Fosfor er et generelt begreb for ethvert stof, der kan udsende lys, når det udsættes for stråling eller elektriske felter. Det er afledt fra det græske ord "phosphoros", som betyder "lysbærer". Fosforer er normalt halvledere, der har tre energibande: valensebånd, ledningsbånd og forbudt bånd.
Valensebåndet er den laveste energiniveau, hvor elektroner normalt findes. Ledningsbåndet er det højeste energiniveau, hvor elektroner kan bevæge sig frit. Forbudte bånd er kløften mellem valense- og ledningsbånd, hvor ingen elektroner kan findes.
Fosforer kan aktiveres ved at tilføje urenheder eller dopanter, der skaber yderligere energiniveauer inden for det forbudte bånd. Disse energiniveauer fungerer som fælder for elektroner eller huller (positive ladninger), der bliver opspændt af stråling eller elektriske felter. Når disse elektroner eller huller vender tilbage til deres oprindelige tilstand, frigiver de energi som fotoner af lys.
Hvordan fosforbelægning konverterer UV-stråling til synligt lys
Processen med at konvertere UV-stråling til synligt lys ved hjælp af fosforbelægning kaldes fluorescence. Fluorescence forekommer, når et atom eller molekyle absorberer et foton af højtenergi stråling og emitterer et foton af lavere energi stråling. Forskellen i energi mellem det absorberede og emitterede foton dissiperes som varme.
Følgende diagram viser, hvordan fluorescence fungerer i en fosforbelægning lavet af zinksulfid (ZnS) dopet med sølv (Ag) som aktivator.
Fosformodel af zinksulfid
A – B :- Elektron spring
B – E :- Elektron migration
E – D :- Elektron spring
D – C :- Elektron spring
A – C :- Huller migration
Et foton af UV-stråling med en bølgelængde på 253,7 nm rammer fosforbelægningen og opspænder et elektron fra et svovel (S) atom til et zink (Zn) atom. Dette skaber et positivt hul i valensebåndet og et negativt ion (Zn^-) med et ekstra elektron i ledningsbåndet.
Det ekstra elektron migrerer fra et Zn^- ion til et andet gennem krystallatticen i ledningsbåndet.
I mellemtiden bevæger det positive hul sig fra et S atom til et andet i valensebåndet, indtil det når et Ag atom, som fungerer som en fælde.
Ag-atomet fanger elektronet fra Zn^- ionet nær det og bliver neutralt (Ag^0). Dette frigiver et foton af synligt lys med en længere bølgelængde end UV-fotonet.
Elektronet fra Ag^0-atomet hopper tilbage til S-atomet, hvor hullet blev skabt, og afslutter cyklussen.
Farven af det synlige lys afhænger af energiforskellen mellem Ag-trap niveauet og Zn^- niveauet. Forskellige dopanter kan skabe forskellige trap niveauer og dermed forskellige farver. For eksempel kan kobber (Cu) producere grønt lys, mangang (Mn) kan producere orange lys, og cadmium (Cd) kan producere rødt lys.
Typer og anvendelser af fosforbelægning
Der findes mange typer fosforbelægning, der kan anvendes i fluorescerende lamper, afhængigt af den ønskede farve og kvalitet af lyset. Nogle almindelige typer er:
Halofosfat: Dette er en blanding af kalciumhalofosfat (Ca5(PO4)3X) og magnesium tungstat (MgWO4), hvor X kan være fluor (F), klor (Cl) eller brom (Br). Det producerer hvidt lys med en gulaktig eller blåagtig nuance, afhængigt af forholdet mellem F og Cl eller Br. Det har en lav farvegengivelsesindeks, hvilket betyder, at det ikke kan gengive farver præcist. Lampens effektivitet er omkring 60 til 75 lm/W.
Tri-fosfat: Dette er en blanding af tre forskellige fosforer, hver især emitterer en primær farve af rødt, grønt og blåt. Kombinationen af disse farver producerer hvidt lys med en høj farvegengivelsesindeks på 80 til 90 og en lamp effektivitet på omkring 80 til 100 lm/W. Tri-fosfat lamper er dyrere end halofosfat lamper, men de tilbyder bedre farvekvalitet og energieffektivitet.
Multi-fosfat: Dette er en blanding af fire eller flere fosforer, hver især emitterer en forskellig farve af det synlige spektrum. Målet er at skabe en jævn og kontinuerlig spektral fordeling, der ligner naturligt dagslys. Multi-fosfat lamper har den højeste farvegengivelsesindeks over 90 og en lamp effektivitet på omkring 90 til 110 lm/W. De er også den mest dyre type fluorescerende lamper, men de giver den bedste farveperformance og visuelle komfort.
Fosforbelægning kan anvendes på forskellige måder, såsom sprøjting, dypning eller elektroforetisk deposition. Tykkelsen og ligheden af belægningen påvirker lysets output og kvalitet. Fosforbelægningen kan også nedbrydes over tid på grund af udsættelse for varme, fugt og UV-stråling, hvilket resulterer i reduceret lysstyrke og farveforandring.
Fosforbelægning anvendes bredt i forskellige anvendelser, der kræver højkvalitet og energieffektiv belysning, såsom:
Generel belysning: Fosforbelægning kan give hvidt lys med forskellige farvetemperaturer og farvegengivelsesindeks, afhængigt af brugernes behov og præferencer. For eksempel er varmt hvidt lys (2700 til 3000 K) velegnet til boliger og hospitalitetsområder, mens koldt hvidt lys (4000 til 5000 K) foretrækkes til kontorer og kommercielle områder.
Udstillingsbelysning: Fosforbelægning kan forbedre udseendet og attraktiviteten af produkter og kunstværker ved at give levende og præcise farver. For eksempel kan tri-fosfat eller multi-fosfat lamper bruges til at udstille frugt, grøntsager, kød, blomster, malerier osv.
Medicinsk belysning: Fosforbelægning kan forbedre synlighed og diagnose af medicinske tilstande ved at give højkvalitet og naturligt udseende lys. For eksempel kan multi-fosfat lamper bruges til kirurgiske procedurer, tandundersøgelser, hudbehandlinger osv.
Specialbelysning: Fosforbelægning kan skabe forskellige effekter og funktioner ved at udsende forskellige farver eller bølgelængder af lys. For eksempel bruger sortlys lamper fosforer, der udsender UV-stråling, der kan få bestemte materialer til at skinne i mørke. Bakteriedrabende lamper bruger fosforer, der udsender UV-C-stråling, der kan dræbe bakterier og virus. Vækstlamper bruger fosforer, der udsender rødt og blåt lys, der kan stimulere plantevækst.
Konklusion
Fosforbelægning er en afgørende komponent i fluorescerende lamper, der konverterer UV-stråling til synligt lys. Den bestemmer farven og kvaliteten af lyset, som lampen producerer. Der findes forskellige typer fosforbelægning, der kan anvendes til forskellige formål. Fosforbelægning kan give energieffektive og højprestationelle belysningsløsninger til forskellige behov og præferencer.
Erklæring: Respektér originaliteten, godt artikler er værd at dele, hvis der er overtrædelse kontakt for sletning.
