O fosforo é un termo xeral para calquera substancia que pode emitir luz cando está exposta a radiación ou campos eléctricos. Deriva do termo grego “phosphoros”, que significa “portador de luz”. Os fosforos son xeralmente semiconductores, que teñen tres bandas de enerxía: banda de valencia, banda de conducción e banda prohibida.
A banda de valencia é o nivel de enerxía máis baixo onde os electróns están normalmente presentes. A banda de conducción é o nivel de enerxía máis alto onde os electróns poden moverse libremente. A banda prohibida é a brecha entre a banda de valencia e a banda de conducción, onde non poden existir electróns.
Os fosforos poden activarse engadindo impurezas ou dopantes, que crean niveis de enerxía adicionais dentro da banda prohibida. Estes niveis de enerxía actúan como trampas para os electróns ou buracos (cargas positivas) que se excitan por radiación ou campos eléctricos. Cando estes electróns ou buracos volven aos seus estados orixinais, liberan enerxía como fotóns de luz.
Como o revestimento fosforescente converte a radiación UV en luz visible
O proceso de conversión da radiación UV en luz visible polo revestimento fosforescente chámase fluorescencia. A fluorescencia ocorre cando un átomo ou molécula absorbe un fotón de radiación de alta enerxía e emite un fotón de radiación de menor enerxía. A diferenza de enerxía entre o fotón absorbido e o emitido disípase como calor.
O seguinte diagrama ilustra como funciona a fluorescencia nun revestimento fosforescente feito de sulfuro de cinc (ZnS) dopado con prata (Ag) como activador.
Modelo Fosforescente de Sulfuro de Cinc
A – B :- Salto do electrón
B – E :- Migración do electrón
E – D :- Salto do electrón
D – C :- Salto do electrón
A – C :- Migración do buraco
Un fotón de radiación UV cunha lonxitude de onda de 253,7 nm golpea o revestimento fosforescente e excita un electrón dun átomo de azufre (S) a un átomo de cinc (Zn). Isto crea un buraco positivo na banda de valencia e un ión negativo (Zn^-) con un electrón adicional na banda de conducción.
O electrón adicional migra dende un ión Zn^- a outro a través da rede cristalina na banda de conducción.
Entretanto, o buraco positivo moveuse dende un átomo de S a outro na banda de valencia ata que chega a un átomo de Ag, que actúa como trampa.
O átomo de Ag captura o electrón do ión Zn^- próximo e vólvese neutro (Ag^0). Isto libera un fotón de luz visible con unha lonxitude de onda maior que o fotón UV.
O electrón do átomo de Ag^0 salta de volta ao átomo de S onde se creou o buraco, completando o ciclo.
A cor da luz visible depende da diferenza de enerxía entre o nivel de trampa de Ag e o nivel de Zn^-. Diferentes dopantes poden crear diferentes niveis de trampa e, polo tanto, diferentes cores. Por exemplo, o cobre (Cu) pode producir luz verde, o manganeso (Mn) pode producir luz laranxa, e o cadmio (Cd) pode producir luz vermella.
Tipos e aplicacións do revestimento fosforescente
Hai moitos tipos de revestimento fosforescente que poden utilizarse en lampas fluorescentes, dependendo da cor e calidade desexada da luz. Algunhas variedades comúns son:
Halofosfato: Esta é unha mezcla de halofosfato de calcio (Ca5(PO4)3X) e tungstato de magnesio (MgWO4), onde X pode ser flúor (F), cloro (Cl) ou bromo (Br). Produce luz branca con un ton marrón ou azulado, dependendo da relación de F a Cl ou Br. Ten un índice de reprodución de cor baixo, o que significa que non pode reproducir as cores con precisión. A eficacia da lampa é de aproximadamente 60 a 75 lm/W.
Tri-fosfato: Esta é unha mezcla de tres fosforos diferentes, cada un emitindo unha cor primaria de vermello, verde e azul. A combinación destas cores produce luz branca con un alto índice de reprodución de cor de 80 a 90 e unha eficacia da lampa de aproximadamente 80 a 100 lm/W. As lampas tri-fosfato son máis caras que as lampas de halofosfato, pero ofrecen mellor calidade de cor e eficiencia enerxética.
Multi-fosfato: Esta é unha mezcla de catro ou máis fosforos, cada un emitindo unha cor diferente do espectro visible. O obxectivo é crear unha distribución espectral suave e continua que imite a luz natural do día. As lampas multi-fosfato teñen o índice de reprodución de cor máis alto, superior a 90, e unha eficacia da lampa de aproximadamente 90 a 110 lm/W. Tamén son o tipo máis caro de lampas fluorescentes, pero proporcionan o mellor rendemento de cor e comodidade visual.
O revestimento fosforescente pode aplicarse de diferentes maneiras, como mediante pulverización, inmersión ou deposición electroforética. A espesor e uniformidade do revestimento afectan a saída e a calidade da luz da lampa. O revestimento fosforescente tamén pode degradarse co tempo debido á exposición ao calor, humidade e radiación UV, resultando en unha redución da brillantez e un cambio de cor.
O revestimento fosforescente empregase amplamente en varias aplicacións que requiren iluminación de alta calidade e eficiencia enerxética, tales como:
Iluminación xeral: O revestimento fosforescente pode proporcionar luz branca con diferentes temperaturas de cor e índices de reprodución de cor, dependendo das necesidades e preferencias dos usuarios. Por exemplo, a luz branca cálida (2700 a 3000 K) é adecuada para entornos residenciais e de hospitalidade, mentres que a luz branca fría (4000 a 5000 K) é preferida para oficinas e espazos comerciais.
Iluminación de exhibición: O revestimento fosforescente pode mellorar a apariencia e a atracción de produtos e obras de arte proporcionando cores vívidas e precisas. Por exemplo, as lampas tri-fosfato ou multi-fosfato poden utilizarse para exhibir frutas, verduras, carnes, flores, pinturas, etc.
Iluminación médica: O revestimento fosforescente pode mellorar a visibilidade e o diagnóstico de condicións médicas proporcionando luz de alta calidade e aspecto natural. Por exemplo, as lampas multi-fosfato poden utilizarse para procedementos quirúrgicos, exames dentales, tratamentos de pel, etc.
Iluminación especial: O revestimento fosforescente pode crear diversos efectos e funcións emitindo diferentes cores ou lonxitudes de onda de luz. Por exemplo, as lampas de luz negra usan fosforos que emiten radiación UV que pode facer que certos materiais brille no escuro. As lampas germicidas usan fosforos que emiten radiación UV-C que pode matar bacterias e virus. As lampas de crecemento usan fosforos que emiten luz vermella e azul que pode estimular o crecemento das plantas.
Conclusión
O revestimento fosforescente é un compoñente esencial das lampas fluorescentes que converte a radiación UV en luz visible. Determina a cor e a calidade da luz producida pola lampa. Hai diferentes tipos de revestimento fosforescente que poden utilizarse para diferentes aplicacións e propósitos. O revestimento fosforescente pode proporcionar solucións de iluminación eficientes e de alto rendemento para varias necesidades e preferencias.
Declaración: Respetar el original, los buenos artículos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contactar para eliminar.
