Fosfor je splošni pojem za katero koli snov, ki lahko emitira svetlobo, ko je izpostavljena sevanju ali električnim poljem. Izvira iz grške besede "phosphoros", kar pomeni "svetlobni nosilec". Fosfori so običajno polprevodniki, ki imajo tri energetske pasove: valenčni pas, vodilni pas in prepovedan pas.
Valenčni pas je najnižja energetska raven, kjer so elektroni običajno prisotni. Vodilni pas je najvišja energetska raven, kjer se elektroni lahko prostovoljno gibljejo. Prepovedan pas je vrzel med valenčnim in vodilnim pasom, kjer ne morejo obstajati nobeni elektroni.
Fosfori se lahko aktivirajo z dodajanjem nepreprostosti ali dopantov, ki ustvarijo dodatne energetske ravni znotraj prepovedanega pasa. Te energetske ravni delujejo kot pasti za elektrone ali luknje (pozitivne naboe), ki so izvedeni z sevanjem ali električnim poljem. Ko se ti elektroni ali luknje vrnejo v svoje prvotno stanje, izpuščajo energijo kot fotoni svetlobe.
Kako fosforna premaza pretvori UV sevanje v vidno svetlobo
Proces pretvarjanja UV sevanja v vidno svetlobo z fosforno premazo se imenuje fluorescenca. Fluorescenca nastane, ko atom ali molekula absorbira foton visokoenergetskega sevanja in izlupi foton nižjeenergetskega sevanja. Razlika v energiji med absorbiranim in izlupljenim fotonom se razprši kot toplota.
Slednji diagram prikazuje, kako fluorescenca deluje v fosforni premazi izdelane iz cinka sulfida (ZnS) z srebro (Ag) kot aktivatorjem.
Model fosfora cinka sulfida
A – B :- Skok elektrona
B – E :- Migrovanje elektrona
E – D :- Skok elektrona
D – C :- Skok elektrona
A – C :- Migrovanje lunk
Foton UV sevanja z valovno dolžino 253,7 nm zadene fosforno premazo in vzbuja elektron iz atoma sirovine (S) na atom cinka (Zn). To ustvari pozitivno luknjo v valenčnem pasu in negativni ion (Zn^-) z dodatnim elektronom v vodilnem pasu.
Dodatni elektron migrira od enega Zn^-iona do drugega skozi kristalni mrežo v vodilnem pasu.
Medtem se pozitivna luknja premika od enega S atoma do drugega v valenčnem pasu, dokler ne doseže atom Ag, ki deluje kot past.
Atom Ag zajame elektron od Zn^-iona blizu sebe in postane neutralen (Ag^0). To izlupi foton vidne svetlobe z daljšo valovno dolžino od UV foton.
Elektron od atoma Ag^0 skoči nazaj na S atom, kjer je bila ustvarjena luknja, kar zaključi cikel.
Barva vidne svetlobe je odvisna od energijske razlike med pastjo Ag in nivojem Zn^-. Različni dopanti lahko ustvarijo različne pasti in tako različne barve. Na primer, bakar (Cu) lahko proizvede zeleno svetlobo, manganz (Mn) lahko proizvede oranžno svetlobo, in kadmir (Cd) lahko proizvede rdečo svetlobo.
Vrste in uporabe fosfornih premazov
Obstaja veliko vrst fosfornih premazov, ki jih lahko uporabljamo v lučnih trakovih, odvisno od željene barve in kakovosti svetlobe. Nekateri pogosti tipi so:
Halofosfat: To je mešanica kalcija halofosfata (Ca5(PO4)3X) in magnezije tungstate (MgWO4), kjer X lahko predstavlja fluor (F), klor (Cl) ali brom (Br). Proizvaja belo svetlobo s rumeno ali modro tinjo, odvisno od razmerja F do Cl ali Br. Ima nizki indeks ponazarjanja barv, kar pomeni, da ne more točno ponazorniti barv. Učinkovitost svetilnice je okoli 60 do 75 lm/W.
Tri-fosfor: To je mešanica treh različnih fosforov, vsak emitira primarno barvo rdeče, zelene in modre. Kombinacija teh barv proizvaja belo svetlobo z visokim indeksom ponazarjanja barv 80 do 90 in učinkovitostjo svetilnice okoli 80 do 100 lm/W. Tri-fosforne svetilnice so dražje od halofosfornih, a ponujajo boljšo kakovost barv in energijsko učinkovitost.
Multi-fosfor: To je mešanica štirih ali več fosforov, vsak emitira različno barvo vidnega spektra. Cilj je ustvariti gladko in zvezno spektralno porazdelitev, ki mimiki naravno dnevno svetlobo. Multi-fosforne svetilnice imajo najvišji indeks ponazarjanja barv nad 90 in učinkovitost svetilnice okoli 90 do 110 lm/W. Prav tako so najdražje vrste lučnih trakov, a ponujajo najboljšo barvno zmogljivost in vizualno udobje.
Fosforna premaza se lahko nanese na različne načine, kot so sprajanje, potapljanje ali elektroforeza. Debelina in enakomernost premaze vplivata na svetlobno izhod in kakovost svetilnice. Fosforna premaza se tudi lahko degradira s časom zaradi izpostavljenosti toploti, vlage in UV sevanja, kar povzroči zmanjšano svetlost in spremembo barve.
Fosforna premaza se široko uporablja v različnih aplikacijah, ki zahtevajo visokokakovostno in energijsko učinkovito osvetlitev, kot so:
Splošna osvetlitev: Fosforna premaza lahko ponuja belo svetlobo z različnimi temperaturami barve in indeksi ponazarjanja barv, odvisno od potreb in preferenc uporabnikov. Na primer, toplo bela svetloba (2700 do 3000 K) je primerna za stanovanjske in gostinski namestitve, medtem ko je hladna bela svetloba (4000 do 5000 K) preferirana za pisarnice in komercialne prostore.
Osvetlitev za prikaz: Fosforna premaza lahko izboljša videz in privlačnost izdelkov in umetnin s ponudbo živahnih in točnih barv. Na primer, tri-fosforne ali multi-fosforne svetilnice se lahko uporabljajo za prikaz sadov, zelenjav, mesa, cvetov, slik itd.
Medicinska osvetlitev: Fosforna premaza lahko izboljša vidnost in diagnostiko medicinskih stanj s ponudbo visokokakovostne in naravno izgledeči svetlobe. Na primer, multi-fosforne svetilnice se lahko uporabljajo za kirurške postopke, stomatološke preglede, terapije kože itd.
Posebna osvetlitev: Fosforna premaza lahko ustvari različne učinke in funkcije z emitiranjem različnih barv ali valovnih dolžin svetlobe. Na primer, črne svetilnice uporabljajo fosfore, ki emitirajo UV sevanje, ki lahko naredi določne materiale, da svetijo v temnini. Germicidne svetilnice uporabljajo fosfore, ki emitirajo UV-C sevanje, ki lahko ubije bakterije in vire. Rastline svetilnice uporabljajo fosfore, ki emitirajo rdečo in modro svetlobo, ki lahko stimulira rast rastlin.
Zaključek
Fosforna premaza je ključni sestavni del lučnih trakov, ki pretvori UV sevanje v vidno svetlobo. Določa barvo in kakovost svetlobe, ki jo proizvaja svetilnica. Obstajajo različne vrste fosfornih premazov, ki jih lahko uporabljamo za različne namene in uporabe. Fosforna premaza lahko ponuja energijsko učinkovita in visokokakovostna rešitvena svetilna sredstva za različne potrebe in preference.
Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredni deljenja, če je došlo do kršitve avtorskih pravic, se obvestite zbrisati.
