電致冷光組件在亮化單元中的應用及其前景分析

劉建華 楊虎

【摘要】電致冷光組件是現代亮化工程中的重要組成部分，由于其發光特點與成本優勢等諸多特征而受到廣泛的關注。本文以新工藝下電致冷光組件的產品為研究對象對其發光特征與工藝進行總結，并對后續基于產品的應用與前景進行分析。希望通過本文的研究能夠為后續的相關市場推廣提供必要的理論基礎。

【關鍵詞】電致冷光組件;亮化單元;應用;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用。由于其具有節能、高亮度等特點而受到了一致的好評。但是，在實際的使用過程中我們發現現有的電致冷光組件生產技術無法與實際應用需求相適應，頻繁的出現諸如暗點、擊穿以及發光亮度降低等問題，嚴重的制約了相關產品的使用壽命的同時也降低了產品的整體市場期望度。本文為了較好的規避此類現象的出現，革新了電致冷光組件的生產工藝，對上述的問題進行了有效的規避，并探討該技術在后續的應用途徑與前景。希望為相關的生產與市場推廣提供必要的理論基礎與實踐指導。

二、電致冷光組件的發光特征

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

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生熱量，一方面能夠減少由于熱量損耗而帶來的能源浪費;另一方面也避免了在相關光學元件應用過程中產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，傳統的LED發光組件僅能實現點光源的發光，則對于部分環境下的光線條件要求并不相符。如果需要利用LED對面光源進行模擬，則需要通過光板等方式來進行處理，此種處理方式不僅增加了發光元件的應用成本更無法完全通過物理手段來達到光線平均的效果。再次，電致冷光組件的光源能耗更低。在現有的節能發光元件中LED發光元件的節能效果更好。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恒載電容，根據加工材料的不同電阻分布在1000-15000Ω/in2之間。這直接導致了發光元件兩端電壓雖然很大，但是實際的工作電流則很小，根據現有的實驗數據我們發現電致冷光組件的工作電流往往在0.05-0.1mA/cm2之間。與同等亮度當量的LED發光組件相比降低了約100倍。這為其實際應用過程中的電池續航驅動提供了必要條件。

三、電致冷光組件的生產工藝革新

為了解決電致冷光組件現存的問題，我們對其生產工藝進行了改良。具體步驟與內容如下：第一，根據至少包含電致冷光組件的尺寸與閃動方式的應用需求，制備具有分層電路的菲林片;在尼龍網版上印刷感光膠，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，即得各層的絲網印刷網版;第二，以預處理后的ITO膜為基板，在ITO膜的導電面上制備具有依次疊置的透明絕緣層、無機電致發光體層、折射層與電介質層的ITO導電基板;在步驟b中，ITO膜為經預處理后的ITO基材;因為，每道工序都需在120°C條件下烘干，為使ITO基材在之后烘干過程中不發生形變，在印制前通常需把按需要尺寸裁好的ITO基材預先在130°C條件下，預先進行收縮處理（即預處理）;

第三，將絲印用導電銀漿或碳漿，用提前制好的網版目數為200-350目（優選為300目）匯料條網版印刷在ITO導電基板上;

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

通過上述的若干點生產工藝改進可以使得電致冷光組件的亮度與顏色具有更為寬泛的調控空間，同時能夠降低電致冷光組件的老化層度，進而避免擊穿、亮度降低等問題的出現。

四、電致冷光組件的應用及其前景分析

在電致冷光組件的應用過程中主要是利用其能耗低、冷光發光以及面源光源等特點來完成相關光學元件的應用。在具體的應用角度可以分為如下三個方面：第一，能耗低的應用。電致冷光組件低能耗的特點決定了其可以利用較低的能量儲備體系作為發光電源。尤其是是高電壓電池或者電源的裝配情況下，此種優勢更為明顯。因此在具體的市場化過程中主要可以有如下幾個方面的應用。一方面是作為亮化廣告與亮化元件來進行構建。如樓盤建筑或小區的發光名牌、廣告位的廣告內容等。應用電致冷光組件來構建此種廣告亮化結構能夠顯著的降低能耗，更符合低碳環保理念與可持續發展理論。另一方面，由于其能耗較低，在脫離電網的供電體系中能夠發揮更大的作用。由于其能耗較低，因此對于供電體系的依賴程度較低，換而言之，在同等供電設備效率的背景下，采用電致冷光組件構建的發光單位使用時間更長，后續的維護費用與維護成本更低。第二，冷光發光應用。冷光發光主要是指在冷光發光的過程中系統自身不因為發光而產生熱量。此種特性決定了一方面沒有熱量的損耗在同等發光強度下系統的整體能耗較低，這個在上文中進行了系統的闡述;另一方面則是由于冷光發光沒有熱量的產生。因此，對于系統散熱沒有過多的要求。此方面應用主要集中在兩個方面上。第一，在密閉空間內的長時間照明應用，如冷庫中的照明或者中心計算機機房照明。此方面照明對熱量的控制要求較高，應用電致冷光組件作為照明工具可以不額外產生熱量，方便工程的整體設計與施工。另一方面則應用于精密儀器的照明。由于電致冷光組件對外不產生熱輻射，對于部分對熱輻射較為敏感的電氣元件如熱敏電阻等的影響相對較少。此種情況下應用電致冷光組件來作為照明工具可以顯著的延長相關配套電氣設備的使用壽命與敏感程度。第三，面源光源應用。面光源是指在一定空間平面內，發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用的要求，且不同位點的光強不隨著面源位置的改變而改變。這對于部分特殊面源照明要求的應用時十分關鍵的。如在攝影棚搭建的過程與拍攝過程中根據要求進行實際采用中，面源光源更為柔和，且容易達到要求的光線標準。此外，如部分攝影（攝像）器材中需要進行微距采光時，應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，形狀靈活應用。電致冷光組件的形狀更為靈活，在元件內部布線中僅需要形成電場，便可以達到發光的要求，從理論上來講只需要，滿足導線的平衡布置便可以形成相應的面源光源。在這樣的條件下，電致冷光組件的外部形狀更為多樣化，如在實際的應用過程中的發光漢字、發光地圖等應用，均是電致冷光組件在實際應用中的體現。

五、總結

電致冷光組件是一種較為先進的發光元件，其具有能耗低、發光穩定、面源發光等特點，在實際的照明工程中應用廣泛。但是，隨著使用時間的推進，電致冷光組件容易出現擊穿、亮度降低等現象，本文基于電致冷光組件的生產工藝改良，系統的總結了此種發光單元設備的特點與應用條件。并對基于不同特征的實際應用進行舉例說明。希望通過本文的研究能夠為后續的成果轉化產品提供必要的理論基礎與實踐指導。

參考文獻

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