OLED技术在民用飞机驾驶舱照明中的运用

曾艺

【摘 要】当前民用飞机驾驶舱照明运用LED灯具存在布局困难，易产生眩光的问题，本文通过分析对比LED和OLED光源的性能，提出将OLED技术运用于驾驶舱照明是具有可行性的，并可以解决驾驶舱灯具布局困难易产生眩光的问题，为民用飞机驾驶舱照明设计提供指导。

【关键词】LED；OLED；驾驶舱照明

0 引言

民用飞机驾驶舱照明系统是飞机照明系统中的重要组成部分，主要包括对顶部板、仪表板、中央操纵台等区域的泛光照明设计以及飞行机组所需的局部照明设计，为飞行人员创造良好的视觉环境。现役飞机的驾驶舱照明灯具光源主要有卤素灯、荧光灯和LED，而灯具根据这些光源类型的不同在空间有限的驾驶舱布局上也会有所变化。因此民用飞机驾驶舱照明系统设计中光源的选择是一个非常重要的方面。目前先进飞机中驾驶舱照明系统使用最为广泛的为LED光源，OLED光源是一种新兴的照明光源，其具有可延展、无眩光、发热低等优点受到各国的关注，目前已运用于汽车和民用产品，本文提出将OLED照明技术运用在驾驶舱照明系统，解决驾驶舱照明设计的布局困难、易产生眩光等问题，并通过与LED光源做比较提出OLED技术运用的可行性。

1 驾驶舱照明灯具光源发展现状

驾驶舱照明灯具光源目前经历卤素灯、荧光灯和LED光源的发展，而由于LED光源具有体积较之前光源小，亮度高，寿命长和工作稳定等优点，迅速在照明领域广泛使用。但是LED光源也有其缺点，LED发光一般为点光源，发光光谱有尖峰，极易出现眩光，且眩光问题较白炽灯等光源更严重，同时发热量高，长时间使用会使发光组件效率下降。同时在形成面光源的时候需要将点光源进行排列，并罩上灯罩，因此灯具设计时需要一定的外形及安装预留空间。OLED光源是目前最新的新兴光源，由于其面光源发光特性及柔性可延展，发光光谱宽，光色柔和，接近自然光等优点，本文提出将OLED技术运用在驾驶舱照明系统中，可提高飞行员的舒适性和飞行安全，避免眩光，提高布置安装的合理性、并减少重量。

2 OLED照明技术

OLED技术是利用有机半导体材料和发光材料在电场的驱动下，通过载流子复合导致发光，其原理[1]是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定的电压驱动下，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层使发光分子激发并辐射出可见光，辐射光从ITO一侧观察到，其结构如图1所示。在所施加的电压达到适当值时，正极的空穴和阴极电子以电流的形式分别由阳极和阴极注入且在电场的作用下反方向移动到达发光层中结合，在结合的过程中电子以光子的形式释放出能量产生发光。

图1 OLED发光结构图

由于OLED是高效节能的面光源，这样的光源更能模仿自然光源，因此白光OLED的研究在世界范围内广泛并深入地进行，各种单色（蓝、绿、红等）和白光OLED 器件性能也随之不断地进步。而由于OLED材料来源广泛，可采用单一化合物发白光，也可采用多层结构将蓝、绿、红等不同颜色的发光分子分别掺杂在器件中的不同区域，最后混合形成白光的方法产生白光。2006年和2009年，Forrest和Leo研究小组都在《Nature》上发表了基于蓝色荧光与红色绿色磷光材料的高效白光OLED，其发光效率分别达到了37.6lm/W和90lm/W[2-3]。因此，对OLED技术的研究与产业化运用正在积极的进行中，为OLED技术的广泛发展提供了前提和基础。

3 对比分析

LED目前作为一种新型照明技术，由于其具有节能，环保，光效高以及易于控制等优点被照明领域广泛使用，新型的民用飞机驾驶舱照明系统也不例外，因此将OLED技术性能与其性能做出对比分析，为OLED技术在民用飞机中的运用前景提供指导方向。表1为目前OLED与LED技术的性能对比，可以看出，OLED光源是面光源，且轻薄、柔性，发光谱接近自然光，几乎无红外辐射，相比LED光色更加均匀，让人感觉更加舒适，设计自由度更高。此外，不同于LED半导体晶体结构的光源，OLED是面光源，其优点是发出的光更加均匀，变光的调节过程也是连续可变。该技术无需反射器，导光板等光学组件，因此会更轻便。此外，OLED技术无需任何冷却，并在灯组内部的造型布置也更加灵活，在未来照明领域中具有诱人的应用前景。

由表1可知，OLED技术也有一些尚待解决的问题，例如光效目前不如LED照明，需要作出更多的研究，同时寿命和成本也需要研究者和制造者作进一步的努力。在解决了这类问题后，OLED技术将是未来照明产品发展的主流趋势之一。

表1 OLED与LED特性对比[5-6]

目前LED照明技术已在民用飞机驾驶舱照明中普遍运用，某型飞机为驾驶舱泛光灯设计采用LED灯具，造型设计为方形。而由于驾驶舱区域设备众多且需要造型优美，使该泛光灯设计在造型复杂的驾驶舱无法获得既满足照度要求又满足审美等设计要求的位置。因此，将OLED照明技术引入驾驶舱泛光灯设计，以OLED灯具柔性可延展的特性，采用贴合曲面的造型设计可以满足设计要求。同时，由于OLED灯具光色均匀，接近自然光的面光源特性，该设计不产生眩光，完美解决灯具安装困难，易产生眩光的问题，在达到高度装饰性的同时能够实现高度舒适的效果。因此OLED照明技术在驾驶舱照明中是具有运用前景的。

4 总结

本文通过分析对比OLED技术与LED技术的性能，并以驾驶舱泛光灯运用为例，分析出运用OLED技术的驾驶舱照明灯具在空间有限，设备众多的驾驶舱中的运用优势，解决驾驶舱照明灯具安装复杂，易产生眩光的问题。因此，将OLED技术运用在驾驶舱照明中是有运用前景的。

【参考文献】

[1]陈金鑫，白光OLED照明[M].上海：上海交通大学出版社，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器件进展及性能分析[J].照明工程学报，2015， 26（5）：142-148.

[6]张天翼，顾磊.照明应用中LED 和OLED 的比较及产业发展分析[J].照明工程学报，2013，24（6）：90-94.

[责任编辑：田吉捷]