以及第三色光混光形成，但本發明不以此為限，換言之，在其他實施例中，有機發光二極體白光光源可由更多種色光混光形成，只要在所形成的白光光源中，介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%即可。
綜上所述，本發明之有機發光二極體白光光源至少由第一色光與第二色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。由於此白光光源的頻譜與植物進行光合作用的響應頻譜之間具有高重合度，因此此光源可有效地被植物吸收利用，進而促進植物生長。特別是，以有機發光二極體作為白光光源，其為具有寬頻、高效率、低發熱以及輕薄等特性的平面光源。因此，以此光源照射植物，能達到大面積且均勻的平面照射。再者，由於有機發光二極體不產生高熱，因此可以對植物進行近距離照射，故可節省空間。另一方面，由於有機發光二極體白光光源不需複雜組裝與驅動電路，因此具有較佳的可靠度。特別是，本發明之有機發光二極體白光光源具有頻譜多樣性，因此可以根據植物的特性對白光光源的頻譜進行調整，以達到最有利於植物吸收的光照射條件，進而促進植物生長。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200‧‧‧有機發光二極體
110、210‧‧‧陰極層
120、220a、220b‧‧‧電子傳輸層
130a、130b、230a、230b、230c‧‧‧有機發光層
140、240a、240b‧‧‧電洞傳輸層
150、260‧‧‧陽極層
250‧‧‧電荷產生層
圖1A為可應用於本發明之一實施例之有機發光二極體白光光源的一種有機發光二極體。
圖1B為圖1A所示之有機發光二極體發出的白光光源的波長對強度的頻譜以及植物進行光合作用的波長對強度的響應頻譜，其中有機發光二極體的電壓為3.8V、亮度為2000 nits、照度為5000 lux、功率為35~40 lm/W以及色溫為5000 K。
圖2A為可應用於本發明之一實施例之有機發光二極體白光光源的一種有機發光二極體。
圖2B為圖2A所示之有機發光二極體發出的白光光源的波長對強度的頻譜以及植物進行光合作用的波長對強度的響應頻譜，其中有機發光二極體的電壓為6.5V、亮度為2000nits、功率為30 lm/W以及色溫為5000K。
Claims (11)
- 一種有機發光二極體(OLED)白光光源，適合應用於照射植物，該白光光源包括：一第一色光，其發光頻譜峰值介於一第一波段之間；一第二色光，其發光頻譜峰值介於一第二波段之間；以及一第三色光，其發光頻譜峰值介於一第三波段之間；其中該白光光源至少由該第一色光、該第二色光與該第三色光混光形成，且介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上等於或低於總發光頻譜強度的20%。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第一色光包括藍光。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第一波段介於400nm~500nm之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第一波段介於460nm~500nm之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第二色光包括紅光。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第二波段介於610nm~700nm之間。
- 如申請專利範圍第6項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第二波段介於610nm~640nm或640nm~700nm之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光 光源，其中該第一波段介於460nm~500nm，該第二波段介於610nm~640nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第一波段介於460nm~500nm，該第二波段介於640nm~700nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中該第一波段介於460nm~500nm之間，該第二波段介於640nm~700nm之間，該第三波段介於400nm~460nm之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體白光光源，其中介於520nm~580nm波段之發光頻譜貢獻強度實質上佔總發光頻譜強度之12%。
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