Elektrolumineszenz-Folie

Leuchtfolie

Elektrolumineszenz-Folie (kurz EL-Folie), auch Leuchtfolie, Lichtfolie oder Kondensator-Leuchtfolie genannt, ist eine technische Anwendung der Elektrolumineszenz zur Umwandlung elektrischer Energie in Licht.

Grundlagen

Elektrolumineszenz ist die Eigenschaft bestimmter Materialien oder Materialkombinationen, bei Anlegen eines elektrischen Feldes Licht zu emittieren. Im Falle der Elektrolumineszenz-Folie wird ein Halbleiter in einer speziellen Kondensator-Konfiguration durch ein elektrisches Wechselfeld zum Leuchten angeregt. Die Elektrolumineszenz-Folie ist ein Lambert-Strahler.

Aufbau

Der Grundaufbau einer Elektrolumineszenz-Folie ähnelt dem eines Plattenkondensators: Zwischen zwei leitenden Schichten (Elektroden) liegt, elektrisch isoliert, das elektrolumineszente Material. Eine Elektrode ist lichtdurchlässig und besteht meist aus mit Indiumzinnoxid beschichteter Kunststofffolie. Die zweite Folie reflektiert das Licht. Die Gesamtdicke liegt unter 1mm. Aufbau:

• Kunststoff-Schutzfolie
• transparente leitende Folie
• Isoliermaterial mit eingebettetem Leuchtstoff
• Metallfolie
• Kunststoff-Schutzfolie

Bunte Leuchtstoffe (typ. 0.4mm im Durchmesser)

Bei dem elektrolumineszenten Leuchtstoff handelt es sich in der Regel um Zinksulfid, einen II-VI-Verbindungshalbleiter, der mit verschiedenen Metallen wie Mangan (ZnS:Mn), Gold, Silber, Kupfer oder Gallium dotiert ist. Weißes Licht wird meist durch die Überlagerung bunt leuchtender Pigmente erzeugt.

Aufbau eines EL-Schlauchs

Die elektrolumineszenten und isolierenden Schichten können im Siebdruck aufgetragen werden. Es werden auch gestreckte, runde Formen (Leuchtschläuche, EL-Kabel, engl. Electroluminescent wire) gefertigt, bei denen das Wechselfeld zwischen einem zentralen Draht und darauf angebrachten Schichten erzeugt wird.

Der Leuchtstoff degradiert, wenn es mit Feuchtigkeit in Berührung kommt. Die Flächen werden durch verschweißte Kunststofffolien geschützt, die nicht beschädigt werden sollten. Hingegen lassen sich Lichtschläuche kürzen, da nur die Schnittfläche geschädigt wird.

Betrieb

Die Materialien einer EL-Folie sind bei Gleichspannung isolierend und leuchten nicht. Der Betrieb von EL-Folien und -Kabeln erfordert eine sinusförmige Wechselspannung. Je nach Bauart liegt die Betriebsspannung zwischen 30 und 300 Volt bei einer Frequenz zwischen 50 Hz und 4 kHz. Die Helligkeit, in geringen Maße auch die Farbe und die Lebensdauer hängen ab von der Amplitude und Frequenz der Wechselspannung. Beispielsweise halbiert sich die Lebensdauer bei Verdopplung der Frequenz. Zur Einhaltung optimaler Betriebsbedingungen bieten Hersteller ihre Folien zusammen mit abgestimmten Invertern an.

Die Lichtemission erfolgt ohne Wärmeentwicklung, großflächig, ungerichtet und mit geringer Leuchtdichte. Die Stromaufnahme beträgt ca 1 bis 2 A/m². Die Feldstärke liegt bei 10kV/cm, entsprechend ca. 100 V bei einer Schichtdicke von 0.1mm.

Typische Parameter:

Stromversorgung	je nach Inverter 1.5 V - 220 V
Spannung	30 - 160 V
Frequenz	100 - 2000 Hz
Leuchtdichte	30 bis 200 cd/m²
Stromaufnahme	0,15 mA/cm²
Leistungsaufnahme	10-20 mW /cm²
Leistungsaufnahme für 1 DIN A4 Fläche	6 W
Arbeitstemperatur	-40° bis 60°
Gesamtdicke	<1mm
Krümmungsradius	<20mm
Wellenlänge	450 bis 750 nm
Lebensdauer	>10'000 h

Anwendung

Lichtschläuche

EL-Folie bringt die Tachoziffern zum Leuchten

EL-Folien und -Kabel leuchten flächenmäßig, aber nicht sehr hell. Die Leuchtdichte verringert sich mit der Zeit. Als Lebensdauer wird die Betriebszeit angegeben, nach der sie auf die Hälfte abgesunken ist.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind durch die außergewöhnlichen Eigenschaften sehr vielseitig.

Beispiele:

• Sicherheitsbeleuchtung (Treppenstufenprofil)
• Kostüme
• selbstleuchtende KFZ-Kennzeichenschilder
• selbstleuchtende Tachoscheiben,
• ec-Karten (??)
• Display-Hintergrundbeleuchtung in Flüssigkristallbildschirmen (LC-Displays) und Dünnschichttransistor-Displays (TFT-Displays)
• Nachtbeleuchtung.
• In einem tritt- und rutschfesten Laminat als Bodengrafik

Weblinks

• Spezifikationen
• Technische Daten und Werte
• Elumic Vienna - Vergleich der Helligkeit und Lebensdauer bei verschiedenen Farben (PDF)
• Grafik zum Aufbau von EL-Folien
• Technik und Farben

Einzelnachweise