El fòsfor és un terme general per a qualsevol substància que pot emitir llum quan està exposada a radiació o camps elèctrics. Prové del paraula grega “phosphoros”, que significa “portador de llum”. Els fòsfors són normalment semiconductors, que tenen tres bandes d'energia: banda de valència, banda de conducció, i banda prohibitiva.
La banda de valència és el nivell d'energia més baix on els electrons estan normalment presents. La banda de conducció és el nivell d'energia més alt on els electrons poden moure's lliurement. La banda prohibitiva és la brecha entre la banda de valència i la banda de conducció, on no hi ha electrons.
Els fòsfors es poden activar afegint impuretes o dopants, que creen nivells d'energia addicionals dins de la banda prohibitiva. Aquests nivells d'energia actuen com trampes per a electrons o forats (càrregues positives) que són excitarits per radiació o camps elèctrics. Quan aquests electrons o forats tornen als seus estats originals, alliberen energia com fotons de llum.
Com la Cobertura de Fòsfor Converteix la Radiació UV en Llum Visible
El procés de conversió de la radiació UV en llum visible mitjançant la cobertura de fòsfor es coneix com fluorescència. La fluorescència ocorre quan un àtom o molècula absorbeix un fotó de radiació d'alta energia i en emet un fotó de radiació d'energia més baixa. La diferència d'energia entre el fotó absorbida i el fotó emès es dissipa com calor.
El següent diagrama il·lustra com funciona la fluorescència en una cobertura de fòsfor feta de sulfur de zinc (ZnS) dopat amb plata (Ag) com a activador.
Model de Fòsfor de Sulfur de Zinc
A – B :- Salto d'Electrons
B – E :- Migraçó d'Electrons
E – D :- Salto d'Electrons
D – C :- Salto d'Electrons
A – C :- Migraçó de Forats
Un fotó de radiació UV amb una longitud d'ona de 253,7 nm impacta la cobertura de fòsfor i excita un electró d'un àtom de sulfur (S) a un àtom de zinc (Zn). Això crea un forat positiu en la banda de valència i un ió negatiu (Zn^-) amb un electró addicional en la banda de conducció.
L'electró addicional migra d'un ió Zn^- a un altre a través de la retícula cristalina en la banda de conducció.
Alhora, el forat positiu es mou d'un àtom de S a un altre en la banda de valència fins que arriba a un àtom d'Ag, que actua com a trampa.
L'àtom d'Ag captura l'electró de l'ió Zn^- proper a ell i es converteix en neutre (Ag^0). Això allibera un fotó de llum visible amb una longitud d'ona més llarga que el fotó UV.
L'electró de l'àtom Ag^0 salta de nou a l'àtom de S on es va crear el forat, completant el cicle.
El color de la llum visible depèn de la diferència d'energia entre el nivell de trampa d'Ag i el nivell de Zn^-. Diferents dopants poden crear diferents nivells de trampa i, per tant, diferents colors. Per exemple, el cobre (Cu) pot produir llum verda, el manganes (Mn) pot produir llum taronja, i el cadmi (Cd) pot produir llum vermella.
Tips i Aplicacions de la Cobertura de Fòsfor
Hi ha molts tipus de cobertura de fòsfor que es poden utilitzar en llàmpades fluorescentes, depenent del color i la qualitat de llum desitjada. Alguns tipus comuns són:
Halofosfàt: Aquest és una mescla de halofosfàt de càlci (Ca5(PO4)3X) i tungstà de magnesi (MgWO4), on X pot ser fluor (F), clor (Cl) o brom (Br). Produceix llum blanca amb un to groc o blau, depenent de la relació de F a Cl o Br. Té un índex de reproducció de color baix, el que significa que no pot reproduir els colors amb precisió. L'eficàcia de la llàmpada és d'uns 60 a 75 lm/W.
Tri-fòsfor: Aquest és una mescla de tres fòsfors diferents, cada un emet un color primari de vermell, verd i blau. La combinació d'aquests colors produceix llum blanca amb un índex de reproducció de color d'80 a 90 i una eficàcia de la llàmpada d'uns 80 a 100 lm/W. Les llàmpades tri-fòsfor són més careres que les llàmpades de halofosfàt, però ofereixen millor qualitat de color i eficiència energètica.
Multi-fòsfor: Aquest és una mescla de quatre o més fòsfors, cada un emet un color diferent de l'espectre visible. L'objectiu és crear una distribució espectral suau i contínua que imiti la llum natural del dia. Les llàmpades multi-fòsfor tenen l'índex de reproducció de color més alt, de més de 90, i una eficàcia de la llàmpada d'uns 90 a 110 lm/W. Són també el tipus més carer de llàmpades fluorescentes, però proporcionen el millor rendiment de color i confort visual.
La cobertura de fòsfor es pot aplicar de diferents maneres, com ara pulveritzant, immersió o deposició electroforètica. L'espessor i la uniformitat de la cobertura afecten la sortida de llum i la qualitat de la llàmpada. La cobertura de fòsfor també pot degradar-se amb el temps a causa de l'exposició al calor, a l'humitat i a la radiació UV, resultant en una reducció de la brillantor i un canvi de color.
La cobertura de fòsfor es fa servir àmpliament en diverses aplicacions que requereixen il·luminació de alta qualitat i eficient energèticament, com ara:
Il·luminació general: La cobertura de fòsfor pot proporcionar llum blanca amb diferents temperatures de color i índexs de reproducció de color, depenent de les necessitats i preferències dels usuaris. Per exemple, la llum blanca cálida (2700 a 3000 K) és adequada per a entorns residencials i d'hostaleria, mentre que la llum blanca freda (4000 a 5000 K) és preferida per a oficines i espais comercials.
Il·luminació de mostra: La cobertura de fòsfor pot millorar l'aparença i l'atracció de productes i obres d'art proporcionant colors vibs i precisos. Per exemple, les llàmpades tri-fòsfor o multi-fòsfor es poden utilitzar per mostrar fruita, verdures, carn, flors, pintures, etc.
Il·luminació mèdica: La cobertura de fòsfor pot millorar la visibilitat i el diagnòstic de condicions mèdiques proporcionant llum de alta qualitat i aspecte natural. Per exemple, les llàmpades multi-fòsfor es poden utilitzar per procediments quirúrgics, exàmens dentals, tractaments de pell, etc.
Il·luminació especial: La cobertura de fòsfor pot crear diversos efectes i funcions emetent diferents colors o longituds d'ona de llum. Per exemple, les llàmpades de llum negra utilitzen fòsfors que emeten radiació UV que pot fer que certs materials brillin a l'obscur. Les llàmpades germicides utilitzen fòsfors que emeten radiació UV-C que pot matar bacteris i virus. Les llàmpades de creixement utilitzen fòsfors que emeten llum vermella i blava que pot estimular el creixement de les plantes.
Conclusió
La cobertura de fòsfor és un component essencial de les llàmpades fluorescentes que converteix la radiació UV en llum visible. Determina el color i la qualitat de la llum produïda per la llàmpada. Hi ha diferents tipus de cobertura de fòsfor que es poden utilitzar per a diferents aplicacions i propòsits. La cobertura de fòsfor pot proporcionar solucions d'il·luminació eficients i de alt rendiment per a diverses necessitats i preferències.
Declaració: Respecteu l'original, els bons articles mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
