在我的上一篇文章中，我讨论了无机LED和OLED之间发射区域大小的差异，以及如何影响照明设计师在将这些设备集成到固态照明（SSL）灯具中时必须做出的多种选择。在这篇文章中，我将讨论第二个重要的差异：每种技术产生宽发射光谱的方式，以及这如何影响它们的照明特性。
OLED和LED发射光谱
无机LED材料的晶体结构往往会产生较窄的电致发光（EL）光谱，这些光谱对人眼来说看起来颜色较纯净。虽然研究出了无机LED产生白色照明的许多方法，但最经济的方法是将LED器件发出的短蓝色波长电致发光（EL）与涂在LED外表面的黄色（有时是绿色和红色)发光荧光粉结合在一起。荧光粉吸收LED的发光，然后在吸收过程中以较低波长重新发射，这个过程被称为光致发光（PL)。来自无机LED的蓝色EL和荧光粉PL相结合，构建了白色照明所需的广谱。值得注意的是，用这种方法很难在红色区域达到足够的光谱功率密度，这就是为什么使用无机LED的灯具有时可能具有较低的显色指数（CRI）的原因。此外，以这种方式产生的白色照明可能含有过量的短波蓝光辐射，特别是更中性和更冷的色温，这可能对人体健康有害。
在有机发光二极管（OLED）中，发光掺杂材料EL可以是窄光谱或宽光谱，这取决于分子设计，但通常来说，单个分子的发光不足以用于白光固态照明（SSL）应用。虽然有几种方法已经被证明了，但产生高效白光发射最有效的方法是将蓝、绿、红有机发光主体材料(Host材料)和发光掺杂材料(Dopant材料)集成到一个设备中。通常，这些系统必须放置在不同的发射层中，以获得良好的光谱控制和高效率，由于OLED材料具有非晶层结构，这一点非常容易实现。其中一个用于蓝色发射的“叠层”，另一个用于红色和绿色（或黄色）的“叠层”，可以灵活地选择发光掺杂材料和发射层，以优化整体EL光谱。值得强调的是，所有发射层都是由电流直接激发的，而不是依靠光子的吸收和再发射来实现更长的光谱波长。这为平衡红光、绿光和蓝光的照明提供了更大的自由度，因此基于OLED技术的宽光谱SSL具有较高的显色指数（CRI），通常超过90。这种灵活性也是OLED照明不含对眼睛和皮肤有害的紫外波长，及不含可能干扰与人类健康的过度蓝光波长的原因。
作为二极管，无机LED和 OLED本质上是直流电（DC）设备，如果需要的话，可以在SSL灯具中运行DC设备。直流电运行的优点是无灯光闪烁的风险，这可以导致眼部疲劳和头痛。使用直流电时，可以通过减少输出的电流来降低照明输出。然而，对于无机LED和OLED技术，当电流减小时，由于红光、绿光和蓝光发射效率的差异，发射光谱可能会发生变化。无机LED SSL通常会随着调光而转向较冷的色温，而OLED SSL则会转向较暖的色温，后者通常在较暗的光线水平下更受欢迎。这两种技术都可以用脉宽调制（PWM）驱动来实现调光，并且通过恰当的驱动器设计，可以产生低闪烁的照明。
SSL的运行生命周期
当然，讨论无机LED和OLED照明技术时，不能不提到使用寿命。对于无机LED设备，使用寿命主要受到热量的影响，这可能是由于使用高电流密度或灯具中散热不足所导致的。通过适当的设计，使用寿命可以超过100000小时，具体取决于不同的条件。尽管无机材料非常坚固，但在构建阵列时会使用许多电气和热连接部件，这反而增加了出现故障的机会，因此制造商需要采取适当的设计和可靠性测试步骤，以确保产品质量。
OLED的使用寿命主要与其所受的电流量成正比。通过提高器件效率，可以实现较长的寿命，从而降低了照明输出所需的电流。在OLED照明中，通过正确选择发光主体材料(Host材料)和发光掺杂材料(Dopant材料)并设计器件来实现这一目标。特别是在同一设备中OLED照明制造商可以再次利用有机层结构的非晶体特质，将多个蓝色和黄色电致发光（EL）叠层组合起来，这会使给定电流量下的照明输出大致与使用的叠层数量成正比。目前，OLED SSL的最新技术采用六个叠层结构，可实现超过100000小时的使用寿命，这已足够满足一般照明应用的需求。热量也可能影响OLED SSL的使用寿命，但值得注意的是，该技术现已商业化，正在用于外部汽车照明功能，如尾灯等，这些应用需要通过高达105摄氏度的温度测试才能获得认可。
OLED和无机LED技术相结合
无机LED和OLED SSL为不同的一般照明体验提供了不同的选择，使设计师在实现照明空间设计时拥有更多的选择。在某些情况下，这两种SSL技术的特性非常互补。举个很好的例子，那是Acuity的Peerless Olessence和Nadarra的Rex 2，它们都是室内照明灯具，专为办公室、商业场所和酒店空间设计，如会议室、客房、休息室、公共区域、酒吧/餐厅、入口、浴室和走廊。这些灯具充分利用了OLED的柔和及漫射输出特性，用于直接照明，并结合了无机LED的强大性能，用于来自灯具的间接照明。总体效果是时尚而优雅的照明灯具，融合了两种技术的最佳特点，提供崭新的照明体验。
在过去的十年里，无机LED和OLED SSL的性能已经显著提高，已经满足市场需求在性能和成本之间的平衡。随着引入新材料、器件结构和制造方法，这一趋势将继续发展下去。随着这些技术的广泛应用，我们正迈进一个全新的世界，将无机LED和OLED照明以新颖有趣的方式融入到我们的产品和空间中。
作者：Kathleen Vaeth博士，OLED用户体验总监