Elektroluminescens
Electroluminescence er både et optisk- og elektrisk fenomen hvor et materiale som sender ut lys som reaksjon på ledning av elektrisk strøm, eller utsettes for et sterk elektrisk felt. Dette er forskjellig fra lysutsendelse fra et svart legeme som følge av varme (gløding), kjemisk reaksjoner (kjemoluminescens), lyd (sonoluminescence), eller annen mekaniske reaksjoner (mechanoluminescence).
Historie
[rediger | rediger kilde]
Fenomenet electroluminescence ble oppdaget av den franske forskeren Georges Destriau[1] i laboratoriet til Marie Curie ved undersøkelser av en metalllegering i 1936. Hensikten var å forskning på ledningsevne til materialet. Sinksulfiden som han brukte var utilsiktet forurenset med kobber, da han så utsatte den for sterkt elektriske felt ga den lys fra seg.
Noe praktisk bruksformål var ennå ikke mulig på grunn av den svært korte levetiden for forsøksoppsett. Dette hadde sin årsak hovedsakelig fra utilstrekkelig fordeling av lysemitterende lag, oksygen og vann. Destriau utviklet materialet videre til noe som kunne serieproduseres, den såkalte electroluminescence-folie. Denne ble først først brukt militært i cockpiter og vingelys. Senere er det gjort fremskritt innenfor denne teknologien, med bedre innkapsling av materiale. Et bruksområde er bakgrunnsbelysning for flytende-krystall-skjermer.
I 1962 ble Lysdioden (LED) oppfunnet,[2], dette er et halvlederelement som avgir lys når en elektrisk spenning påtrykkes. Det underliggende fenomenet er også for dette referert til som electroluminescence, selv om den fysiske mekanismen som ble påvist av Destriau er forskjellig. LED har fått et stort bruksområde både for bruk som skjerm og belysningselementer siden den gangen. Med utviklingen av den organisk lysdiode (OLED) i 1987[3], som også regnes som en komponent for electroluminescence, har anvendelse av lysdioder igjen blitt utvidet.
Mekanisme
[rediger | rediger kilde]Elektroluminescens er resultatet av strålingsrekombinasjon av elektroner og elektronhull i et materiale, vanligvis en halvleder. De eksisterte elektronene slipper ut sin energi som fotoner, altså lys. Forut for rekombinasjonen kan elektroner og hull ha blitt separert enten ved doping av materialet for å danne en pn-overgang (i enheter basert på halvlederkomponenter for eksempel lysdiodeer) eller gjennom eksitasjon av høyenergiske elektroner akselerert av et sterkt elektrisk felt (som med de lysstoff i electroluminescent skjerm (LED)).
Det har også blitt vist at når en solcelle forbedrer sin effektivitet for dannelse av lys til elektrisitet, vil det også forbedre sin evne til å omskape elektrisitet til lys.[4]
Eksempler på elektromateriell
[rediger | rediger kilde]Lysenheter er produsert ved hjelp av enten organiske eller uorganiske materialer som gir electroluminesce. De aktive materialene er vanligvis halvlederen med bred nok båndbredde til å tillate at lyset emitteres.
Den mest typiske uorganisk electroluminescent tynnfilm skjermer (TFEL) med ZnS:Mn med gul-oransje emisjon. Eksempler på omfanget av materiell som utnytter electroluminescence er:
- Pulverisert sinksulfid dopet med kobber (produserer grønnlig lys) eller sølv (produserer lysblått lys)
- Tynnfilm sinksulfid dopet med mangan (produserer orangerød lys)
- Naturlig blå diamant, som inneholder et spor av boron som fungerer som et dopemiddel.
- Halvledere som inneholder gruppe III og gruppe V grunnstoffer, for eksempel indiumfosfid (InP), galliumarsenid (GaAs) og gallium nitride (GaN).
- Enkelte organiske halvledere, for eksempel [Ru(bpy)3 ] 2+ (PF 6 -)2, hvor bpy er 2,2'-bipyridine.
Praktiske bruksområder
[rediger | rediger kilde]
Den vanligste electroluminescent-enhetene er fremstilt av enten pulver, da primært brukt for belysning eller tynnfilmer for informasjonsskjermer.
Lysemiterende kondensator (LEC), er et begrep kjent i hvert fall siden 1961[5] for å beskrive electroluminesce-skjermer. General Electric har tidlige patenter på skjermer som har blitt benyttet nattlys og bakgrunnsbelysningen for instrumentpaneler. Ulempene med konvensjonelle electroluminesce skjermer er lav effektivitet, samt kort levetid.[6]
Lysteknologi basert på electroluminescence har lavt strømforbruk sammenlignet med konkurrerende belysningsteknologier som neon eller lysrør. Dette sammen med de tynne panelene som er mulig å produsere, noe som har gjort teknologien nyttig for reklamebransjen.
Se også
[rediger | rediger kilde]Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ George Destriau (1936). AC electroluminesence in ZnS. J. Chimie Phys. 33. s. 587.
- ^ Nick Holonyak jr og SF Bevacqua (1962). Coherent (visible) light emission from Ga(As1-xPx) junctions. Applied Physics Letters. 1. s. 82.
- ^ Organic electroluminescent diodes.
- ^ Raguse, John (15. april 2015). «Correlation of Electroluminescence with Open-CIrcuit Voltage from Thin-Film CdTe Solar Cells». Journal of Photovoltaics: 4. doi:10.1109/JPHOTOV.2015.2417761.
- ^ Proceedings of the National Electronics Conference, Volume 17, National Engineering Conference, Inc., 1961 ; page 328
- ^ Raymond Kane, Heinz Sell, Revolution in lamps: a chronicle of 50 years of progress, 2nd ed., The Fairmont Press, Inc., 2001 ISBN 0881733784, pages 122–124