Fosfor je opći pojam za bilo koju tvar koja može emitirati svjetlost kada je izložena zračenju ili električnim poljima. Izveden je iz grčkog riječi “phosphoros”, što znači “donositelj svjetlosti”. Fosfori su obično poluprovodnici, koji imaju tri energetska pojasa: valentni pojas, vodljivi pojas i zabranjeni pojas.
Valentni pojas je najniži energijski nivo gdje se elektroni obično nalaze. Vodljivi pojas je najviši energijski nivo gdje se elektroni slobodno mogu kretati. Zabranjeni pojas je praznina između valentnog i vodljivog pojasa, gdje se ne mogu nalaziti elektroni.
Fosfori se mogu aktivirati dodavanjem impuriteta ili dopanta, koji stvaraju dodatne energijske nivoe unutar zabranjenog pojasa. Ovi energijski nivoi djeluju kao zamke za elektrone ili rupe (pozitivne nabojke) koje se uzbuđuju zračenjem ili električnim poljima. Kada se ti elektroni ili rupe vraćaju u svoje originalne stanja, oslobađaju energiju kao fotoni svjetlosti.
Kako fosforitet pretvara UV zračenje u vidljivo svjetlo
Proces pretvaranja UV zračenja u vidljivo svjetlo pomoću fosforiteta zove se fluorescencija. Fluorescencija se događa kada atom ili molekula apsorbira foton visokoenergetskog zračenja i emitira foton niže energije. Razlika u energiji između apsorbnog i emisivnog fotona rasipa se kao toplina.
Sljedeći dijagram ilustrira kako fluorescencija funkcionira u fosforitetu napravljenom od sulfida cinka (ZnS) dopediranog srebrnim (Ag) aktivatorom.
Model fosforiteta sulfida cinka
A – B :- Skok elektrona
B – E :- Migracija elektrona
E – D :- Skok elektrona
D – C :- Skok elektrona
A – C :- Migracija rupe
Foton UV zračenja s valnom duljinom od 253,7 nm udara u fosforitet i uzbuđuje elektron sa atoma sirovine (S) na atom cinka (Zn). Stvara pozitivnu rupu u valentnom pojasu i negativni ion (Zn^-) s dodatnim elektronom u vodljivom pojasu.
Dodatni elektron migrira od jednog Zn^-iona do drugog kroz kristalnu mrežu u vodljivom pojasu.
U međuvremenu, pozitivna rupa pomjera se od jednog S atoma do drugog u valentnom pojasu dok ne stigne do Ag atoma, koji djeluje kao zamka.
Ag atom hvata elektron s Zn^-iona blizu njega i postaje neutralan (Ag^0). To oslobađa foton vidljivog svjetla s dužom valnom duljinom od UV fotona.
Elektron s Ag^0 atoma skoči natrag na S atom gdje je stvorena rupa, završavajući ciklus.
Boja vidljivog svjetla ovisi o razlici u energiji između Ag trape i Zn^- nivoa. Različiti dopanti mogu stvoriti različite trape i time različite boje. Na primjer, bakar (Cu) može proizvesti zeleno svjetlo, manganz (Mn) može proizvesti narandžasto svjetlo, a kadmi (Cd) može proizvesti crveno svjetlo.
Vrste i primjene fosforiteta
Postoji mnogo vrsta fosforiteta koje se mogu koristiti u luminoforskim lampama, ovisno o željenoj boji i kvaliteti svjetla. Neki uobičajeni tipovi su:
Halofosfat: To je mješavina kalcijevog halofosfata (Ca5(PO4)3X) i magnezijevog tungstata (MgWO4), gdje X može biti fluor (F), klor (Cl) ili brom (Br). Proizvodi bijelo svjetlo s žutastim ili plavastim tonom, ovisno o omjeru F i Cl ili Br. Ima niski indeks prikaza boja, što znači da ne može precizno prikazati boje. Efikasnost lampe iznosi oko 60 do 75 lm/W.
Tri-fosfat: To je mješavina tri različita fosfora, svaki emitira primarnu boju crvene, zelene i plave. Kombinacija ovih boja proizvodi bijelo svjetlo s visokim indeksom prikaza boja od 80 do 90 i efikasnosti lampe od oko 80 do 100 lm/W. Tri-fosfatne lampe su skuplje od halofosfatnih, ali nude bolju kvalitetu boje i energetsku učinkovitost.
Više-fosfat: To je mješavina četiri ili više fosfora, svaki emitira različitu boju vidljivog spektra. Cilj je stvoriti glatku i kontinuiranu spektralnu distribuciju koja podsjeća na prirodno dnevno svjetlo. Više-fosfatne lampe imaju najveći indeks prikaza boja preko 90 i efikasnost lampe od oko 90 do 110 lm/W. One su također najskuplje vrste luminoforskih lampi, ali pružaju najbolji kvalitet boje i vizualni komfort.
Fosforitet se može primijeniti na različite načine, poput sprskanja, umocavanja ili elektroforetskog deponiranja. Debljina i uniformnost poklopca utječu na izlaz svjetla i kvalitetu lampe. Fosforitet se može degradirati s vremenom zbog izlaganja toplini, vlažnosti i UV zračenju, što rezultira smanjenom svjetlosnošću i promjenom boje.
Fosforitet se široko koristi u različitim primjenama koje zahtijevaju visokokvalitetno i energetski učinkovito svjetlo, poput:
Opće svjetljenje: Fosforitet može pružiti bijelo svjetlo s različitim temperaturama boje i indeksima prikaza boja, ovisno o potrebama i preferencama korisnika. Na primjer, toplano bijelo svjetlo (2700 do 3000 K) odgovara stambenim i hotelerskim okruženjima, dok se hladno bijelo svjetlo (4000 do 5000 K) preferira za uredske i poslovne prostore.
Svjetljenje izlaganja: Fosforitet može poboljšati izgled i privlačnost proizvoda i umjetničkih djela pružanjem živopisnih i preciznih boja. Na primjer, tri-fosfatne ili više-fosfatne lampe mogu se koristiti za izlaganje voća, povrća, mesa, cvijeća, slika itd.
Medicinsko svjetljenje: Fosforitet može poboljšati vidljivost i dijagnozu medicinskih stanja pružanjem visokokvalitetnog i prirodnog svjetla. Na primjer, više-fosfatne lampe mogu se koristiti za kirurške procedure, dentalne pregleda, liječenje kože itd.
Posebno svjetljenje: Fosforitet može stvoriti različite efekte i funkcije emitirajući različite boje ili valne duljine svjetla. Na primjer, crne svjetle koriste fosforite koji emitiraju UV zračenje koje može uzrokovati da određene materijale sjaje u tamini. Germicidalne lampe koriste fosforite koji emitiraju UV-C zračenje koje može ubiti bakterije i viruse. Rastuće lampe koriste fosforite koji emitiraju crveno i plavo svjetlo koje može stimulirati rast biljaka.
Zaključak
Fosforitet je ključni sastojak luminoforskih lampi koji pretvara UV zračenje u vidljivo svjetlo. Određuje boju i kvalitetu svjetla koje proizvodi lampa. Postoje različite vrste fosforiteta koje se mogu koristiti za različite primjene i svrhe. Fosforitet može pružiti energetski učinkovita i visokoperformansna svjetlosna rješenja za različite potrebe i preference.
Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijedne podijeljenja, ako je došlo do kršenja autorskog prava kontaktirajte za brisanje.
