劉建華 楊虎

【摘要】電致冷光組件是現(xiàn)代亮化工程中的重要組成部分，由于其發(fā)光特點(diǎn)與成本優(yōu)勢(shì)等諸多特征而受到廣泛的關(guān)注。本文以新工藝下電致冷光組件的產(chǎn)品為研究對(duì)象對(duì)其發(fā)光特征與工藝進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)后續(xù)基于產(chǎn)品的應(yīng)用與前景進(jìn)行分析。希望通過本文的研究能夠?yàn)楹罄m(xù)的相關(guān)市場推廣提供必要的理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】電致冷光組件;亮化單元;應(yīng)用;前景

一、引言

電致冷光組件在城市亮化以及廣告宣傳中被廣泛的應(yīng)用。由于其具有節(jié)能、高亮度等特點(diǎn)而受到了一致的好評(píng)。但是，在實(shí)際的使用過程中我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的電致冷光組件生產(chǎn)技術(shù)無法與實(shí)際應(yīng)用需求相適應(yīng)，頻繁的出現(xiàn)諸如暗點(diǎn)、擊穿以及發(fā)光亮度降低等問題，嚴(yán)重的制約了相關(guān)產(chǎn)品的使用壽命的同時(shí)也降低了產(chǎn)品的整體市場期望度。本文為了較好的規(guī)避此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，革新了電致冷光組件的生產(chǎn)工藝，對(duì)上述的問題進(jìn)行了有效的規(guī)避，并探討該技術(shù)在后續(xù)的應(yīng)用途徑與前景。希望為相關(guān)的生產(chǎn)與市場推廣提供必要的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐指導(dǎo)。

二、電致冷光組件的發(fā)光特征

從發(fā)光原理的角度來考慮電致冷光組件是利用電致發(fā)光材料在電場存在的條件下能夠以電子光層移動(dòng)的形式產(chǎn)生冷光。此種發(fā)光的方式存在如下的特點(diǎn)：

首先，電致冷光組件的光源屬于冷光的范疇，在工作于照明的過程中不產(chǎn)生熱量，一方面能夠減少由于熱量損耗而帶來的能源浪費(fèi);另一方面也避免了在相關(guān)光學(xué)元件應(yīng)用過程中產(chǎn)熱所帶來的散熱問題。其次，電致冷光組件的光源是一種面光源。在同等能耗的情況下，傳統(tǒng)的LED發(fā)光組件僅能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)光源的發(fā)光，則對(duì)于部分環(huán)境下的光線條件要求并不相符。如果需要利用LED對(duì)面光源進(jìn)行模擬，則需要通過光板等方式來進(jìn)行處理，此種處理方式不僅增加了發(fā)光元件的應(yīng)用成本更無法完全通過物理手段來達(dá)到光線平均的效果。再次，電致冷光組件的光源能耗更低。在現(xiàn)有的節(jié)能發(fā)光元件中LED發(fā)光元件的節(jié)能效果更好。但是，與其相比，本文所研究的電致冷光組件在節(jié)能方面則更為突出。從原理角度來分析，電致冷光組件可以等效為一個(gè)恒載電容，根據(jù)加工材料的不同電阻分布在1000-15000Ω/in2之間。這直接導(dǎo)致了發(fā)光元件兩端電壓雖然很大，但是實(shí)際的工作電流則很小，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)電致冷光組件的工作電流往往在0.05-0.1mA/cm2之間。與同等亮度當(dāng)量的LED發(fā)光組件相比降低了約100倍。這為其實(shí)際應(yīng)用過程中的電池續(xù)航驅(qū)動(dòng)提供了必要條件。

三、電致冷光組件的生產(chǎn)工藝革新

為了解決電致冷光組件現(xiàn)存的問題，我們對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改良。具體步驟與內(nèi)容如下：第一，根據(jù)至少包含電致冷光組件的尺寸與閃動(dòng)方式的應(yīng)用需求，制備具有分層電路的菲林片;在尼龍網(wǎng)版上印刷感光膠，待所述感光膠干燥后，將所述菲林片附著在感光膠上，在紫外燈光下充分曝光直至圖層顯影后，用清水沖洗干凈并烘干，即得各層的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版;第二，以預(yù)處理后的ITO膜為基板，在ITO膜的導(dǎo)電面上制備具有依次疊置的透明絕緣層、無機(jī)電致發(fā)光體層、折射層與電介質(zhì)層的ITO導(dǎo)電基板;在步驟b中，ITO膜為經(jīng)預(yù)處理后的ITO基材;因?yàn)?，每道工序都需?20°C條件下烘干，為使ITO基材在之后烘干過程中不發(fā)生形變，在印制前通常需把按需要尺寸裁好的ITO基材預(yù)先在130°C條件下，預(yù)先進(jìn)行收縮處理（即預(yù)處理）;

第三，將絲印用導(dǎo)電銀漿或碳漿，用提前制好的網(wǎng)版目數(shù)為200-350目（優(yōu)選為300目）匯料條網(wǎng)版印刷在ITO導(dǎo)電基板上;

第四，將至少包含有機(jī)玻璃或PET柔性板的透明絕緣體、粘貼有網(wǎng)狀匯流條的ITO導(dǎo)電基板、以及背電極導(dǎo)電層依次疊置，并采用至少包含亞克力、玻璃與樹脂中任意一種材料進(jìn)行過塑封裝，即得所需電致冷光組件。

通過上述的若干點(diǎn)生產(chǎn)工藝改進(jìn)可以使得電致冷光組件的亮度與顏色具有更為寬泛的調(diào)控空間，同時(shí)能夠降低電致冷光組件的老化層度，進(jìn)而避免擊穿、亮度降低等問題的出現(xiàn)。

四、電致冷光組件的應(yīng)用及其前景分析

在電致冷光組件的應(yīng)用過程中主要是利用其能耗低、冷光發(fā)光以及面源光源等特點(diǎn)來完成相關(guān)光學(xué)元件的應(yīng)用。在具體的應(yīng)用角度可以分為如下三個(gè)方面：第一，能耗低的應(yīng)用。電致冷光組件低能耗的特點(diǎn)決定了其可以利用較低的能量儲(chǔ)備體系作為發(fā)光電源。尤其是是高電壓電池或者電源的裝配情況下，此種優(yōu)勢(shì)更為明顯。因此在具體的市場化過程中主要可以有如下幾個(gè)方面的應(yīng)用。一方面是作為亮化廣告與亮化元件來進(jìn)行構(gòu)建。如樓盤建筑或小區(qū)的發(fā)光名牌、廣告位的廣告內(nèi)容等。應(yīng)用電致冷光組件來構(gòu)建此種廣告亮化結(jié)構(gòu)能夠顯著的降低能耗，更符合低碳環(huán)保理念與可持續(xù)發(fā)展理論。另一方面，由于其能耗較低，在脫離電網(wǎng)的供電體系中能夠發(fā)揮更大的作用。由于其能耗較低，因此對(duì)于供電體系的依賴程度較低，換而言之，在同等供電設(shè)備效率的背景下，采用電致冷光組件構(gòu)建的發(fā)光單位使用時(shí)間更長，后續(xù)的維護(hù)費(fèi)用與維護(hù)成本更低。第二，冷光發(fā)光應(yīng)用。冷光發(fā)光主要是指在冷光發(fā)光的過程中系統(tǒng)自身不因?yàn)榘l(fā)光而產(chǎn)生熱量。此種特性決定了一方面沒有熱量的損耗在同等發(fā)光強(qiáng)度下系統(tǒng)的整體能耗較低，這個(gè)在上文中進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述;另一方面則是由于冷光發(fā)光沒有熱量的產(chǎn)生。因此，對(duì)于系統(tǒng)散熱沒有過多的要求。此方面應(yīng)用主要集中在兩個(gè)方面上。第一，在密閉空間內(nèi)的長時(shí)間照明應(yīng)用，如冷庫中的照明或者中心計(jì)算機(jī)機(jī)房照明。此方面照明對(duì)熱量的控制要求較高，應(yīng)用電致冷光組件作為照明工具可以不額外產(chǎn)生熱量，方便工程的整體設(shè)計(jì)與施工。另一方面則應(yīng)用于精密儀器的照明。由于電致冷光組件對(duì)外不產(chǎn)生熱輻射，對(duì)于部分對(duì)熱輻射較為敏感的電氣元件如熱敏電阻等的影響相對(duì)較少。此種情況下應(yīng)用電致冷光組件來作為照明工具可以顯著的延長相關(guān)配套電氣設(shè)備的使用壽命與敏感程度。第三，面源光源應(yīng)用。面光源是指在一定空間平面內(nèi)，發(fā)光單元能夠通過面源的方式向外輻射光能，電致冷光組件充分的滿足此類應(yīng)用的要求，且不同位點(diǎn)的光強(qiáng)不隨著面源位置的改變而改變。這對(duì)于部分特殊面源照明要求的應(yīng)用時(shí)十分關(guān)鍵的。如在攝影棚搭建的過程與拍攝過程中根據(jù)要求進(jìn)行實(shí)際采用中，面源光源更為柔和，且容易達(dá)到要求的光線標(biāo)準(zhǔn)。此外，如部分?jǐn)z影（攝像）器材中需要進(jìn)行微距采光時(shí)，應(yīng)用電致冷光組件作為閃光或者恒定光源也能夠起到較好的效果。

第四，形狀靈活應(yīng)用。電致冷光組件的形狀更為靈活，在元件內(nèi)部布線中僅需要形成電場，便可以達(dá)到發(fā)光的要求，從理論上來講只需要，滿足導(dǎo)線的平衡布置便可以形成相應(yīng)的面源光源。在這樣的條件下，電致冷光組件的外部形狀更為多樣化，如在實(shí)際的應(yīng)用過程中的發(fā)光漢字、發(fā)光地圖等應(yīng)用，均是電致冷光組件在實(shí)際應(yīng)用中的體現(xiàn)。

五、總結(jié)

電致冷光組件是一種較為先進(jìn)的發(fā)光元件，其具有能耗低、發(fā)光穩(wěn)定、面源發(fā)光等特點(diǎn)，在實(shí)際的照明工程中應(yīng)用廣泛。但是，隨著使用時(shí)間的推進(jìn)，電致冷光組件容易出現(xiàn)擊穿、亮度降低等現(xiàn)象，本文基于電致冷光組件的生產(chǎn)工藝改良，系統(tǒng)的總結(jié)了此種發(fā)光單元設(shè)備的特點(diǎn)與應(yīng)用條件。并對(duì)基于不同特征的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行舉例說明。希望通過本文的研究能夠?yàn)楹罄m(xù)的成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)品提供必要的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐指導(dǎo)。

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