A foszfor általános elnevezés bármilyen anyagra, amely fényt képes kibocsátani, ha sugarat vagy elektromos mezőt éri. Ezt a görög "phosphoros" szóból eredeztették, ami azt jelenti, "fényhozó". A foszforok általában fémdiszkrétorszámú anyagok, melyeknek három energia-szintjei vannak: valenciabanda, vezetőbanda és tilosbanda.
A valenciabanda a legalsó energia-szint, ahol az elektronok normálisan találhatók. A vezetőbanda a legmagasabb energia-szint, ahol az elektronok szabadon mozoghatnak. A tilosbanda a valenciabanda és a vezetőbanda közötti rész, ahol nincsenek elektronok.
A foszforok aktiválhatók tisztulóanyagok vagy dopantok hozzáadásával, amelyek további energia-szinteket hoznak létre a tilosbanda között. Ezek az energia-szintek csapdáként működnek az elektronok vagy lyukak (pozitív töltések) számára, amelyeket a sugarat vagy az elektromos mezők felbuzdítanak. Amikor ezek az elektronok vagy lyukak visszatérnek eredeti állapotukba, energiát adnak ki fotón formájában.
Hogyan konvertálja a foszforszín réteg az UV sugárzást láthatóvá?
A UV sugárzást láthatóvá konvertáló folyamatot a foszforszín réteg fluorescence-nak nevezik. A fluorescence akkor következik be, amikor egy atom vagy molekula abszorbál egy magasenergiás fotont, és egy alacsonyenergiás fotont kibocsát. Az abszorbiált és kibocsátott fotonok energiakülönbsége hőként szóródik.
A következő diagram bemutatja, hogyan működik a fluorescence egy zink-szulfid (ZnS) és ezüst (Ag) aktiválószerekkel ellátott foszforszín rétegben.
Zink-szulfid foszforszín modell
A – B :- Elektron ugrás
B – E :- Elektron migráció
E – D :- Elektron ugrás
D – C :- Elektron ugrás
A – C :- Lyuk migráció
Egy 253,7 nm-es hullámhosszúságú UV-foton ütközik a foszforszín réteggel, és felbuzdít egy elektront egy szen (S) atomról egy zink (Zn) atomra. Ez pozitív lyukat hoz létre a valenciabandában, és egy negatív iont (Zn^-) egy extra elektronnal a vezetőbandában.
Az extra elektron migrál egy Zn^- ionról a másikra a kristályrácsban a vezetőbandában.
Ugyanakkor a pozitív lyuk egy S atomról a másikra mozog a valenciabandában, amíg el nem éri egy Ag atomot, ami csapdaként működik.
Az Ag atom elkapja a Zn^- ion közelében lévő elektront, és neutrális lesz (Ag^0). Ez láthatóvá kibocsát egy fotont, amely hosszabb hullámhosszúságú, mint az UV-foton.
Az elektron az Ag^0 atomról ugrásban tér vissza a S atomra, ahol a lyuk keletkezett, így bezárja a ciklust.
A láthatóvá színét a Ag csapda-szint és a Zn^- szint közötti energia-különbség határozza meg. Különböző dopantok különböző csapda-szinteket, és így különböző színeket hozhatnak létre. Például a réz (Cu) zöld fényt, a mangán (Mn) narancssárga fényt, a cadmium (Cd) pedig piros fényt termelhet.
Foszforszín rétegek típusai és alkalmazásai
Számos típusú foszforszín réteg használható a fluoreszcens lámpákban, attól függően, hogy milyen színű és minőségű fényt szeretnénk. Néhány gyakori típus:
Halofoszfát: Ez kalcium-halofoszfát (Ca5(PO4)3X) és magnézium-tungstát (MgWO4) keveréke, ahol X fluor (F), klór (Cl) vagy brom (Br) lehet. Fehér fényt termel, amely sárgás vagy kék tintát visel, attól függően, hogy milyen arányban van benne F, Cl vagy Br. Alacsony színszolgáltatási indexe van, ami azt jelenti, hogy nem tudja pontosan színezni. A lámpa hatékonysága körülbelül 60-75 lm/W.
Tri-foszfor: Ez három különböző foszfor keveréke, amelyek mindegyike elsődleges színt termel: piros, zöld és kék. Ezek a színek kombinációjával fehér fényt hoznak létre, amelynek magas színszolgáltatási indexe van, 80-90, és a lámpa hatékonysága körülbelül 80-100 lm/W. A tri-foszfor lámpák drágábbak, mint a halofoszfát lámpák, de jobb színminőséget és energiateljesítményt nyújtanak.
Multi-foszfor: Ez négy vagy több foszfor keveréke, amelyek mindegyike különböző színt termel a látható spektrumban. A cél egy sima és folyamatos spektrum-eloszlás, ami a természetes napfényt utánozza. A multi-foszfor lámpák a legmagasabb színszolgáltatási indexet, 90-nél nagyobbat, és a lámpa hatékonysága körülbelül 90-110 lm/W. Ezek a legdrágább típusú fluoreszcens lámpák, de a legjobb színelérést és látási kényelmet nyújtanak.
A foszforszín réteget különböző módszerekkel, például szpriccel, merüléssel vagy elektroforetikus depozícióval lehet felvenni. A réteg vastagsága és egyenletesége befolyásolja a lámpa fénykimenetét és minőségét. A foszforszín réteg idővel romlik, mivel hő, páratartalom és UV sugárzás hatására, ami csökkentheti a fényerőt és színváltozást okozhat.
A foszforszín réteg széles körben használható olyan alkalmazásokban, amelyekben magas minőségű és energiateljesítményű fényre van szükség, például:
Általános megvilágítás: A foszforszín réteg különböző színhőmérsékletekkel és színszolgáltatási indexekkel rendelkező fehér fényt nyújthat, attól függően, hogy a felhasználók milyen igényekkel és preferenciákkal rendelkeznek. Például a melegebb fehér fény (2700-3000 K) alkalmas lakó- és vendéglátóterületekre, míg a hidegebb fehér fény (4000-5000 K) irodák és kereskedelmi területek esetén előnyös.
Kijelző megvilágítás: A foszforszín réteg javíthatja a termékek és műalkotások megjelenését és vonzó voltát, színes és pontos színek biztosításával. Például a tri-foszfor vagy multi-foszfor lámpákat használhatják gyümölcsök, zöldségek, hús, virágok, festmények stb. kijelzésére.
Orvosi megvilágítás: A foszforszín réteg javíthatja a betegségek látványosságát és diagnosztikáját, minőségi és természetes fény biztosításával. Például a multi-foszfor lámpákat használhatják sebészeti műtétek, fogorvosi vizsgálatok, bőrkezelések stb. során.
Speciális megvilágítás: A foszforszín réteg különböző hatásokat és funkciókat hozhat létre, különböző színek vagy fényhullámok kibocsátásával. Például a fekete fény lámpák olyan foszforokat használnak, amelyek UV sugárzást kibocsátanak, ami bizonyos anyagokat sötétben is fényteli. A germicide lámpák olyan foszforokat használnak, amelyek UV-C sugárzást kibocsátanak, ami baktériumokat és vírusokat öli meg. A növénylámpák olyan foszforokat használnak, amelyek piros és kék fényt kibocsátanak, ami növények növekedését stimulálja.
Következtetés
A foszforszín réteg egy alapvető komponens a fluoreszcens lámpákban, amely az UV sugárzást láthatóvá konvertálja. Meghatározza a lámpa által termelt fény színét és minőségét. Különböző típusú foszforszín rétegek használhatók különböző alkalmazásokhoz és célokhoz. A foszforszín réteg energiateljesítményű és nagy teljesítményű megvilágítási megoldásokat nyújthat különböző igényekhez és preferenciákhoz.
Nyilatkozat: Tisztelettel a forrás iránt, a jó cikkek megosztása érdemes, ha sértést okoz, kérjük, vegye fel a kapcsolatot a törlésével.
