EN
新闻中心壹光科技研发的处于世界领先地位的OLED照明器具属自主知识产权,填补了中国该类产品民族工业的空白。

OLED健康照明与宁壹婴儿级OLED灯设计

浏览量:1397  发布时间:2017-01-09

1. 引言

 

自从1879年爱迪生发明了世界上第一支实用化的白炽灯开始,人类便进入了电光源照明时代。经过短短一百多年的发展,从最初的白炽灯、荧光灯,到21世纪的固态照明,电光源技术已经取得了长足的进步。当然,这种进步更多地体现在与产品经济性密切相关的指标上,即以更少的资源投入取得更多的光能。因此,这就造成了电光源的发展始终围绕更高的光效、更长的寿命、更低的价格这样的主题而发展。

在照明发展的早期阶段,这种发展的方向无可厚非。然而,随着社会的进步与发展,人类在享受照明带来便利的同时,也开始更加关注照明对人的健康与安全的影响:

20世纪30年代国际天文界提出了光污染的概念,1941年荷兰科学家Kruithof提出了色温与照度的舒适度曲线[1],20世纪90年代,人们开始认识到荧光灯频闪对视力、眼疲劳方面的影响[2],2002年美国布朗大学David Berson教授发现第3种感光细胞,提出了夜间照明对人体生物节律的影响[3],2009国际电工委员会正式发行了IEC62471《灯和灯系统的光生物安全性》[4]。2012年,国家电光源质量监督检验中心(上海)发布了LED产品蓝光危害测试结果,27个样品中有13个属于1类风险[5]

光源频闪、蓝光危害、汞污染、眩光等一系列传统光源的问题逐渐被越来越多的消费者所关注,这就要求我们照明行业紧密结合并正确引导消费需求,建立具有科学依据的产品开发、评价体系,提高产品的“健康含量”,实现企业价值与社会责任的协调发展。

2. OLED与生俱来的生物安全(健康照明)特性

OLED(organic light emitting diode)有机发光器件作为最新一代照明技术,采用了独特的有机薄膜发光的原理与器件结构,是第一种真正的人造面光源。在现阶段,其光效、寿命、显色性指标都已达到一定的技术水平,见表1。而在光的健康、安全方面,OLED则具有与生俱来的优势。

 


厂商

光效lm/W

相关色温K

显色性

LG

>55,>60

30004000

>90

OLED works

42~50

2900

>80

Osram

>40

3400

>80

FOL

>65

2700, 3000

>90

表1 OLED光源技术指标(2016,根据厂商产品规格书)

 

1) OLED有机材料特性及制造工艺决定其适于制造大面积、低亮度(一般<50000cd/m2)的面光源。这会带来两方面的好处:一是辐射强度低,较易满足IEC62471《灯和灯系统的光生物安全性》标准,测试数据见表2;二是在照度满足要求的情况下,相对于点光源、线光源而言,不易造成眩光,提升了使用者的舒适性。

 

 

 
 

 表2 OLED光源光生物安全性实测值(3000K,3000cd/m2

2) OLED有机材料特性决定其光谱是连续光谱,蓝光光谱相对较弱,并且基本无紫外与红外成份。这会带来三方面的好处:一是光谱都在可见光范围内,能量转换时浪费少;二是不易造成紫外、蓝光、红外危害;三是色温低,对人体生理节律影响较小。OLED典型光谱参考图1。

图1 典型OLED光谱(2700K)

3) OLED的技术原理决定其驱动电压低,光源温升小,且光源中无汞等重金属。而这也会带来三方面的好处:一是驱动电路可采用直流驱动,实现无频闪的设计;二是灯具设计过程中不需外加专门的散热机构;三是生产及使用过程中不会造成重金属污染。

 

3. 宁壹婴儿级OLED灯设计要求[6]

新生的婴儿各项生理机能尚未发育完全,视网膜透过率高、瞳孔无法自由调节、趋光,因此不健康的照明更易损伤其眼睛[7]。而新生婴儿的生理、心理特点又要求其父母必须在夜间不定期地对其进行照看,包括喂奶、换尿布、安抚等工作,需要大量的夜间照明。但现在市场上缺少专门针对新生婴儿护理的照明产品,或已有的类似产品,却并不能很好地满足各项需求。OLED作为天生健康安全的光源,则特别适用于此类产品的开发。

婴儿级OLED灯针对于0~1岁婴儿,主要用于新生婴儿父母夜晚照顾婴儿、安抚婴儿等场景,并构建出OLED光与婴儿之间的联系。通过前期的潜在客户调研、市场分析及育婴理论的研究,我们提出了婴儿级OLED灯设计的要点:

1) 安心:产品设计首先必须满足健康、安全的要求,确保产品使用过程中,婴儿不会承受光、电、热、结构、材质方面的风险。

2) 舒心:产品除了考虑音乐安抚的功能外,还需通过柔和的光线、舒服的触感来实现与婴儿的交互,增加婴儿的舒适感。同时,产品也需有适宜的外型。

3) 产品应具有一定功能。产品光照应基本满足父母夜间各项作业,产品操作便捷且携带方便。

OLED婴儿灯设计的具体要求参考表4。

 

 

类别

子类别

设计指标

安心

光生物安全

满足IEC 62471无风险级要求,且测试数值应尽量低

无频闪

直流驱动,满足IEEE PAR1789

低电压,无有害电磁辐射

最高电压10V,限流保护

电磁辐射满足IEC 62493

结构圆滑、安全的外壳材质

外壳无锐角,1m跌落产品不被破坏

外壳满足FDA可食品接触级要求

舒心

睡前音乐安抚

音乐数3首,轻柔的音乐

亮度、光色舒适

最大亮度<3000cd/m2 ,CCT3000K,开关灯时渐亮渐暗

触感舒适

外壳采用硅胶材质

造型可爱

模块化设计,卡通造型

省心

夜间光照足够

光通量>20lm

操作便捷

振动开关、亮度/音量记忆、亮度音量可调

便携式

自带电池,一次充电工作时间>10小时

渐亮渐暗

开关灯时渐亮渐暗

表4  宁壹OLED婴儿灯设计要求

 

4. 宁壹婴儿级OLED灯设计实现

为满足婴儿级OLED灯设计要求,在设计过程中,我们主要完成了三方面的设计。

1) 模块化设计:采用相同的OLED发光模块,搭配不同的食品接触级硅胶外壳,实现了产品的系列化及外形的多样化。另外,因为采用的食品接触级硅胶外壳,可保证产品的抗摔性、外部结构圆滑、舒适的触感以及实现产品的二次配光,使光线更加柔和。请参考图2。

 

 
   

      图2 模块化设计

2) OLED发光模块设计:透明塑料保护膜提供对OLED光源的保护,防止OLED光源损坏。OLED光源提供健康、安全的照明。音乐&控制电路则主要完成OLED光源及MP3播放器的驱动、控制功能,在设计上实现了电池直流供电、振动开关、亮度/音量调节、无有害电磁辐射等要求。塑料外壳&按键主要实现外部防护及产品操作接口。OLED发光模块结构请参考图3。

 

 
   

                                                图3 OLED发光模块

3) 设计了两种光谱的55*53*1.4mm OLED光源。OLED光源采用了基于玻璃基板的叠层式结构设计,为进一步降低蓝光危害的风险,在2700K产品的基础上,进一步开发了琥珀色的OLED的光源,其光谱不含有500nm以下的蓝光成分。琥珀色光源光谱请参考图4。此尺寸的OLED光源在3000cd/m2的亮度下,光通量可超过20lm。

图4 琥珀色OLED光源光谱

宁壹婴儿级OLED灯完成设计并制作样品后,我们对照设计要求对样品的性能及功能进行了一系列的测试与改进,最终,OLED婴儿灯样品完全达到设计要求,并形成了OLED婴儿灯产品系列。请参考图5。

 

 图5 宁壹婴儿级OLED灯系列

5. 结论

具有自主知识产权的宁壹婴儿级OLED灯完成设计与开发后,进行了产品客户试用与产品试销。从客户的反馈意见来看,以OLED光健康、安全作为主要出发点的产品设计,已经取得了不少消费者的关注与认同。因此,相对于传统照明,OLED除了具有大家可以直观感受到的面光源、轻薄、柔性等特点外,其天生具有的光健康、安全特点也是其不可忽视的优势,而这个优势也将在OLED照明市场发展的初期扮演举足轻重的角色。

 

[1] Kruithof "Tubular Luminescence Lamps for General Illumination," Philips Technical Review, vol.6, 65-96, 1941

[2] 王伟,刘磊,刘尔立 《读写作业台灯的频闪研究》

[3] 罗勇军,牟通升,温晓芳《光健康与国际标准化的进展》照明工程学报

[4] IEC62471《灯和灯系统的光生物安全性》

[5] 俞安琪 《LED照明产品蓝光危害的检测分析和富蓝化的分析及建议》

[6] 宁壹:南京第壹有机光电有限公司注册商标

[7] F. M. Barker, G.C. Brainard, FDA 785345 0090 RA, US Food and Drug Administration: Washington DC.  



内容来源: 江苏壹光科技有限公司

本文网址: http://www.first-oled.com/knowledge/17.html

返回列表
新闻中心 News Center