СВМБМ

Рис. 6.2. Структура слоев тонкопленочного люминесцентного индикатора переменного тока:

1 – прозрачный электрод; 2 – пленка люминофора; 3 – металлический электрод; 4 – светопоглощающий диэлектрик; 5 – прозрачный диэлектрик; 6 – стеклянная подложка

Все слои создаются с помощью технологии напыления в вакууме на стеклянную подложку. Один из электродов выполняют прозрачным, другой покрыт черным поглощающим слоем, повышающим контрастность изображения. Долговечность тонких ЭЛИ значительно выше, чем

повышение крутизны яркостной характеристики в зависимости от приложенного напряжения (см. рис. 6.3)

L, кд/м2

300

считается зависимость яркости от напряжения (кандел-вольтовая характеристика), эта зависимость описывается выражением вида:

диапазона частот, не превышающего 10кГц, может быть выражена как

Зависимость яркости от температуры отличается наличием максимума в области комнатной температуры. Спад при более высоких температурах объясняется усилением безизлучательных переходов.

При подведении возбуждающего переменного напряжения к электродам энергия электрического поля преобразуется электролюминофором в световой поток. Эффективная яркость ЭЛИ определяется зависимостью

где b и A0 – константы; U - эффективная величина приложенного напряжения.

Константа “b” почти не зависит от частоты, а зависит от формы напряжения возбуждения (b=13 для синусоидального напряжения частотой f = 0.4…10 кГц). Константа A0 зависит от частоты, с ростом частоты растет но до определенного предела (f = 15…20 кГц),далее наступает режим насыщения.

Зависимость яркости свечения ЭЛИ от частоты напряжения представлена на рис. 6.4.

LMAX, кд/м2

30

U=140B

20

120

10

100 90

80

f, кГц

Рис. 6.4. Зависимость яркости свечения ЭЛИ от частоты напряжения возбуждения.

Постоянный уровень яркости можно поддерживать при уменьшении напряжения питания за счет увеличения частоты возбуждения. При увеличении частоты напряжения питания свыше 15кГц наступает режим

насыщения, и рост яркости прекращается. С увеличением напряжения питания яркость насыщения растет, в начале области насыщения сдвигается в сторону увеличения частоты возбуждения. В начальный период эксплуатации, равный приблизительно 100…150 ч, происходит интенсивный спад яркости, далее следует период медленного спада.

Срок службы ЭЛИ оценивают с помощью зависимостей, представленных на рис.6.5.

L, %

Рис. 6.5. Зависимости яркости свечения ЭЛИ от времени работы. Измерение яркостных характеристик производится приборами, состоящими из селеновых фотоэлементов с корригирующими фильтрами, фото умножителей, которые обычно градуируют по фотометру малых яркостей ВМФ-57, или же с помощью самого фотометра ВМФ. Удовлетворительная минимальная яркость свечения ЭЛИ составляет 30

кд/см2.

Поведение электрических характеристик: емкости Cэли, сопротивления Rэли, полного сопротивления Zэли и тангенса угла диэлектрических потерь в функции частоты, в диапазоне 0.05…20 кГц при амплитуде возбуждающего напряжения U~=220В, приведено ниже на рис. 6.6.

CЭЛИ, пф

RЭЛИ, MOм

2000 400 10 2

Рис. 6.6. Зависимости емкости, активного сопротивления, полного сопротивления и тангенса угла диэлектрических потерь от частоты

На практике обычно применяют частоты 0.4…10 кГц. На низких частотах (меньше 0.4 кГц) емкость, сопротивление (активное и полное)

значительно увеличиваются. Начиная с 5 кГц дальнейшее увеличение частоты не вызывает заметного изменения электрических параметров: Cэли, Rэли, Zэли. Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ в диапазоне частот 0.1÷(8-10) кГц почти не изменяется. Дальнейшее повышение частоты вызывает рост tgδ.

Потребляемая мощность определяется потерями в диэлектрике и электролюминофоре. Приближенный расчет потребляемой мощности

где U – напряжение возбуждения (В);

F – частота (кГц); P – мощность (мкВт/см2).

С ростом частоты и амплитуды возбуждающего напряжения увеличивается потребляемая мощность. Активная составляющая потребляемой мощности ЭЛИ невелика и в расчетах не учитывается.

Например, при напряжении U=220В и частоте f=0.4 кГц активная составляющая мощности приблизительно равна 30 мВт/см2. Но именно активная составляющая мощности преобразуется в световое излучение. Расчет источников питания для ЭЛИ ведется по величине реактивной составляющей. Для ЭЛИ между током и напряжением характерна линейная зависимость, с ростом частоты величина потребляемого тока увеличивается.

В диапазоне используемых частот возбуждающего напряжения активная проводимость ЭЛИ оказывается намного меньше емкостной

Rэли » 1/ωCэли (6.7)

и ее обычно не увеличивают. При конструировании схем управление сегмента ЭЛИ рассматривают в виде емкости с потерями, величина которой при напряжении, приблизительно равном 220В, составляет меньше 200 пФ/см2 (см. рис.6.7).

Рис. 6.7. Эквивалентная электрическая схема сегмента ЭЛИ: а) – полная; б) - приближенная

Величины Rл и Cл означают общее сопротивление и суммарную емкость зерен люминофора; Rд и Cд соответствуют общему сопротивлению и емкости прослоек диэлектрика между зернами; Rc и Сc

– сопротивление и емкость сквозных участков диэлектрика

соответствующий напряжению U~=200В при частоте f = 2 кГц. Этот режим обеспечивает достаточно хорошую яркость.

Символы формируются из отдельных элементов – сегментов, количество которых может быть различным (см. рис. 6.8 а - г).

г)

Рис. 6. 8.Сегментные электролюминесцентные индикаторы:

а) семи сегментный; б) семи сегментный с фоновым сегментом; в) восьми сегментный; г) девятнадцати сегментный;

Наибольшее практическое распространение получил семи сегментный индикатор (рис. 6.8а), синтезирующий алфавит арабских цифр. Если такой индикатор дополнить “фоновым” сегментом, он может воспроизводить и позитивное и негативное изображение (рис. 6.8б). Для воспроизведения цифр, букв русского и латинского алфавитов может быть использован девятнадцати сегментный индикатор (рис. 6.8г).

Рассмотрим конструкцию электролюминесцентного матричного экрана, приведенную на рис. 6.9.

m-1

U Rjk

(m-1) (n-1)

n-1

1

2

i

n

U

Рис. 6.9. Матричный электролюминесцентный экран:

а) конструкция; б) схема питания элемента экрана; в) эквивалентная упрощенная схема матричного экрана.

СГЖ б)

Рис. 6.10. Конструкция (а) и эквивалентная схема (б) многоцветной электролюминесцентной индикаторной матрицы:

1- стеклянная пластина; 2 – прозрачный электропроводящий слой в виде гребенки; 3, 5 – электролюминофоры разных цветов; 4 – слой диэлектрика и металлические электроды

На рис. 6.10а представлен двухцветный растровый индикатор, представляющий собой стеклянную пластину 1 с прозрачным электропроводящим слоем в форме гребенки 2. Электролюминофоры разных цветов 3 и 5 наносятся на прозрачные гребенчатые элементы так, что каждый из них образует строчный растр. Сверху наносится слой диэлектрика и металлические электроды 4. Свечение наблюдается в виде параллельных линий. При большой плотности строк создается впечатление равномерного свечения индикатора.

центр), Сж.к. (желтый контур), Сж.ц. (желтый центр) – рабочие, емкости Сг.ж. (емкость между голубым и желтым растром), Ск.ц. (между электродами контура и центра) – паразитные. Рабочая емкость двухцветного индикатора определяется формулой вида