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OLED照明的杀手级应用 - 防癌
选择对人体真正友善的光源

【作者: 巫姿惠】2013年05月22日 星期三

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自1985年OLED被发明后,至今已将近30年了,一开始发明人及研究人员对于它可否成为量产商品并不抱持太大期望。


约莫13年前,台湾曾有企业挹注了大笔资金投入OLED开发,可惜技术的突破旷日废时,一直到了2006年,投资者对OLED灰心了,决定不再继续,许多钻研OLED的单位就此吹熄灯号,有太多台湾培育的OLED高手在一夕间失业,只能往国外发展。


「这是很可惜的!」清华大学材料系周卓辉教授说,当时台湾的金主们放弃这项投资,但其它国家没有放弃,很快地Sony就推出了OLED电视机;三星将OLED技术放进手机萤幕的核心技术。


看到其他国家超越我们,熟悉OLED的产学界意识到:这原本是我们先投入研发的,怎么是他国的企业先开花结果!但要再急起直追,时间空间的一来一回间,台湾已落后了其他国家好几年。


「人造太阳光」重拾台湾OLED翻身契机

就在2009年,周卓辉教授带领学生发表了「人照太阳光」开发成果,让大家看到了OLED放在照明应用上的弹性,因而引起国际上的关注。


人照太阳光的主要光源是OLED,它的机制透过程式编写来控制色温与光色的变化,产生的发光效果如同轨迹上运行的太阳,一天下来有明暗差异,由晨间温暖的微光,到中午时分的高亮度,黄昏时又转弱为昏黄红润的夕阳光。


作为照明,OLED属于超低色温、超高演色性的一种光源。尽管大家了解它的优点,但是要应用在商业市场中,得有强大的利基点来撑腰。


周卓辉分析指出,OLED成为主流照明商品前所遭遇的困难有二。首先是产品寿命,最初的OLED可能使用一次、一个瞬间即烧毁,幸好仰赖多年来许多优秀研发人员的投入,技术上的瓶颈一再突破,使OLED的使用时间慢慢拉长,从几分钟到一小时、再到一百小时、一千个小时,好消息是,截至2012年底为止,OLED发光设备的使用时数已可达到五万个小时。


第二是成本。 OLED产制的照明产品,在材料与制作上的成本远比其他种类的照明设备高得多,在各类主流照明商品发展成熟、大量生产、价格低廉的竞争下,OLED照明实在没有出头的机会。


为此,周卓辉花了两三年的时间,一直想为OLED找出「杀手级应用」,来弥补它成本偏高的弱势。究竟何种应用才能证明它的价值,让企业能够量产、让消费者有意愿购买?


找了很久,答案原来是「健康」。


实验证明,类烛光对人体最友善

讲到防癌,应该大家都很有兴趣。


癌症的发生原因百百种,而其中一个重要原因,就是人们在入夜后仍长时间使用不当的照明,干扰了褪黑激素的分泌,使得褪黑激素分泌量降低至原有的20%或以下!少了褪黑激素的帮忙,人体就无法有效率地修复细胞、强化免疫力,长期下来就让癌细胞有机可乘。


不当的照明光源中影响最大的就是日光灯与高色温的LED灯,经实验显示,入夜后只要经高色温LED灯照射达13分钟,人体内的褪黑激素分泌立刻减少50%,照射日光灯达15分钟亦有同样效果。


传统电灯泡是相对温和的光源,实验显示,电灯泡的光照射人体累计39分钟时,体内的褪黑激素才会减半。而身为罗曼蒂克代言人的蜡烛,则较上述光源都更加安全,使用需达66分钟,人体的褪黑激素分泌才会减半。


图1: 2008年日本發表的實驗報告:測量不同色溫光線在照射人體1.5小時後褪黑激素減低的百分比,以冷白螢光的降低80%影響最大(圖片來源:T. Kozaki at al, Neuroscience Letters, 439"发表的实验报告:测量不同色温光线在照射人体1.5小时后褪黑激素减低的百分比,以冷白萤光的降低80%影响最大(图片来源:T. Kozaki at al, Neuroscience Letters, 439 :256-9, 2008)


重点来了,褪黑激素的测量结果正说明了,夜晚应避免使用高色温、尤其是蓝光比例较高的光源如日光灯、LED灯,如果能采用与蜡烛光类似的低色温产品,就能确保褪黑激素保有80%以上的分泌量。


高色温的灯并非不好,只是这两者仅适合白天使用,例如办公室或是公共场所等,入夜后,尤其是晚上九点过后,就应该避免再使用这类照明,让体内的褪黑激素保持正常分泌,降低罹病的风险。


大力主张夜间照明重要性

2012年底,周卓辉投稿美国《Advanced Functional Materials》期刊,以一篇名为Candle Light-Style Organic Light-Emitting Diodes的文章在耶诞夜前夕刊登出来,他提出的「类烛光」概念得到该编辑团队的高度关注,并以最快速度将这篇文章发表出来。


「你想想,欧美国家的人民在自己家里,照明有使用日光灯吗?」周教授问道。


周教授说,他知道台湾的民众习惯使用日光灯,因为又便宜又亮,绝大多数的家庭都以日光灯为主。所以有好几年,只要有机会他就分享、作介绍,有研讨会就去参加、有媒体访问更是多多益善。国内已有几家新闻台、报纸都介绍过这个观念,但是这还不够,还是有太多消费者不知道夜间照明对身体健康的重大影响力。


「就像两百年前的英国,那时没有人喜欢吃杂粮面包,因为口感不好,阶级高的人们都喜爱吃白面包,认为杂粮面包是下等人在吃的。可是经过了一百年,人们用这么长的时间才证实,原来,杂粮面包、黑麦面包才是对人体健康有益的。」


照明也是啊,日光灯的普及也不过是这几十年之间的事,更早以前大家都还用着电火球(电灯泡)呢,而现在罹癌率这么高,就像是重演当年为了口感只吃白面包牺牲健康的故事,这一回不知道又要花费几十年的时间,人们才能明白照明之于健康之间的关系,选择真正对人体友善的光源。


周卓辉大力主张,夜间照明应该采用低色温光源,比如以OLED原理产制的类烛光照明设备,透过选择染色料,避免采用对人体影响最大的蓝光,也减少红光的比例,让灯具更加节能。



图一 : sorce: T.Kozaki at al, Neuroscience Letters)
图一 : sorce: T.Kozaki at al, Neuroscience Letters)

结论

只要是以发光为原理的商品,都有机会将OLED结合进来。常见的比较与探讨重点包括:解析度、眼睛观赏的舒适度、成本与售价,还有因应趋势愈发热门的可挠式商品等等。


若回归到光源的讨论,OLED的低色温与超高演色性会是夜间照明的好选择!


要亮,OLED可做到蜡烛亮度的300 - 600倍,效果如同日光灯;要柔和,它是「面」光源,光线柔和匀称;要避免光源对褪黑激素的干扰,它也能藉由选择染色料将蓝光滤除;要节能,它能省略红光,因为红光既耗电、肉眼也看不见。


家里的电脑萤幕也应该选用OLED的,因为晚上在家使用电脑的机会较多。智慧型手机的使用频率高、夜晚时段滑手机、上社群更需要OLED加持,若手机大厂把OLED转化成贴心的特色,为使用者的健康把关,相信会是一大卖点。


而居家照明设备更是如此,家中装置OLED灯具,让全家人夜里开灯也不担心因为不当光源照射而使褪黑激素骤降,越夜越精彩的生活型态更多一层保障。


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