Ang phosphor ay isang pangkalahatang termino para sa anumang substansiya na maaaring ilawin kapag in-expose sa radiation o electric fields. Ito ay galing sa Greek word “phosphoros”, na nangangahulugan ng “light-bringer”. Ang mga phosphors ay karaniwang semiconductors, na may tatlong energy bands: valence band, conduction band, at forbidden band.
Ang valence band ay ang pinakamababang energy level kung saan naroon ang mga electrons. Ang conduction band ay ang pinakamataas na energy level kung saan maaaring malayang gumalaw ang mga electrons. Ang forbidden band ay ang gap sa pagitan ng valence at conduction bands, kung saan walang electrons na maaaring umiral.
Maaaring aktibahin ang mga phosphors sa pamamagitan ng pagdaragdag ng impurities o dopants, na lumilikha ng karagdagang energy levels sa loob ng forbidden band. Ang mga energy levels na ito ay gumagamit bilang traps para sa mga electrons o holes (positive charges) na nai-excite ng radiation o electric fields. Kapag bumalik ang mga electrons o holes sa kanilang orihinal na estado, ililipat nila ang enerhiya bilang photons ng ilaw.
Paano Nai-convert ng Phosphor Coating ang UV Radiation sa Visible Light
Ang proseso ng pagco-convert ng UV radiation sa visible light sa pamamagitan ng phosphor coating ay tinatawag na fluorescence. Ang fluorescence ay nangyayari kapag ang atom o molekula ay nagsasapawan ng isang photon ng mataas na enerhiyang radiation at lumilipat ng isang photon ng mas mababang enerhiyang radiation. Ang pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng naisapawan at naimpluwensyahan na photons ay napapalabas bilang init.
Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita kung paano gumagana ang fluorescence sa isang phosphor coating na gawa ng zinc sulfide (ZnS) na may silver (Ag) bilang activator.
Phosphor Model ng Zinc Sulfide
A – B :- Electron Jump
B – E :- Electron Migration
E – D :- Electron Jump
D – C :- Electron Jump
A – C :- Hole Migration
Isang photon ng UV radiation na may wavelength na 253.7 nm ay tumama sa phosphor coating at nai-excite ang isang electron mula sa sulfur (S) atom papunta sa zinc (Zn) atom. Ito ay lumilikha ng isang positive hole sa valence band at isang negative ion (Zn^-) na may extra electron sa conduction band.
Ang extra electron ay lumilipat mula sa isang Zn^- ion papunta sa isa pa sa pamamagitan ng crystal lattice sa conduction band.
Sa panahon na ito, ang positive hole ay lumilipat mula sa isang S atom papunta sa isa pa sa valence band hanggang sa makarating ito sa Ag atom, na gumagamit bilang trap.
Ang Ag atom ay nagsasapawan ng electron mula sa Zn^- ion malapit dito at naging neutral (Ag^0). Ito ay lumilipat ng isang photon ng visible light na may mas mahaba na wavelength kaysa sa UV photon.
Ang electron mula sa Ag^0 atom ay tumalon pabalik sa S atom kung saan nabuo ang hole, na nagtatapos ng cycle.
Ang kulay ng visible light ay depende sa pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng Ag trap level at Zn^- level. Ang iba't ibang dopants ay maaaring lumikha ng iba't ibang trap levels at kaya't iba't ibang kulay. Halimbawa, ang copper (Cu) ay maaaring lumikha ng green light, ang manganese (Mn) ay maaaring lumikha ng orange light, at ang cadmium (Cd) ay maaaring lumikha ng red light.
Mga Uri at Aplikasyon ng Phosphor Coating
May maraming uri ng phosphor coating na maaaring gamitin sa fluorescent lamps, depende sa nais na kulay at kalidad ng ilaw. Ang ilang karaniwang uri ay:
Halophosphate: Ito ay isang mixture ng calcium halophosphate (Ca5(PO4)3X) at magnesium tungstate (MgWO4), kung saan X maaaring fluorine (F), chlorine (Cl), o bromine (Br). Ito ay lumilikha ng puting ilaw na may dilaw o bughaw na tint, depende sa ratio ng F sa Cl o Br. Ito ay may mababang color rendering index, na nangangahulugan na hindi ito maaaring render ng maayos ang mga kulay. Ang lamp efficacy ay humigit-kumulang 60 hanggang 75 lm/W.
Triphosphor: Ito ay isang mixture ng tatlong iba't ibang phosphors, bawat isa ay lumilikha ng primary color ng red, green, at blue. Ang kombinasyon ng mga kulay na ito ay lumilikha ng puting ilaw na may mataas na color rendering index na 80 hanggang 90 at lamp efficacy na humigit-kumulang 80 hanggang 100 lm/W. Ang triphosphor lamps ay mas mahal kaysa sa halophosphate lamps, ngunit nagbibigay ito ng mas magandang kalidad ng kulay at energy efficiency.
Multi-phosphor: Ito ay isang mixture ng apat o higit pang phosphors, bawat isa ay lumilikha ng iba't ibang kulay ng visible spectrum. Ang layunin ay lumikha ng smooth at continuous spectral distribution na katulad ng natural daylight. Ang multi-phosphor lamps ay may pinakamataas na color rendering index na higit sa 90 at lamp efficacy na humigit-kumulang 90 hanggang 110 lm/W. Sila rin ang pinakamahal na uri ng fluorescent lamps, ngunit nagbibigay ito ng pinakamagandang performance at visual comfort.
Maaaring ilapat ang phosphor coating sa iba't ibang paraan, tulad ng spraying, dipping, o electrophoretic deposition. Ang thickness at uniformity ng coating ay nakakaapekto sa light output at kalidad ng lamp. Maaaring mabawasan ang phosphor coating sa paglipas ng panahon dahil sa exposure sa init, humidity, at UV radiation, na nagresulta sa mababang brightness at color shift.
Malawakang ginagamit ang phosphor coating sa iba't ibang aplikasyon na nangangailangan ng high-quality at energy-efficient lighting, tulad ng:
General lighting: Ang phosphor coating ay maaaring magbigay ng puting ilaw na may iba't ibang color temperatures at color rendering indices, depende sa mga pangangailangan at preferensiya ng mga user. Halimbawa, ang warm white light (2700 hanggang 3000 K) ay angkop para sa residential at hospitality settings, samantalang ang cool white light (4000 hanggang 5000 K) ay mas pinili para sa offices at commercial spaces.
Display lighting: Ang phosphor coating ay maaaring mapabuti ang hitsura at attractiveness ng mga produkto at artworks sa pamamagitan ng pagbibigay ng vivid at accurate colors. Halimbawa, ang tri-phosphor o multi-phosphor lamps ay maaaring gamitin para sa pagpapakita ng prutas, gulay, karne, bulaklak, paintings, atbp.
Medical lighting: Ang phosphor coating ay maaaring mapabuti ang visibility at diagnosis ng medical conditions sa pamamagitan ng pagbibigay ng high-quality at natural-looking light. Halimbawa, ang multi-phosphor lamps ay maaaring gamitin para sa surgical procedures, dental examinations, skin treatments, atbp.
Specialty lighting: Ang phosphor coating ay maaaring lumikha ng iba't ibang epekto at function sa pamamagitan ng paglilipat ng iba't ibang kulay o wavelengths ng ilaw. Halimbawa, ang black light lamps ay gumagamit ng phosphors na lumilikha ng UV radiation na maaaring gawing glow ang ilang materyales sa dilim. Ang germicidal lamps ay gumagamit ng phosphors na lumilikha ng UV-C radiation na maaaring patayin ang bacteria at viruses. Ang grow lamps ay gumagamit ng phosphors na lumilikha ng red at blue light na maaaring stimulate ang plant growth.
Kasimpulan
Ang phosphor coating ay isang mahalagang bahagi ng fluorescent lamps na nai-convert ang UV radiation sa visible light. Ito ang nagdetermina ng kulay at kalidad ng ilaw na lumilikha ng lamp. May iba't ibang uri ng phosphor coating na maaaring gamitin para sa iba't ibang aplikasyon at layunin. Ang phosphor coating ay maaaring magbigay ng energy-efficient at high-performance lighting solutions para sa iba't ibang pangangailangan at preferensiya.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
