Elektrolumineszcens emitterek: készülék és működési elv, típusok
Elektrolumineszcencia lumineszcenciának nevezik, amelyet elektromos tér hatására gerjesztenek. Ez a jelenség félvezetőkben és kristályos foszforokban fordul elő – olyan anyagokban, amelyek molekulái vagy atomjai gerjesztett állapotba tudnak kerülni, amikor elektromos áram halad át rajtuk, vagy egy alkalmazott elektromos tér hatására.
Valójában az elektrolumineszcencia a félvezetőben lévő lyukak és elektronok rekombinációja eredménye, amelyben fotonok bocsátanak ki – a félvezető elektronjai így adják fel energiájukat. A rekombináció megkezdése előtt a lyukakat és az elektronokat elválasztják. Az elválasztást vagy nagy energiájú elektronokkal érik el, amelyeket erős elektromos térben történő gyorsítással kapnak (elektrolumineszcens panelek kristályos foszforjaiban), vagy az anyag aktiválásával pn átmenetet hoznak létre (mint a LED-eknél). Elektrolumineszcens emitterekben elektroluminofort használnak.
Porsugárzók 1952-ben fejlesztették ki először.Ezek többrétegű szerkezetek, amelyek alján műanyag vagy üveg hordozólemez található.
A lemezre egymás után felviszik a következőket: fémoxidokból (SnO2, InO2, CdO) készült vezetőképes átlátszó elektróda, majd 25-100 μm-es elektroluminofor réteg, majd védő dielektromos réteg (SiO, SiO2 vagy lakk), majd egy átlátszatlan fém elektróda . A foszfor cink-szulfid vagy cink-szelenid, amelyet mangán, réz vagy más elemek szennyeződései fényessé aktiválnak.
A cink-szulfid polikristályok (gyöngyök) nagy dielektromos állandójú szerves gyanták segítségével kapcsolódnak egymáshoz. Ezért a por elektrolumineszcens emitter működéséhez 400 és 1400 Hz közötti váltakozó feszültségre van szükség, 90 és 140 V közötti gerjesztési feszültséggel.
Film elektrolumineszcens emitterekA porral ellentétben az elektródák között körülbelül 0,2 μm vastagságú polikristályos elektrolumineszcens foszfor filmet tartalmaznak, amelyet termikus bepárlással és vákuumleválasztással nyernek.
Egy ilyen elektroluminoforban nincs dielektrikum, ezért a filmsugárzók állandó feszültségen működnek, és üzemi feszültségük alacsonyabb, mint a poroké - csak 20-30 volt. A fény és a fényerő növelése, valamint a szín megváltoztatása érdekében a film fényporát ritkaföldfém-fluorid anyagokkal aktiválják.
A háromrétegű filmsugárzót 1974-ben hozták létre. Két nagy dielektromos állandójú szigetelő fóliát (Y2O3 és Si3N4) tartalmaz.
Az elektrolumineszcens emitterek jellemző paraméterei: effektív fényerő, a fényerő jellemzője, a fényerő frekvenciaváltozása, az effektív fényerő függése a kibocsátott fény frekvenciától és spektrumától.
A porsugárzók effektív fényerejét az áramsűrűségnek megfelelő váltóáramú tápfeszültség bizonyos frekvenciájánál és értékénél határozzák meg.
A fényerőkarakterisztika a fényerő feszültségfüggését tükrözi; A nagy kontrasztú mátrix képernyők nagyon nemlineáris karakterisztikájú emitterek alapján épülnek fel.
A filmsugárzók nagyobb kontrasztot és felbontást biztosítanak, mint a porsugárzók A fénysűrűség többszörös változása – valójában a fénysűrűség karakterisztika meredeksége, amikor a tápfeszültség megkétszereződik; porban eléri a 25-öt, filmben - 1000-et. A spektrumot, valójában a színt a fényporhoz adott aktivátorok határozzák meg.
Az elektrolumineszcens emitterek hátrányai közé tartozik a paraméterek nagy eltérése. Ezenkívül a fényerő működésük során 4000 óra alatt akár háromszorosára is csökken. De ez vonatkozik az első nagy részecskékkel rendelkező elektroluminoforokra.
A legújabb modern elektroluminoforok 12-18 nm-es részecskeméretűek, velük a fényerő 300 cd-ra nő, a fényerősség 20%-os csökkenését pedig az első 40 üzemórában a tápegység paraméterei (frekvencia és gerjesztési feszültség) szabályozzák. , és az üzemidő így eléri a 12000 órát...
Az átlátszatlan elektródák különböző kialakítása lehetővé teszi az információmegjelenítés különböző alfabetikus, szimbolikus és numerikus formáinak elérését elektrolumineszcens emitterek felhasználásával. speciális mátrix képernyők.
Elektrolumineszcens panelek szervetlen vagy szerves anyagok vékony filmjeként kaphatók. A kristályos foszforok fényének színe az aktiváló szennyeződéstől függ.Alapvetően egy ilyen panel egy lapos kondenzátor, amelyet egy beépített feszültségátalakítóból nyert 60-600 voltos feszültség táplál.
Elektrolumineszcens anyagokként: III-V InP, GaAs, GaN (LED-ekben), ezüsttel vagy rézzel aktivált cink-szulfid por formájában (kék-zöld fényt ad), és sárgás-narancssárga izzás eléréséhez cink mangán által aktivált se-szulfidot használ.
Elektrolumineszcens kijelző (ELD) — speciálisan feldolgozott fényporból vagy GaAs kristályokból álló elektrolumineszcens anyagból álló speciális típusú kijelző két vezetőréteg között (a vékony alumíniumelektróda és az átlátszó elektróda között). Ha a vezetékekre váltakozó feszültséget kapcsolunk, az elektrolumineszcens anyag világítani kezd.
Panelek, kijelzők, vezetékek stb. — széles körben használják a fogyasztói elektronikában és a világításban elektrolumineszcens megvilágítók… LCD-kijelzők, különféle készülékek mérlegei, billentyűzetek háttérvilágítására szolgálnak, valamint tájak és építészeti építmények dekoratív tervezésére is szolgálnak.
Grafika elektrolumineszcens kijelzőkről, karakterek szintetizálása, kiváló képminőség, jó kontraszt, magas frissítési gyakoriság és gyenge hőmérséklet-érzékenység jellemzi. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a katonai, orvosi és egyéb iparágakban használják őket.