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LUXLED (tm)  und die Elektrolumineszenz

Die Entdeckung der Elektrolumineszenz (EL) geht zurück in das Jahr 1936, sie kam jedoch bis Anfang der 60-er Jahre nicht über das Laborstadium hinaus. Dies lag unter anderem an der damaligen Vorstellung, mit der "Flächenleuchte" eine Konkurrenz zur üblichen Glühlampe entwickeln zu wollen; dieses Unterfangen scheiterte wegen des geringen Wirkungsgrades für allgemeine Beleuchtungszwecke. Dies auch unter Berücksichtigung der damaligen technologischen Möglichkeiten.

Als Alternative zur herkömmlichen Lichttechnik gewinnt heute die EL-Technik ständig an Bedeutung, dies insbesondere für Einsatzbereiche, die nur mit blend- und schattenfreien homogenen Leuchtflächen geringster Einbautiefe (<1 mm) und minimaler Leistungsaufnahme (mW/cm²), mit beliebigen Außenabmessungen und Konturen zu verwirklichen sind.

Die EL-Folien werden hauptsächlich für die Hinterleuchtung von transparenten Filmen eingesetzt, die mit Motiven, Zeichen oder Schriften beliebiger Ausführung bedruckt werden können, wodurch sich völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten ergeben. Außerdem sind diese Produkte stoß- und bruchfest, sowie temperaturunempfindlich.

Aufbau der EL-Zellen

Als Lumineszenz bezeichnet man - einfach ausgedrückt - die Eigenschaft bestimmter Substanzen, die in Folge von Bestrahlung mit Tageslicht, UV-, Röntgen- oder Elektronenstrahlen absorbierte Energie ganz oder teilweise zu emittieren. Die direkte Lumineszenzanregung durch die alleinige Einwirkung eines elektrischen Feldes nennt man Elektrolumineszenz. Hierzu werden fluoreszierende Stoffe bzw. Leuchtpigmente, Luminophore oder Phosphorverbindungen verwendet.

In der Praxis haben sich EL-Zellen auf der Basis der Dickschichttechnologie durchgesetzt, die mit Wechselspannungsfeldern angeregt werden. Hier sind die Leuchtpigmente in einem transparenten, organischen oder keramischen Bindemittel eingebettet. Die Pigmente bestehen aus binären Verbindungen. Das elektrische Feld wird über strukturierte Elektroden zugeführt, von denen die Frontelektrode aus einer sehr dünnen, transparenten, leitenden Metallschicht besteht. Die Rückelektrode besteht meist aus einer aufgedampften Aluminium- oder anderen leitenden Metallschicht. Die zwischen Front- und Rückelektrode befindliche Leuchtpigmentschicht bildet in Verbindung mit dem Einbettungsmittel das Dielektrikum eines Kondensators, weshalb verschiedentlich auch die Bezeichnung "Leuchtkondensator" verwendet wird.

Der beschriebene Schichtaufbau wird in der Regel ergänzt durch eine Reflexions- und eine Isolierschicht. Diese Schichten, einschließlich der Anschlußleitungen, werden letztendlich in transparente PE-Schutzschichten einlaminiert und damit vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und sonstigen Einflüssen geschützt. Auf diese Weise besteht eine übliche EL-Zelle aus mindestens sieben verschiedenen Schichten.

Darüber hinaus ist es heute möglich, ein beidseitig leuchtendes EL in einem Laminat herzustellen oder in ein Laminat verschiedene Teilflächen einzusetzen, die mit unterschiedlichen Farben leuchten.

EL-Pigmente und -Emissionsspektren

Das Ausgangsmaterial bzw. die Substanzklasse bilden nach wie vor nichttoxische Zinksulfide und nahe binäre Verbindungen, die durch Beimischungen (Aktivatoren) und unter Berücksichtigung der Steuerung des Präparationsvorganges unterschiedliche Emissionsspektren erzeugen. Der Schwerpunkt des Spektrums bestimmt die jeweilige Farbe des EL-Lichtes. Übliche und einfach zu realisierende Leuchtfarben sind grün, blau, türkis, gelb, orange, rot und weiß.

Pigmente, die ein reines Weiß emittieren, befinden sich noch in der Entwicklung. Aus diesem Grunde werden weißleuchtende ELs aus der Mischung von mindestens zwei Pigmenten hergestellt, deren Emissionsspektren in ihrer Addition weiß ergeben. Diese ELs haben im nichtleuchtenden Zustand eine rosafarbene Oberfläche. Es gibt mittlerweile auch ELs mit weißleuchtenden Pigmenten, die im nichtleuchtenden Zustand auch nahezu weiß bzw. hellgrau sind, jedoch ist deren Leuchtstärke geringer.

Stromversorgung

Wie eingangs erwähnt, wird die Elektrolumineszenz durch Anlegen eines elektrische Feldes (Wechselspannung) bewirkt. Um eine hohe Leuchtdichte zu erzielen, ist die Verwendung von Betriebsspannungen im Bereich von 70 Veff bis 140 Veff mit einer Frequenz von 400 Hz bis 800 Hz geeignet; die Leuchtdichte liegt dabei im Bereich von 60 cd/m² bis 120 cd/m². Die Erhöhung der Spannung bewirkt in der Regel eine bessere Leuchtdichte, dagegen bewirkt eine Erhöhung der Frequenz eine Farbverschiebung in Richtung kürzerer Wellenlängen. Zwischen beiden Größen jedoch besteht immer ein Zusammenhang. Im speziellen Anwendungsfall müssen deshalb die optimalen Bedingungen festgelegt werden.

Die Lebensdauer einer EL-Zelle ist abhängig von der Stärke des angelegten elektrischen Feldes, seiner Dauer und dazu, allerdings in geringem Maße, auch von der Einwirkung von UV-Licht. Üblicherweise wird zur Definition der Lebensdauer einer EL-Zelle die Halbwertszeit der Leuchtpigmente angegeben, d.h. die Zeit, nach der die Helligkeit bei unveränderten Betriebsbedingungen unter dem Einfluß des elektrischen Feldes auf die Hälfte des Anfangswertes zurückgegangen ist. Die Halbwertszeiten liegen heute unter optimalen Bedingungen zwischen 5.000 und 10.000 Stunden.


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last modified on 17-Feb-2001