Fosfor is een algemene term voor elk materiaal dat licht kan uitstralen wanneer het blootgesteld wordt aan straling of elektrische velden. Het is afgeleid van het Griekse woord “phosphoros”, wat “lichtbrenger” betekent. Fosforen zijn meestal halfgeleiders, die drie energiebanden hebben: valentieband, geleidingsband en verboden band.
De valentieband is het laagste energieniveau waar elektronen zich normaal bevinden. De geleidingsband is het hoogste energieniveau waar elektronen zich vrij kunnen bewegen. De verboden band is de kloof tussen de valentie- en geleidingsband, waar geen elektronen kunnen bestaan.
Fosforen kunnen geactiveerd worden door toevoeging van impuretten of dopanten, die extra energieniveaus binnen de verboden band creëren. Deze energieniveaus fungeren als vallen voor elektronen of gaten (positieve ladingen) die door straling of elektrische velden worden opgewonden. Wanneer deze elektronen of gaten terugkeren naar hun oorspronkelijke toestand, geven ze energie af in de vorm van fotonen van licht.
Hoe fosforcoating UV-straling omzet in zichtbaar licht
Het proces van het omzetten van UV-straling in zichtbaar licht door fosforcoating wordt fluoresceren genoemd. Fluoresceren vindt plaats wanneer een atoom of molecuul een foton van hoge-energie straling absorbeert en een foton van lagere-energie straling uitzendt. Het verschil in energie tussen het geabsorbeerde en uitgezonden foton wordt afgegeven als warmte.
De volgende diagram illustreert hoe fluoresceren werkt in een fosforcoating gemaakt van zink sulfide (ZnS) gedopt met zilver (Ag) als activator.
Fosfoormodel van zink sulfide
A – B :- Elektronensprong
B – E :- Elektronenmigratie
E – D :- Elektronensprong
D – C :- Elektronensprong
A – C :- Gatenmigratie
Een foton van UV-straling met een golflengte van 253,7 nm raakt de fosforcoating en brengt een elektron van een zwavel (S) atoom over naar een zink (Zn) atoom. Dit creëert een positief gat in de valentieband en een negatieve ion (Zn^-) met een extra elektron in de geleidingsband.
Het extra elektron migreert van één Zn^- ion naar een ander door de kristalrooster in de geleidingsband.
Ondertussen beweegt het positieve gat van één S atoom naar een ander in de valentieband totdat het een Ag atoom bereikt, dat fungeert als val.
Het Ag atoom vangt het elektron van het nabijgelegen Zn^- ion en wordt neutraal (Ag^0). Dit geeft een foton van zichtbaar licht met een langere golflengte dan het UV-foton af.
Het elektron van het Ag^0 atoom springt terug naar het S atoom waar het gat werd gecreëerd, waarmee de cyclus wordt voltooid.
De kleur van het zichtbare licht hangt af van het energieverlies tussen het Ag-valniveau en het Zn^- niveau. Verschillende dopanten kunnen verschillende valniveaus en dus verschillende kleuren creëren. Bijvoorbeeld, koper (Cu) kan groen licht produceren, mangaan (Mn) kan oranje licht produceren, en cadmium (Cd) kan rood licht produceren.
Soorten en toepassingen van fosforcoating
Er zijn veel soorten fosforcoating die gebruikt kunnen worden in fluorescentielampen, afhankelijk van de gewenste kleur en kwaliteit van het licht. Enkele veelvoorkomende soorten zijn:
Halofosfaat: Dit is een mengsel van calciumhalofosfaat (Ca5(PO4)3X) en magnesium tungstaat (MgWO4), waarbij X fluor (F), chloor (Cl) of brom (Br) kan zijn. Het produceert wit licht met een gele of blauwe tint, afhankelijk van de verhouding tussen F en Cl of Br. Het heeft een lage kleurrendindex, wat betekent dat het kleuren niet nauwkeurig kan weergeven. De lamprendabiliteit is ongeveer 60 tot 75 lm/W.
Tri-fosfaat: Dit is een mengsel van drie verschillende fosforen, elk producerend een primaire kleur van rood, groen en blauw. De combinatie van deze kleuren produceert wit licht met een hoge kleurrendindex van 80 tot 90 en een lamprendabiliteit van ongeveer 80 tot 100 lm/W. Tri-fosfaatlampen zijn duurder dan halofosfaatlampen, maar bieden betere kleurkwaliteit en energie-efficiëntie.
Multi-fosfaat: Dit is een mengsel van vier of meer fosforen, elk producerend een andere kleur van het zichtbare spectrum. Het doel is om een gladde en continue spectraalverdeling te creëren die natuurlijk daglicht imiteert. Multi-fosfaatlampen hebben de hoogste kleurrendindex van meer dan 90 en een lamprendabiliteit van ongeveer 90 tot 110 lm/W. Ze zijn ook de duurste soort fluorescentielampen, maar leveren de beste kleurprestaties en visuele comfort.
Fosforcoating kan op verschillende manieren worden aangebracht, zoals door spuiten, dompelen of elektroforetische depositie. De dikte en uniformiteit van de coating beïnvloeden de lichtopbrengst en kwaliteit van de lamp. De fosforcoating kan ook over tijd degraderen door blootstelling aan hitte, vochtigheid en UV-straling, wat resulteert in verminderde helderheid en kleurverschuiving.
Fosforcoating wordt breed gebruikt in verschillende toepassingen die hoge-kwaliteit en energie-efficiënte verlichting vereisen, zoals:
Algemene verlichting: Fosforcoating kan wit licht leveren met verschillende kleurtemperaturen en kleurrendindices, afhankelijk van de behoeften en voorkeuren van de gebruikers. Bijvoorbeeld, warm wit licht (2700 tot 3000 K) is geschikt voor residentiële en gastvrije instellingen, terwijl koel wit licht (4000 tot 5000 K) wordt voorgetrokken voor kantoren en commerciële ruimtes.
Display-verlichting: Fosforcoating kan het uiterlijk en de aantrekkelijkheid van producten en kunstwerken versterken door levendige en accurate kleuren te leveren. Bijvoorbeeld, tri-fosfaat of multi-fosfaatlampen kunnen worden gebruikt voor het presenteren van fruit, groenten, vlees, bloemen, schilderijen, etc.
Medische verlichting: Fosforcoating kan de zichtbaarheid en diagnose van medische aandoeningen verbeteren door hoogwaardige en natuurlijke licht te leveren. Bijvoorbeeld, multi-fosfaatlampen kunnen worden gebruikt voor chirurgische ingrepen, tandheelkundige onderzoeken, huidbehandelingen, etc.
Specialistische verlichting: Fosforcoating kan verschillende effecten en functies creëren door verschillende kleuren of golflengten van licht uit te zenden. Bijvoorbeeld, black light-lampen gebruiken fosforen die UV-straling uitzenden die bepaalde materialen kan laten gloeien in het donker. Germicide lampen gebruiken fosforen die UV-C-straling uitzenden die bacteriën en virussen kan doden. Groeilampen gebruiken fosforen die rood en blauw licht uitzenden dat plantengroei kan stimuleren.
Conclusie
Fosforcoating is een essentieel onderdeel van fluorescentielampen dat UV-straling omzet in zichtbaar licht. Het bepaalt de kleur en kwaliteit van het licht dat door de lamp wordt geproduceerd. Er zijn verschillende soorten fosforcoating die voor verschillende toepassingen en doeleinden kunnen worden gebruikt. Fosforcoating kan energie-efficiënte en hoogwaardige verlichtingsoplossingen bieden voor verschillende behoeften en voorkeuren.
Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moeite waard om te delen, indien er inbreuk wordt gemaakt neem dan contact op voor verwijdering.
