Fosfor je opšti termin za bilo koju supstancu koja može emitovati svetlost kada je izložena radijaciji ili električnom polju. Izveden je iz grčke reči „phosphoros”, što znači „donosilac svetlosti”. Fosfori su obično poluprovodnici, koji imaju tri energetska zona: valentna zona, zona provodnosti i zabranjena zona.
Valentna zona je najniža energijska ravan gde su elektroni obično prisutni. Zona provodnosti je najviša energijska ravan gde elektroni mogu slobodno kretati. Zabranjena zona je prazan prostor između valentne i zone provodnosti, gde ne mogu da postoje elektroni.
Fosfori se mogu aktivirati dodavanjem impuriteta ili dopiranjem, što stvara dodatne energijske nivoa unutar zabranjene zone. Ovi energijski nivoi deluju kao zamke za elektrone ili rupe (pozitivne nabojke) koji su ekcitirani radijacijom ili električnim poljem. Kada se ovi elektroni ili rupe vrate u svoje originalne stanje, oslobađaju energiju u obliku fotona svetlosti.
Kako fosforna prepleta pretvara UV radijaciju u vidljivu svetlost
Proces pretvaranja UV radijacije u vidljivu svetlost pomoću fosforne preplete zove se fluorescencija. Fluorescencija se dešava kada atom ili molekul apsorbira foton visoke-energetske radijacije i emituje foton niže-energetske radijacije. Razlika u energiji između apsorbovanog i emitovanog fotona disipira se kao toplota.
Sledeći dijagram ilustruje kako funkcioniše fluorescencija u fosfornoj prepleti napravljenoj od sulfida cinka (ZnS) dopiranog srebrnim (Ag) kao aktivatorom.
Model fosfora sulfida cinka
A – B :- Skok elektrona
B – E :- Migracija elektrona
E – D :- Skok elektrona
D – C :- Skok elektrona
A – C :- Migracija rupe
Foton UV radijacije sa talasnom dužinom od 253,7 nm udara u fosfornu prepletu i ekcitira elektron s atomske žičice sumpora (S) na atomske žičice cinka (Zn). To stvara pozitivnu rupu u valentnoj zoni i negativni jon (Zn^-) sa dodatnim elektronom u zoni provodnosti.
Dodatni elektron migrira od jednog Zn^- jona na drugi kroz kristalnu mrežu u zoni provodnosti.
U međuvremenu, pozitivna rupa se kreće od jednog S atoma na drugi u valentnoj zoni dok ne dostigne Ag atom, koji deluje kao zamka.
Ag atom hvata elektron sa Zn^- jona blizu njega i postaje neutralan (Ag^0). Time se oslobađa foton vidljive svetlosti sa dužom talasnom dužinom od UV fotona.
Elektron sa Ag^0 atoma skace nazad na S atom gde je nastala rupa, završavajući ciklus.
Boja vidljive svetlosti zavisi od razlike u energiji između Ag zamerne ravni i Zn^- ravni. Različiti dopanti mogu stvoriti različite zamerne ravni, a time i različite boje. Na primer, bakar (Cu) može proizvesti zelenu svetlost, manga (Mn) može proizvesti narandžastu svetlost, a kadmij (Cd) može proizvesti crvenu svetlost.
Tipovi i primene fosforne preplete
Postoji mnogo tipova fosforne preplete koja se mogu koristiti u fluorescentnim lampama, u zavisnosti od željene boje i kvaliteta svetlosti. Neki česti tipovi su:
Halofosfat: Ovo je miks kalijevog halofosfata (Ca5(PO4)3X) i magnezijum tungstata (MgWO4), gde X može biti fluor (F), hlor (Cl) ili brom (Br). Proizvodi belu svetlost sa žutastim ili plavastim tonom, u zavisnosti od odnosa F do Cl ili Br. Ima niski indeks prikazivanja boja, što znači da ne može tačno prikazivati boje. Efikasnost lampe je oko 60 do 75 lm/W.
Tri-fosfor: Ovo je miks tri različita fosfora, svaki emituje primarnu boju crvene, zelene i plave. Kombinacija ovih boja proizvodi belu svetlost sa visokim indeksom prikazivanja boja od 80 do 90 i efikasnošću lampe od oko 80 do 100 lm/W. Tri-fosforne lampe su skuplje od halofosfatnih lampana, ali nude bolju kvalitet boje i energetsku efikasnost.
Multi-fosfor: Ovo je miks četiri ili više fosfora, svaki emituje različitu boju vidljivog spektra. Cilj je stvoriti gladku i kontinualnu spektralnu raspodelu koja podseća na prirodnu dnevnu svetlost. Multi-fosforne lampe imaju najveći indeks prikazivanja boja preko 90 i efikasnost lampe od oko 90 do 110 lm/W. Takođe su najskuplji tip fluorescentnih lampi, ali pružaju najbolju performansu boja i vizualni komfor.
Fosforna prepleta se može primeniti na različite načine, kao što su sprajanje, merenje ili elektroforetska depozicija. Debljina i uniformnost preplete utiču na izlaz svetlosti i kvalitet lampe. Fosforna prepleta se takođe može degradirati tokom vremena zbog izlaganja toplini, vlagočuvanju i UV radijaciji, što rezultira smanjenom svetlosti i promenom boje.
Fosforna prepleta se široko koristi u različitim primenama koje zahtevaju visokokvalitetnu i energetski efikasnu svetlost, kao što su:
Opšte svetlost: Fosforna prepleta može pružati belu svetlost sa različitim temperaturama boje i indeksima prikazivanja boja, u zavisnosti od potreba i preferencija korisnika. Na primer, topla bela svetlost (2700 do 3000 K) je pogodna za stambene i hotelerske okruženja, dok je hladna bela svetlost (4000 do 5000 K) preferirana za kancelarije i komercijalne prostore.
Prikazna svetlost: Fosforna prepleta može poboljšati izgled i privlačnost proizvoda i umetničkih dela pružajući živahne i tačne boje. Na primer, tri-fosforne ili multi-fosforne lampe se mogu koristiti za prikaz voća, povrća, mesa, cvetova, slika itd.
Medicinska svetlost: Fosforna prepleta može poboljšati vidljivost i dijagnozu medicinskih stanja pružajući visokokvalitetnu i prirodnu svetlost. Na primer, multi-fosforne lampe se mogu koristiti za kirurške procedure, stomatološke pregleda, tretmana kože itd.
Specijalna svetlost: Fosforna prepleta može stvoriti različite efekte i funkcije emitovanjem različitih boja ili talasnih dužina svetlosti. Na primer, crne svetlosti koriste fosfore koji emituju UV radijaciju koja može uzrokovati da određeni materijali svetle u tamini. Germinicidalne lampe koriste fosfore koji emituju UV-C radijaciju koja može ubiti bakterije i virusa. Lampice za gojbu koriste fosfore koji emituju crvenu i plavu svetlost koja može stimulisati rast biljaka.
Zaključak
Fosforna prepleta je ključni element fluorescentnih lampi koji pretvara UV radijaciju u vidljivu svetlost. Ona određuje boju i kvalitet svetlosti proizvedene lampom. Postoje različiti tipovi fosfornih prepleta koji se mogu koristiti za različite primene i svrhe. Fosforna prepleta može pružiti energetski efikasne i visoko performantne svetlosne rešenja za različite potrebe i preferencije.
Izjava: Poštujte original, dobre članke vredni su deljenja, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.
