OLED技術(shù)在民用飛機(jī)駕駛艙照明中的運(yùn)用

曾藝

【摘 要】當(dāng)前民用飛機(jī)駕駛艙照明運(yùn)用LED燈具存在布局困難，易產(chǎn)生眩光的問題，本文通過分析對比LED和OLED光源的性能，提出將OLED技術(shù)運(yùn)用于駕駛艙照明是具有可行性的，并可以解決駕駛艙燈具布局困難易產(chǎn)生眩光的問題，為民用飛機(jī)駕駛艙照明設(shè)計提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】LED；OLED；駕駛艙照明

0 引言

民用飛機(jī)駕駛艙照明系統(tǒng)是飛機(jī)照明系統(tǒng)中的重要組成部分，主要包括對頂部板、儀表板、中央操縱臺等區(qū)域的泛光照明設(shè)計以及飛行機(jī)組所需的局部照明設(shè)計，為飛行人員創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境。現(xiàn)役飛機(jī)的駕駛艙照明燈具光源主要有鹵素?zé)?、熒光燈和LED，而燈具根據(jù)這些光源類型的不同在空間有限的駕駛艙布局上也會有所變化。因此民用飛機(jī)駕駛艙照明系統(tǒng)設(shè)計中光源的選擇是一個非常重要的方面。目前先進(jìn)飛機(jī)中駕駛艙照明系統(tǒng)使用最為廣泛的為LED光源，OLED光源是一種新興的照明光源，其具有可延展、無眩光、發(fā)熱低等優(yōu)點受到各國的關(guān)注，目前已運(yùn)用于汽車和民用產(chǎn)品，本文提出將OLED照明技術(shù)運(yùn)用在駕駛艙照明系統(tǒng)，解決駕駛艙照明設(shè)計的布局困難、易產(chǎn)生眩光等問題，并通過與LED光源做比較提出OLED技術(shù)運(yùn)用的可行性。

1 駕駛艙照明燈具光源發(fā)展現(xiàn)狀

駕駛艙照明燈具光源目前經(jīng)歷鹵素?zé)簟晒鉄艉蚅ED光源的發(fā)展，而由于LED光源具有體積較之前光源小，亮度高，壽命長和工作穩(wěn)定等優(yōu)點，迅速在照明領(lǐng)域廣泛使用。但是LED光源也有其缺點，LED發(fā)光一般為點光源，發(fā)光光譜有尖峰，極易出現(xiàn)眩光，且眩光問題較白熾燈等光源更嚴(yán)重，同時發(fā)熱量高，長時間使用會使發(fā)光組件效率下降。同時在形成面光源的時候需要將點光源進(jìn)行排列，并罩上燈罩，因此燈具設(shè)計時需要一定的外形及安裝預(yù)留空間。OLED光源是目前最新的新興光源，由于其面光源發(fā)光特性及柔性可延展，發(fā)光光譜寬，光色柔和，接近自然光等優(yōu)點，本文提出將OLED技術(shù)運(yùn)用在駕駛艙照明系統(tǒng)中，可提高飛行員的舒適性和飛行安全，避免眩光，提高布置安裝的合理性、并減少重量。

2 OLED照明技術(shù)

OLED技術(shù)是利用有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場的驅(qū)動下，通過載流子復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光，其原理[1]是用ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定的電壓驅(qū)動下，電子和空穴分別經(jīng)過電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層使發(fā)光分子激發(fā)并輻射出可見光，輻射光從ITO一側(cè)觀察到，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在所施加的電壓達(dá)到適當(dāng)值時，正極的空穴和陰極電子以電流的形式分別由陽極和陰極注入且在電場的作用下反方向移動到達(dá)發(fā)光層中結(jié)合，在結(jié)合的過程中電子以光子的形式釋放出能量產(chǎn)生發(fā)光。

圖1 OLED發(fā)光結(jié)構(gòu)圖

由于OLED是高效節(jié)能的面光源，這樣的光源更能模仿自然光源，因此白光OLED的研究在世界范圍內(nèi)廣泛并深入地進(jìn)行，各種單色（藍(lán)、綠、紅等）和白光OLED 器件性能也隨之不斷地進(jìn)步。而由于OLED材料來源廣泛，可采用單一化合物發(fā)白光，也可采用多層結(jié)構(gòu)將藍(lán)、綠、紅等不同顏色的發(fā)光分子分別摻雜在器件中的不同區(qū)域，最后混合形成白光的方法產(chǎn)生白光。2006年和2009年，F(xiàn)orrest和Leo研究小組都在《Nature》上發(fā)表了基于藍(lán)色熒光與紅色綠色磷光材料的高效白光OLED，其發(fā)光效率分別達(dá)到了37.6lm/W和90lm/W[2-3]。因此，對OLED技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用正在積極的進(jìn)行中，為OLED技術(shù)的廣泛發(fā)展提供了前提和基礎(chǔ)。

3 對比分析

LED目前作為一種新型照明技術(shù)，由于其具有節(jié)能，環(huán)保，光效高以及易于控制等優(yōu)點被照明領(lǐng)域廣泛使用，新型的民用飛機(jī)駕駛艙照明系統(tǒng)也不例外，因此將OLED技術(shù)性能與其性能做出對比分析，為OLED技術(shù)在民用飛機(jī)中的運(yùn)用前景提供指導(dǎo)方向。表1為目前OLED與LED技術(shù)的性能對比，可以看出，OLED光源是面光源，且輕薄、柔性，發(fā)光譜接近自然光，幾乎無紅外輻射，相比LED光色更加均勻，讓人感覺更加舒適，設(shè)計自由度更高。此外，不同于LED半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)的光源，OLED是面光源，其優(yōu)點是發(fā)出的光更加均勻，變光的調(diào)節(jié)過程也是連續(xù)可變。該技術(shù)無需反射器，導(dǎo)光板等光學(xué)組件，因此會更輕便。此外，OLED技術(shù)無需任何冷卻，并在燈組內(nèi)部的造型布置也更加靈活，在未來照明領(lǐng)域中具有誘人的應(yīng)用前景。

由表1可知，OLED技術(shù)也有一些尚待解決的問題，例如光效目前不如LED照明，需要作出更多的研究，同時壽命和成本也需要研究者和制造者作進(jìn)一步的努力。在解決了這類問題后，OLED技術(shù)將是未來照明產(chǎn)品發(fā)展的主流趨勢之一。

表1 OLED與LED特性對比[5-6]

目前LED照明技術(shù)已在民用飛機(jī)駕駛艙照明中普遍運(yùn)用，某型飛機(jī)為駕駛艙泛光燈設(shè)計采用LED燈具，造型設(shè)計為方形。而由于駕駛艙區(qū)域設(shè)備眾多且需要造型優(yōu)美，使該泛光燈設(shè)計在造型復(fù)雜的駕駛艙無法獲得既滿足照度要求又滿足審美等設(shè)計要求的位置。因此，將OLED照明技術(shù)引入駕駛艙泛光燈設(shè)計，以O(shè)LED燈具柔性可延展的特性，采用貼合曲面的造型設(shè)計可以滿足設(shè)計要求。同時，由于OLED燈具光色均勻，接近自然光的面光源特性，該設(shè)計不產(chǎn)生眩光，完美解決燈具安裝困難，易產(chǎn)生眩光的問題，在達(dá)到高度裝飾性的同時能夠?qū)崿F(xiàn)高度舒適的效果。因此OLED照明技術(shù)在駕駛艙照明中是具有運(yùn)用前景的。

4 總結(jié)

本文通過分析對比OLED技術(shù)與LED技術(shù)的性能，并以駕駛艙泛光燈運(yùn)用為例，分析出運(yùn)用OLED技術(shù)的駕駛艙照明燈具在空間有限，設(shè)備眾多的駕駛艙中的運(yùn)用優(yōu)勢，解決駕駛艙照明燈具安裝復(fù)雜，易產(chǎn)生眩光的問題。因此，將OLED技術(shù)運(yùn)用在駕駛艙照明中是有運(yùn)用前景的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳金鑫，白光OLED照明[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2011.

[2]SUN Y U，GIEBINK N C，KANNO H，et al.Management of singlet andtriplet excitons for efficient white organic light-emitting devices[J].Nature，2006，440：908-912.

[3]REINEKE S，LINDNER F，SCHWARTZ G，et al.White organic light-emitting diodes with fluorescent tube efficiency[J].Nature，2009，459：234-238.

[5]王丹，文尚勝.高效白光OLED器件進(jìn)展及性能分析[J].照明工程學(xué)報，2015， 26（5）：142-148.

[6]張?zhí)煲?，顧?照明應(yīng)用中LED 和OLED 的比較及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[J].照明工程學(xué)報，2013，24（6）：90-94.

[責(zé)任編輯：田吉捷]