一般照明用OLED面板性能要求及其评价方法

2018-03-19周陶敏

照明工程学报 2018年1期

刘磊，周陶敏

(上海时代之光照明电器检测有限公司，上海 201114)

引言

自1987年邓青云博士采用有机小分子半导体材料研制成功低电压、高亮度的有机发光二极管(OLED)[1]后，相关领域的OLED研究蓬勃兴起，成为学术界和产业界的研究热点。近年来，OLED已经在中小尺寸显示领域得到了广泛的应用，同时OLED大尺寸技术也在不断进步。未来几年内，白光OLED的光效可能增长到200 lm/W，可与LED一较高下[2]。随着OLED产品进入人们的生活，自然而然地需要相关的标准对OLED产品的安全和性能提出相关要求。

我们将结合国际标准IEC 62868—2014[3]和IEC 62922—2016[4]，探讨一般照明用OLED面板的性能要求和评价方法。

1 一般要求

OLED面板在满足IEC 62922—2016标准中的性能要求的同时，还应满足IEC 62868—2014标准中对于OLED面板的安全要求[3]。

标准中的合格判定是：所有测试样品的95%通过即视为该样品合格(即允许有5%的样品不符合要求。假设有20只样品进行测试，有一只样品不合格，该批样品仍视为合格；若有两只或以上产品不合格，则该批样品视为不合格)。

1.1 测试环境要求

一般而言，测试要求在无气流的房间内进行，温度为(25±5)℃，湿度不超过65%。测试时OLED面板应稳定工作，环境温度应保持在(25±2)℃的范围内(温度的监控点应在积分球内或离OLED面板不超过1.5 m的距离内)。

除了这一标准中的一些特殊项目外，OLED面板的测试应在额定电流或额定电压下进行。除非制造商有要求，一般测试时OLED面板应水平安装，并使发出大部分光的发光面朝上。测试时的安装姿态应记录在案。如果OLED面板的各个发光面设计的光通量一致，则测试时的朝向由实验室自行决定。在整个过程中工作姿态应保持不变。

在恒定电流工作的情况下，除非另有规定，测试电流应稳定在±0.5%以内，输入的总谐波含量不能超过3%。

在恒定电压工作的情况下，除非另有规定，测试电压应稳定在±0.05%或5 mV以内(允差为两者较大的值。如额定电压为3 V时，3V×0.05%=1.5 mV，因此此时电压的允差为5 mV)，输入的总谐波含量不能超过3%。这个±0.05%的电压允差仅针对直流工作的情况，交流工作的允差仍在考虑中。测试电压应在OLED面板的输入端测得。

测试时，OLED面板的安装应使得测试设备、样品支架以及样品之间的热传递最小。除非制造商有特别固定，在样品稳定和测试时，样品与测试设备之间的接触点应仅为OLED面板的边缘和安装架，面板的其他部位，尤其是发光面及其背面，应暴露在空气中。

1.2 样品稳定性要求

样品的稳定应在无气流的、温度为(25±5) ℃的房间内进行。稳定过程中样品周围的温度应保持在(25±2) ℃的范围内(温度的监控点应在积分球内或离OLED面板不超过1.5 m的距离内)。如满足表1所列条件则判定样品已稳定，可进行测试。

表1 样品稳定性判断条件

如果60 min后，样品未能满足以上的稳定条件，测试可以开始，但是这时监测参数的波动应该记录下来。

2 性能要求

OLED面板的性能要求主要包含其初始电特性、光度特性、色度特性、可靠性四个方面[4]。OLED面板性能的维持要求目前仍在考虑中。

2.1 电特性

实测的输入功率不得超过额定功率的110%。若产品标称功率为1 W，则其实测功率不应超过1.1 W。

2.2 光度特性

1)初始光通量：OLED面板的初始光通量与额定初始光通量的偏差不应超过10%。

初始光通量的可以使用积分球或任意类型的分光光度计测得。

积分球法：一般用于OLED面板测试的积分球有4π积分球，2π积分球，2π积分半球三种典型方法。

图1 典型积分球布置Fig.1 Typical arrangement of integrating sphere

对于不同类型的OLED应选取合适的方法进行，如对于两面都发光或非平面型的OLED面板，应使用4π积分球布置进行测试。

使用4π积分球布置和2π积分半球布置时，OLED面板应放在球体的球心处。使用2π积分球布置时，OLED面板应放在球体的球壁处。

在4π积分球布置中，OLED面板的表面积应该小于球壁面积的2%。在2π积分半球布置中，OLED面板的表面积应该小于球壁面积的4%。使用2π积分球布置时，用于安装OLED面板的开口直径应该小于球体直径的1/3。待测OLED面板最大的物理尺寸应该小于积分球或积分半球直径的2/3。

分光光度计：当没有合适尺寸的积分球时，可是使用分布光度计来进行OLED面板初始光通量的测试。在使用分布光度计进行测试时应特别注意不能遮挡OLED侧边可能发出的光。

2)初始光效。OLED面板的光效由测得的初始光通量除以测得的初始输入功率计算得到。OLED面板的光效应不低于制造商或责任供应商宣称光效的90%。

3)初始平均亮度。OLED面板的平均亮度可使用成像亮度计或点式亮度计进行测试。

使用成像亮度计进行测试时，测试应在OLED面板出光面的法线方向进行。平均亮度为整个出光面除去距离边缘1～3 mm的区域内亮度的算术平均值。

使用点式亮度计进行测试时，测试应在OLED面板出光面的法线方向进行。最靠近边缘的测试点距离OLED面板边缘的距离不应小于3 mm。剩余的发光面将被分隔为对应于1.5 m的观察距离时视角不超过0.5°的正方形区域。测试时视场不应过大，测试点离正方形各个边的距离不应小于1 mm。假如视场角定为0.5°，则分隔出来的正方形区域边长为l=tan(0.5°)×1.5 m=1.3 cm。若OLED面板边长为10 cm，10/1.3≈7.7，则这个OLED面板应分隔为7×7=49个正方形。各个区域测得亮度的算术平均值即为OLED面板的平均亮度。

OLED面板测得平均亮度与额定平均亮度的偏差不应超过10%。

4)初始亮度均匀度。亮度均匀度表征的是OLED面板发光面的亮度变化程度，其计算公式为：

(1)

其中Lmin和Lmax为亮度测试时得到的发光面的最小亮度和最大亮度。OLED面板的初始亮度均匀度不应比额定值低5%。

5)光强分布。除非制造商另有说明，OLED面板的光强分布应使用远场条件的分布光度计进行测试(即测试距离应使得平方反比定律成立)。OLED面板应有光强分布数据，制造商应提供光强分布数据的电子版，电子版应按照相应的国际或地区格式提供(如ies文件等)。

2.3 色度特性

1)初始色坐标。OLED面板的色坐标应通过测试其空间加权光谱得到，测试方法与光通量的测试一致。色坐标u′v′的计算应按照ISO 11664-5/ CIE S 014-5/E进行。

若制造商只提供了一个额定的色坐标值，测得的色坐标与额定色坐标的差异Δu′v′应不大于0.005。

若制造商提供的是一个色坐标范围，则测得的色坐标不应落在制造商规定的范围之外。

2)初始相关色温。OLED面板的相关色温应通过测试其空间加权光谱得到，测试方法与光通量的测试一致。在对色坐标提出了具体要求后，对于相关色温就不用做相应规定了。

3)初始显色指数。OLED面板的显色指数应通过测试其空间加权光谱得到，测试方法与光通量的测试一致。显色指数的计算应按照CIE 013.3:1995进行。

测得的初始显色指数不应比额定显色指数低5点。

4)初始表面色度均匀性。OLED面板的表面色度均匀性应使用面成像亮度计或能测试方向性颜色的设备(如光谱辐射度计)进行测试。

测试时，设备应与发光面垂直。测试的区域以及取点与亮度均匀度的测试一样。通过测得不同区域的色坐标(u′，v′)来计算其色差异Δ(u′,v′)。计算公式为：

(2)

其中u′i、v′i为第i个点的色坐标。

所有测试点两两相比，计算其色差异，最大的色差异定义为此OLED面板的表面色度均匀性。

OLED面板的实测表面色度均匀性与额定表面色度均匀性的偏差不应超过0.003。

5)初始空间色度均匀性。空间色度均匀性表征的是随着观察者观察角度的改变OLED面板颜色的变化。为了的到OLED面板的空间色度均匀性，首先应测试0°～80°范围内(以发光面的法线方向为0°)不同角度的色坐标(u′，v′)，测试的角度间隔为5°。然后所有测试角度两两相比，计算其色差异Δ(u′,v′)，色差异的计算公式与表面色度均匀性色差异的计算公式一致。一般而言可以认为OLED的发光是轴对称的，因此除非制造商指定，可随意选择一个方位角平面进行测试。

所有测试角度色差异的算术平均值定义为OLED面板的空间色度均匀性。

OLED面板的实测空间色度均匀性与额定空间色度均匀性的偏差不应超过0.003。

2.4 可靠性

1)高温高湿运行。OLED面板应能在高温高湿环境下正常工作，为验证这一性能，需将OLED面板放置在相对湿度为(90±5)%的潮态箱内48 h，箱内温度应保持在(60±2) ℃。OLED面板在潮态箱中应以额定电压或额定电流驱动下正常工作。整个过程中应避免OLED面板上凝结水珠或水滴跌落至OLED面板上。48 h后将OLED面板取出并测试其光通量及色度性能。

试验后OLED面板的光通量不应低于初始光通量的90%；与初始色坐标相比，试验后色坐标的漂移Δ(u′,v′)不能超过0.005。对于恒流工作的OLED，其试验后的输入电压不能超过初始输入电压的105%；对于恒压工作的OLED，其试验后的输入电流不能低于初始输入电流的90%。

2)高温高湿存储。OLED面板应能在高温高湿环境下长时间存储，为验证这一性能，需将OLED面板放置在相对湿度为(90±5)%的潮态箱内500 h，箱内温度应保持在(60±2) ℃。OLED面板应不通电。整个过程中应避免OLED面板上凝结水珠或水滴跌落至OLED面板上。500 h后将OLED面板取出并测试其光通量及色度性能。

试验后OLED面板点亮后，其发光面不应出现尺寸超过0.5 mm的可见缺陷(如暗点等)。其光通量不应低于初始光通量的90%；与初始色坐标相比，试验后色坐标的漂移Δ(u′,v′)不能超过0.005。对于恒流工作的OLED，其试验后的输入电压不能超过初始输入电压的105%；对于恒压工作的OLED，其试验后的输入电流不能低于初始输入电流的90%。