Emissors electroluminescents: dispositiu i principi de funcionament, tipus

Electroluminescència anomenada luminescència, excitada per l'acció d'un camp elèctric. Aquest fenomen es produeix en semiconductors i fòsfors cristal·lins, en aquestes substàncies les molècules o àtoms de les quals són capaços d'entrar en un estat excitat quan un corrent elèctric els travessa o sota l'acció d'un camp elèctric aplicat.

De fet, l'electroluminescència resulta de la recombinació de forats i electrons en un semiconductor, en el qual s'emeten fotons: els electrons del semiconductor ceden així la seva energia. Abans que comenci la recombinació, els forats i els electrons es separen. La separació s'aconsegueix bé mitjançant electrons d'alta energia obtinguts per acceleració en un camp elèctric fort (en fòsfors cristal·lins de panells electroluminescents), o activant el material per produir una unió pn (com en els LED). s'utilitza electroluminòfor.

Emissors de pols es van desenvolupar per primera vegada el 1952.Són una estructura de diverses capes, a la base de la qual hi ha una placa de substrat de plàstic o vidre.

S'aplica seqüencialment a la placa: un elèctrode conductor transparent fet d'òxids metàl·lics (SnO2, InO2, CdO), després una capa d'electroluminòfor de 25-100 μm, després una capa dielèctrica protectora (SiO, SiO2 o vernís) i després un elèctrode metàl·lic opac. El fòsfor és sulfur de zinc o selenur de zinc activat a la brillantor per impureses de manganès, coure o altres elements.

Els policristalls de sulfur de zinc (perles) es conjuguen entre si per resines orgàniques amb una constant dielèctrica elevada. Per tant, per funcionar, l'emissor electroluminescent en pols requereix una tensió alterna amb una freqüència de 400 a 1400 Hz amb una tensió d'excitació de 90 a 140 volts.

Emissors electroluminescents de pel·lícula, a diferència de la pols, contenen entre els elèctrodes una pel·lícula policristalina de fòsfor electroluminescent amb un gruix d'uns 0,2 μm, que s'obté per evaporació tèrmica i deposició al buit.

En aquest electroluminòfor, no hi ha dielèctric, per tant, els emissors de pel·lícules funcionen a una tensió constant i el seu nivell de tensió de funcionament és inferior al dels en pols, només de 20 a 30 volts. Per augmentar la llum i la brillantor, així com per canviar el color, el fòsfor de la pel·lícula s'activa amb materials de fluor de terres rares.

L'emissor de pel·lícules de tres capes es va crear el 1974. Conté dues pel·lícules aïllants (Y2O3 i Si3N4) amb una constant dielèctrica elevada.

Els paràmetres característics dels emissors electroluminescents són: brillantor efectiva, característica de la brillantor, canvi de freqüència en la brillantor, dependència de la brillantor efectiva de la freqüència i l'espectre de la llum emesa.

La brillantor efectiva dels emissors de pols es determina a una freqüència i un valor determinats de la tensió d'alimentació de corrent altern corresponent a la densitat de corrent.

La característica de brillantor reflecteix la dependència de la tensió de la brillantor; Les pantalles de matriu d'alt contrast es construeixen a partir d'emissors amb una característica molt no lineal.

Els emissors de pel·lícula proporcionen un contrast i una resolució més alts que els emissors de pols.. Els múltiples canvis de luminància —de fet— la inclinació de la característica de luminància quan es duplica la tensió d'alimentació; en pols arriba a 25, en pel·lícula — 1000. L'espectre, de fet —el color, està determinat pels activadors afegits al fòsfor.

Els desavantatges dels emissors electroluminescents inclouen grans variacions en els paràmetres. A més, la brillantor durant el seu funcionament disminueix fins a 3 vegades en 4000 hores. Però això s'aplica als primers electroluminòfors amb partícules grans.

Els últims electroluminòfors moderns tenen mides de partícules de 12-18 nm, amb ells la brillantor augmenta a 300 cd, i la disminució de la brillantor en un 20% durant les primeres 40 hores de funcionament està regulada pels paràmetres de la font d'alimentació (freqüència i tensió d'excitació) , i la vida operativa d'aquesta manera arriba a les 12.000 hores...

Els diferents dissenys d'elèctrodes opacs permeten aconseguir diferents formes alfabètiques, simbòliques i numèriques de visualització d'informació utilitzant emissors electroluminescents per construir-ho. pantalles de matriu especials.

Panells electroluminescents estan disponibles com a pel·lícules primes de materials inorgànics o orgànics. El color de la resplendor dels fòsfors cristal·lins depèn de la impuresa activadora.Bàsicament, aquest panell és un condensador pla alimentat per una tensió de 60 a 600 volts obtinguda a partir d'un convertidor de tensió integrat.

Com a materials electroluminescents s'utilitzen: III-V InP, GaAs, GaN (en LED), sulfur de zinc activat per plata o coure en forma de pols (dona una resplendor blau-verd), i per obtenir un resplendor groc-taronja, zinc utilitza se sulfur activat pel manganès.

Pantalla electroluminescent (ELD) — Un tipus especial de pantalla creat per una capa de material electroluminiscent que consisteix en cristalls de fòsfor o GaAs especialment processats entre dues capes de conductor (entre un elèctrode prim d'alumini i un elèctrode transparent). Quan s'aplica una tensió alterna als cables, el material electroluminescent comença a brillar.

Panells, pantalles, cables, etc. — Molt utilitzat en electrònica de consum i il·luminació il·luminadors electroluminescents... Serveixen a la llum de fons de pantalles LCD, bàscules de diversos dispositius, teclats i també s'utilitzen per al disseny decoratiu de paisatges i estructures arquitectòniques.

Gràfics de pantalles electroluminescents, sintetitzant caràcters, caracteritzats per una alta qualitat d'imatge, bon contrast, alta freqüència de refresc i poca sensibilitat a la temperatura. A causa d'aquestes propietats, s'utilitzen en indústries militars, mèdiques i altres.