Elektroluminiscenční zářiče: zařízení a princip činnosti, typy
Elektroluminiscence tzv. luminiscence, excitovaná působením elektrického pole. Tento jev se vyskytuje v polovodičích a krystalických fosforech — v takových látkách, jejichž molekuly nebo atomy jsou schopny přejít do excitovaného stavu, když jimi prochází elektrický proud nebo působením aplikovaného elektrického pole.
Ve skutečnosti je elektroluminiscence výsledkem rekombinace děr a elektronů v polovodiči, ve kterém jsou emitovány fotony – elektrony polovodiče tak odevzdávají svou energii. Než začne rekombinace, oddělí se díry a elektrony. Oddělení je dosaženo buď vysokoenergetickými elektrony získanými urychlením v silném elektrickém poli (v krystalických fosforech elektroluminiscenčních panelů), nebo aktivací materiálu k vytvoření pn přechodu (jako u LED). používá se elektroluminofor.
Práškové zářiče byly poprvé vyvinuty v roce 1952.Jsou to vícevrstvé struktury, na jejichž základně je plastová nebo skleněná podkladová deska.
Na desku se postupně nanáší: vodivá transparentní elektroda vyrobená z oxidů kovů (SnO2, InO2, CdO), poté 25-100 μm vrstva elektroluminoforu, poté ochranná dielektrická vrstva (SiO, SiO2 nebo lak), poté neprůhledná kovová elektroda. Fosfor je sulfid zinečnatý nebo selenid zinečnatý aktivovaný k lesku nečistotami manganu, mědi nebo jiných prvků.
Polykrystaly sulfidu zinečnatého (kuličky) jsou vzájemně konjugovány organickými pryskyřicemi s vysokou dielektrickou konstantou. Práškový elektroluminiscenční zářič proto ke své činnosti vyžaduje střídavé napětí o frekvenci 400 až 1400 Hz s budicím napětím 90 až 140 voltů.
Filmové elektroluminiscenční zářiče, na rozdíl od prášku obsahují mezi elektrodami polykrystalický film elektroluminiscenčního fosforu o tloušťce asi 0,2 μm, který se získá tepelným odpařováním a vakuovým nanášením.
V takovém elektroluminoforu není žádné dielektrikum, proto filmové zářiče pracují s konstantním napětím a jejich provozní napětí je nižší než u práškových - pouze od 20 do 30 voltů. Pro zvýšení světla a jasu a také pro změnu barvy je fosfor ve filmu aktivován fluoridy vzácných zemin.
Třívrstvý filmový zářič byl vytvořen v roce 1974. Obsahuje dvě izolační fólie (Y2O3 a Si3N4) s vysokou dielektrickou konstantou.
Charakteristické parametry elektroluminiscenčních zářičů jsou: efektivní jas, charakteristika jasu, frekvenční změna jasu, závislost efektivního jasu na frekvenci a spektru vyzařovaného světla.
Efektivní jas práškových zářičů se určuje při určité frekvenci a hodnotě napájecího napětí střídavého proudu odpovídající hustotě proudu.
Jasová charakteristika odráží napěťovou závislost jasu; maticové obrazovky s vysokým kontrastem jsou postaveny na bázi zářičů s velmi nelineární charakteristikou.
Filmové zářiče poskytují vyšší kontrast a rozlišení než práškové zářiče Vícenásobné změny jasu – ve skutečnosti – strmost jasové charakteristiky při zdvojnásobení napájecího napětí; v prášku dosahuje 25, ve filmu — 1000. Spektrum, ve skutečnosti — barva, je určeno aktivátory přidanými k fosforu.
Nevýhody elektroluminiscenčních zářičů zahrnují velké odchylky v parametrech. Navíc se jas při jejich provozu sníží až 3x za 4000 hodin. Ale to platí pro první elektroluminofory s velkými částicemi.
Nejnovější moderní elektroluminofory mají velikost částic 12-18 nm, u nich se jas zvýší na 300 cd a pokles jasu o 20 % během prvních 40 hodin provozu je regulován parametry napájení (frekvence a budicí napětí) a provozní životnost tímto způsobem dosahuje 12 000 hodin...
Různé konstrukce neprůhledných elektrod umožňují dosáhnout různých abecedních, symbolických a numerických forem zobrazení informací pomocí elektroluminiscenčních zářičů, které na tom staví. speciální maticové obrazovky.
Elektroluminiscenční panely jsou dostupné jako tenké filmy z anorganických nebo organických materiálů. Barva záře krystalických fosforů závisí na aktivační nečistotě.V podstatě je takový panel plochý kondenzátor napájený napětím 60 až 600 voltů získaným z vestavěného měniče napětí.
Jako elektroluminiscenční materiály se používají: III-V InP, GaAs, GaN (v LED), sulfid zinečnatý aktivovaný stříbrem nebo mědí ve formě prášku (dává modrozelenou záři) a pro získání žlutooranžové záře zinek používá se sulfid aktivovaný manganem.
Elektroluminiscenční displej (ELD) — speciální typ displeje tvořený vrstvou elektroluminiscenčního materiálu sestávajícího ze speciálně zpracovaných krystalů fosforu nebo GaAs mezi dvěma vrstvami vodiče (mezi tenkou hliníkovou elektrodou a průhlednou elektrodou). Když se na vodiče přivede střídavé napětí, elektroluminiscenční materiál začne svítit.
Panely, displeje, dráty atd. — široce používané ve spotřební elektronice a osvětlení elektroluminiscenční osvětlovače… Slouží k podsvícení LCD displejů, vah různých přístrojů, klávesnic a používají se i pro dekorativní úpravy krajiny a architektonických struktur.
Grafika z elektroluminiscenčních displejů, syntetizující znaky, vyznačující se vysokou kvalitou obrazu, dobrým kontrastem, vysokou obnovovací frekvencí a špatnou citlivostí na teplotu. Díky těmto vlastnostem se používají ve vojenském, lékařském a jiném průmyslu.