УДК 621.32:535.376
АНДРЕЕВ А.И., АЛЁХИН П.М., БАТИЙ И.В.,

ЕРШОВ А.В., КАСИМОВ Э.Д., КОКИН С.М.,

КОРОЛЁВА Ю.В., КРАВЧЕНКО М.С.,

МУХИН С.В., ФИЛИМОНОВ П.А.
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ И РЕЖИМА
ВОЗБУЖДЕНИЯ ГИБКИХ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ
ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ, ВОЗБУЖДАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫМ
НАПРЯЖЕНИЕМ
Московский государственный университет путей сообщения
(МИИТ), 127994 Москва, ул. Образцова, 15, (495)-684-2103,
e-mail: kokin2@mail.ru
Гибкие электролюминесцентные излучатели (ГЭЛИ) на основе
порошковых электролюминофоров, которые возбуждаются перемен-
ным напряжением, имеют несомненные достоинства перед другими
типами подобных устройств. В частности, если в качестве основы (и
одновременно - электродов) в таких излучателях используются гибкие
проводники (провода), то, располагая эти провода в пространстве оп-
ределённым образом, можно получать длинномерные источники света
(нити, ленты), гибкие плоскостные конструкции (устройства подсвет-
ки, матричные экраны) и т.д. В то же время этим устройствам в полной
мере присущ и один из основных недостатков, который характерен для
всех источников света с порошковыми люминофорами, работающими
в предпробойном режиме: по мере работы их яркость постепенно сни-
жается, причём время её полуспада (как правило) не превышает не-
скольких сотен часов, чего явно недостаточно для решения многих
практически важных задач.
Один из возможных путей увеличения срока службы ГЭЛИ за-
ключается в таком расположении электродов и в создании такого ре-
жима питания, которые позволяли бы возбуждать люминесценцию не
обычным переменным, а вращающимся электрическим полем [1]. В
этом случае в процесс создания электронных лавин, которые проводят
ионизацию центров свечения и атомов кристаллической решётки, во-
влекается значительно большее, чем при традиционном способе воз-
буждения, число энергетических барьеров. (Подобными барьерами в
цинксульфидных электролюминофорах, легированных медью, чаще
всего являются гетеропереходы ZnS - CuxS). Вследствие этого яркость
устройства в режиме вращающегося поля оказывается выше, и пони-
зить её до обычного для таких устройств значения можно, уменьшив
напряжение на ГЭЛИ. Поскольку же деградация ZnS,Cu-
электролюминофоров обусловлена электромиграцией заряженных де-
фектов решётки в области сильного поля, снижение напряжённости
поля в барьере приводит к увеличению срока службы устройства.

Вращение вектора напряжённости электрического поля можно
обеспечить, складывая сдвинутые по фазе колебания этого вектора. На
рис. 1.а - 1.в представлены принципиальные схемы некоторых из реа-
лизованных нами на практике вариантов переплетения проводов -
электродов (покрытых электроизоляционным лаком для предотвраще-
ния короткого замыкания) и указаны режимы возбуждения таких
ГЭЛИ. Для обеспечения требуемых условий возбуждения в тех случа-
ях, когда это необходимо, были спроектированы и собраны соответст-
вующие источники питания.
U1 = Usin(t)
U1 = Usin(t)

U2 = Usin(t
U2
=+ 2/3)
U
( t)



U1
=

U sin (t)





а) б) в)
Рис. 1
Для того, чтобы убедиться в справедливости предположения о
увеличении срока службы ГЭЛИ при возбуждении вращающимся по-
лем (по сравнению с тем, которым характеризуются образцы, светя-
щиеся под действием синусоидального напряжения), нами была по-
ставлена серия экспериментов, типичный результат одного из которых
представлен на рис. 2.
На рисунке изображе-
ны зависимости спада яркости
L от времени t для двух
ГЭЛИ, выполненных в виде
сетки (см. рис. 1.а). При этом
на один из них подавалось
синусоидальное напряжение
250 В, 3 кГц (все строки со-
единялись в один электрод, а
все столбцы - в другой), а на
второй - напряжение той же частоты, но уже по схеме, представленной
на рис. 1.а. Амплитуда этого напряжения (200 В) выбиралась таким
образом, чтобы начальная яркость свечения обоих образцов была оди-
наковой. Как следует из рис. 2, из-за меньшего напряжения питания
время T
0,5 полуспада яркости образца, который возбуждался вращаю-

щимся электрическим полем (кривая 1, T0,5 ≈ 150 ч), действительно
оказывается больше (почти в три раза), чем у ГЭЛИ, возбуждаемого
обычным переменным напряжением (ему соответствует кривая 2, T0,5 ≈
50 ч).

Используя
подоб-
ный принцип, можно соз-
дать гибкий матричный
экран, свечение отдельных
элементов (пикселей) ко-
торого также осуществля-
ется вращающимся полем
(образец экрана был изго-
товлен и успешно испы-
тан). Схема устройства
представлена на рис. 3, в отличие от обычной сетки оно содержит уже
не две (взаимно перпендикулярных), а три (развёрнутых на 2/3) сис-
темы электродов. Зависимость яркости предпробойной электролюми-
несценции от напряжения в значительной мере нелинейна, и это по-
зволяет подобрать такое амплитудное значение напряжения на каждом
из электродов, чтобы свечение возникало только в области пересече-
ния сразу трёх из них, то есть именно там, где и реализуется вращение
электрического поля.
Расположив плетёную структуру между двумя электродами (по
крайней мере, один из которых - прозрачный), предварительно нане-
сёнными на полимерную основу (плёнку), можно создать ГЭЛИ, век-
тор напряженности поля в котором совершает не двумерное, а трёх-
мерное вращение. Математические моделирование соответствующего
процесса позволило выявить условия, которым должны соответство-
вать сигналы, подаваемые по трём взаимно перпендикулярным на-
правлениям, с тем, чтобы вектор напряженности электрического поля
совершал колебания с нужной для возбуждения свечения частотой
(несколько килогерц) и при этом поворачивался в пространстве, двига-
ясь по сфере. Такого рода возбуждение должно вовлечь в работу
практически все энергетические барьеры люминофорных зёрен, кото-
рые, в силу технологических условий синтеза подобных материалов,
оказываются ориентированными в пространстве произвольным обра-
зом. В этом случае ту же яркость можно обеспечить, еще больше сни-
зив напряжение на светоизлучающем слое, что, в итоге, даст возмож-
ность еще заметнее увеличить время полуспада яркости ГЭЛИ.

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.




Document Outline