變色電致發(fā)光器件的新型交通燈設計

摘要：介紹了一種基于變色電致發(fā)光器件的新型交通燈設計。目前交通燈大多采用紅黃綠三色LED燈組來(lái)實(shí)現交通管制功能，本設計采用能夠伴隨其正向偏壓改變顏色的電致發(fā)光器件做交通燈燈組，且使用單片機控制，其結構相對簡(jiǎn)單，能有效降低制造成本，方便架設與維護。
關(guān)鍵詞：變色；電致發(fā)光器件；LED；交通燈；單片機

引言
電致發(fā)光是一種使電能直接轉變?yōu)楣饽艿倪^(guò)程。與傳統的陰極射線(xiàn)管(CRT)、等離子體顯示(PDP)、液晶顯示(LCD)相比，電致發(fā)光顯示具有響應速度快、顯示精度高、視角大(接近180°)等優(yōu)點(diǎn)。電致發(fā)光器件結構簡(jiǎn)單，易實(shí)現商品化?；陔娭掳l(fā)光效應的器件目前以有機EL(有機聚合物電致發(fā)光器件)和LED(光發(fā)射二極管)為主，大有取代傳統的廣泛用于電信及PC領(lǐng)域的CCFL背光的趨勢。兩者在激發(fā)和發(fā)光機制上沒(méi)有本質(zhì)的不同，都是在電激發(fā)下分別從2個(gè)電極注入的空穴和電子復合形成單重態(tài)激子，激子經(jīng)過(guò)衰減后發(fā)光，只是制作器件的方法和材料的玻璃化溫度有明顯的差異。
交通在人們的日常生活中占有重要的地位，交通信號燈的出現使交通得以有效管制，對于疏導交通流量、提高道路通行能力、減少交通事故有明顯效果。近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟和成本的不斷下降，電致發(fā)光器件也廣泛應用于交通燈的設計和制造。目前使用較多的是無(wú)機單色LED，需用紅、黃、綠3種顏色的LED燈組才能完整地制造出交通燈。本文提出一種基于變色電致發(fā)光器件的新型交通燈設計方案，能有效地提高交通燈的效率和可靠性，降低制造和架設成本。

1 變色電致發(fā)光器件及工作原理
一般EL結構如圖1所示。1990年，J．H．Burroughes等人以共軛高分子PPV聚合物為發(fā)光材料制成了第1個(gè)聚合物電致發(fā)光器件，之后大量的聚合物發(fā)展成為電致發(fā)光材料，例如以含鋱絡(luò )合物單體(Tb(acac)2(AA)pllen)為發(fā)射層，芳香族二胺類(lèi)衍生物TPD為空穴傳輸層(結構式如圖2所示)，IT0(銦2錫氧化物)導電玻璃為陽(yáng)極，金屬鋁為陰極制作的電致發(fā)光器件(結構如圖3所示)。聚合物用作電致發(fā)光材料有顏色可調，易通過(guò)旋涂、浸涂等制成大面積薄膜等優(yōu)點(diǎn)。

結構為IT0／TPD／Tb(acac)2(AA)phen／Al的有機薄膜電致發(fā)光器件具有變色電致發(fā)光的特征。以IT0接電源正極，Al接負極，加正向直流偏壓時(shí)，隨電壓增加，開(kāi)始時(shí)電流增加緩慢，近乎線(xiàn)性，此時(shí)器件不發(fā)光。電壓增至6 V時(shí)，電流開(kāi)始顯著(zhù)增大，此時(shí)器件發(fā)出微弱的光，在暗處才能觀(guān)察到。隨電壓進(jìn)一步加大，電流急劇上升，發(fā)出的光數米之外均清晰可見(jiàn)。而加反向偏壓時(shí)，器件不發(fā)光。隨著(zhù)正向偏壓的加大，EL器件發(fā)出的光顏色也跟著(zhù)變化。電壓為14 V時(shí)，觀(guān)察到的是藍紫光；當電壓升高到20 V時(shí)，觀(guān)察到的是藍綠光；當電壓最后達到23 V時(shí)，觀(guān)察到的是綠光。通過(guò)測定不同電壓下的電致發(fā)光譜，得知該器件變色發(fā)光是由于空穴傳輸層較厚，使得TPD和Tb(acac)2(AA)phen都出現電致發(fā)光。電壓不同，它們發(fā)光的強度比發(fā)生變化，故可觀(guān)察到電致發(fā)光顏色變化。在此基礎上，荷蘭飛利浦公司提出了具有EL結構的LED的設計思想，Osram公司設計了一系列變色電致發(fā)光LED，其中LW_A6SG_Pb型為紅黃藍三色型，改變正向偏壓即可實(shí)現紅黃藍三色的漸變。