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电致发光线,也叫做EL线,在1936年被法国人乔治·德斯特里奥(Georges Destriau)发明。它的功能——发出一种类似霓虹灯的光——并不新鲜,但人们正在开发越来越有创意的方式来利用它的特性。电致发光材料有片状和丝状两种,自发明以来,这两种形状的材料都已经变得更适合消费者使用。最早的EL产品是由厚重、不灵活且易碎的材料制成的,例如,电致发光线最开始被包裹在玻璃或陶瓷中。这个设计有一个明显的问题——玻璃和陶瓷都不具有延展性:你无法将其盘绕、包裹或拉伸成新的有趣形状,这大大降低了EL线的实用性。将电线包裹在柔韧的塑料涂层中,使EL线变得柔韧且防水,因而非常适合室内和室外使用,从而轻松解决了这个问题。
在2008年的火人节中,Suenos Del Agave的表演者穿着EL金属丝服装跳舞
EL线之所以受欢迎,是因为它的多功能性和高效率。艺术家和黑客将它广泛使用于照亮衣服(比如发光服装)、自行车轮辐和转盘。在诸如火人节(Burning Man)之类的节日中,它无处不在,人们会用它制作由彩色金属丝焊接在一起的高耸建筑。世界知名灯光艺术家马库斯·特雷门托(Marcus Tremento)利用EL线来融合现代设计与艺术。在楼梯、人行道和自行车头盔方面,EL线还具有装饰性的安全功能。紧急救援人员甚至使用EL线胶带来照亮事故现场。无论是购买还是自制,无论是用于安全照明还是亮眼服装,EL线都是大大小小的创意照明项目的绝佳选择。
那么EL线是如何工作的呢?让我们从它的制造方式开始看起。
EL线的组成
电致发光线的美妙之处在于它的构成相对简单。它由几个部件组成:铜芯、磷光润滑剂、2根铜线、2根PVC套管、交流电源。
电致发光(EL)线的结构相当简单,仅有五个组成部分。
EL线的生产从一个实心铜芯开始,它充当导体。导体是一种电(电子流)很容易通过的材料。整个铜芯涂有一层均匀的磷光体润滑剂,磷光体——就像光棒和其他夜光产品中的磷光体一样——是电致发光线的关键,它是一种固体材料,当暴露于能量源(如电)时会发光。
接下来,两根非常细的铜线被缠绕在一起,形成一根长线。这根线被缠绕在涂有磷光润滑剂的铜芯周围。现在你有了一个分层的元件,可以把它的核心想象成一个三明治——两个导体通过它们传递电流,为磷光体提供发光所需的能量。
如果暴露在湿气中,EL线可能会断裂。这就是两个PVC套管发挥作用的地方,这些套管保护EL线免受外界影响——当你在户外使用EL线时,这一点尤为重要——并使其具有柔韧性。第一个PVC套管相当轻薄,它被拉过整个传导单元,这个内套筒是由透明防水塑料制成的。第二个PVC套管通常经过化学染色来产生各种颜色,被铺设在整根线上。它提供了一层额外的保护,并且经常是杂色的,给人一种质感的错觉。
最后,没有交流电源,EL线就不完整。将电流加到EL线上会在原子级别上开始反应,使其发光。现在我们知道了EL线由什么组成,让我们看看是什么让它如此美丽地发光。
EL线为何发光
为了使EL线能够持续发光,它需要通恒定电流。使用交流电源(AC)时,电流在电路的正极和负极之间来回移动。这种交替的极性意味着电流不断地流过电路,为EL线提供恒定的电源。因此,磷光体原子中的电子不断地被电离,或者改变能级。由于这些离子的电子总是从一个能级跳到另一个能级——这是它们发光的过程——它们将持续发光。此外,AC可以提供比直流电源(DC)更高的电压,因为交流电流可以通过使用变压器来升压或降压。这是决定EL线发光亮度的关键,因为更高的电压会激发更多的电子,从而产生更亮的光。
EL线由交流电供电,而不是直流电。当电流加到EL线上时,导线磷光涂层中的电子被撞击而跃迁到更高的能级或轨道。只有当电子释放出额外的能量并恢复到基态时,它们才会释放光子,使磷光体发光。那为什么电致发光线使用交流电比直流电更好呢?如果将DC加到EL线上,一旦电流停止激发电子,导线就不再发光。当DC电子只向一个方向移动时,随着电流的通过,发光会很快开始和结束。
对于无法使用标准电源插座的EL线,也可以使用电池供电。由于电池提供的是DC,所以电池供电的EL线需要一个逆变器,它可以将直流电转换为所需的交流电。当涉及到逆变器时,有两个因素将帮助你确定你需要什么样的逆变器:工作项目和所需的功率。EL线的长度决定了需要电能的多少,而使用的电能决定了EL线的亮度。使用对于电线长度来说太小的逆变器会阻碍其发光能力,而尺寸合适的逆变器将明显地提高EL线的发光亮度。
EL电线的安全性、效率和成本
电致发光线正在成为一种流行的装饰或服装上的点缀——但把电源靠皮肤这么近安全吗?无论在何处或以何种方式使用EL线,都要注意高电压,并在逆变器中使用保险丝以防止短路。此外,避免导线过度弯曲,因为这是造成短路的一个常见原因。带逆变器的电池组通常被那些想在旅途中发光的人用作电源。如果你穿着EL线的衣服或服装,又不想受到小的电击,还应该保证电线连接到逆变器的部分绝缘良好。尽管EL线永远不会发热,但当涉及电时,安全始终是一个问题。
在效率和成本方面,EL线与其他照明相比如何呢?考虑到EL线的常见用途,它是市场上最高效的照明形式之一。它消耗很少的能量,摸起来很冷,而且成本相对低廉。如果你是一个精明的购物者,你经常可以找到价格上的合理优惠。一些零售商出售EL套件,这可能有着很高的性价比,而另一些则按英尺出售EL电线。除了价格实惠,EL线也很耐用。与霓虹灯或荧光灯不同,EL没有可以断裂的灯丝。尽管一些消费者更喜欢耐用的定制霓虹灯标志,但EL线的成本更低,断裂更少,并且可以让你展现个人的创造力。你可以安全地弯曲、环绕和缠绕它来创造出任何你想要的设计,就像你使用绳灯那样做。虽然绳灯的成本可能低于EL线,但绳灯会产生热量。此外,许多常见品牌的绳灯不允许用户根据需要剪断灯串。更重要的是,EL线的运行成本约是霓虹灯或绳灯的1/500,而且EL线可以反复使用。
虽然EL线有很强的持久力,但它最终会因为阳光的暴晒而褪色。将EL电线放在户外受到阳光直射,寿命会缩短到一至两年。当保持在室内或有限的户外暴露时,EL线的颜色将持续长达三年。施加到EL线上的电压也会影响其寿命。虽然功率更大的逆变器会向EL线提供更高的电压,使其更亮,但更高的电压会导致EL线更快地失去亮度。就像普通白炽灯泡在施加过多电压时会更快烧坏一样,EL线也是如此。为了让你的钱发挥最大的作用,你应该遵循EL线制造商给出的指导建议。
照明显示和EL线工艺
EL线之所以如此受欢迎,是因为它很容易创造出有趣的效果,比如脉冲光、圆圈或是与节奏相匹配的特定图案等。为了产生这样的效果,你需要使用音序器。音序器是可编程的,可以控制照明模式和移动速度。许多人将EL线用于节日展示,如果你想打造声势浩大的户外装饰,音序器就会派上用场。例如,如果你的院子里有一个万圣节表演,女巫和鬼魂被五颜六色的EL线包裹着,音序器会允许你设置一个重复的照明模式。音序器还可以让你对音乐进行编程,这意味着可以添加怪异的音效来完成吊诡的表演。
在内华达州举行的第十二届年度火人节上,40英尺高的火人雕塑被EL线包裹着。
除了节日装饰外,EL线还被用于服装中,来制造出有趣的、独一无二的效果。太阳镜、珠宝、外套和宠物项圈都可用EL线升级,并且EL线现在为俱乐部提供了无限的照明选择。当与音序器一并使用时,用于俱乐部照明的EL线甚至可以随着音乐而律动。精打细算的消费者已经将EL线作为个性化家庭和汽车照明的新颖解决方案,而且低成本的EL电线很好地代替了店面的霓虹灯招牌。无论你是想节省节日电费,还是想在舞池里表现自己,EL电线的多功能性和低成本都为你提供了无尽的发明可能性。
与最初不灵活、易碎的产品相去甚远,EL电线已成为一种耐用、适应性强的产品,具有多种用途。你可以自行组装,现在它有多种颜色、厚度和长度,EL线一定会给你的生活带来一点光明。
作者: Joanna Burgess
翻译:悦悦
审校:K.Collider(
原文链接:How Electroluminescent (EL) Wire Works
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