ITMI932600A1

ITMI932600A1 - Sorgenti luminose elettroluminescenti

Info

Publication number: ITMI932600A1
Application number: IT002600A
Authority: IT
Inventors: Israel Baumberg; Joseph S Bodenheimer; Moses Voskoboinik
Original assignee: Jerusalem College Tech
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-10
Also published as: GB9324876D0; GB2273606A; KR940017958A; ITMI932600A0; IL104052A0; FR2699362B1; IL104052A; US5485355A; FR2699362A1; JPH06236797A; AU5234093A; IT1265401B1; DE4342264A1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

SORGENTI LUMINOSE ELETTROLUMINESCENT

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a sorgenti luminose elettroluminescenti, in particolare a sorgenti luminose elettroluminescenti lineari, flessibili, monocrome o policrome.

Sorgenti luminose elettroluminescenti (EL) puntiformi - diodi emettitori di luce e schermi emettitori di luce ad area EL ~ sono ben noti. Gli svantaggi dei diodi emettitori di luce sono la loro piccola area di emissione e la direzionalit? della luce emessa.

Attualmente, sono anche noti schermi EL su basi polimeriche flessibili. Tali schermi sono costruiti essenzialmente nel modo seguente: il primo elettrodo ? costituito da un materiale di substrato trasparente e flessibile, sul quale ? depositato uno strato conduttore trasparente. Uno strato di polvere elettroluminofora, aU'intemo di un dielettrico fungente da legante, viene applicato sopra lo strato conduttore, e un ulteriore strato conduttore, il secondo elettrodo, ? applicato sopra il primo. Applicando una tensione continua DC, un tale schermo emette luce, il cui colore dipende dal tipo di elettroluminoforo.

Uno schermo EL pu? essere anche comandato da una sorgente di tensione alternata, qualora si provveda ad introdurre uno strato di dielettrico trasparente addizionale, applicato tra l'elettrodo trasparente e lo strato di polvere elettroluminofora aH'intemo del legante dielettrico .

Gli svantaggi di queste strutture sono la loro scarsa flessibilit? e l'anisotropia della loro emissione luminosa. Nessuna di queste sorgenti fornisce una soluzione all'esigenza di una sorgente luminosa essenzialmente lineare, che possa adattarsi in modo flessibile ed a piacimento a varie forme, e la quale possa irradiare la luce uniformemente in tutte le direzioni.

Uno degli obiettivi della presente invenzione ? quello di superare gli inconvenienti e svantaggi delle sorgenti luminose EL della tecnica nota, e di fornire una sorgente di luce EL lineare la quale sia flessibile, adattabile, monocroma, e che irradi la luce uniformemente in tutte le direzioni.

Altro obiettivo della presente invenzione ? quello di fornire una sorgente luminosa EL lineare, flessibile, adattabile e policroma, con analoghe caratteristiche isotropiche di emissione luminosa.

Un ulteriore obiettivo dell'invenzione ? di fornire una tale sorgente luminosa EL lineare e policroma, che emetta luce di colore variabile .

Conformemente all'invenzione, ci? si ottiene fornendo: una sorgente luminosa EL a forma di cavo, comprendente almeno due elettrodi, mutuamente disposti in maniera tale da creare tra di loro un campo elettrico, quando ad essi viene applicata una tensione; almeno un tipo di polvere elettroluminofora dispersa in un legante dielettrico e disposta ad una vicinanza tale a detti elettrodi, da essere effettivamente eccitata da detto campo elettrico quando creato e da emettere luce di un colore specifico; e una guaina polimerica trasparente, racchiudente detti elettrodi e detto elettro lumino foro.

L'invenzione verr? ora descritta in connessione con alcune realizzazioni preferite, con riferimento alle annesse figure illustrative, in modo che possa essere pi? completamente compresa.

Con specifico riferimento alle figure in dettaglio, si vuole porre l'accento sul fatto che i particolari sono mostrati a titolo di esempio e con il solo scopo di una discussione illustrativa delle realizzazioni preferite della presente invenzione. Tali particolari sono presentati al fine di fornire quella che si crede essere la pi? utile e facilmente comprensibile descrizione dei principii e degli aspetti concettuali dell?invenzione. In quest'ottica, non viene fatto alcun tentativo atto a mostrare i dettagli strutturali dell'invenzione in modo pi? preciso di quanto non sia necessario ad una comprensione fondamentale dell'invenzione, fornendo la descrizione, unitamente ai disegni, sufficienti chiarimenti agli esperti del ramo, su come le diverse forme dell'invenzione possano essere realizzate in pratica.

Nei disegni:

Fig. 1 ? una vista in sezione longitudinale di una realizzazione della sorgente luminosa EL secondo l'invenzione, avente una coppia di elettrodi intrecciati; Fig. 2- ? una vista in sezione trasversale, secondo il piano II-II, della sorgente EL di Fig. 1;

Fig. 3 rappresenta una sezione longitudinale di un'altra realizzazione della sorgente EL, avente un elettrodo centrale;

Fig. 4 ? una vista in sezione trasversale, secondo il piano IV-IV, della sorgente EL di Fig. 3;

Fig. 5 ? una vista in sezione di un'ulteriore realizzazione della sorgente EL, avente elettrodi coassiali;

Fig. 6 ? una vista in sezione di una realizzazione della sorgente EL, avente un nucleo dielettrico flessibile;

Fig. 7 rappresenta una sorgente luminosa EL policroma con un elettrodo centrale comune;

Fig. 8 illustra una sorgente policroma similare con un nucleo dielettrico flessibile.

Con riferimento ai disegni, nelle figure 1 e 2 si nota una sorgente luminosa EL a forma di cavo, estendentesi longitudinalmente ed incorporante una coppia di elettrodi ritorti 2 e 4, fatti di filo di rame del diametro di 0,1 -0,3 mm, rivestiti con uno strato di vernice isolante 6, e avvolti l'uno intorno all'altro, con un passo d'avvolgimento di 8-10 giri per cm. Le cavit? elicoidali presenti tra i cavi ritorti sono riempite con un materiale EL 8 contenente una polvere elettroluminofora dispersa in una resina epossidica. Polveri elettroluminofore sono commercialmente reperibili, ad es. dalla Sylvania GTE (U.S.A.). La concentrazione della polvere nella resina ? da 1,5:1 fino a 2:1 in peso. Gli elettrodi ritorti 2 e 4 sono completamente racchiusi da uno strato flessibile e trasparente 10 di cloruro di polivinile, di 0,5 -0,6 mm di spessore.

Per rendere questa struttura operativa come sorgente di luce, tra gli elettrodi 2 e 4 viene applicata una tensione AC avente una frequenza preferibilmente compresa nell' intervallo 50-20.000 Hz, ed avente un'ampiezza preferibilmente compresa neH?intervallo 100-300 V, prelevata da una sorgente di alimentazione (non mostrata). In questo modo, le particelle della polvere elettroluminofora vengono sottoposte ad un campo elettrico alternato ed emettono luce. Il colore della luce emessa dipende essenzialmente dal tipo di polvere elettroluminofora utilizzato. L'emissione di luce in questa e nelle altre realizzazioni descritte pi? avanti ? essenzialmente isotropica tutt?intomo alla sorgente luminosa a forma di cavo, come indicato dalle frecce nelle figure 2 e 4.

La realizzazione illustrata nelle figure 3 e 4 comprende un elettrodo centrale 2 costituito da un filo di rame del diametro di 0, 5-3,0 mm, rivestito da uno strato di materiale EL 8, consistente in una polvere elettrolumino fora dispersa in una resina epossidica nella proporzione di 1,5:1 fino a 2:1 in peso. Questo strato ? spesso 0,1-0,2 mm.

Attorno a questo strato ? avvolto un secondo elettrodo 4, costituito da un filo di rame, del diametro di 0,1 -0,3 mm, rivestito da uno strato di vernice isolante 6. Uno spazio di 0,1 -0,2 mm ? lasciato tra le spire del cavo fungente da elettrodo 4. La struttura ? completamente racchiusa entro una guaina polimerica flessibile e trasparente 10. Per rendere questa struttura operativa come sorgente di luce, tra gli elettrodi 2 e 4 viene applicata una tensione AC avente una frequenza preferibilmente compresa nell' intervallo 50-20.000 Hz, ed avente un'ampiezza preferibilmente compresa nell'intervallo 100-300 V. In questo modo, le particelle della polvere elettroluminofora vengono sottoposte ad un campo elettrico alternato ed emettono luce, la quale esce attraverso gli spazi tra le spire. Il colore della luce emessa dipende essenzialmente dal tipo di polvere elettroluminofora utilizzato.

La fig. 5 rappresenta una struttura di sorgente luminosa EL a configurazione coassiale. L'elettrodo centrale ? costituito da un filo di rame, del diametro di 0,2-5,0 mm, rivestito da uno strato di vernice isolante 6. Lo strato di materiale EL 8, comprendente una polvere elettroluminofora dispersa in una resina epossidica nella proporzione di 1,5:1 fino a 2:1 in peso, ? applicato all'elettrodo centrale 2, sopra la vernice 6. Lo strato EL 8 ? spesso 0, 1-0,2 mm. Un secondo elettrodo 4 ? costituito micron, il quale ? applicato sopra lo strato di materiale EL 8. L?intera struttura ? completamente racchiusa entro una guaina polimerica flessibile e trasparente 10.

Per rendere questa struttura operativa come sorgente di luce, tra il primo elettrodo centrale 2 ed il secondo elettrodo a forma di strato conduttore 4 viene applicata una tensione AC avente una frequenza preferibilmente compresa nell'intervallo 50-20.000 Hz, ed avente un'ampiezza preferibilmente compresa nell'intervallo 100-300 V. In questo modo, le particelle della polvere elettroluminofora vengono sottoposte ad un campo elettrico alternato tra gli elettrodi 2 e 4 ed emettono luce, la quale esce attraverso il secondo elettrodo trasparente 4 e la guaina trasparente 10. Il colore della luce emessa dalla sorgente dipende essenzialmente dal tipo di polvere elettroluminofora utilizzato.

La fig. 6 rappresenta una struttura di sorgente luminosa EL incorporante un nucleo dielettrico flessibile 12. L'elettrodo 2 ? costituito da un filo di rame del diametro di 0,1 -0,3 mm, rivestito da uno strato di vernice isolante 6, ed avvolto elicoidalmente attorno ad un nucleo nella forma di un cordone plastico del diametro di 3-10 mm. Il passo di avvolgimento dell'elettrodo 2 ? uguale approssimativamente al diametro dell'elettrodo stesso. Sopra le spire dell'elettrodo 2 ? applicato uno strato di materiale EL 8, comprendente una polvere elettroluminofora dispersa in una resina epossidica nella proporzione di 1,5:1 fino a 2:1 in peso. Lo strato di materiale EL 8 ? spesso 0, 1-0,2 mm. Sopra questo strato ? applicato un secondo elettrodo 4, costituente uno strato trasparente e conduttore. L'intera struttura ? completamente racchiusa entro una guaina polimerica flessibile 10. Per rendere la struttura operativa come sorgente di luce, tra il primo elettrodo 2 ed il secondo elettrodo 4 a forma di strato conduttore viene applicata una tensione AC avente una frequenza preferibilmente compresa nell'intervallo 50-20.000 Hz, ed avente un'ampiezza preferibilmente compresa nell'intervallo 100-300 V. In questo modo, le particelle della polvere elettroluminofora vengono sottoposte ad un campo elettrico alternato tra gli elettrodi 2 e 4 ed emettono luce, la quale esce attraverso gli strati trasparenti 4 e 10. Il colore della luce emessa dipende essenzialmente dal tipo di polvere elettroluminofora utilizzato.

Sorgenti luminose EL secondo questa invenzione possono anche essere progettate per produrre luce policromatica. Una prima realizzazione di una tale sorgente EL ? illustrata nella fig. 7.

Sono previsti un elettrodo centrale 2, un filo di rame del diametro di 1-3 mm, nonch? tre elettrodi di filo di rame 4R, 4G e 4B, dove R sta per rosso (red), G per verde (green), e B per blu (blue). Questi elettrodi hanno ciascuno un diametro di 0, 1-0,2 mm e sono rivestiti da uno strato di vernice isolante 6. Al di sopra di questi strati di vernice, gli elettrodi 4R, 4G e 4B sono rivestiti da strati di materiale EL dello spessore di 0,1 -0,2 mm, indicati con 8R, 8G e 8B (per luce emessa rossa, verde e blu), rispettivamente, e sono poi avvolti, preferibilmente a tripla elica, attorno all'elettrodo centrale 2, con uno spazio di 0,1 -0,2 mm tra gli strati di rivestimento adiacenti. La struttura ? poi completamente racchiusa entro una guaina polimerica trasparente 10.

Per rendere questa struttura operativa come sorgente policromatica, tra l'elettrodo centrale 2 ed uno qualsiasi degli elettrodi 4R, 4G e 4B viene applicata una tensione AC avente una frequenza preferibilmente compresa nell'intervallo 50-20.000 Hz, ed avente un?ampiezza preferibilmente compresa nell'intervallo 100-300 V. Le particelle di polvere nei rispettivi materiali EL 8R, 8G e 8B, sottoposte ad un campo elettrico alternato, emetteranno luce rossa, verde o blu rispettivamente. La luce esce attraverso gli spazi tra le spire ed attraverso la guaina trasparente 10, in modo tale che tutta la struttura sembrer? emettere la luce di quel particolare colore. Se gli elettrodi 4R, 4G e 4B vengono collegati insieme elettricamente, e viene applicata tensione tra di essi e l'elettrodo 2, allora ognuno degli strati 8R, 8G e 8B emetterebbe luce del suo proprio colore, e l'occhio percepirebbe la combinazione dei colori emessi dalla sorgente di luce come un tutto sostanzialmente bianco. Se differenti tensioni AC, nei sopracitati intervalli di frequenze ed ampiezze, vengono applicate tra l'elettrodo 2 ed ognuno degli elettrodi 4R, 4G e 4B, la sorgente luminosa potrebbe emettere qualsiasi colore, a seconda della frequenza e dell'ampiezza della tensione applicata a ciascuno degli elettrodi 4R, 4G, 4B.

In questo modo ? possibile controllare e variare in modo continuo il colore (tonalit? cromatica, saturazione e luminosit?) della luce emessa dalla sorgente, regolando le ampiezze o le frequenze delle tensioni sugli elettrodi. Il passaggio discontinuo da un colore all'altro ? ottenuto operando delle variazioni discrete di tensione.

La realizzazione di fig. 8, bench? operante sullo stesso principio, ? leggermente diversa nella struttura, poich? ? fornito un nucleo dielettrico flessibile 12 sul quale vengono avvolti gli elettrodi 4R, 4G e 4B. L'elettrodo 2, invece, ? a forma di uno strato trasparente, elettricamente conduttivo, applicato sopra e racchiudente completamente gli elettrodi 4R, 4G e 4B ed il loro rispettivo rivestimento di materiale EL (una sequenza questa, che ? naturalmente ripetuta lungo tutta la lunghezza dell'elica tripla).

Il funzionamento di questa realizzazione ? completamente analogo a quello della precedente realizzazione di fig. 7.

Tutte le realizzazioni della sorgente luminosa EL secondo l'invenzione sono vantaggiosamente lineari, ma flessibili e possono essere fatte in modo da assumere qualsiasi forma desiderata.

Gli elettrodi si comportano essenzialmente come un condensatore, e possono quindi venire usati come un elemento con impedenza reattiva in un circuito elettronico risonante, cos? che una tensione di ingresso relativamente piccola sia sufficiente a generare radiazione EL.

Inoltre, data una serie di sorgenti EL con elettroluminofori emettenti diversi colori, ogni elemento delia stessa pu? essere incorporato in circuiti elettronici risonanti, ognuno con una risposta ad una diversa frequenza.

Una tale serie, quando connessa ad un microfono, pu? fungere da trasduttore suono - colore. Nei circuiti risonanti, al posto degli induttori, sarebbe vantaggioso usare l'induttanza degli elettrodi EL avvolti attorno ad un nucleo magnetico.

Apparr? evidente agli esperti del settore, che l'invenzione non ? limitata ai dettagli delle realizzazioni precedentemente illustrate e che la presente invenzione pu? essere realizzata in altre forme specifiche, senza discostarsi dallo spirito o dagli attributi essenziali della stessa. Le presenti realizzazioni sono quindi da considerarsi sotto tutti gli aspetti come illustrative e non restrittive, essendo lo scopo dell? invenzione indicato nelle allegate rivendicazioni piuttosto che nella descrizione che precede, e tutte le modifiche che rientrano nel significato e nel campo dell'equivalenza delle rivendicazioni sono quindi da intendersi contenute in esse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una sorgente luminosa elettroluminescente, comprendente: almeno due elettrodi mutuamente disposti in modo che si crei tra essi un campo elettrico quando ad essi viene applicata una tensione; almeno un tipo di elettroluminoforo in forma di polvere disperso in un legante dielettrico e disposto ad una vicinanza tale da detti elettrodi da essere effettivamente eccitato da detti campi elettrici quando creati e da emettere luce di uno specifico colore; e una guaina polimerica trasparente racchiudente detti elettrodi e detto elettroluminoforo.
2. La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, in cui almeno uno di detti elettrodi ? provvisto di un rivestimento elettricamente isolante.
3. La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, in cui detti almeno due elettrodi sono costituiti da due fili metallici ritorti l?uno intorno all?altro.
4. La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, in cui uno i detti elettrodi ? fatto di una sostanza trasparente, elettricamente conduttiva, di forma tubolare, circondante l'altro di detti elettrodi in una relazione coassiale.
5. La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, in cui uno di detti elettrodi ? avvolto elicoidalmente intorno all'altro di detti elettrodi.
6. La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, in cui uno di detti elettrodi ? avvolto elicoidalmente intorno ad un nucleo dielettrico, flessibile.
7: La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, comprendente un elettrodo centrale e tre ulteriori elettrodi avvolti intorno a detto elettrodo centrale, formando un'elica tripla.
8. La sorgente luminosa secondo al rivendicazione 7, in cui ciascuno di detti tre elettrodi formanti detta elica tripla ? rivestito con una polvere elettroluminofora differente, che emette, quando eccitata, luce di un differente colore.
9. La sorgente luminosa secondo la rivendicazione 1, comprendente un nucleo dielettrico flessibile e tre elettrodi avvolti intorno a detto nucleo dielettrico e formanti un'elica tripla, un quarto elettrodo consistendo di uno strato trasparente, elettricamente conduttivo, circondante e racchiudente detta elica tripla.