Електролуминесцентни излъчватели: устройство и принцип на действие, видове

Електролуминесценция наречена луминесценция, възбудена от действието на електрическо поле. Това явление се проявява в полупроводници и кристални фосфори — в такива вещества, чиито молекули или атоми са способни да преминат в възбудено състояние, когато през тях преминава електрически ток или под действието на приложено електрическо поле.

Всъщност електролуминесценцията е резултат от рекомбинацията на дупки и електрони в полупроводник, при който се излъчват фотони — по този начин електроните на полупроводника се отказват от енергията си. Преди да започне рекомбинацията, дупките и електроните се разделят. Разделянето се постига или чрез високоенергийни електрони, получени чрез ускорение в силно електрическо поле (в кристални фосфори на електролуминесцентни панели), или чрез активиране на материала за получаване на pn преход (както при светодиодите).В електролуминесцентните излъчватели се използва електролуминесценция на електролуминофор.

Излъчватели на прах са разработени за първи път през 1952 г. Те представляват многослойна структура, в основата на която има пластмасова или стъклена подложка-плоча.

На плочата последователно се прилага следното: проводим прозрачен електрод, изработен от метални оксиди (SnO2, InO2, CdO), след това 25-100 μm слой електролюминофор, след това защитен диелектричен слой (SiO, SiO2 или лак), след това непрозрачен метален електрод. Фосфорът е цинков сулфид или цинков селенид, активиран за яркост от примеси от манган, мед или други елементи.

Поликристалите на цинков сулфид (зърна) са конюгирани помежду си чрез органични смоли с висока диелектрична константа. Следователно, за да работи, праховият електролуминесцентен излъчвател изисква променливо напрежение с честота от 400 до 1400 Hz с напрежение от 90 до 140 волта за възбуждане.

Филмови електролуминесцентни излъчватели, за разлика от праха, съдържат между електродите поликристален филм от електролуминесцентен фосфор с дебелина около 0,2 μm, който се получава чрез термично изпаряване и отлагане във вакуум.

В такъв електролуминофор няма диелектрик, следователно филмовите излъчватели работят при постоянно напрежение, а нивото на работното им напрежение е по -малко от това на праховите — само от 20 до 30 волта. За да се увеличи светлината и яркостта, както и да се промени цветът, фосфорът на филма се активира с редкоземни флуоридни материали.

Трислойният филмов излъчвател е създаден през 1974 г. Той съдържа два изолационни филма (Y2O3 и Si3N4) с висока диелектрична константа.

Характерните параметри на електролуминесцентните излъчватели са: ефективна яркост, характеристика на яркостта, промяна на честотата в яркостта, зависимост на ефективната яркост от честотата и спектъра на излъчваната светлина.

Ефективната яркост на праховите излъчватели се определя при определена честота и стойност на променливотоковото захранващо напрежение, съответстващо на плътността на тока.

Характеристиката на яркостта отразява зависимостта на яркостта от напрежението; матрични екрани с висок контраст са изградени на базата на излъчватели с много нелинейна характеристика.

Филмовите излъчватели осигуряват по -висок контраст и разделителна способност от праховите излъчватели.Множеството промени в яркостта — всъщност — стръмността на характеристиката на яркостта, когато захранващото напрежение се удвои; в прах достига 25, във филм — 1000. Спектърът, всъщност — цветът, се определя от активатори, добавени към фосфора.

Недостатъците на електролуминесцентните излъчватели включват големи вариации в параметрите. В допълнение, яркостта по време на тяхната работа намалява до 3 пъти за 4000 часа. Но това се отнася за първите електролуминофори с големи частици.

Най-новите съвременни електролуминофори имат размери на частиците 12-18 nm, с тях яркостта се увеличава до 300 cd, а намаляването на яркостта с 20% през първите 40 часа работа се регулира от параметрите на захранването (честота и възбуждане напрежение), а експлоатационният живот по този начин достига 12000 часа …

Различните дизайни на непрозрачни електроди позволяват да се постигнат различни азбучни, символни и цифрови форми на показване на информация с помощта на електролуминесцентни излъчватели, за да се изгради на тази основа специални матрични екрани.

Електролуминесцентни панели се предлагат под формата на тънки филми от неорганични или органични материали. Цветът на сиянието на кристалните фосфори зависи от активиращия примес. По принцип такъв панел е плосък кондензатор, захранван от напрежение от 60 до 600 волта, получен от вграден преобразувател на напрежение.

Като електролуминесцентни материали се използват: III-V InP, GaAs, GaN (в светодиоди), цинков сулфид, активиран от сребро или мед под формата на прах (дава синьо-зелено сияние), и за получаване на жълто-оранжево сияние, цинк използва се сулфид, активиран от манган.

Електролуминесцентен дисплей (ELD) — специален вид дисплей, създаден от слой електролуминесцентен материал, състоящ се от специално обработени кристали фосфор или GaAs между два слоя проводник (между тънък алуминиев електрод и прозрачен електрод). Когато към проводниците е свързано променливо напрежение, електролуминесцентният материал започва да свети.

Панели, дисплеи, проводници и т.н. — широко използвани в потребителската електроника и осветлението електролуминесцентни осветители… Те служат в подсветката на LCD дисплеи, скали на различни устройства, клавиатури, а също така се използват за декоративен дизайн на пейзажи и архитектурни структури.

Графика от електролюминесцентни дисплеи, синтезиращи знаци, характеризиращи се с високо качество на изображението, добър контраст, висока честота на опресняване и лоша чувствителност към температура. Поради тези свойства те се използват във военната, медицинската и други индустрии.