Изобрет ение относит ся к элект ронной технике, в частности к производству электроннолучевых трубок для черно-белого телевидения с прямоуголь ным алюминированным экраном белого свечения с размером по диагонали от
2 3 до 35 см и с у глом от клонения луча 110
Извест ны электроннолучевые трубки (ЭЛТ) для черно-белого телевиде10 ния с различными размерами экрана ot
16 до 67 см, в которых экранное покрытие включает смесь люминофоров на основе ZnS Aä с синим цветом свечения и (ZnCd)S .Ag с желтым цветом
1S свечения. Нанесение люминофора на экраны трубок осуществляют методом содиментации из раствора коагулятора по связующим 1).
Осаждение происходит во времени, в течение которого двухкомпонентная смесь расслаивается. Расслаивание приводит к избыточному скоплению на отдельных участках экрана люминофора с синим или желтым цветом свечения преимущественно, что приводит к неравномерному свечению экрана.
Наиболее близким к предлагаемому является люминесцентное покрытие:: экрана электроннолучевой трубки для черно-белого телевидения, содержащее двухкомпонентную смесь из люминофора с желтым цветом свечения (Zn Cd)S Ag и люминофора с синим цветом свечения
ЛЮМИНОФОР – ЧТО ЗА ПОРОШОК? / LUMINOPHOR — WHAT IS THE POWDER?
Граносостав люминесцентного покрытия подобран таким образом, что при определенных условиях нанесения на экран ЭЛТ обеспечивает равномерное свечение. Однако экраны ЭЛТ с разме» ром по диагонали от 23 до 35 см и углом отклонения луча 110 имеют ярко выраженную в виде желтого цент ° ра неравномерность цвета свечения.
Это обьясняется специфическими условя. виями изготовления таких экранов, а именно, высотой слоя осаждения 3-4см, поэтому весь люминофор осаждается на °
3 90210 экран в течение 5 мин, когда не затихли конвекционные токи, что приводит к уплотненному желтому центру.
Цель изобретения — улучшение равномерности цвета свечения экрана в трубках с прямоугольным экраном с размером по диагонали от 23 до 35см и углом отклонения луча в 110О.
Поставленная цель достигается тем, что в люминесцентном покрытии, экрана электроннолучевой трубки для черно-белого телевидения, содержащем двухкомпонентную смесь, состоящую из люминофора с желтым цветом свече» ния (Zn И)Б:Ag è люминофора с синим 15 цветом свечения ZnS:Ag, люминофор с синим цветом свечения содержит синее пигментирующее покрытие.
Кроме того, в люминесцентном покрытии желтый и пигментированный си- 2о ний люминофоры взяты в соотношении от 5:7 до 5:8.
Примером использования предла гаемого техническогб решения является экран электроннолучевой трубки для чер- 25 но-белого телевидения «с размером экрана по диагонали 31см. Люминесцентное покрытие экрана содержит двухкомпонентную смесь, которая состоит из желтого. люминофора (ZuCd>S Ag и пигментирован- зв ного синего люминофора Zn S;Ag. Компоненты взяты в соотношении 5:7. Содержание частиц более 16 мкм — 104; менее 4 мкм — 104 °
Экран возбуждается электронами при ускоряющем напряжении 0 =18 кВ и плотности тока =0,2 мкА/см . Яркость экрана 200 кд/м, х=0,250, y=0,270, контраст 320 кд, равномерность
Люминофоры и флуоресценция — что это такое? (Светящиеся жидкости)
1. Люминесцентное покрытие экрана электроннолучевой трубки для чернобелого телевидения, содержащее двухкомпонентную смесь, состоящую из люминофора с желтым цветом свечения (Zn СсЦ $?Ад и люминофора с синим цветом свечения ZnS Ag, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения равномерности цвета свече» ния экрана, люминофор с синим цветом свечения содержит синее пигментирующее покрытие.
2. Люминесцентное покрытие по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что желтый и пигментированный синий люминофоры взяты в соотношении-от
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Марковский Л. %. и др. ЛюминоФоры- И. «Химия», 1966, с. 137.
2. Авторское свидетельство СССР
И 476309, кл. G 09 К 1/2ф 1973 (прототип).
Корректор С. Цомак
Составитель Е. Пчелов
Редактор Л. Пчелинская Техред М. Рейвес
Заказ 12397/63 Тираж 757
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
11)0)5 Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4Д
Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Источник: findpatent.ru
Экраны кинескопов
Для преобразования сигнала в световое изображение используется явление люминесценции, заключающееся в способности атомов, молекул и ионов некоторых веществ испускать свет при переходе из состояния с повышенной энергией (возбужденное состояние) в состояние с меньшей энергией. Вещества, обладающие такой способностью, называются люминофорами (lumen — свет (лат.), phonos — несущий (греч.)).
Возбуждение атомов некоторых веществ может быть вызвано электрическим полем или током, при этом возникает электролюминесценция. Вещества, обладающие свойством электролюминесценции, называются электролюминофорами.
В телевидении используется катодолюминесценция — свечение, вызванное ударами быстролетящих электронов. Бомбардировка люминофора быстрыми электронами приводит его в возбужденное состояние, при котором электроны атомов люминофора оказываются переведенными на более высокие энергетические уровни внешних орбит. Возвращаясь с внешних орбит на прежние уровни, электроны излучают кванты света.
Люминофоры, применяемые для экранов кинескопов, представляют собой кристаллические вещества различного химического состава. Это могут быть окислы, силикаты, сульфиды и фосфаты цинка, кадмия, магния, кальция, активированные различными металлами. Активацией добиваются повышения эффективности и необходимого спектрального состава излучения.
Электрооптические характеристики люминофорных экранов зависят от химического состава вещества люминофора, технологии его нанесения и условий возбуждения. Химический состав люминофора обозначается обычными символами. На первом месте — основное вещество, затем (в скобках) — активатор. Например, сульфид цинка, активированный медью, записывается как ZnS (Cu), а активированный серебром — как ZnS (Ag).
Важнейшими характеристиками экрана являются цвет свечения, инерционность и световая отдача. Цвет свечения экрана определяется типом выбранного люминофора. Для экранов черно-белых кинескопов используется люминофор БМ-5, являющийся смесью сульфида цинка (активированного серебром и цинком) и сульфида кадмия (активированного серебром): ZnS (AgZn) 47 %; CDS (Ag) 53 %. Спектральная характеристика излучения данной смеси имеет два максимума (рис. 9.3, сплошная линия). Первый максимум находится в области излучения, соответствующего ощущению синего цвета, а второй — совпадает с кривой видности глаза (штриховая линия), что увеличивает светоотдачу экрана. Цвет свечения люминофора БМ-5 имеет голубоватый оттенок и соответствует цветовой температуре 9700 К.
Одной из важных характеристик работы экрана кинескопа является его инерционность, определяющая длительности возгорания и послесвечения люминофора. Длительность возгорания люминофора достаточно мала. Основным параметром инерционности люминофора является длительность послесвечения, в течение которой яркость экрана уменьшается до 0,01 максимального значения после прекращения возбуждения люминофора (рис. 9.4, сплошная кривая). Длительность послесвечения является существенным параметром при выборе люминофора для экранов электронно-лучевых приборов различного назначения.
Рисунок 9.3. Спектральные характеристики люминофора черно-белых кинескопов
Рисунок 9.4. Характеристика послесвечения люминофора
Например, для приемных ТВ трубок желательно иметь длительность послесвечения, равную времени передачи одного кадра изображения. Требование это становится очевидным, если вспомнить, что визуальная яркость ТВ экрана определяется по закону Тальбота как
где L(t) — функция изменения яркости элемента изображения во времени, которой в данном случае соответствует кривая, характеризующая возгорание и затухание люминофора; Т — период повторения световых импульсов, равный времени передачи кадра.
Если L(t) аппроксимировать треугольной функцией (см. рис. 9.4, штриховая линия), что в первом приближении допустимо, то
т.е. визуальная яркость экрана складывается из двух слагаемых — яркостей элемента при возгорании люминофора и при его затухании. Учитывая, что τэ/ Т к = 1/ N, где N — число элементов в кадре (для вещательного телевизионного стандарта N = 0,5·10 6 ), а T пс/ Т к = 1, можем записать: L max = 0,25·10 -6 L max + 0,5 L max.
Таким образом, основная доля визуальной яркости определяется послесвечением люминофора, в связи с чем длительность послесвечения для приемных телевизионных трубок T пс желательно иметь равной длительности кадра Т к. Увеличение длительности послесвечения приводит также к уменьшению заметности мельканий при смене кадров.
Дальнейшее увеличение длительности послесвечения нежелательно, так как приводит к смазыванию (размытости) изображения движущихся объектов из-за сигнала, остающегося от предыдущего кадра. Установлено, что размытие практически незаметно, если остаточный сигнал не превышает 5 %.
Более жесткие требования предъявляются к инерционным свойствам кинескопов, работающих в системе бегущего луча. Люминофоры их экрана должны иметь малую длительность послесвечения, не превышающую время коммутации одного элемента изображения (около 7,7·10 -8 с).
Такое жесткое требование связано с тем, что в системе бегущего луча коммутация элементов изображения осуществляется не электронным, а световым лучом. Телевизионный сигнал на выходе фотоэлектронного усилителя (ФЭУ) определяется яркостью луча в коммутируемой точке, промодулированного по амплитуде в соответствии с коэффициентом отражения или пропускания передаваемого элемента изображения. При T пс > τ э сигнал на выходе ФЭУ будет определяться не только яркостью пятна передаваемого элемента изображения, но и яркостями соседних, уже скоммутированных элементов, что приведет к потере четкости и контрастности мелких деталей изображения. Так как получить необходимую длительность послесвечения для экранов, излучающих в видимом диапазоне, не удается, в трактах передачи систем с бегущим лучом предусматривается схема коррекции послесвечения.
Эффективность преобразования энергии электронов луча в световое излучение характеризуется светоотдачей экрана k, определяемой отношением силы света I, кд, излучаемой экраном, к мощности Р, Вт, электронного луча. Светоотдача зависит от энергии электронов луча, типа люминофора, способов его нанесения и может изменяться от десятых долей канделлы на ватт до 15 кд/Вт.
Сила света, излучаемая экраном кинескопа, определяется эмпирической зависимостью
где k — светоотдача; I л— ток луча; и 2— напряжение второго анода кинескопа; и 0 — пороговое напряжение второго анода, при котором происходит возбуждение люминофора.
Для современных люминофорных экранов и 0= 1. 2 кВ; п — показатель степени, определяемый физическими свойствами люминофоров и условиями его возбуждения. При токе луча I л = 100. 150 мкА и ускоряющем напряжении 10 кВ п = 1.
Современные кинескопы работают при и 2 = 12. 18 кВ и более, поэтому напряжение и 0 < и 2 и им можно пренебречь. Принимая п = 1, с достаточной для практики точностью можно считать, что сила света
I = kI л u 2 = kР а,
где Р а — мощность электронного луча.
При принятых условиях светоотдача k оказывается постоянной величиной. Поэтому сила света I, а, следовательно, и яркость экрана
(S эк — площадь экрана кинескопа, м 2 ) могут быть увеличены повышением мощности электронного луча Р а. Поскольку увеличение тока луча свыше 100. 150 мкА приводит к заметной расфокусировке, яркость экрана увеличивают повышением ускоряющего напряжения u 2. Потенциал экрана необходимо принудительно поддерживать равным потенциалу второго анода кинескопа (для черно-белых кинескопов 12. 18 кВ, для цветных 25 кВ).
Для выполнения этого условия на слой люминофора наносится проводящее покрытие, электрически соединенное со вторым анодом прожектора. Это позволяет эффективно отводить вторичные электроны с экрана кинескопа, обеспечивая необходимую яркость экрана. Таким образом, экран современного кинескопа представляет собой слой люминофора, нанесенный на дно колбы кинескопа.
Люминофор, в свою очередь, покрывают пленкой алюминия толщиной 0,05. 0,5 мкм, обеспечивающей электрический контакт между люминофором и вторым анодом прожектора. Пленка практически прозрачна для электронов луча, которые при ускоряющих напряжениях свыше 8. 10 кВ беспрепятственно проникают на люминофор и возбуждают его, вызывая световое излучение. Для световых лучей алюминиевая пленка не прозрачна. Она, как зеркало, отражает световое излучение люминофора, повышая светоотдачу экрана более чем в 1,5 раза.
Кроме увеличения эффективности, металлизированный экран позволяет увеличить контраст крупных деталей изображения при устранении подсветки экрана от внутренних стекол колбы, деталей электронного прожектора и соседних участков, расположенных на сферической поверхности. Он также предохраняет люминофор от бомбардировок тяжелыми отрицательными ионами, устраняя необходимость введения в электронный прожектор ионных ловушек.
Существенно снижает контраст мелких и средних деталей изображения явление ореола. Ореол образуется вследствие того, что часть расходящихся световых лучей, пройдя из точки возбуждения люминофора (рис. 9.5, точка А) сквозь толщу стекла экрана трубки, на границе стекло-воздух отражается обратно, освещая соседние с точкой участки (рис. 9.5 точка Г).
В результате ярко светящаяся точка экрана оказывается окруженной менее ярким кольцом — ореолом, что и является причиной снижения контраста. Для увеличения контраста изображения экран колбы современного кинескопа изготовляют из специального стекла, являющегося нейтральным фильтром. Такое стекло называют дымчатым, контрастным, противоореольным.
Рисунок 9.5. Влияние дымчатого стекла на контраст мелких деталей
Ослабление ореола происходит за счет поглощения части света в толще экрана колбы. Прямой световой луч I 1 от светящейся точки люминофора проходит путь АБ (рис. 9.5), а световой луч вредной подсветки I 2, вызванной явлением ореола, проходит более длинный путь АБВГД и поглощается значительно больше. Использование противоореольного стекла увеличивает контраст мелких деталей примерно в 15 раз.
Промышленностью выпускается большая номенклатура кинескопов с диагональю экрана 6. 71 см. Тестированное условное обозначение электронно-лучевых трубок состоит из четырех элементов, например, 61ЛК2Б. Цифра 61 указывает в сантиметрах диагональ экрана; буквы ЛК обозначают лучевой кинескоп; цифра 2 характеризует тип электронного прожектора; буква Б указывает цвет свечения экрана — белый. В обозначении трубки 61ЛКЗЦ буква Ц указывает на то, что кинескоп цветной.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Белые светодиоды
Существует два распространенных пути получения белого цвета свечения достаточной интенсивности с помощью светодиодов. Первый — это объединение в одном корпусе светодиода чипов трех основных цветов — красного, зеленого и синего.
Смешением этих цветов получается белый цвет, кроме того, меняя интенсивность основных цветов, получается любой цветовой оттенок, что применяется при изготовлении электронных табло. Второй путь — использование люминофора для конвертирования излучения синего или ультрафиолетового светодиода в белый цвет. Подобный принцип используется в лампах дневного света. В настоящее время, второй способ превалирует из-за низкой стоимости и бóльшего светового выхода люминофорных светодиодов.
Люминофоры
Люминофоры (термин происходит от латинского lumen — свет и греческого phoros — несущий), это вещества, способные светиться под действием различного рода возбуждений. По способу возбуждения различают фотолюминофоры, рентгенолюминофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофоры.
Некоторые люминофоры бывают смешанных типов возбуждения, например, фото-, катодо- и электролюминофор ZnS·Cu. По химической структуре различают органические люминофоры — органолюминофоры, и неорганические — фосфóры. Фосфóры, имеющие кристаллическую структуру, называют кристаллофосфóрами. Отношение излученной энергии к поглощённой называется квантовым выходом.
Свечение люминофора обуславливается как свойствами основного вещества, так и наличием активатора (примеси). Активатор создает в основном веществе (основании) центры свечения. Наименование активированных люминофоров складывается из имени основания и активатора, например: ZnS·Cu,Co означает люминофор ZnS, активированный медью и кобальтом. Если основание смешанное, то перечисляют сначала названия оснований, а затем активаторов, например, ZnS,CdS·Cu,Со.
Возникновение у неорганических веществ люминесцентных свойств, связано с образованием в кристаллической решетке основы люминофора в процессе синтеза структурных и примесных дефектов. Энергия, возбуждающая люминофор, может поглощаться как люминесцентными центрами (активаторное или примесное поглощение), так и основой люминофора (фундаментальное поглощение).
В первом случае, поглощение сопровождается либо переходом электронов внутри электронной оболочки на более высокие энергетические уровни, либо полным отрывом электрона от активатора (образуется «дырка»). Во втором случае, при поглощении энергии основой, в основном веществе образуются дырки и электроны. Дырки могут мигрировать по кристаллу и локализоваться на центрах люминесценции. Излучение происходит в результате возвращения электронов на более низкие энергетические уровни или при рекомбинации электрона с дыркой.
Люминофоры, в которых люминесценция связана с образованием и рекомбинацией разноименных зарядов (электронов и дырок), получили название рекомбинационных. Основой для них служат соединения полупроводникового типа. В этих люминофорах кристаллическая решетка основы является той средой, в которой развивается процесс люминесценции.
Это дает возможность, изменяя состав основы, широко варьировать свойства люминофоров. Изменение ширины запрещенной зоны при использовании одного и того же активатора плавно в больших пределах изменяет спектральный состав излучения. В зависимости от применения, предъявляются различные требования к параметрам люминофора: типу возбуждения, спектру возбуждения, спектру излучения, выходу излучения, временным характеристикам (времени нарастания свечения и длительности послесвечения). Наибольшее разнообразие параметров можно получить у кристаллофосфоров, меняя активаторы и состав основания.
Спектр возбуждения различных фотолюминофоров широк, от коротковолнового ультрафиолетового до инфракрасного. Спектр излучения также находится в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой областях. Спектр излучения может быть широким или узким и сильно зависит от концентрации люминофора и активатора, а также от температуры.
Согласно правилу Стокса — Ломмеля, максимум спектра излучения смещен от максимума спектра поглощения в сторону длинных волн. Кроме того, спектр излучения обычно имеет значительную ширину. Это объясняется тем, что часть энергии, поглощаемой люминофором рассеивается в его решетке, переходя в тепло. Особое место занимают «антистоксовские» люминофоры, которые излучают энергию в более высокой области спектра.
Энергетический выход излучения люминофора зависит от вида возбуждения, его спектра и механизма преобразования. Он снижается при увеличении концентрации люминофора и активатора (концентрационное тушение) и температуры (температурное тушение). Яркость свечения нарастает с начала возбуждения в течение различного промежутка времени. Длительность послесвечения определяется характером преобразования и временем жизни возбуждённого состояния. Наиболее короткое время послесвечения имеют органолюминофоры, наиболее длительное — кристаллофосфоры.
Значительная часть кристаллофосфоров представляет собой полупроводниковые материалы с шириной запрещенной зоны 1—10 эв, люминесценция которых обусловлена примесью активатора или дефектами кристаллической решётки. В люминесцентных лампах применяются смеси кристаллофосфоров, например, смеси MgWO4 и (ZnBe)2 SiO4·Mn] или однокомпонентные люминофоры, например галофосфат кальция, активированный Sb и Mn. Люминофоры для целей освещения подбираются так, чтобы их свечение имело спектральный состав, близкий к спектру дневного света.
Органические люминофоры могут обладать высоким выходом и быстродействием. Цвет люминофора может быть подобран для любой видимой части спектра. Они применяются для люминесцентного анализа, изготовления люминесцирующих красок, указателей, оптического отбеливания тканей и т.д. Органические люминофоры выпускались в СССР под торговой маркой люминоры.
Люминофор в процессе работы подвержен изменению параметров с течением времени. Этот процесс называется старением (деградацией) люминофора. Старение в основном обусловлено физическими и химическими процессами как в слое люминофора, так и на его поверхности, возникновение безызлучательных центров, поглощение излучения в изменившемся слое люминофора.
Люминофор в светодиоде
Белые светодиоды чаще всего изготавливаются на основе синего кристалла InGaN и желтого люминофора. Желтые люминофоры, применяемые большинством производителей, это модифицированный иттрий-алюминиевый гранат, легированный трехвалентным церием (ИАГ). Спектр люминесценции этого люминофора характеризуется максимумом длины волны 530..560 нм. Длинноволновая часть спектра имеет бóльшую протяженность, чем коротковолновая. Модифицирование люминофора добавками гадолиния и галлия, позволяет сдвигать максимум спектра в холодную область (галлий) или в теплую (гадолиний).
Интересны спектральные данные люминофора, применяемого в Cree. Судя по спектру, кроме ИАГ в состав люминофора белого светодиода добавлен люминофор со смещенным в красную область максимумом излучения.
В отличие от люминесцентных ламп, используемый в светодиодах люминофор имеет бóльший срок службы, и старение люминофора определяется в основном температурой. Люминофор чаще всего наносят непосредственно на кристалл светодиода, который сильно нагревается. Другие факторы воздействия на люминофор имеют значительно меньшее значение для срока службы.
Старение люминофора приводит не только к уменьшению яркости светодиода, но и к изменению оттенка его свечения. При сильной деградации люминофора хорошо заметен синий оттенок свечения. Это связано с изменением свойств люминофора, и с тем, что в спектре начинает доминировать собственное излучение светодиодного чипа. С внедрением технологии с изолированным слоем люминофора (remote phosphor), влияние температуры на скорость деградации люминофора снижается.
Источник: led-displays.ru