變色電致發(fā)光器件的新型交通燈設(shè)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(shè)計。目前交通燈大多采用紅黃綠三色LED燈組來實現(xiàn)交通管制功能，本設(shè)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(jié)構(gòu)相對簡單，能有效降低制造成本，方便架設(shè)與維護(hù)。
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(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿倪^程。與傳統(tǒng)的陰極射線管(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(yīng)速度快、顯示精度高、視角大(接近180°)等優(yōu)點。電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)商品化。基于電致發(fā)光效應(yīng)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(tǒng)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)光機制上沒有本質(zhì)的不同，都是在電激發(fā)下分別從2個電極注入的空穴和電子復(fù)合形成單重態(tài)激子，激子經(jīng)過衰減后發(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(xiàn)使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)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，隨著技術(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(yīng)用于交通燈的設(shè)計和制造。目前使用較多的是無機單色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(shè)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(shè)成本。

1 變色電致發(fā)光器件及工作原理
一般EL結(jié)構(gòu)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，芳香族二胺類衍生物TPD為空穴傳輸層(結(jié)構(gòu)式如圖2所示)，IT0(銦2錫氧化物)導(dǎo)電玻璃為陽極，金屬鋁為陰極制作的電致發(fā)光器件(結(jié)構(gòu)如圖3所示)。聚合物用作電致發(fā)光材料有顏色可調(diào)，易通過旋涂、浸涂等制成大面積薄膜等優(yōu)點。

結(jié)構(gòu)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(fù)極，加正向直流偏壓時，隨電壓增加，開始時電流增加緩慢，近乎線性，此時器件不發(fā)光。電壓增至6 V時，電流開始顯著增大，此時器件發(fā)出微弱的光，在暗處才能觀察到。隨電壓進(jìn)一步加大，電流急劇上升，發(fā)出的光數(shù)米之外均清晰可見。而加反向偏壓時，器件不發(fā)光。隨著正向偏壓的加大，EL器件發(fā)出的光顏色也跟著變化。電壓為14 V時，觀察到的是藍(lán)紫光；當(dāng)電壓升高到20 V時，觀察到的是藍(lán)綠光；當(dāng)電壓最后達(dá)到23 V時，觀察到的是綠光。通過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(xiàn)電致發(fā)光。電壓不同，它們發(fā)光的強度比發(fā)生變化，故可觀察到電致發(fā)光顏色變化。在此基礎(chǔ)上，荷蘭飛利浦公司提出了具有EL結(jié)構(gòu)的LED的設(shè)計思想，Osram公司設(shè)計了一系列變色電致發(fā)光LED，其中LW_A6SG_Pb型為紅黃藍(lán)三色型，改變正向偏壓即可實現(xiàn)紅黃藍(lán)三色的漸變。