Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Andet

Sådan fungerer elektroluminescerende (EL) ledning

Suenos Del Agave-artister danser, mens de er iført EL wire-kostumer under Burning Man-projektet i 2008. AP Photo/Brad Horn

 

Elektroluminescerende ledning , også kendt som EL-ledning , har eksisteret siden dens opfindelse i 1936 af franskmanden Georges Destriau. Dens funktion - at skabe et neonlignende lys - er ikke ny, men alligevel udvikler folk stadig mere kreative måder at udnytte dets unikke kvaliteter på. Elektroluminescerende materiale er tilgængeligt i plade- og trådform, og begge varianter er blevet mere velegnede til forbrugerbrug siden deres opfindelse. De første EL-produkter var lavet af tykke, ufleksible og skrøbelige materialer. Elektroluminescerende ledning ramte for eksempel først scenen indkapslet i glas eller keramik. Der var et betydeligt problem med dette design. Hverken glas eller keramik er formbart:du kan ikke vikle, pakke eller strække det til nye og interessante former. Dette reducerer EL-trådens anvendelighed betydeligt. Indkapsling af ledningen i en bøjelig plastbelægning løste nemt problemet ved at gøre EL-tråden fleksibel, vandtæt og derfor ideel til både indendørs og udendørs brug.

EL wires popularitet stammer fra dens alsidighed og effektivitet. Det bruges i vid udstrækning af kunstnere og hackere til at belyse tøj (tænk glødende jakkesæt), cykeleger og pladespillere. Det er allestedsnærværende på festivaler som Burning Man, hvor folk skaber tårnhøje strukturer udsmykket med farverige tråde loddet sammen. Den verdenskendte lyskunstner Marcus Tremento bruger EL-tråd som et middel til at blande moderne design og kunst. EL wire har også en dekorativ sikkerhedsfunktion, når det kommer til trapper, gangbroer og cykelhjelme. Beredskabspersonale har endda brugt EL trådtape til at oplyse ulykkesområder. Uanset om du køber det eller laver det selv, bruger det til sikkerhedsbelysning eller lyst tøj, er EL wire et godt valg til kreative belysningsprojekter, store som små.

Præcis hvordan fungerer EL wire? Lad os starte med at se på, hvordan det er lavet.

Indhold
  1. Komponenter af EL Wire
  2. Hvorfor EL-ledning gløder
  3. EL Wire sikkerhed, effektivitet og omkostninger
  4. Belysning af displays og håndværk med EL Wire

Komponenter af EL Wire

Elektroluminescerende (EL) ledning har en ret simpel struktur med kun fem komponenter. ©2010 HowStuffWorks

Skønheden ved elektroluminescerende ledning er dens relative enkelhed. Den består af flere komponenter:

  • Kobberkerne
  • Fosfor smøremiddel
  • 2 kobbertråde
  • 2 PVC-ærmer
  • AC-strømkilde

Produktionen af ​​EL-tråd begynder med en solid kobberkerne, der fungerer som en leder . En leder er et materiale, hvorigennem elektricitet - en strøm af elektroner - let bevæger sig. Hele kobberkernen er belagt med et jævnt lag fosforsmøremiddel. Fosfor - ligesom den slags i lyspinde og andre glød-i-mørke-produkter - er nøglen til elektroluminescerende ledning. Fosfor er et fast materiale, der afgiver lys, når det udsættes for en energikilde, såsom elektricitet.

Dernæst snoes to meget tynde kobbertråde sammen til en lang tråd. Denne ledning er viklet rundt om den fosforbelagte kobberkerne. Du har nu en lagdelt enhed. Du kan tænke på dens kerne som en sandwich - to ledere med elektricitet, der følger gennem dem, giver den energi, der er nødvendig for, at fosforen kan lyse.

EL-ledning kan knække, hvis den udsættes for fugt. Det er her de to PVC-hylstre kommer i spil. Disse ærmer beskytter EL-tråden mod elementerne - dette er især vigtigt, når du bruger EL-tråden udendørs - og giver det dens smidighed. Den første PVC-manchet, som er ret tynd og let, trækkes over hele den ledende enhed. Dette indvendige ærme er lavet af en klar, vandtæt plastik. Den anden PVC-muffe, som ofte er kemisk farvet for at producere en bred vifte af farver, lægges over hele strengen. Det giver et ekstra lag af beskyttelse og er ofte broget for at give en illusion af tekstur.

Endelig er ingen EL-ledning komplet uden en AC-strømkilde. Tilføjelsen af ​​elektricitet til din EL-ledning begynder en reaktion på atomniveau, der tillader ledningen at gløde.

Nu hvor vi ved, hvad EL-tråd består af, lad os se, hvad der får det til at lyse så smukt.

Mytologisk fakta

Den antikke græske gud Fosfor var kendt som lysbringeren. Han blev ofte fremkaldt med henvisning til Venus, da planeten var synlig før daggry. Det latinske navn for denne samme gud var "Lucifer."

Hvorfor EL Wire gløder

EL-ledning drives af vekselstrøm (AC), ikke jævnstrøm (DC). Når elektricitet påføres en elektroluminescerende ledning, bliver elektroner i ledningens fosforbelægning banket til et højere energiniveau eller orbital. Når disse elektroner bevæger sig tilbage til deres oprindelige energiniveau, udsender de lyspartikler kaldet fotoner . Først på det tidspunkt, hvor elektronerne frigiver deres ekstra energi og vender tilbage til deres tidligere tilstand, vil de frigive fotoner, hvilket får fosforen til at gløde. Så hvorfor er AC bedre end DC til elektroluminescerende ledning? Hvis jævnstrøm (DC) blev påført EL-tråden, ville lysemission stoppe, så snart strømmen stopper med at excitere elektronerne. Da DC kun bevæger sig i én retning, ville gløden begynde og slutte meget hurtigt, når strømmen passerede.

For at EL-tråden konstant kan lyse, har den brug for en konstant tilførsel af elektrisk strøm. Med vekselstrøm (AC) bevæger den elektriske strøm sig frem og tilbage mellem kredsløbets positive og negative poler. Denne vekslende polaritet betyder, at elektricitet konstant strømmer gennem kredsløbet, hvilket giver EL-ledningen en konstant elektrisk forsyning. Følgelig ioniseres phosphoratomerne kontinuerligt , eller at deres elektroner ændrer energiniveau. Da disse ioner altid får deres elektroner til at hoppe fra et energiniveau til et andet - den proces, hvorved de udsender lys - vil de lyse konstant. Derudover kan AC levere højere spændinger end DC, fordi vekselstrøm kan øges eller nedsættes ved at bruge transformatorer. Dette er nøglen til at bestemme, hvor stærkt din EL-ledning vil skinne. Højere spændinger forårsager mere elektronexcitation, hvilket igen fører til et lysere lys [kilde:PBS].

For EL-ledningsapplikationer, der ikke fungerer med almindelige stikkontakter, er batteristrøm vejen at gå. Fordi batterier leverer jævnstrøm (DC), kræver dine batteridrevne EL-ledninger en inverter , som konverterer DC til den AC, du har brug for. Når det kommer til invertere, vil to faktorer hjælpe dig med at bestemme, hvad du har brug for:det projekt, du har i tankerne, og den kraft, du skal bruge for at få det til at fungere. Din EL-lednings længde bestemmer, hvor meget strøm du skal bruge, og den strøm, du bruger, bestemmer, hvor lys din EL-ledning vil se ud. Brug af en inverter, der er for lille i forhold til ledningens længde, vil hindre dens evne til at producere skarpt lys. En inverter, der har den rigtige størrelse, vil dramatisk øge EL-ledningens lysstyrke.

Fortsæt til næste side for at lære om EL-tråds anvendelser og omkostninger.

EL Wire sikkerhed, effektivitet og omkostninger

Elektroluminescerende ledning er ved at blive en populær dekoration eller accent på tøj - men er det sikkert at have en elektrisk kilde så tæt på din hud? Uanset hvor eller hvordan du bruger EL-ledning, skal du tage forholdsregler med højspænding og bruge en sikring til din inverter for at forhindre kortslutninger. Undgå desuden at overbøje ledningen, da dette er en almindelig årsag til sådanne kortslutninger. Batteripakker med invertere er normalt strømkilden for dem, der ønsker at gløde på farten. Hvis du har EL-tråd på i tøj eller kostumer og ikke har lyst til at få et lille stød, skal du også være sikker på, at området, hvor ledningen forbindes til inverteren, er godt isoleret. Selvom EL-ledninger aldrig bliver varme, er sikkerhed altid et problem, når elektricitet er involveret.

Hvordan er EL-tråd sammenlignet med anden belysning med hensyn til effektivitet og omkostninger? På grund af dens almindelige anvendelser er det en af ​​de mest effektive belysningsformer på markedet. Det forbrænder meget lidt energi, lyser køligt at røre ved og koster relativt lidt. Hvis du er en kyndig shopper, kan du ofte finde gode tilbud på priser. Nogle forhandlere sælger EL-sæt - hvilket kan være en stor værdi - mens andre sælger EL-tråd ved foden. Udover at være overkommelig er EL-tråd også holdbart. I modsætning til neon eller fluorescerende lys har EL ingen glødetråd, der kan knække. Selvom nogle forbrugere foretrækker længerevarende, specialfremstillede neonskilte, koster EL-tråd mindre, går i stykker mindre og tillader din egen kreativitet at skinne. Du kan trygt bøje, sløjfe og pakke den for at skabe ethvert design, du ønsker, ligesom du kan gøre med reblys. Mens reblys kan koste mindre end EL-tråd, genererer reblys varme. Også mange almindelige mærker af reblys tillader ikke brugere at skære lysstrengen til den ønskede længde. Desuden koster EL-tråd op til 500 gange mindre at betjene end neon- eller reblys, og du kan bruge EL-tråd igen og igen[kilde:LiveWire] .

Selvom EL-tråd har stor udholdenhed, vil dens farve i sidste ende falme fra soleksponering. Holder du din EL-ledning udendørs i direkte sollys, reduceres levetiden til et til to år. Når den opbevares indendørs eller med begrænset udendørs eksponering, vil din EL-lednings farve holde så længe som tre år. Spændingen, der påføres din EL-ledning, påvirker også dens levetid. Selvom en kraftigere inverter leverer højere spænding til din EL-ledning og gør den lysere, får den højere spænding EL-ledningen til at miste sin lysstyrke , eller lysstyrke, før. Ligesom almindelige glødepærer brænder hurtigere ud, når der påføres for meget spænding, gør EL-ledning det også. For at få mest muligt for dine penge, bør du følge retningslinjerne givet af din EL-lednings producent [kilde:Solution Industries].

Læs videre for at lære nogle kreative anvendelser af EL-ledning.

EL produkter

Mange producenter af EL-ledninger og invertere er tilgængelige både online og i butikker, herunder følgende:

  • Saveoncrafts
  • Elumiglow
  • LiveWire
  • Phantom Dynamics
  • LYTEC
  • Inverterstore
  • eBay

Belysning af displays og håndværk med EL Wire

Den 40 meter lange skulptur af den brændende mand står pakket ind i EL-tråd ved den tolvte årlige brænding Man Festival i Nevada. Stephen Ferry/Liaison/Getty Images

EL-tråd er så populært, fordi det er ret nemt at skabe interessante effekter såsom pulserende lys, cirkler eller specifikke mønstre, der matcher et tempo. For at producere sådanne effekter skal du bruge en sequencer . Sequencere er programmerbare, så du kan styre dit lysmønster og hastigheden, hvormed det bevæger sig [kilde:Sparkfun Electronics]. Mange mennesker bruger EL-tråd til ferievisninger, og en sequencer vil være praktisk, hvis du kan lide at skabe ambitiøs udendørs indretning. For eksempel, hvis du har en Halloween-udstilling i din have med hekse og spøgelser pakket ind i farverige EL-ledninger, vil en sequencer give dig mulighed for at indstille et gentaget belysningsmønster. Sequencere giver dig også mulighed for at programmere musik, hvilket betyder, at du kan tilføje uhyggelige lydeffekter for at fuldende dit uhyggelige display.

Ud over feriedekorationer bruges EL-tråd i kostumer til at skabe interessante, unikke effekter. Solbriller, smykker, frakker og kæledyrshalsbånd er alle tilgængelige til EL-wireopgraderinger, og EL-wire giver nu ubegrænsede belysningsmuligheder til klubber. Når det bruges sammen med sequencere, kan EL-klubbelysning endda pulsere med musikken. Budgetbevidste forbrugere har henvendt sig til EL wire som en ny løsning til personlig hjemme- og autobelysning, og EL wires lave omkostninger gør det til et godt alternativ til butiksfacaders neonskilte. Uanset om du vil spare på din ferieregning eller lave en erklæring på dansegulvet, giver EL wires alsidighed og lave omkostninger dig uendelige muligheder for opfindelser.

Langt fra dens ufleksible, sprøde begyndelse har EL wire markeret sig som et holdbart, tilpasningsdygtigt produkt med utallige anvendelsesmuligheder. Du kan selv samle den, og nu hvor den fås i mange farver, tykkelser og længder, vil EL-tråd helt sikkert bringe lidt lys ind i dit liv.

Nu hvor du ved, hvordan EL-tråd er lavet, hvordan det virker, og hvad der kan gøres med det, vil du måske finde følgende artikler oplysende.

EL Ark

Elektroluminescerende teknologi er ikke forbeholdt EL-ledninger. EL-ark, også kendt som EL-papir, er blevet et populært designværktøj. Hvor EL-ledninger har kobbertrådsledere i midten, har EL-plader ledende ITO-film (indiumtinoxid) der udfylder den samme rolle [kilde:Electro Luminescence Inc.]. De fungerer under samme princip som EL-tråd, bortset fra at EL-plader er flade og tynde. Så enkle værktøjer som en saks, en X-Acto-kniv eller en værktøjskniv kan bruges til at skære dem i forskellige former eller til at skabe stencils. Folk vælger dem ofte til at oplyse udendørs annoncer, billeder eller lysende tapet.

Ofte besvarede spørgsmål

Er EL-ledning lysere end LED?
EL-ledning er ikke så lysstærk som en LED.

Mange flere oplysninger

Relaterede HowStuffWorks-artikler

  • Sådan fungerer atomer
  • Sådan fungerer DC/AC-strøminvertere
  • Hvordan ændrede Nikola Tesla den måde, vi bruger energi på?
  • Hvordan virker Glow-in-the-Dark-ting?
  • Sådan fungerer elektricitet
  • Sådan fungerer tekstilskærme
  • Sådan fungerer lysstofrør
  • Sådan fungerer LED'er
  • Sådan virker lys
  • Sådan fungerer OLED'er
  • Fosfor
  • Hvad er forskellen mellem et fluorescerende lys og et neonlys?

Flere gode links

  • Fed jagt:Marcus Tremonto:Lightworks
  • PBS:Edison's Miracle of Light
  • Photonics.com:EL-garn får tøjet til at gløde

Kilder

  • Beswick, Vernon L. "Wire Terminal Electroluminescent Device and Manufacture" USA-patent (15. marts 2010) http://www.google.com/patents?hl=da&lr=&vid=USPAT3430088&id=5YZkAAAAEBAJ&dqi=how +elektroluminescerende+tråd+er+lavet&printsec=abstract#v=onepage&q=how%20electroluminescent%20wire%20is%20made&f=false
  • Electro Luminescence Incorporated. "Hvad er elektroluminescens?" (19. juli 2010)http://electroluminescence-inc.com/whatisEL.htm
  • Encyclopedia Britannica. "Elektroluminescens." (16. marts 2010) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/183108/electroluminescence
  • Encyclopedia Britannica. "Fosfor." (16. marts 2010)http://www.britannica.com/EBchecked/topic/457505/phosphor
  • Kuphaldt, Tony R. "Hvad er vekselstrøm?" Alt om kredsløb. (15. juli 2010)http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_1/1.html
  • Live Wire:Den originale EL-ledning. "Hvad er 'Live Wire/EL Wire'?" (20. juli 2010)http://www.elbestbuy.com/whatislivewire.html
  • PBS. "AC-DC:Inde i batteriet." Edisons Mirakel af Lys. (23. marts 2010)http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc_insidebattery.html
  • PBS. "AC-DC:Inside the Wire." Edisons Mirakel af Lys. (15. juli 2010)http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc_insidewire.html
  • PBS. "AC-DC:Inde i AC Generator." Edisons Mirakel af Lys. (15. juli 2010)http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc_insideacgenerator.html
  • Rubin, Josh. "Marcus Tremonto:Lightworks." Fed jagt. 11. december 2007. (16. juli 2010)http://www.coolhunting.com/culture/marcus-tremonto.php
  • Løsningsindustrien. "Ofte stillede spørgsmål:Fakta om EL Wire -- Falder EL Wire?" (16. juli 2010)http://www.thatscoolwire.com/applications/faq/qa.asp?topicID=14&faqID=27
  • Sparkfun Electronics. "EL Sequencer." (19. juli 2010)http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9203
  • Talende elektronik. "Elektroluminescensteori:Hvordan EL virker." (19. juli 2010)http://talkingelectronics.com/projects/Electroluminescence/LitELine02.html
  • Voskoboinik, Moses. "Elektroluminescerende lyskilder." USA patent. 6. december 1993. (15. marts 2010) http://www.google.com/patents?hl=da&lr=&vid=USPAT5485355&id=EqkgAAAAEBAJ&oi=fnd&dq=how+electroluminescent+wire+is+pages&q#v=oneab =hvordan%20elektroluminescerende%20wire%20is%20made&f=false



Varme artikler