Elektrolumineszenzstrahler: Gerät und Funktionsprinzip, Typen

Elektrolumineszenz sogenannte Lumineszenz, angeregt durch die Wirkung eines elektrischen Feldes. Dieses Phänomen tritt bei Halbleitern und kristallinen Leuchtstoffen auf – bei solchen Substanzen, deren Moleküle oder Atome in einen angeregten Zustand übergehen können, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt oder wenn ein angelegtes elektrisches Feld einwirkt.

Tatsächlich entsteht Elektrolumineszenz durch die Rekombination von Löchern und Elektronen in einem Halbleiter, bei der Photonen emittiert werden – die Elektronen des Halbleiters geben dabei ihre Energie ab. Bevor die Rekombination beginnt, werden Löcher und Elektronen getrennt. Die Trennung wird entweder durch hochenergetische Elektronen erreicht, die durch Beschleunigung in einem starken elektrischen Feld erhalten werden (in kristallinen Leuchtstoffen von Elektrolumineszenzplatten), oder durch Aktivierung des Materials, um einen pn-Übergang zu erzeugen (wie in LEDs). Bei elektrolumineszierenden Emittern wird die Elektrolumineszenz eines Elektroluminophor wird verwendet.

Pulverstrahler wurden erstmals 1952 entwickelt.Sie sind eine mehrschichtige Struktur, an deren Basis sich eine Substratplatte aus Kunststoff oder Glas befindet.

Auf die Platte wird nacheinander Folgendes aufgetragen: eine leitfähige transparente Elektrode aus Metalloxiden (SnO2, InO2, CdO), dann eine 25–100 μm dicke Schicht aus Elektroluminophor, dann eine schützende dielektrische Schicht (SiO, SiO2 oder Lack), dann eine undurchsichtige Metallelektrode. Phosphor ist Zinksulfid oder Zinkselenid, das durch Verunreinigungen von Mangan, Kupfer oder anderen Elementen hell wird.

Zinksulfid-Polykristalle (Perlen) werden durch organische Harze mit einer hohen Dielektrizitätskonstante miteinander verbunden. Daher benötigt der Pulver-Elektrolumineszenzstrahler zum Betrieb eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 400 bis 1400 Hz bei einer Erregerspannung von 90 bis 140 Volt.

Film-ElektrolumineszenzstrahlerIm Gegensatz zu Pulver enthalten sie zwischen den Elektroden einen polykristallinen Film aus elektrolumineszierendem Leuchtstoff mit einer Dicke von etwa 0,2 μm, der durch thermische Verdampfung und Vakuumabscheidung gewonnen wird.

In einem solchen Elektroluminophor gibt es kein Dielektrikum, daher arbeiten Filmemitter mit konstanter Spannung und ihre Betriebsspannung ist geringer als die von Pulveremittern – nur 20 bis 30 Volt. Um das Licht und die Helligkeit zu erhöhen sowie die Farbe zu ändern, wird der Leuchtstoff der Folie mit Seltenerdfluoridmaterialien aktiviert.

Der dreischichtige Filmemitter wurde 1974 entwickelt. Es enthält zwei Isolierfilme (Y2O3 und Si3N4) mit einer hohen Dielektrizitätskonstante.

Die charakteristischen Parameter von Elektrolumineszenzstrahlern sind: effektive Helligkeit, Helligkeitscharakteristik, Frequenzänderung der Helligkeit, Abhängigkeit der effektiven Helligkeit von der Frequenz und dem Spektrum des emittierten Lichts.

Die effektive Helligkeit der Pulverstrahler wird bei einer bestimmten Frequenz und einem der Stromdichte entsprechenden Wert der Wechselstrom-Versorgungsspannung bestimmt.

Die Helligkeitskennlinie gibt die Spannungsabhängigkeit der Helligkeit wieder; Matrixbildschirme mit hohem Kontrast werden auf Basis von Emittern mit einer sehr nichtlinearen Charakteristik aufgebaut.

Filmstrahler bieten einen höheren Kontrast und eine höhere Auflösung als Pulverstrahler. Die mehrfachen Änderungen der Leuchtdichte – genauer gesagt – die Steilheit der Leuchtdichtekennlinie bei Verdoppelung der Versorgungsspannung; In Pulverform erreicht es 25, in Filmform 1000. Das Spektrum bzw. die Farbe wird durch dem Leuchtstoff zugesetzte Aktivatoren bestimmt.

Zu den Nachteilen elektrolumineszierender Emitter gehört die große Variation der Parameter. Darüber hinaus nimmt die Helligkeit während ihres Betriebs in 4000 Stunden um das Dreifache ab. Dies gilt jedoch für die ersten Elektroluminophore mit großen Partikeln.

Die neuesten modernen Elektroluminophore haben Partikelgrößen von 12-18 nm, bei ihnen steigt die Helligkeit auf 300 cd, und die Abnahme der Helligkeit um 20 % während der ersten 40 Betriebsstunden wird durch die Parameter der Stromversorgung (Frequenz und Erregerspannung) reguliert. und die Betriebslebensdauer erreicht auf diese Weise 12000 Stunden...

Durch unterschiedliche Bauformen opaker Elektroden lassen sich mit darauf aufbauenden Elektrolumineszenz-Emittern unterschiedliche alphabetische, symbolische und numerische Formen der Informationsdarstellung realisieren spezielle Matrixbildschirme.

Elektrolumineszierende Panels sind als dünne Filme aus anorganischen oder organischen Materialien erhältlich. Die Farbe des Leuchtens kristalliner Leuchtstoffe hängt von der aktivierenden Verunreinigung ab.Im Grunde handelt es sich bei einem solchen Panel um einen Flachkondensator, der über einen eingebauten Spannungswandler mit einer Spannung von 60 bis 600 Volt gespeist wird.

Als elektrolumineszierende Materialien werden verwendet: III-V InP, GaAs, GaN (in LEDs), durch Silber oder Kupfer aktiviertes Zinksulfid in Pulverform (ergibt ein blaugrünes Leuchten) und um ein gelb-oranges Leuchten zu erhalten, Zink Verwendet durch Mangan aktiviertes Se-Sulfid.

Elektrolumineszenz-Display (ELD) — eine besondere Art von Anzeige, die durch eine Schicht aus elektrolumineszierendem Material bestehend aus speziell verarbeiteten Phosphor- oder GaAs-Kristallen zwischen zwei Leiterschichten (zwischen einer dünnen Aluminiumelektrode und einer transparenten Elektrode) entsteht. Wenn an die Drähte eine Wechselspannung angelegt wird, beginnt das elektrolumineszierende Material zu leuchten.

Panels, Displays, Drähte usw. – weit verbreitet in der Unterhaltungselektronik und Beleuchtung Elektrolumineszenzbeleuchtungen… Sie dienen zur Hintergrundbeleuchtung von LCD-Displays, Skalen verschiedener Geräte, Tastaturen und werden auch zur dekorativen Gestaltung von Landschaften und architektonischen Strukturen verwendet.

Grafiken von Elektrolumineszenzdisplays, die Zeichen synthetisieren und sich durch hohe Bildqualität, guten Kontrast, hohe Bildwiederholfrequenz und geringe Temperaturempfindlichkeit auszeichnen. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie in der Militär-, Medizin- und anderen Industrie eingesetzt.