Гистерезис в светоизлучающей панели, использующей эффект Дестрио

Гутцайт Э.М., МЭИ (ТУ); Маслов В.Э., ООО "ЛЕДРУ"; г. Москва

Обсуждаются результаты экспериментальных исследований белой светоизлучающей панели, основанной на использовании эффекта, открытого французским учёным Ж. Дестрио [1]. Эффект Дестрио известен физикам как светящийся конденсатор (LEC - Light Emitting Capacitor), к которому подведено переменное напряжение с частотой около 1 кГц. Исследования и разработки LEC продолжались в течение многих десятков лет [2-4], но лишь в последние годы появились промышленные образцы белых светоизлучающих панелей, пригодных для освещения.

Наибольших успехов добилась компания Ceelite (Тайвань), выпускающая гибкие панели толщиной не более 1 мм с различными поперечными размерами от малых типа 5,2 х 7,4 см2 до больших около 90 х 180 см2 [5]. Панели LEC состоят из различных слоёв - металлических, диэлектрических и полупроводниковых. Одна из металлических обкладок конденсатора является сплошной и отражающей свет в нужном направлении. С внешней неизлучающей стороны она покрыта токонепроводящимтеплорассеивающим слоем и слоем, защищающим панель от механических и химических воздействий.

С другой стороны, являющейся светоизлучающей, тоже имеется защитный слой и боковой металлический электрод, выполняющий роль второй обкладки конденсатора. В центральной части расположен слой люминофора фирмы SYLVANIA.

Все слои являются гибкими и обеспечивают равномерное освещение. Панели лёгкие. Например, панель типа АВ100, показанная на рис. 1, размерами 21 х 28 см2 и толщиной 0,6 мм весит около 80 грамм.

В настоящем сообщении приводятся результаты измерений параметров и характеристик этой панели. Объект исследований подключался к сети через адаптер, преобразующий переменное напряжение 220 В в постоянное до 12 В, которое затем подавалось на инвертор, где оно опять превращалось в переменное напряжение повышенной частоты. Между адаптером и инвертором были включены переменное сопротивление (R), а также вольтметр (V) и амперметр (A) постоянного тока, как показано на рис. 2.

Особое внимание в докладе обращается на проявление гистерезиса, который не был исследован в [6]. Гистерезис иллюстрируется рис.3, где показаны вольтамперная характеристика, а также зависимости светового потока F и световой отдачи H от постоянного тока при введении и выведении сопротивления R.

Световой поток определялся через светимость поверхности панели, которая при максимальном токе (когда сопротивление было выведено) в момент включения составляла около 1500 лк. Светимость измерялась люксметром «ТКА-01/3».

Из представленных зависимостей видно, что включение панели при выведенном сопротивлении (начало Rн = 0 на рис. 3) и токе 600 мА обеспечивает световой поток 80 лм (точка 1) при световой отдаче около 12 лм/Вт. При введении сопротивления световой поток уменьшается (заметим, что наблюдаются аномалии и скачки), а световая отдача слабоизменяется, проходя через максимальное значение 13 лм/Вт при токе в пределах 250-400 мА. Свечение панели исчезает при сопротивлении 50 Ом и токе около 50 мА (точка 7).

При введении сопротивления без отключения панели значения измеренных параметров не повторяются: ток увеличивается до 380 мА вместо 700 мА, а световой поток достигает 35 лм (точка 4) вместо 80 лм и затем уменьшается до 28 лм при полностью выведенном сопротивлении (конец Rк = 0).

Включение панели при разных сопротивлениях и значения световых потоков в моменты включения отмечены точками 1-7 на рис. 3 и в табл. 1

Таблица 1. Значения световых потоков в моменты включения панели АВ100

Номер точки на рис. 3	1	2	3	4	5	6	7
Сопротивление, Ом	0	2.5	5	7.5	10	30	50
Световой поток, лм	80	60	40	35	25	8	1

Заметим, что если начальное сопротивление Rн >7,5 Ом, то при включении панели световой поток не превышает 35 лм (Fн < 35 лм) и при уменьшении сопротивления поток увеличивается только до 35 лм, а затем уменьшается до 28 лм, как отмечено выше. Если же Rн < 7,5 Ом, то Fн > 35 лм, но не увеличивается при уменьшении сопротивления, а при его увеличении поток уменьшается по кривой F(I) на рис. 3.

Наличие гистерезисных явлений в LEC-панелях отмечалось в [2], однако, их происхождение до сих пор не изучено и, по-видимому, они могут оказать влияние на эксплуатацию светоизлучающих панелей в импульсном режиме.

Работа LEC-панелей при напряжении ультразвуковой частоты сказывается в том, что ощущаются звуковые шумы при использовании больших панелей с мощностью питания около 100 Вт.

Измерения частоты панели AB100 были выполнены Л.А. Беловым в МЭИ. Она оказалась близкой к 1,2 кГц. При этом можно отметить, что LEC практически не искажает синусоидальную форму напряжения. Не было также замечено помех при приёме радио- и телевизионных передач.

Спектральные характеристики LEC-панелей тоже имеют свои особенности. На рис. 4 приведен спектр панели, измеренный П.П. Аникиным в КАВЕР-ЛАЙТ и О.П. Меламед во ВНИСИ. Спектр является сплошным. Его максимальная интенсивность наблюдается в синей и зелёной, а также в красной областях длин волн.

На участке наибольшей чувствительности глаза интенсивность спектра проходит через минимум. Полученная форма спектра близка к приведенной в [2]. По спектру определены цветовые координаты х = 0,294 и у = 0,333, а также коррелированная цветовая температура Тц = 7547 К.

В [2] представлены спектры аналогичных панелей при изменении частоты переменного напряжения и отмечено, что интенсивность длинноволнового максимума увеличивается с уменьшением частоты.

В заключение отметим, что по световой отдаче LEC-панели ещё значительно уступают обычным светодиодам, но уже могут конкурировать с органическими светодиодами [7].

Авторы приносят благодарность доценту, к.т.н. Белову Л.А., к.т.н. Аникину П.П. и к.т.н. Меламед О.П. за помощь в проведении экспериментальных исследований.

Литература:

1. Destriau G.J. Scintillations of zinc sulfides with alpha-rays. J. Chimie Physique 33, P. 587 (1936).
2. Прикладная электролюминесценция. Под ред. М.В. Фока. М.: Советское радио.1974. 414 с.
3. Георгобиани А.Н. Электролюминесценция полупроводников и полупроводниковых структур. СОЖ. 2000, т.6, №3. С.105-111.
4. Шанда Я. Сто лет твёрдотельной электролюминесценции и задачи на будущее. Светотехника. 2007, № 6. С.18-25.
5. www.lightmoda.com.
6. Гутцайт Э.М., Маслов В.Э. Характеристики светоизлучающей панели LEC CeeLight. Труды Российского научно – технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С.Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. 2008. Вып. LXIII. С. 348,349.
7. Хайнц Р. Органические светодиоды для дисплеев и освещения. Светотехника. 2006, № 6. С.43-47.

Метки: led, наука, цветопередача, энергопотребление, энергосбережение, энергоэффективность

Обсуждение

Добавить комментарий