УДК 621.32:535.376 АНДРЕЕВ А.И., ДАЦКЕВИЧ Н.П.,
КОКИН С.М., КРАВЧЕНКО М.С.,
МУХИН С.В., ТИМОФЕЕВ Ю.П.,
ФИЛИМОНОВ П.А.

ИЗМЕРЕНИЕ АБСОЛЮТНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)
103055 Москва, ул. Образцова, 15, (095)-684-2103, e-mail: kokin2@mail.ru

Важным параметром электролюминесцентных излучателей являют-
ся энергетический выход (отношение энергии, излучённой в виде света, к
затраченной) и светоотдача (отношение светового потока, рассчитываемо-
го с учётом чувствительности глаза к свету разных длин волн, к затрачен-
ной энергии). Прямое измерение этих параметров, однако, представляет
непростую задачу. Так, измерения испускаемой образцами энергии долж-
ны проводиться с учетом того, что излучение не является направленным, и
характеризуется значительным (вплоть до 4) телесным углом. В свою
очередь при нелинейной зависимости проводимости светоизлучающего
слоя от напряжённости электрического поля (в предпробойном режиме)
вычислить потребляемую мощность простым перемножением величин
питающего напряжения и силы тока, идущего через образец, также нельзя.
В настоящем сообщении приводятся результаты измерений энергетическо-
го выхода тканых электролюминесцентных структур (ТЭС), на которых
перечисленные выше трудности измерений особенно явно выражены.
Для определения величины излучаемой энергии создана установка,
основой которой является фотометрическая сфера. Образец (электролю-
минесцентный конденсатор с порошковым цинксульфидным люминофо-
ром или полупроводниковый светодиод) помещается в центр сферы с бе-
лой светорассеивающей внутренней поверхностью; излучаемый при рабо-
те образцов световой поток регистрируется ФЭУ, который градуирован с
использованием измерителя мощности типа ИМО. При обработке резуль-
татов анализируется спектр излучения и вводится поправка на спектраль-
ную чувствительность человеческого глаза.
Сигнал с ФЭУ (пропорциональный яркости свечения), протекаю-
щий через образец ток, а также - напряжение на электродах аналого-
цифрового преобразователя вводятся в компьютер для последующей обра-
ботки. По полученным данным вычисляются мгновенные значения погло-
щаемой образцом мощности (полной и активной компоненты), анализиру-
ется форма волн яркости. Особый интерес представляли измерения пара-

метров ТЭС, возбуждаемых не в обычном режиме (синусоидальным на-
пряжением), а вращающимся электрическим полем [1, 2]. В последнем
случае за каждый период возбуждающего напряжения в процессы ударно-
го умножения носителей заряда вовлекается существенно большее число
энергетических барьеров зёрен люминофора, и яркость образцов (при той
же амплитуде напряжения) увеличивается. Заметно меняется форма волн
яркости: при синусоидальном возбуждении их всплески приходятся на
моменты перемены полярности напряжения; при вращении электрическо-
го поля, когда в каждый момент времени в работу включаются новые
барьеры, у волн возникает существенная постоянная составляющая.
Необходимо заметить также, что увеличение яркости ТЭС во вра-
щающемся поле может быть обусловлено (по крайней мере - отчасти)
особенностями зонной структуры ZnS - основы люминофора. Ранее [3]
было показано, что анизотропия энергетических зон сульфида цинка по-
зволяет выделить в кристалле направления, при движении электронов
вдоль которых выход люминесценции оказывается в несколько раз выше.
Возможно, при вращении вектора напряженности, часть электронов полу-
чает возможность ускоряться именно в этих направлениях, что также спо-
собно привести к возрастанию яркости.
В исследуемых образцах одна система параллельных проводов, по-
крытых изолирующей эмалью (основа) ортогональна другой (уток),
состоящей из более тонких проводов без изоляции. Люминофорно-
диэлектрическая смесь (люминофор ЭЛС-510В зелёного цвета свечения в
эпокси-меланино-алкидном связующем) наносилась на готовую проволоч-
ную сетку электродов методом трафаретной печати. Поскольку провода
утка примерно в два раза тоньше проводов основы, система оказыва-
ется несимметричной, и поэтому её возбуждение можно осуществлять че-
тырьмя разными способами: 1) синусоидальное напряжение подаётся лишь
на основу; 2) напряжение подаётся лишь на уток; 3) перекрёстное
включение, при котором все провода утка соединялись с одной клеммой
генератора синусоидального напряжения, все провода основы - с другой
клеммой; 4) и на основу и на уток с независимых каналов подаётся
синусоидальное напряжение, но со сдвигом по фазе на 90° с тем, чтобы
осуществить вращение электрического поля в межэлектродных областях.
Заметим: переход от одного режима возбуждения к другому в тканой
структуре сопровождается изменением геометрии проникновения элек-
трического поля в светоизлучающий слой, и, как следствие, - геометрии
самих светящихся областей в межэлектродном пространстве.
Исследования показали:
- Возбуждение вращающимся электрическим полем при тех же ам-
плитуде и частоте приводит к двух - трёхкратному увеличению яр-

кости устройства по сравнению с обычным режимом питания (при
перекрёстном включении).
- Если оставить яркость ТЭС той же (понизив амплитуду напряжения
в режиме вращения), то это приводит к двух - трёхкратному повы-
шению срока службы (времени полуспада яркости) образцов. Дело в
том, что деградация ZnS-электролюминофоров во многом обуслов-
лена электродиффузией в барьерных областях микрокристаллов
люминофора заряженных точечных дефектов (прежде всего - ионов
междоузельной меди); уменьшение напряжения на образце способ-
ствует замедлению этого процесса.
- Типичные полученные значения потребляемой (WП) и испускаемой
(WИ) в единицу времени энергии приведены ниже (режим возбуж-
дения 180 В, 500 Гц, цифры указаны в расчёте на 1 см2 светящегося
поля):
Возбуждение по основе:
WП = 240 мкВт
WИ = 0,1 мкВт
Возбуждение по утку:
WП = 260 мкВт
WИ = 1,4 мкВт
Перекрёстное возбуждение:
WП = 130 мкВт
WИ = 1,8 мкВт
Вращение электрического поля:
WП = 710 мкВт
WИ = 3,5 мкВт
По итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Создана установка, позволяющая проводить измерения абсо-
лютных величин энергии, излучаемой и потребляемой электролюминес-
центными структурами разной конструкции (светодиодов, электролюми-
несцентных конденсаторов). Систематическая погрешность установки не
превышает 10 %.
2. На примере тканых электролюминесцентных структур проде-
монстрировано наличие явно выраженной зависимости величины потреб-
ляемой и излучаемой энергии от способа возбуждения свечения. В частно-
сти, отмечена перспективность использования режима возбуждения лю-
минофора вращающимся электрическим полем для получения максималь-
ной яркости образцов.

1.
Пат. 2156554 Россия, МКИ7 Н 05В 33/26. Электролюминесцентное
устройство / С.М.Кокин. Заявл. 12.05.99. - 1999. - Опубл.
20.09.2000, Бюл. 26.
2.
Кокин С.М., Елисеева Е.Г. Возбуждение электролюминесценции
вращающимся электрическим полем // ЖПС. - 2002. - Т. 69, 1. -
С. 127 - 129.
3.
Тимофеев Ю.П., Фок М.В. Влияние зонной структуры на образова-
ние электронно-дырочных пар в твёрдых телах // ФТТ. - 1990. - Т.
32, 6. - С. 1721 - 1726.

Document Outline