現有 LED 技術加新材料,交大研發可撓式白光 LED 片狀光源

發光二極體(LED)逐漸發展為固態照明主流技術,並廣泛應用於照明、顯示器背光、汽車照明產業等,而進階可撓式 LED 技術也吸引愈來愈多人投入研發。據國際光學期刊《Optics Express》最新刊載內容,台灣的交通大學研究團隊研發出高效率可撓式白光 LED 薄片,未來可望應用在大面積照明燈具、穿戴式裝置、顯示器等領域。

通常在提到可撓曲片狀光源時,較為人熟知的是有機發光二極體(OLED)。交大光電系統所副教授林建中表示,可撓式 LED 與 OLED 相比,前者不僅效率較高、壽命較長,而且成本較低極具競爭力。

這次刊載於《Optics Express》的可撓式白光 LED 尺寸約 5 x 5 cm,採用聚亞醯胺(Polyimide,PI)軟性基板,上面覆蓋一層銅箔,透過微影(photolithography)製程與氧電漿蝕刻製作電極圖案。

研究團隊利用覆晶接合技術,將 81 顆 1.143 x 1.143 mm 大小的藍光 LED 晶片,以異方性導電膠(anisotropic conductive film)黏著於基板上。 而為了產生白光,LED 晶片上需再添加一層聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)螢光粉薄膜,含黃色螢光體「Y3Al5O12:Ce3+」與紅色螢光體「CaAlSiN3:Eu2+」。PDMS 無毒且不可燃,具有高透光度、高穩定性與高柔韌性等特點。

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▲ 可撓式白光 LED 薄片結構

藉由覆晶 LED、PI 基板與 PDMS 螢光粉薄膜,成功打造出厚度約 6 mm 的可撓式白光 LED 薄片,可散發暖白或冷白光。在色溫 3,000 K 與 5,000 K 下,最大發光效率分別可達 81 lm/W 與 120 lm/W,不僅發光效率高,所產生的光源分布也均勻一致,均勻度達 85 %。至於可撓曲程度,曲率半徑可達 15 mm。

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▲ 光通量表現在撓曲變化下並無太大影響,適用於可撓式顯示器及照明燈具上

此外,可撓式白光 LED 以室內溫度攝氏 25 度,進行 1,000 小時使用壽命測試,實測結果為發光效率耗損 2.5 %,預估 1 萬小時將耗損 22 %。儘管使用壽命不如一般 LED 照明來得耐久,在持續提升可撓式白光 LED 整體表現下,可望進一步突破技術,未來實際導入更多應用當中。

來源:科技新報

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