Fosfora ir vispārīgs termins, kas attiecas uz jebkuru vielu, kas var emitēt gaismu, ja tai tiek izvirzīts starojums vai elektriskā lauka. Tas nāk no grieķu vārda “phosphoros”, kas nozīmē “gaismu nododējs”. Fosfori parasti ir puslaidneri, kuriem ir trīs enerģijas zonas: vālnes zona, kondukcijas zona un aizliegta zona.
Vālnes zona ir zemākā enerģijas līmeņa, kur elektroni parasti ir normāli. Kondukcijas zona ir augstākā enerģijas līmeņa, kur elektronis var brīvi kustēties. Aizliegta zona ir atstarpe starp vālnes un kondukcijas zonām, kur nevar pastāvēt neviens elektrons.
Fosforus var aktivizēt, pievienojot impurities vai dopants, kas izveido papildu enerģijas līmeņus aizliegtajā zonā. Šie enerģijas līmeņi darbojas kā elektoru vai holu (pozitīvo lādiņu) atrakcijas punkti, ko izraisa starojums vai elektriskais lauks. Kad šie elektroni vai holi atgriežas savā sākotnējā stāvoklī, viņi izdabina enerģiju kā gaismas fotonus.
Kā fosfora apklājums pārvērš UV starojumu redzamajā gaismā
Procesa, ar kura palīdzību fosfora apklājums pārvērš UV starojumu redzamajā gaismā, sauc par fluorescenci. Fluorescencija notiek, kad atoms vai molekula absorbē augstenerģijas starojuma fotona un izmeta zemākenerģijas starojuma fonu. Absorbēto un izmetoto fotonu enerģijas atšķirība izdabina kā siltums.
Nākamo diagrammu parāda, kā fluorescencija notiek fosfora apklājumā, kas izgatavots no cinka sulfīda (ZnS), kurā ir pievienota argents (Ag) kā aktivators.
Cinka sulfīda fosfora modelis
A – B :- Elektrona skoku
B – E :- Elektrona migrācija
E – D :- Elektrona skoku
D – C :- Elektrona skoku
A – C :- Hola migrācija
253,7 nm garuma UV starojuma fotons pieskārās fosfora apklājumam un uzsildīja elektronu no siera (S) atomam uz cinka (Zn) atomu. Tas radīja pozitīvo holu vālnes zonā un negatīvo jonu (Zn^-) ar papildu elektronu kondukcijas zonā.
Papildu elektrons migrēja no viena Zn^- jona uz otru caur kristālu režģi kondukcijas zonā.
Tāpat pozitīvais hols pārvietojās no viena S atomam uz otru vālnes zonā, līdz tas nonāca Ag atomā, kas darbojas kā trapa.
Ag atoms uzsnaidza elektronu no tuvākā Zn^- jona un kļuva par neutrālu (Ag^0). Tas izdaba redzama gaismas fotona, kas ir garāks par UV fotona.
Elektrons no Ag^0 atgriezās pie S atomam, kur tika radīts hols, pabeidzot ciklu.
Redzama gaisma krāsa atkarīga no enerģijas atšķirības starp Ag trappas līmeni un Zn^- līmeni. Dažādi dopants var radīt dažādus trappas līmeņus un tātad dažādas krāsas. Piemēram, dabisks kuprs (Cu) var radīt zaļu gaisma, mangāns (Mn) — oranžo gaisma, bet kāds (Cd) — sarkanu gaisma.
Fosfora apklājuma veidi un pielietojumi
Ir daudz fosfora apklājumu, kas var tikt izmantoti fluorescentes lampās, atkarībā no vēlamo gaisma krāsas un kvalitātes. Daži bieži izmantotie veidi ir:
Halofofors: Tas ir kalcija halofofora (Ca5(PO4)3X) un magnēcija tungstāta (MgWO4) maisījums, kur X var būt fluor (F), hlor (Cl) vai brom (Br). Tas ražo baltu gaisma ar dzeltenu vai blāku toni, atkarībā no F, Cl vai Br attiecībām. Tam ir zema krāsu atdodības indekss, kas nozīmē, ka tas nevar atdodīt krāsas precīzi. Lampas efektivitāte ir aptuveni 60 līdz 75 lm/W.
Triphosphors: Tas ir trīs dažādu fosforu maisījums, katra no kuriem emitē primāru krāsu — sarkano, zaļo un zilo. Šo krāsu kombinācija ražo baltu gaisma ar augstu krāsu atdodības indeksu 80 līdz 90 un lampas efektivitāti aptuveni 80 līdz 100 lm/W. Triphosphor lampas ir dārgākas par halofofu lampām, taču tās piedāvā labāku krāsu kvalitāti un enerģijas efektivitāti.
Multi-phosphors: Tas ir četri vai vairāk fosforu maisījums, katra no kuriem emitē dažādu redzamā spektra krāsu. Mērķis ir izveidot vieglu un nepārtrauktu spektra sadalījumu, kas atspoguļo dabisku dienasgaisma. Multi-phosphor lampas ir augstākā krāsu atdodības indeksa (vairāk kā 90) un lampas efektivitāti aptuveni 90 līdz 110 lm/W. Tās ir arī dārgākās fluorescentes lampas, taču tās nodrošina labāko krāsu veiktspēju un vizuālo komfortu.
Fosfora apklājumu var piestiprināt dažādos veidos, piemēram, sprūdināšanu, ieapkārtu vai elektroforetisko depozīciju. Apklājuma biezums un vienmērība ietekmē lampas gaismas izlaišanu un kvalitāti. Fosfora apklājums var degradēties laika gaitā, saskaroties ar siltumu, mitrumu un UV starojumu, kas rezultē samazinātu spilgtumu un krāsu maiņu.
Fosfora apklājums tiek plaši izmantots dažādos pielietojumos, kas prasa augstas kvalitātes un enerģijas efektīvas apgaismojuma risinājumus, piemēram:
Ģenerāls apgaismojums: Fosfora apklājums var nodrošināt baltu gaisma ar dažādiem temperatūras toniem un krāsu atdodības indeksiem, atkarībā no lietotāju vajadzībām un priekšrocībām. Piemēram, silts balts gaisma (2700 līdz 3000 K) ir piemērots privātie un viesnīcu telpām, bet salds balts gaisma (4000 līdz 5000 K) tiek vēlēta birojiem un komerciālajām telpām.
Izrādēšanas apgaismojums: Fosfora apklājums var uzlabot produktu un mākslas darbu izskatu, sniedzot dzīvīgas un precīzas krāsas. Piemēram, triphosphor vai multi-phosphor lampas var tikt izmantotas, lai izrādītu augļus, dārzeņus, gaļu, ziedus, gleznes utt.
Medicīnas apgaismojums: Fosfora apklājums var uzlabot medicīnisku stāvokļu redzamību un diagnosticēšanu, sniedzot augstas kvalitātes un dabisku gaisma. Piemēram, multi-phosphor lampas var tikt izmantotas chirurgijas procedūrām, stomatoloģiskiem pārbaudēm, ādas ārstēšanai utt.
Speciālais apgaismojums: Fosfora apklājums var radīt dažādus efektus un funkcijas, emitējot dažādas krāsas vai gaismas garumus. Piemēram, melnās gaismas lampas izmanto fosorus, kas emitē UV starojumu, kas var padarīt noteiktas materiālus spilgtus tumšumā. Baktericīdās lampas izmanto fosorus, kas emitē UV-C starojumu, kas var nogalināt baktērijas un virusus. Augu lampas izmanto fosorus, kas emitē sarkanu un zilo gaisma, kas var stimulēt augu izaugsmi.
Secinājums
Fosfora apklājums ir svarīgs komponents fluorescentes lampās, kas pārvērš UV starojumu redzamajā gaismā. Tas nosaka lampas izveidotā gaisma krāsu un kvalitāti. Ir dažādi fosfora apklājumu veidi, kas var tikt izmantoti dažādiem pielietojumiem un mērķiem. Fosfora apklājums var nodrošināt enerģijas efektīvus un augstas veiktspējas apgaismojuma risinājumus dažādiem vajadzībām un priekšrocībām.
Declarācija: Cienīt oriģinālu, labas raksti vērts dalīties, ja ir pārkāpums, lūdzu, sazinieties, lai dzēst.
