马东来 雷国静

【摘要】近年来，随着科普事业的发展，科技馆行业在展示手段上不断推陈出新。文章介绍了一种新型的展示手段—冷光片技术，这种技术以其自身的特点，发挥了互动性的优势，越来越受到了科技展品设计者和展品改造者的青睐。文章先介绍了冷光片技术，然后以PM2.5系列展品之一为设计案例进行了阐述。

【关键词】冷光片；PM2.5；科技馆展品

Technology of electro luminescent make diversity of the exhibition means of Science and Technology Museum exhibits

Ma Donglai Lei Guojing

Abstract： In recent years， with the development of the Popularization of Science， The exhibition means of Science and Technology Museum industry continuously update. This paper introduces a new type of exhibition methods –Technology of electro luminescent， which with its own characteristics， play the advantage of interactive， more and more science and technology exhibits and exhibits designer like it. On the first ，this paper introduces the Technology of electro luminescent， and then， Introduc a design cases：one of PM2.5 series of exhibits .

Keywords： Technology of electro luminescent；PM2.5；Science and Technology Museum exhibits

1.概述

冷光片技术又叫冷屏显技术，其技术来源于电致发光 （英文electro luminescent），又可称电场发光，简称EL，是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子级的跃进、变化、复合导致发光的一种物理现象[1]。电致发光板是一种发光器件，简称冷光片、EL灯、EL发光片或EL冷光片[2]，它由背面电极层、绝缘层、发光层、透明电极层和表面保护膜组成，利用发光材料在电场作用下产生光的特性，将电能转换为光能。

EL冷光片（冷屏显）显示技术涉及了复杂的固态化学、材料科学、离子溅射科学，是微电子、光电子、高分子化学薄膜等多学科多技术的结合产品。是通过加在两级的交流电压产生交流电场，激活发光原子而引致电子能极的跳跃而导致发射出高频率冷光的一种物理现象。

科技馆的展示手段现状分析

目前，科技馆的常见的讲解展示手段主要有：图文版、灯箱、多媒体、冷光片。各种手段的特点对比分析如表1所示。

从表1的分析可以看出，冷光片具有较好的互动性、适中的制作成本且具有较多媒体更低的维护工作量。这种新型的展示手段增加了科技馆展品讲解和知识传递的多样性。

2.展品设计案例

PM2.5是最近一段时间以来普通老百姓较为关注的环境保护话题，它与我们每一天的生活息息相关，为了让观众更准确地认识和了解PM2.5的相关科学知识，我们设计并制作了这件展品“他去哪里了”。

本展品介绍不同颗粒物（PM2.5、PM10、大于PM10）进入人体不同部位的相应生理机制。这件展品告诉我们不同大小的颗粒物可以进入到人体的不同部位。

展品的设计制作过程是：

首先，需要设计浅显易懂的效果图或者是GIF动图，此部分工作是展品制作的基础，后期的展台及其他机械部件的加工，乃至电气控制原理图都是基于此展开的。

图1 冷光片效果图

然后，进行电气控制设计。了解展品的控制需求：

①PM2.5颗粒物进入人体流程机理，②PM10颗粒物进入人体流程机理，③>PM10颗粒物进入人体流程机理，④全颗粒物（空气）进入人体流程机理，⑤喷嚏过程动态机理，⑥为将来展品进入展厅，并入正在运行的中控序列，编写配合协议的PLC程序。

综上设计需要重点考虑的内容，绘制原理图和接线图，布置电器柜元件分布图。

不同颗粒进入人体流程机理都采用按钮启动的形式，当按下按钮时，按钮指示灯亮起直至此部分演示完毕。并且由PLC控制冷光片驱动器驱动动画效果。

喷嚏声音的处理是采用上海奔流公司的BSD5015语音开发板，配合PLC的I/O控制，使存储在SD卡内声音文件在PLC的控制下播放和停止。播放声音的同时，由PLC控制冷光片驱动器驱动动画效果。为配合展厅中控，使本展品在中控控制下实现开关此展品，西门子PLC配置模块EM277，依据中控通讯协议，在PLC内部变量存储V区预留VB1000—VB1007为Q区，VB1008—VB1015为I区，程序区预留点位配合中控使用[3]。

展台及冷光片的安装是随着电气控制部分同步考虑的工作，冷光片采用透明有机玻璃相夹的形式，以防止冷光片被观众划伤，加工“L”型固定架，安装于展台。再制作不锈钢按钮板，安装不锈钢按钮，使整体效果协调美观。

图2 电器柜元件分布图

图3 电气控制供电图

图4 电气控制接线图

3.展示效果

这件自主设计并制作的展品——“他去哪里了”，于2013年制作完成，当年的全国科普日北京主场期间，在北京园博园展出，并受到了中央和科协领导的同志的“莅临指导”。

在2013年的全国科普日结束后，此展品经过再修复和完善，在2014年的全国科普日北京主场期间，于中国科学技术馆四层A厅展出，之后列入常设展览序列进入展厅。累计接待观众几万次，达到了让观众以简单互动的形式了解大气污染、了解PM2.5的目的，普及了科学知识。

图5 展品北京在园博园展出

图6 展品在中国科学技术馆展出

4.综合体会

在如今“雾霾”这个热议话题的当下，空气污染已经成为各级政府和老百姓都十分关心的问题。此件展品旨在让观众了解空气中各颗粒能进入人体的不同部位，是如何对人的身体造成危害的。

在这种目的的前瞻指导下，以冷光片为依托，以科学性、直观性和可靠性三大原则为保障，设计开发出科普展品。同时为展示互动性科普展品增加了一种新型的展示手段。并且通过自主设计制作展品总结了3个展品开发的基本原则：①科学性。展品反应出来的概念、规律和知识应当是科学的，正确无误的，不能有科学性的错误，更不能对观众产生误导。②直观性。观众通过互动操作，简单明了，使科学性的规律和知识能快速的传输给受众。③可靠性。科技馆的展品尤其是常设展览的展品，每年接待观众达百万次，展品的可靠性和稳定性直接影响到展品的展示效果。

参考文献

[1]萧宇.新型场致发光源EL的原理及其产品介绍.电子制作，2004（07）12-13.

[2]吴琦.EL冷光产品及应用前景综述.科技创业月刊，2002（01）50-51

[3]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-200PLC 北京航空航天大学出版社（第3版），2007（07）

[4]刘建锋.探求科技馆展品设计方法.中国科普产品博览交易会科技馆馆长论坛论文集.452-454

作者简介

马东来，硕士，中国科技馆展品技术部工程师，主要研究方向：西门子PLC，单片机及嵌入式开发，从事科技馆展品改造、设计及维护工作；

雷国静，硕士，中国科技馆展品技术部工程师，主要从事展品维修技术相关研究工作。