Emettitori elettroluminescenti: dispositivo e principio di funzionamento, tipologie
Elettroluminescenza chiamata luminescenza, eccitata dall'azione di un campo elettrico. Questo fenomeno si verifica nei semiconduttori e nei fosfori cristallini - in tali sostanze le cui molecole o atomi sono in grado di entrare in uno stato eccitato quando una corrente elettrica li attraversa o sotto l'azione di un campo elettrico applicato.
Infatti, l'elettroluminescenza risulta dalla ricombinazione di lacune ed elettroni in un semiconduttore, in cui vengono emessi fotoni, gli elettroni del semiconduttore cedendo così la loro energia. Prima che inizi la ricombinazione, le lacune e gli elettroni vengono separati. La separazione è ottenuta mediante elettroni ad alta energia ottenuti mediante accelerazione in un forte campo elettrico (nei fosfori cristallini dei pannelli elettroluminescenti), o attivando il materiale per produrre una giunzione pn (come nei LED). viene utilizzato l'elettroluminoforo.
Emettitori di polvere furono sviluppati per la prima volta nel 1952.Sono una struttura multistrato, alla base della quale è presente una lastra di substrato in plastica o vetro.
Sulla piastra vengono applicati in sequenza: un elettrodo conduttivo trasparente costituito da ossidi metallici (SnO2, InO2, CdO), quindi uno strato di elettroluminoforo di 25-100 μm, quindi uno strato di dielettrico protettivo (SiO, SiO2 o vernice), quindi un elettrodo di metallo opaco. Il fosforo è solfuro di zinco o seleniuro di zinco attivato alla luminosità da impurità di manganese, rame o altri elementi.
I policristalli di solfuro di zinco (perle) sono coniugati tra loro da resine organiche ad alta costante dielettrica. Pertanto, per funzionare, l'emettitore di polvere elettroluminescente richiede una tensione alternata con una frequenza da 400 a 1400 Hz con una tensione di eccitazione da 90 a 140 volt.
Emettitori elettroluminescenti a film, a differenza della polvere, contengono tra gli elettrodi un film policristallino di fosforo elettroluminescente con uno spessore di circa 0,2 μm, ottenuto per evaporazione termica e deposizione sotto vuoto.
In un tale elettroluminoforo non c'è dielettrico, quindi gli emettitori di film funzionano a una tensione costante e il loro livello di tensione operativa è inferiore a quello di quelli in polvere - solo da 20 a 30 volt. Per aumentare la luce e la luminosità, nonché per cambiare il colore, il fosforo del film viene attivato con materiali a base di fluoruro di terre rare.
L'emettitore di film a tre strati è stato creato nel 1974. Contiene due film isolanti (Y2O3 e Si3N4) con un'elevata costante dielettrica.
I parametri caratteristici degli emettitori elettroluminescenti sono: luminosità effettiva, caratteristica della luminosità, variazione di frequenza della luminosità, dipendenza della luminosità effettiva dalla frequenza e dallo spettro della luce emessa.
La luminosità effettiva degli emettitori di polvere è determinata ad una certa frequenza e valore della tensione di alimentazione in corrente alternata corrispondente alla densità di corrente.
La caratteristica di luminosità riflette la dipendenza dalla tensione della luminosità; gli schermi a matrice ad alto contrasto sono costruiti sulla base di emettitori con una caratteristica molto non lineare.
Gli emettitori a pellicola forniscono un contrasto e una risoluzione più elevati rispetto agli emettitori a polvere.I molteplici cambiamenti di luminanza, in effetti, la pendenza della caratteristica di luminanza quando la tensione di alimentazione viene raddoppiata; in polvere raggiunge 25, in pellicola — 1000. Lo spettro, infatti — il colore, è determinato da attivatori aggiunti al fosforo.
Gli svantaggi degli emettitori elettroluminescenti includono grandi variazioni nei parametri. Inoltre, la luminosità durante il loro funzionamento diminuisce fino a 3 volte in 4000 ore. Ma questo vale per i primi elettroluminofori con particelle grandi.
Gli ultimi elettroluminofori moderni hanno dimensioni delle particelle di 12-18 nm, con essi la luminosità aumenta a 300 cd e la diminuzione della luminosità del 20% durante le prime 40 ore di funzionamento è regolata dai parametri di alimentazione (frequenza e tensione di eccitazione) , e la vita operativa in questo modo arriva a 12000 ore...
Diversi design di elettrodi opachi consentono di ottenere diverse forme alfabetiche, simboliche e numeriche di visualizzazione delle informazioni utilizzando emettitori elettroluminescenti per costruire su questo speciali schermi a matrice.
Pannelli elettroluminescenti sono disponibili come film sottili di materiali inorganici o organici. Il colore del bagliore dei fosfori cristallini dipende dall'impurità attivante.Fondamentalmente, un tale pannello è un condensatore piatto alimentato da una tensione da 60 a 600 volt ottenuta da un convertitore di tensione integrato.
Come materiali elettroluminescenti vengono utilizzati: III-V InP, GaAs, GaN (nei LED), solfuro di zinco attivato da argento o rame sotto forma di polvere (dà un bagliore blu-verde), e per ottenere un bagliore giallo-arancio, zinco utilizza se solfuro attivato dal manganese.
Display elettroluminescente (ELD) — un tipo speciale di display creato da uno strato di materiale elettroluminescente costituito da cristalli di fosforo o GaAs lavorati in modo speciale tra due strati di conduttore (tra un sottile elettrodo di alluminio e un elettrodo trasparente). Quando viene applicata una tensione alternata ai fili, il materiale elettroluminescente inizia a brillare.
Pannelli, display, cavi, ecc. - ampiamente utilizzato nell'elettronica di consumo e nell'illuminazione illuminatori elettroluminescenti… Servono nella retroilluminazione di display LCD, bilance di vari dispositivi, tastiere e sono anche utilizzati per la progettazione decorativa di paesaggi e strutture architettoniche.
Grafica da display elettroluminescenti, caratteri di sintesi, caratterizzati da elevata qualità dell'immagine, buon contrasto, alta frequenza di aggiornamento e scarsa sensibilità alla temperatura. A causa di queste proprietà, sono utilizzati nell'industria militare, medica e di altro tipo.