“梦幻”照明第一步:让汽车会“说话”

  7月24日,红旗H9汽车于2020成都国际车展上正式亮相。作为国内首款采用有机发光二极管(OLED)尾灯的量产车,它的出现引发广泛关注。

  此前,6月29日,一向有“汽车界的灯厂”之称的奥迪正式发布中期改款的Q5汽车。这款车型首次在全球范围内应用了数字化OLED尾灯技术。

  实际上,自1987年华裔科学家邓青云发明OLED起,OLED就开始在两个应用方向上发力,被视为“梦幻”般的显示和照明技术。然而,截至目前,与在显示领域以智能手机为切入点全面获胜的“战绩”相比,OLED在照明领域一直进展不大。此次,汽车尾灯的接连突破,是否意味着OLED照明迎来爆发期?

  走进位于河北固安产业新城的翌光OLED照明展示中心,我国著名材料科学家、两院院士师昌绪于2011年撰写的一幅题词格外引人注目:“中国有机半导体照明很有发展前景,希望全国优势力量联合起来,共同攻关,走在世界前面。”

  翌光科技有限公司总经理胡永岚告诉《中国科学报》,作为红旗H9尾灯OLED光源屏体供应商,该公司的技术最早可追溯至1996年清华大学的OLED项目组。从2009年开始白光OLED技术研发,到2013年研究红光OLED技术在汽车上的应用,再到最近与红旗H9的合作,对于有机半导体照明的信心一直是他们前进的动力。

  不过,她坦承,因为OLED光源的价格居高不下,所以在照明市场的发展一直不温不火,而“汽车尾灯很可能是OLED撬动照明市场的基点”。

  从20 世纪30 年代末到现在,全球照明市场历经了荧光灯、节能灯、发光二极管(LED)灯不断演进迭代的过程,而OLED则是当之无愧的后起之秀。

  “作为光源,OLED有诸多优点,如质量轻、厚度薄、体积小、发热低、光色柔和无眩光、材质柔软可任意弯曲等。”苏州大学功能纳米与软物质研究院教授廖良生告诉《中国科学报》,“不过,作为一种尚在发展早期的技术,现在OLED照明遇到的最大挑战是性价比。”

  如果将照明市场分为通用照明和特殊照明两类的话,在没有政策扶持的情况下,目前OLED照明本身的技术成熟度使得它在特殊照明市场更容易寻求突破。“汽车尾灯就是一个很好的切入点。”廖良生说。

  购买一盏LED台灯只需要花几十、数百元,而一盏OLED台灯,由于目前昂贵的制造设备成本和发光材料成本,最终售价达上千元。虽然OLED台灯具有健康护眼、无蓝光损伤等优点,但对普通消费者而言,这种价格一般很难承受。

  与之相比,胡永岚告诉记者,“汽车整车价值一般都在十万元以上,而车灯作为重要的功能和设计风格体现部件,是消费者选购汽车的重要参考点之一。在带来更高体验价值的前提下,对光源部件可以承载较高的成本,与当下的OLED投资性价比更加匹配。这是OLED照明目前在车载市场异军突起的主要原因。”

  据市场调研机构Global Market Insights预测,未来汽车车灯市场规模的增长将高于汽车销量的增长,有望保持5%的年复合增长率。到2024年,全球汽车车灯市场有望达到426亿美元,约合2982亿元人民币。

  “这意味着,汽车尾灯是引爆OLED照明市场的一个比较好的契机。” 廖良生说,就好像智能手机在显示领域是OLED的“杀手级”应用一样。

  曾几何时,飞利浦、欧司朗、LGD等公司都在角逐OLED通用照明市场,期望能从这一方向取得突破。而今,飞利浦产线的接盘方OLEDWorks和欧司朗、LGD不约而同地将视线转向了汽车尾灯这一领域。

  在胡永岚看来,之所以如此,和OLED本身独特的技术特征密切相关。首先,OLED可图案化、可弯曲,匹配整车造型设计时可增加汽车的外观时尚度,形成独特的设计语言。其次,OLED还可以数字化,从人机交互的角度,可传达更多的信息,形成人机良好互动,增加汽车驾驶、道路行人的安全性。

  廖良生也认为,“OLED技术应用到汽车尾灯上,可以首度将照明和显示概念融合在一起。”他举例说,如果碰到一位不太礼貌的司机,你可以用尾灯显示一个“不高兴”的脸型,而如果后车很有礼貌,你则可以用尾灯组合成“笑脸”打招呼。总之,未来的汽车尾灯会“说话”。在这方面,设计师有很大的空间。

  不过,即便OLED与汽车尾灯如此“般配”,但要想使之符合车厂的要求也并非易事。

  近日,翌光科技历经八年完成的“汽车尾灯OLED器件关键技术、工艺及产业化”项目,顺利通过由中国科学院院士曹镛等组成的专家组的鉴定。“这标志着,我们解决了OLED器件在汽车尾灯应用中的太阳光辐照、高温、长时间稳定性等一系列技术难题,实现了技术研发到工艺量产的成果转化和应用。” 胡永岚说。

  她告诉《中国科学报》,汽车厂商对产品技术品质、可靠性等要求的严苛程度仅次于航空航天。以新近上市的红旗H9为例,翌光科技与之2017年底就开始合作,其间一直在做技术需求以及量产可靠性的导入及验证。

  以耐高温、高湿为例。就OLED显示而言,一般显示屏体工作温度范围在-20℃到70℃间,在可靠性测试下只需要在85℃、85%湿度的环境里经受240小时的“考验”。而车载OLED屏体,需要耐受的温度则在-40℃到105℃之间,在85℃的温度和85%湿度的环境里要“生存”2000多小时。为了达到这样的要求,需要在现有技术基础上,从原材料、器件、工艺等各个环节进行突破。

  “这中间我们遇到并克服了不少的坑。” 胡永岚说。不过,一旦通过车厂的要求,后续的合作就有较好的可持续性。

  浙江合众新能源汽车有限公司电器开发主任师梁峰专注于车灯开发设计已近16年。在他看来,现在OLED照明就像车灯行业里的一剂新药。

  “OLED应用于车灯其效果确实有着其他光源不可替代的优势,如均匀性、能够布置到灯具更边缘的位置,以及最大可能减小发光区域的间隙等。” 梁峰说。

  不过, OLED照明目前在车载市场主要瞄准中高端车型。他希望,未来其能够进一步完善技术,例如提高功率等,在车载领域将应用范围扩大至照明灯、信号灯等,以获得更好的规模效应。同时,市场也可以进一步下沉,从中高端拓展到更多车型。

  廖良生的建议是,提升装备、材料等产业链各环节的国产化程度,这样不仅能降低成本,还可以摆脱进口依赖。同时,也需要进一步提升技术水平,如提高面板的成品率等。

  车载尾灯市场只是第一站,未来大健康、光学医疗等产业也将成为OLED照明的“跑马场”。胡永岚告诉记者,OLED照明的可穿戴、均匀性、适形性等特点,在肿瘤和癌前病变等重大疾病的光动力靶向疗法中有很大优势。

  廖良生也认为,运动康复、光子美容、生发仪等特殊照明市场,以及急需健康光源的护眼灯市场等,也都是OLED照明未来的发展方向。“这个市场未来会很大。”他说。

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