Elektroluminiscenčné žiariče: zariadenie a princíp činnosti, typy
Elektroluminiscencia nazývaná luminiscencia, excitovaná pôsobením elektrického poľa. Tento jav sa vyskytuje v polovodičoch a kryštalických fosforoch - v takých látkach, ktorých molekuly alebo atómy sú schopné prejsť do excitovaného stavu, keď nimi prechádza elektrický prúd alebo pôsobením aplikovaného elektrického poľa.
V skutočnosti je elektroluminiscencia výsledkom rekombinácie dier a elektrónov v polovodiči, v ktorej sú emitované fotóny - elektróny polovodiča, čím sa vzdávajú svojej energie. Pred začiatkom rekombinácie sa oddelia diery a elektróny. Oddelenie sa dosiahne buď vysokoenergetickými elektrónmi získanými zrýchlením v silnom elektrickom poli (v kryštalických fosforoch elektroluminiscenčných panelov), alebo aktiváciou materiálu na vytvorenie pn prechodu (ako v LED). V elektroluminiscenčných žiaričoch elektroluminiscencia používa sa elektroluminofor.
Práškové žiariče boli prvýkrát vyvinuté v roku 1952.Ide o viacvrstvovú štruktúru, na ktorej základni je plastová alebo sklenená podkladová doska.
Na platňu sa postupne nanáša: vodivá priehľadná elektróda vyrobená z oxidov kovov (SnO2, InO2, CdO), potom 25-100 μm vrstva elektroluminofóru, potom ochranná dielektrická vrstva (SiO, SiO2 alebo lak), potom nepriehľadná kovová elektróda. Fosfor je sulfid zinočnatý alebo selenid zinočnatý aktivovaný do jasu nečistotami mangánu, medi alebo iných prvkov.
Polykryštály sulfidu zinočnatého (perličky) sú navzájom konjugované organickými živicami s vysokou dielektrickou konštantou. Práškový elektroluminiscenčný žiarič preto na svoju činnosť vyžaduje striedavé napätie s frekvenciou 400 až 1400 Hz s budiacim napätím 90 až 140 voltov.
Filmové elektroluminiscenčné žiariče, na rozdiel od prášku obsahujú medzi elektródami polykryštalický film elektroluminiscenčného fosforu s hrúbkou asi 0,2 μm, ktorý sa získa tepelným odparovaním a vákuovým nanášaním.
V takomto elektroluminofore nie je žiadne dielektrikum, preto filmové žiariče pracujú s konštantným napätím a ich prevádzková úroveň napätia je nižšia ako u práškových - iba od 20 do 30 voltov. Na zvýšenie svetla a jasu, ako aj na zmenu farby sa fosfor vo filme aktivuje fluoridmi vzácnych zemín.
Trojvrstvový filmový žiarič bol vytvorený v roku 1974. Obsahuje dve izolačné fólie (Y2O3 a Si3N4) s vysokou dielektrickou konštantou.
Charakteristické parametre elektroluminiscenčných žiaričov sú: efektívny jas, charakteristika jasu, frekvenčná zmena jasu, závislosť efektívneho jasu od frekvencie a spektra emitovaného svetla.
Efektívny jas práškových žiaričov sa určuje pri určitej frekvencii a hodnote napájacieho napätia striedavého prúdu zodpovedajúcej prúdovej hustote.
Jasová charakteristika odráža napäťovú závislosť jasu; maticové obrazovky s vysokým kontrastom sú postavené na báze žiaričov s veľmi nelineárnou charakteristikou.
Filmové žiariče poskytujú vyšší kontrast a rozlíšenie ako práškové žiariče Viacnásobné zmeny jasu – v skutočnosti – strmosť charakteristiky jasu pri zdvojnásobení napájacieho napätia; v prášku dosahuje 25, vo filme - 1000. Spektrum, v skutočnosti - farba, je určená aktivátormi pridanými do fosforu.
Nevýhody elektroluminiscenčných žiaričov zahŕňajú veľké rozdiely v parametroch. Okrem toho sa jas počas ich prevádzky zníži až 3-krát za 4000 hodín. Ale to platí pre prvé elektroluminofóry s veľkými časticami.
Najnovšie moderné elektroluminofóry majú veľkosť častíc 12-18 nm, pri ktorých sa jas zvyšuje na 300 cd a pokles jasu o 20% počas prvých 40 hodín prevádzky je regulovaný parametrami napájania (frekvencia a budiace napätie) a prevádzková životnosť týmto spôsobom dosahuje 12 000 hodín...
Rôzne konštrukcie nepriehľadných elektród umožňujú dosiahnuť rôzne abecedné, symbolické a numerické formy zobrazovania informácií pomocou elektroluminiscenčných žiaričov. špeciálne matricové obrazovky.
Elektroluminiscenčné panely sú dostupné ako tenké filmy z anorganických alebo organických materiálov. Farba žiary kryštalických fosforov závisí od aktivačnej nečistoty.V podstate je takýto panel plochý kondenzátor napájaný napätím 60 až 600 voltov získaným zo zabudovaného meniča napätia.
Ako elektroluminiscenčné materiály sa používajú: III-V InP, GaAs, GaN (v LED), sulfid zinočnatý aktivovaný striebrom alebo meďou vo forme prášku (dáva modro-zelenú žiaru), na získanie žlto-oranžovej žiary zinok používa sulfid aktivovaný mangánom.
Elektroluminiscenčný displej (ELD) — špeciálny typ displeja vytvorený vrstvou elektroluminiscenčného materiálu pozostávajúceho zo špeciálne spracovaných kryštálov fosforu alebo GaAs medzi dvoma vrstvami vodiča (medzi tenkou hliníkovou elektródou a priehľadnou elektródou). Keď sa na vodiče privedie striedavé napätie, elektroluminiscenčný materiál začne žiariť.
Panely, displeje, káble atď. — široko používané v spotrebnej elektronike a osvetlení elektroluminiscenčné iluminátory… Slúžia na podsvietenie LCD displejov, váh rôznych zariadení, klávesníc a používajú sa aj na dekoratívne úpravy krajiny a architektonických štruktúr.
Grafika z elektroluminiscenčných displejov, syntetizujúca znaky, vyznačujúca sa vysokou kvalitou obrazu, dobrým kontrastom, vysokou obnovovacou frekvenciou a slabou citlivosťou na teplotu. Vďaka týmto vlastnostiam sa využívajú vo vojenskom, medicínskom a inom priemysle.