Was ist gedruckte Elektrolumineszenz

Gedruckte Elektrolumineszenz

Die gedruckte Elektrolumineszenz lässt sich in den Bereich der gedruckten Elektronik einordnen. Im Druckverfahren werden vier unterschiedliche Schichten auf ein Substrat aufgebracht. Durch das Anlegen von Wechselstrom wird Licht emittiert.

Mercedes Pasquazzo
Torsten Gauger
empfohlen von Experte für Online Marketing

Beispiel für gedruckte Elektrolumineszenz

Die gedruckte Elektrolumineszenz (EL) lässt sich in den Bereich der gedruckten Elektronik einordnen. Die gedruckte EL ist ein sogenannter Lambert Strahler, was bedeutet, dass die Leuchtdichte in alle Richtungen gleich ist. Ein gutes Beispiel für interaktive Elektrolumineszenz ist das Packaging der Bombay Sapphire Flasche, die in limitierter Auflage über 30 nationale und internationale Preise erhalten hat. Die EL wird hier durch Anheben der Verpackung ausgelöst und erleuchtet in fünf Stufen von unten nach oben.

Historie der Elektrolumineszenz

Der Effekt der Elektrolumineszenz wurde 1936 von dem Wissenschaftler Georges Destriau entdeckt. Ursprünglich experimentierte Destriau zu dieser Zeit an der Leitfähigkeit von Metalllegierungen. Jedoch zeigte sich durch eine versehentliche Verunreinigung des Zinksulfides mit Kupfer, eine Lichtemission, als Destriau starke elektrische Felder an die Legierung anlegte. Unter Elektrolumineszenz versteht man seit Destriaus grundlegender Entdeckung die Erzeugung von Lumineszenzstrahlung durch Anlegen eines elektrischen Felds an einen Phosphor. Es kommt jedoch nicht zu einer Wärmeemission, sondern zu einer Abgabe in Form von Licht. Die Funktionsweise der Elektrolumineszenz basiert darauf, das Materialien wie z.B. ZnS:Mn beim Anlegen einer elektrischen Ladung Licht emittieren. Die Bezeichnung der Elektrolumineszenz schließt sowohl anorganische (z.B. LED), organische Leuchtioden (z.B. OLED) sowie EL-Folien mit ein. Jedoch wird heutzutage der Begriff Elektrolumineszenz überwiegend mit organischen Leuchtioden und EL-Folien in Zusammenhang gebracht und grenzt sich daher, trotz der allgemeinen Bedeutung des Begriffes der Elektrolumineszenz, besser ab. In dieser Fragebeantwortung wird folglich nicht von der ursprünglich allgemeinen Bezeichnung gesprochen, sondern ausschließlich von EL mit der Bedeutung von organischen Leuchtioden.

Typischer Aufbau von gedruckter Elektrolumineszenz

Der Aufbau der gedruckten Elektrolumineszenz gliedert sich in vier Schichten, die in folgender Reihenfolge, meistens mit Hilfe des Siebdruckverfahrens (auch andere Druckverfahren möglich), auf den Bedruckstoff aufgebracht werden müssen:

1. Leiterbahnen

2. Isolationsschicht

3. Phosphorschicht

4. PEDOT:PSS

Der besondere Vorteil, den gedruckte EL gegenüber anderer Methoden, leuchtende Elemente in ein Produkt zu integrieren, ist zum einen die sehr geringe Schichtdicke, zum anderen die Flexibilität der gedruckten Schichten die durch die geringe Schichtdicke der gedruckten EL erhalten bleibt. Gedruckte EL ist beinahe auf jedem Bedruckstoff aufzubringen, wobei sich vor allem Folien und gestrichene Papiere durch ihre glattere Oberfläche und die dadurch gleichmäßigere Verteilung der Farbe grundsätzlich besser eignen als ungestrichene Papiere. Außerdem kann die EL direkt auf das Produkt aufgebracht werden und somit sind, bis auf einen Inverter, der die Stromversorgung der EL Schicht regelt, keine zusätzlichen Elemente wie bspw. LED Lichter nötig, um das Produkt zum Leuchten zu bringen.

Pedot

Funktionsweise gedruckter Elektrolumineszenz

Durch das Anlegen eines Inverters, welcher dazu dient, den eingehenden Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom umzurichten, wird die EL-Schicht mit Strom versorgt und emittiert Licht. Durch den Aufbau von zwei elektrisch leitfähigen Schichten, welche als Elektroden fungieren und zwei nicht elektrisch leitfähigen Schichten dazwischen, welche als Dielektrikum dienen, ist die Funktionsweise dieser Schichten vergleichbar einem Kondensator. Im Falle der gedruckten EL entspricht die Isolations- und die Phosphorschicht dem Dielektrikum und die Schichten der Silberleiterbahnen und der PEDOT:PSS-Schicht dem der Elektroden. Mithilfe des Inverters wird an die Silberleiterbahnen und an die PEDOT:PSS Schicht eine Wechselstromspannung angelegt. Durch das Anlegen des elektrischen Wechselfeldes an die gedruckte Elektrolumineszenz, werden die Elektronen in der Phosphorschicht durch den ständigen Spannungswechsel beschleunigt. Der Spannungswechsel verursacht einen ständigen Polaritätswechsel. Da die Elektronen der Leiterbahnen immer Richtung Pluspol fließen, ändern diese, veranlasst durch den sich immer wiederholenden Polaritätswechsel, folglich ständig ihre Flussrichtung. Durch diesen ständig wechselnden Fluss der Elektronen in den Elektroden werden ebenfalls die Elektronen in der Phosphorschicht in Bewegung versetzt. Diese Beschleunigung versetzt die Elektronen in einen angeregten Zustand. Durch das Emittieren von Licht, welches ohne eine nennenswerte Wärmeentwicklung geschieht, können die Elektronen wieder in den Grundzustand zurückfallen.

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  • Die Vorteile gedruckter Elektrolumineszenz sind vor allem die Flexibilität, das geringe Gewicht und die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Formen.
    Gedruckte Elektrolumineszenz ist zum Beispiel eine tolle Möglichkeit um das Packaging am Point of Sale außergewöhnlich zu gestalten. Somit lässt sich EL sehr gut an unterschiedliche Formen anpassen und verhältnismäßig leicht in Produkte integrieren. Das emittierte Licht ist weitestgehend blend- und flimmerfrei und deshalb für das menschliche Auge angenehm zu betrachten. Außerdem besteht durch die geringe Wärmeentwicklung keine Verbrennungsgefahr.

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