新型LEC器件：明亮且高效，應用前景好！

導讀

近日，瑞典于默奧大學和林雪平大學開發出一種新型發光電化學池 （LEC）。這種輕薄、柔性的LEC可以高效地發出強光，未來頗具前景，有望改善家庭診斷、標誌、照明和衛生保健方面的應用。

背景

在照明領域，隨著技術的不斷發展，作為第四代光源，LED憑藉具有安全、環保、節能、壽命長、功耗低、發熱低、亮度高、防水、防震、光線易調、光束集中、維護簡便等優勢，正在逐漸取代傳統的白熾燈，越來越普遍地應用於我們的生產和生活中。

但是，從製造角度來說，LED存在組件較為複雜與層次較多的缺點，並且需要藉助高真空與高溫技術。此外，LED還需要嚴密保護，避免受到空氣或水的影響。還有一點，LED器件也不是柔性的，這也進一步限制了其在柔性電子產品上面的應用。

然而，今天筆者要介紹的是一種新型照明器件：發光電化學池（LEC）。從名字的角度說，它好像LED的「弟弟」。LEC是一種固態器件，通過電流產生光線（電致發光）。LEC通常由含有流動離子的有機半導體連接的兩個金屬電極組成。除了流動離子以外，它的結構非常類似於OLED。LEC比LED具備更簡單的組件，製造起來也更為簡便，而且還具有柔性。

創新

近日，瑞典于默奧大學（Ume? University）和林雪平大學（Link?ping University）開發出一種新型發光電化學池 （LEC）。這種輕薄、柔性的LEC可以高效地發出強光，未來非常具有前景，有望改善家庭診斷、標誌、照明和衛生保健方面的應用。

他們的研究成果發表於《自然通信》（Nature Communications）雜誌。

（圖片來源：于默奧大學）

技術

發光電化學池（LEC）既輕薄又柔性，可以通過電池低壓驅動，發出任何顏色的光線。它的成本也極低，因為它是通過低成本的印刷和塗覆方案製造的，類似於報紙的製造工藝。

（圖片來源：于默奧大學）

迄今為止，一直都存在著一個缺陷問題，也就是LEC器件無法高效地實現強亮度。實際上，LEC是否能夠同時兼顧亮度和效率，這一點受到普遍質疑。

在最近一期的《自然通信》（Nature Communications）雜誌上，來自於默奧大學、林雪平大學以及瑞士LunaLEC AB公司的研究人員展示出解決該問題的一條途徑。他們採用了一種試驗和模擬的系統組合，建立起設計原則的通用集合，包括平衡的陷阱深度、優化的摻雜和電化學性能穩定的材料。

價值

該方案為LEC器件鋪設了一條道路，使它可以發出光線的亮度高達2,000 cd/m2，電子到光子的轉化效率達27.5%。

項目的負責人、于默奧大學物理系教授 Ludvig
Edman 表示：「作為參考，一台普通電視的亮度是300 ~ 500 cd/m2，而2,000 cd/m2 是OLED照明面板典型的亮度值。考慮到效率，我們的LEC器件接近於普通的熒光燈管。」

未來

林雪平大學物理、化學和生物學系教授 Martijn Kemerink 表示：「達到這個性能，說明現在LEC組件不僅具備低成本和極具吸引力的優勢，而且就效率和實際操作來說，它將變成現有技術真正競爭對手，這些技術包括熒光燈管、LED 和 OLED。」

（圖片來源：于默奧大學）

關鍵字

照明、LED、OLED

參考資料

【1】http://www.teknat.umu.se/english/about-the-faculty/news/newsdetailpage/the-lec--now-an-efficient-and-bright-device.cid287286

【2】Shi Tang, Andreas Sandstr?m, Petter Lundberg, Thomas Lanz, Christian
Larsen, Stephan van Reenen, Martijn Kemerink, Ludvig Edman. Design rules for light-emitting electrochemical cells delivering bright luminance at 27.5 percent external quantum efficiency. Nature Communications, 2017; 8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-01339-0

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