Результат интеллектуальной деятельности: Электролюминесцентный гибкий источник света МИНИ-НЕОН

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электролюминесцентным источникам света и может быть использовано в воздушных, наземных, подземных и подводных службах экстренного реагирования; при подсветке путей эвакуации в зданиях, бомбоубежищах; при обозначениях различных объектов в вечернее время, в дыму, в тумане; при обозначениях участников дорожного движения и дорожных рабочих в вечернее время суток, при сниженной освещенности; «умное освещение» городов, «умные» дороги и пр.

Уровень техники

Из уровня техники известен гибкий электролюминесцентный источник света ([1] патент РФ №2124281, МПК Н05В 33/26, опубл. 27.12.1998), состоящий их двух нитеобразных или проволочных электродов, на которых последовательно сформированы наполненные полимерные слои: графита и электропроводящей сажи в связующем, диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью в связующем, электролюминофора в связующем, поверх которого нанесен общий прозрачный электропроводящий слой на основе электропроводящего наполнителя в связующем. В качестве диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью используют дисперсные титанат бария или оксид титана, электропроводящий наполнитель - оксид индия, допированный оловом или сурьмой, или оксид цинка, допированный галлием. Содержание допирующего элемента составляет 0,3-1,3 мас. %. В качестве связующего используют бутадиен-нитрильный каучук. Источник света имеет оболочку, выполненную из гибкого оптически прозрачного диэлектрического материала.

Известен кабель электролюминесцентного источника света ([2] патент США №5485355, МПК Н05В 33/00, опубл. 16.01.1996), содержащий по меньшей мере два электрода, взаимно расположенных таким образом, чтобы создать между ними электрические поля при создании напряжения; по меньшей мере один тип порошкообразного электролюминофора диспергируют в диэлектрическое связующее и располагают в такой близости к электродам, чтобы создать эффективно возбуждаемые электрические поля, при образовании которых излучается свет определенного цвета, в прозрачный полимерной оболочке, герметизирующей электроды и электролюминофор.

Известен электролюминесцентный кабель ([3] патент США №6855027, МПК Н05В 33/00, опубл. 15.02.2005), содержащий по меньшей мере один слой органического электролюминесцентного материала, расположенного на волокнах; на слое имеются электроды, которые создают электрическое поле при подаче напряжения, чтобы активировать слой органического электролюминесцентного материала; поверх электродов нанесен барьерный слой для снижения проницаемости кислорода, водяного пара и других химически активных веществ в нижележащие слои. Барьерный слой включает в себя либо чередующиеся подслои из полимерного и неорганического материала, либо чередующиеся наборы подслоев полимерных материалов и смежных подслоев неорганических материалов. Цвет света можно регулировать с помощью варьирования слоев, содержащих неорганические и/или органические фосфорные материалы.

Известен электролюминесцентный источник света ([4] патент США №5869930, МПК Н05В 33/00, опубл. 09.02.1999), состоящий из по меньшей мере одного гибкого кабеля типа электролюминесцентной нити, каждая нить имеет центральный электрод, окруженный электроизоляционным слоем диэлектрика, поверх которого нанесен слой, состоящий из смеси порошка электролюминофора и связующего. Источник света также включает в себя прозрачный электрод, окружающий слой смеси из порошка электролюминофора. Поры, образованные в слое смеси, заполняются прозрачным присадочным веществом.

Недостатками приведенных аналогов являются низкая яркость, низкая механическая прочность, включая слабую устойчивость к перегибам и малое время жизни.

Сущность изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение яркости электролюминесцентного протяженного гибкого источника света (ЭПГИС) за счет увеличения диаметра центрального электрода без снижения гибкости и незначительного увеличения веса.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение яркости в 4.44 раза, прочности, электропроводимости и срока работы ЭПГИС.

Технический результат достигается за счет выполнения электролюминесцентного протяженного гибкого источника света, состоящего из последовательно расположенных: центрального электрода, выполненного из медной проволоки; слоя титаната бария; электролюминофора в полимерных связующих; прозрачного проводящего слоя; по меньшей мере двух токопроводящих электродов; полимерного слоя и внешнего полимерного слоя. Причем на центральный электрод нанесен слой технического углерода, в который введены сильные акцепторы электронов в виде фторида сурьмы (SbF₅) и/или фторида мышьяка (SbF₅). Электролюминесцентный протяженный гибкий источник света отличается тем, что диаметр центрального электрода лежит в диапазоне 0,4-0,7 мм.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - гибкий источник света.

Позиции, указанные на фигуре:

1. Медная проволока (центральный электрод)

2. Технический углерод

3. Титанат бария

4. Электролюминофор

5. Прозрачный проводящий слой

6. Токопроводящий электрод ∅ 0.20 мм

7. Токопроводящий электрод ∅ 0.20 мм

8. Полимерный слой

9. Внешний полимерный слой

Осуществление изобретения

Одним из основных критериев выбора того или иного источника света является яркость свечения. По сравнению с такими источниками света, как лампы накаливания, электролюминесцентные лампы, светодиоды, яркость ЭПГИС невелика. И обладая рядом неоспоримых преимуществ перед вышеуказанными источниками света, ЭПГИС находит достойное применение в отдельной нише контурного света.

Одним из основных аспектов, определяющих яркость ЭПГИС, является толщина центрального электрода, выполненного из меди. Яркость ЭПГИС прямо пропорциональна диаметру его центрального электрода. Однако увеличение диаметра за счет увеличения количества меди для изготовления центрального электрода существенно сказывается на весе ЭПГИС, а также существенно ограничивает его гибкость.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в увеличении яркости свечения ЭПГИС за счет увеличения диаметра центрального электрода ЭПГИС без снижения его гибкости и незначительного увеличения его веса. Данный эффект достигается при нанесении слоя технического углерода на центральный электрод. Эффективный в качестве электропроводящего наполнителя технический углерод обладает большой удельной адсорбционной поверхностью, высокой пористостью и малым размером частиц, низким содержанием летучих примесей, высокой степенью структурности.

Принцип работы основан на том, что при подаче на конденсатор переменного синусоидального напряжения между его обкладками возникает переменное электрическое поле и электролюминофор начинает излучать свет.

Центральный электрод (1) - проводник тока. Слой технического углерода (2) является проводником тока, который увеличивает площадь свечения. Титанат бария (3) выполняет функцию изолятора, изолирующего центральный электрод от люминофора. Электролюминофор (4) - материал, излучающий свет (т.е. вещество, преобразующее поглощенную им энергию в световое излучение). Прозрачный проводящий слой (5) - прозрачный проводящий электрод, который равномерно распределяет ток по поверхности люминофора. Токопроводящие электроды (6) и (7) диаметром 0.20 мм - проводники тока. Полимерный (8) и внешний полимерный (9) слои защищают провода от механических повреждений.

Пример конкретного выполнения иллюстрируется на фигуре 1. ЭПГИС представляет собой электрический цилиндрический конденсатор, между обкладками которого расположен электролюминофор. Внутренняя обкладка (центральный электрод) представляет собой медную проволоку (1) диаметром 0,4-0,7 мм - это изначальный диаметр, который увеличивается нанесением слоя технического углерода. На центральный электрод нанесен слой технического углерода (2), в который введены сильные акцепторы электронов, таких как фторид сурьмы (SbF₅) и/или фторид мышьяка (AsF₅). Выпускаемый в промышленности технический углерод имеет средний диаметр частиц от 10 до 300 нм. Плотность составляет величину ~2 г/см³, электропроводность разных сортов колеблется в широких пределах. Самые распространенные марки имеют электропроводность от 1 до 100 Ом^-1×см^-1. Введение в технический углерод сильных акцепторов электронов (SbF₅, AsF₅), образующих так называемые слоистые соединения технического углерода, приводит к увеличению его электропроводности до величин, превышающих электропроводность лучшего из проводников - меди. В нашем случае используются именно такие соединения в качестве электропроводящих наполнителей для увеличения диаметра центрального электрода и повышения яркости ЭПГИС. Далее на слой технического углерода (2) поэтапно наносятся слои титаната бария (3), электролюминофора (4) в полимерных связующих, таких как бутадиен-нитрильный каучук, и прозрачный проводящий слой (5). Два токопроводящих электрода (6) и (7) диаметрами 0,20 мм и 0,20 мм соответственно навиты поверх прозрачного токопроводящего слоя. Поверх двух токопроводящих электродов нанесены полимерный слой (8) и внешний полимерный слой (9), которые выполнены из полиэтилена (PVC). Их задача - защита провода от механических повреждений. При таком выполнении ЭПГИС площадь излучающей поверхности увеличивается в 2.4 раза.

Увеличение яркости - достигается за счет увеличения диаметра центрального электрода. Диаметр центрального электрода увеличивается за счет нанесения на центральный электрод, диаметр которого 0.4-0.7 мм, слоя технического углерода. При этом диаметр центрального электрода увеличивается. Это и обуславливает увеличение площади свечения в 2.4 раза. Отсюда и увеличение яркости в 4.44 раза.

Данное техническое решение может быть практически реализовано в обозначении и подсветке путей эвакуации. Поскольку статических сигналов и световых ламп в ситуации пожара, взрыва, техногенной катастрофы и т.п. недостаточно, то на базе ЭПГИС можно создать системы эвакуации больших масс людей, которые позволят избежать паники и однозначно укажут направление эвакуации из каждого помещения в кратчайшем и безопасном направлении. Также, используя ЭПГИС, можно оборудовать пути эвакуации бегущими световыми дорожками, при помощи которых было бы возможно управлять и темпом эвакуации.

Обладая большой яркостью (таблица 1), ЭПГИС виден на больших расстояниях, в различных типах дыма, в тумане, под водой и может быть использован при обозначении границ автомобильной дороги, взлетно-посадочной полосы и железнодорожной платформы, при обозначении участников дорожного движения, при проведении подводных поисково-спасательных работ, для работы в шахтах, для прокладки временных мобильных путей эвакуации, обозначения входа-выхода и зоны поиска.