Fosfor adalah istilah umum untuk zat apapun yang dapat memancarkan cahaya ketika terkena radiasi atau medan listrik. Istilah ini berasal dari kata Yunani “phosphoros”, yang berarti “pembawa cahaya”. Fosfor biasanya merupakan semikonduktor, yang memiliki tiga band energi: band valensi, band konduksi, dan band terlarang.
Band valensi adalah tingkat energi terendah di mana elektron biasanya hadir. Band konduksi adalah tingkat energi tertinggi di mana elektron dapat bergerak bebas. Band terlarang adalah celah antara band valensi dan band konduksi, di mana tidak ada elektron yang dapat ada.
Fosfor dapat diaktifkan dengan menambahkan impuritas atau dopan, yang menciptakan tingkat energi tambahan di dalam band terlarang. Tingkat energi ini bertindak sebagai perangkap untuk elektron atau lubang (muatan positif) yang dipicu oleh radiasi atau medan listrik. Ketika elektron atau lubang ini kembali ke keadaan aslinya, mereka melepaskan energi sebagai foton cahaya.
Bagaimana Pelapis Fosfor Mengubah Radiasi UV Menjadi Cahaya yang Terlihat
Proses mengubah radiasi UV menjadi cahaya yang terlihat oleh pelapis fosfor disebut fluoresensi. Fluoresensi terjadi ketika sebuah atom atau molekul menyerap foton radiasi energi tinggi dan memancarkan foton radiasi energi rendah. Perbedaan energi antara foton yang diserap dan dikeluarkan dilepaskan sebagai panas.
Diagram berikut menggambarkan bagaimana fluoresensi bekerja dalam pelapis fosfor yang terbuat dari sulfida seng (ZnS) yang didoping dengan perak (Ag) sebagai aktivator.
Model Fosfor dari Sulfida Seng
A – B :- Lonjakan Elektron
B – E :- Migrasi Elektron
E – D :- Lonjakan Elektron
D – C :- Lonjakan Elektron
A – C :- Migrasi Lubang
Sebuah foton radiasi UV dengan panjang gelombang 253,7 nm menyerang pelapis fosfor dan mengexcite elektron dari atom belerang (S) ke atom seng (Zn). Ini menciptakan lubang positif di band valensi dan ion negatif (Zn^-) dengan elektron tambahan di band konduksi.
Elektron tambahan berpindah dari satu ion Zn^- ke yang lain melalui jaringan kristal di band konduksi.
Sementara itu, lubang positif berpindah dari satu atom S ke yang lain di band valensi hingga mencapai atom Ag, yang bertindak sebagai perangkap.
Atom Ag menangkap elektron dari ion Zn^- dekatnya dan menjadi netral (Ag^0). Ini melepaskan foton cahaya yang terlihat dengan panjang gelombang lebih panjang dari foton UV.
Elektron dari atom Ag^0 melompat kembali ke atom S di mana lubang tersebut dibuat, menyelesaikan siklus tersebut.
Warna cahaya yang terlihat tergantung pada perbedaan energi antara level perangkap Ag dan level Zn^-. Dopan yang berbeda dapat menciptakan level perangkap yang berbeda dan karenanya warna yang berbeda. Misalnya, tembaga (Cu) dapat menghasilkan cahaya hijau, mangan (Mn) dapat menghasilkan cahaya oranye, dan kadmium (Cd) dapat menghasilkan cahaya merah.
Jenis dan Aplikasi Pelapis Fosfor
Ada banyak jenis pelapis fosfor yang dapat digunakan dalam lampu neon, tergantung pada warna dan kualitas cahaya yang diinginkan. Beberapa jenis umum adalah:
Halofosfat: Ini adalah campuran dari halofosfat kalsium (Ca5(PO4)3X) dan tungstat magnesium (MgWO4), di mana X bisa fluorin (F), klorin (Cl), atau bromin (Br). Ia menghasilkan cahaya putih dengan nuansa kuning atau biru, tergantung pada rasio F ke Cl atau Br. Ia memiliki indeks rendering warna yang rendah, yang berarti bahwa ia tidak dapat menghasilkan warna secara akurat. Efisiensi lampu sekitar 60 hingga 75 lm/W.
Tri-fosfor: Ini adalah campuran dari tiga fosfor yang berbeda, masing-masing memancarkan warna primer merah, hijau, dan biru. Kombinasi warna-warna ini menghasilkan cahaya putih dengan indeks rendering warna tinggi 80 hingga 90 dan efisiensi lampu sekitar 80 hingga 100 lm/W. Lampu tri-fosfor lebih mahal daripada lampu halofosfat, tetapi menawarkan kualitas warna dan efisiensi energi yang lebih baik.
Multi-fosfor: Ini adalah campuran dari empat atau lebih fosfor, masing-masing memancarkan warna yang berbeda dari spektrum yang terlihat. Tujuannya adalah untuk menciptakan distribusi spektral yang halus dan kontinu yang meniru cahaya siang alami. Lampu multi-fosfor memiliki indeks rendering warna tertinggi lebih dari 90 dan efisiensi lampu sekitar 90 hingga 110 lm/W. Mereka juga merupakan jenis lampu neon paling mahal, tetapi memberikan kinerja warna dan kenyamanan visual terbaik.
Pelapis fosfor dapat diterapkan dengan berbagai cara, seperti penyemprotan, pencelupan, atau deposisi elektroforetik. Ketebalan dan keseragaman pelapis mempengaruhi output cahaya dan kualitas lampu. Pelapis fosfor juga dapat mengalami degradasi seiring waktu karena paparan panas, kelembaban, dan radiasi UV, yang mengakibatkan penurunan kecerahan dan pergeseran warna.
Pelapis fosfor digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi yang membutuhkan pencahayaan berkualitas tinggi dan hemat energi, seperti:
Pencahayaan umum: Pelapis fosfor dapat menyediakan cahaya putih dengan suhu warna dan indeks rendering warna yang berbeda, tergantung pada kebutuhan dan preferensi pengguna. Misalnya, cahaya putih hangat (2700 hingga 3000 K) cocok untuk pengaturan residensial dan hospitality, sementara cahaya putih dingin (4000 hingga 5000 K) dipilih untuk kantor dan ruang komersial.
Pencahayaan display: Pelapis fosfor dapat meningkatkan penampilan dan daya tarik produk dan karya seni dengan menyediakan warna yang hidup dan akurat. Misalnya, lampu tri-fosfor atau multi-fosfor dapat digunakan untuk menampilkan buah-buahan, sayuran, daging, bunga, lukisan, dll.
Pencahayaan medis: Pelapis fosfor dapat meningkatkan visibilitas dan diagnosis kondisi medis dengan menyediakan cahaya berkualitas tinggi dan tampak alami. Misalnya, lampu multi-fosfor dapat digunakan untuk prosedur bedah, pemeriksaan gigi, perawatan kulit, dll.
Pencahayaan khusus: Pelapis fosfor dapat menciptakan berbagai efek dan fungsi dengan memancarkan warna atau panjang gelombang cahaya yang berbeda. Misalnya, lampu cahaya hitam menggunakan fosfor yang memancarkan radiasi UV yang dapat membuat bahan tertentu bersinar dalam kegelapan. Lampu germisidal menggunakan fosfor yang memancarkan radiasi UV-C yang dapat membunuh bakteri dan virus. Lampu pertumbuhan menggunakan fosfor yang memancarkan cahaya merah dan biru yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman.
Kesimpulan
Pelapis fosfor adalah komponen penting dari lampu neon yang mengubah radiasi UV menjadi cahaya yang terlihat. Ia menentukan warna dan kualitas cahaya yang dihasilkan oleh lampu. Ada berbagai jenis pelapis fosfor yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi dan tujuan. Pelapis fosfor dapat menyediakan solusi pencahayaan yang hemat energi dan berkinerja tinggi untuk berbagai kebutuhan dan preferensi.
Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang bagus layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.
