Emissores eletroluminescentes: dispositivo e princípio de operação, tipos

Eletroluminescência chamada luminescência, excitada pela ação de um campo elétrico. Esse fenômeno ocorre em semicondutores e fósforos cristalinos - em tais substâncias cujas moléculas ou átomos são capazes de entrar em um estado excitado quando uma corrente elétrica passa por eles ou sob a ação de um campo elétrico aplicado.

Na verdade, a eletroluminescência resulta da recombinação de buracos e elétrons em um semicondutor, no qual os fótons são emitidos - os elétrons do semicondutor desistem de sua energia. Antes do início da recombinação, buracos e elétrons são separados. A separação é conseguida por elétrons de alta energia obtidos por aceleração em um forte campo elétrico (em fósforos cristalinos de painéis eletroluminescentes), ou ativando o material para produzir uma junção pn (como em LEDs). eletroluminóforo é usado.

Emissores de pó foram desenvolvidos pela primeira vez em 1952.Eles são uma estrutura de várias camadas, na base da qual existe uma placa de substrato de plástico ou vidro.

O seguinte é aplicado sequencialmente à placa: um eletrodo condutor transparente feito de óxidos metálicos (SnO2, InO2, CdO), depois uma camada de 25-100 μm de eletroluminóforo, depois uma camada dielétrica protetora (SiO, SiO2 ou verniz), depois um eletrodo de metal opaco. O fósforo é sulfeto de zinco ou seleneto de zinco ativado até o brilho por impurezas de manganês, cobre ou outros elementos.

Policristais de sulfeto de zinco (esferas) são conjugados entre si por resinas orgânicas com alta constante dielétrica. Portanto, para funcionar, o emissor eletroluminescente em pó requer uma tensão alternada com frequência de 400 a 1400 Hz com tensão de excitação de 90 a 140 volts.

Emissores eletroluminescentes de filme, ao contrário do pó, contém entre os eletrodos um filme policristalino de fósforo eletroluminescente com espessura de cerca de 0,2 μm, que é obtido por evaporação térmica e deposição a vácuo.

Em tal eletroluminóforo, não há dielétrico, portanto os emissores de filme funcionam em tensão constante, e seu nível de tensão operacional é menor que o dos pós - apenas de 20 a 30 volts. Para aumentar a luz e o brilho, bem como para alterar a cor, o fósforo do filme é ativado com materiais de fluoreto de terras raras.

O emissor de filme de três camadas foi criado em 1974. Contém dois filmes isolantes (Y2O3 e Si3N4) com alta constante dielétrica.

Os parâmetros característicos dos emissores eletroluminescentes são: brilho efetivo, característica do brilho, mudança de frequência no brilho, dependência do brilho efetivo na frequência e espectro da luz emitida.

O brilho efetivo dos emissores de pó é determinado em uma determinada frequência e valor da tensão de alimentação de corrente alternada correspondente à densidade de corrente.

A característica de brilho reflete a dependência de voltagem do brilho; telas de matriz com alto contraste são construídas com base em emissores com uma característica muito não linear.

Os emissores de filme fornecem maior contraste e resolução do que os emissores de pó As múltiplas mudanças na luminância - na verdade - a inclinação da característica de luminância quando a tensão de alimentação é dobrada; em pó chega a 25, em filme — 1000. O espectro, na verdade — a cor, é determinado por ativadores adicionados ao fósforo.

As desvantagens dos emissores eletroluminescentes incluem grandes variações nos parâmetros. Além disso, o brilho durante sua operação diminui até 3 vezes em 4000 horas. Mas isso se aplica aos primeiros eletroluminóforos com partículas grandes.

Os mais recentes eletroluminóforos modernos têm tamanhos de partícula de 12-18 nm, com eles o brilho aumenta para 300 cd, e a diminuição do brilho em 20% durante as primeiras 40 horas de operação é regulada pelos parâmetros da fonte de alimentação (frequência e tensão de excitação) , e a vida operacional desta forma atinge 12000 horas...

Diferentes designs de eletrodos opacos permitem que diferentes formas alfabéticas, simbólicas e numéricas de exibição de informações sejam alcançadas usando emissores eletroluminescentes para construir isso telas de matriz especial.

Painéis eletroluminescentes estão disponíveis como filmes finos de materiais inorgânicos ou orgânicos. A cor do brilho dos fósforos cristalinos depende da impureza ativadora.Basicamente, esse painel é um capacitor plano alimentado por uma tensão de 60 a 600 volts obtida de um conversor de tensão embutido.

Como materiais eletroluminescentes são usados: III-V InP, GaAs, GaN (em LEDs), sulfeto de zinco ativado por prata ou cobre na forma de pó (dá um brilho verde-azulado), e para obter um brilho amarelo-laranja, zinco usa se sulfeto ativado por manganês.

Display Eletroluminescente (ELD) — um tipo especial de exibição criado por uma camada de material eletroluminescente que consiste em fósforo especialmente processado ou cristais de GaAs entre duas camadas de condutor (entre um eletrodo de alumínio fino e um eletrodo transparente). Quando uma voltagem alternada é aplicada aos fios, o material eletroluminescente começa a brilhar.

Painéis, displays, fios, etc. - amplamente utilizado em eletrônicos de consumo e iluminação iluminadores eletroluminescentes… Eles servem na luz de fundo de telas LCD, escalas de vários dispositivos, teclados e também são usados ​​​​para projetos decorativos de paisagens e estruturas arquitetônicas.

Gráficos de displays eletroluminescentes, sintetizando caracteres, caracterizados por alta qualidade de imagem, bom contraste, alta taxa de atualização e baixa sensibilidade à temperatura. Devido a essas propriedades, eles são usados ​​nas indústrias militar, médica e outras.