Phosphor ni kifua kwa chochote ambacho linaweza kutengeneza mwanga wakati linalopata radiation au electric fields. Ni kuanzishwa kutoka kwa neno la Kigiriki “phosphoros”, ambalo lina maana ya “mwambieni mwanga”. Phosphors mara nyingi ni semiconductors, ambayo yana energy bands tatu: valence band, conduction band, na forbidden band.
Valence band ni kiwango cha chini cha umuhimu ambako electrons zinapatikana normally. Conduction band ni kiwango cha juu cha umuhimu ambako electrons zinaweza kusafiri huru. Forbidden band ni faragha kati ya valence na conduction bands, ambako electrons hazipatikani.
Phosphors zinaweza kutengenezwa kwa kuongeza impurities au dopants, ambazo zinazindua energy levels zingine ndani ya forbidden band. Energy levels hizi zinaweza kutumika kama traps kwa electrons au holes (positive charges) ambazo zinapokuza kwa radiation au electric fields. Wakati electrons au holes hizi zinarejelea kwenye awali zao, wanatoa nishati kama photons za mwanga.
Jinsi Phosphor Coating Hutengeneza Mwanga wa UV kwa Mwanga Unaoonekana
Mchakato wa kutengeneza mwanga wa UV kwa mwanga unaonekana na phosphor coating unatafsiriwa kama fluorescence. Fluorescence hutokea wakati atom au molecule hutengeneza photon wa radiation yenye nguvu ya juu na kutengeneza photon wa radiation yenye nguvu ya chini. Tofauti ya nishati kati ya photon zenye kukutwa na zile zenye kutengenezwa zinachukuliwa kama moto.
Mchoro fuata unaelezea jinsi fluorescence hutumika katika phosphor coating ya zinc sulfide (ZnS) iliyoondolewa na silver (Ag) kama activator.
Modeli ya Phosphor ya Zinc Sulfide
A – B :- Electron Jump
B – E :- Electron Migration
E – D :- Electron Jump
D – C :- Electron Jump
A – C :- Hole Migration
Photon wa UV wenye urefu wa 253.7 nm anapiga phosphor coating na kutokomeka electron kutoka kwa sulfur (S) atom hadi zinc (Zn) atom. Hii hutengeneza positive hole katika valence band na negative ion (Zn^-) wenye electron zaidi katika conduction band.
Electron zaidi zinastafirisha kutoka kwa moja ya Zn^- ions hadi kingine kwa kutumia crystal lattice katika conduction band.
Hivi punde, positive hole anastafirisha kutoka kwa moja ya S atoms hadi kingine katika valence band mpaka anapata Ag atom, ambayo hutumika kama trap.
Ag atom huchukua electron kutoka kwa Zn^- ion karibu na yake na kukua neutral (Ag^0). Hii hutengeneza photon wa mwanga unaoonekana wenye urefu wa wavelength zaidi ya UV photon.
Electron kutoka kwa Ag^0 atom anapiga nyuma kwa S atom ambako hole ilikuwa imeundwa, ikimaliza mzunguko.
Rangi ya mwanga unaoonekana hutegemeana na tofauti ya nishati kati ya Ag trap level na Zn^- level. Dopants tofauti zinaweza kutengeneza trap levels tofauti na hivyo rangi tofauti. Kwa mfano, copper (Cu) inaweza kutengeneza mwanga wa kijani, manganese (Mn) inaweza kutengeneza mwanga wa naranga, na cadmium (Cd) inaweza kutengeneza mwanga wa nyeupe.
Aina na Matumizi ya Phosphor Coating
Kuna aina nyingi za phosphor coating zinazoweza kutumika katika mvanga wa fluorescent, kulingana na rangi na ubora wa mwanga unayohitajika. Baadhi ya aina za kawaida ni:
Halophosphate: Ni mchanganyiko wa calcium halophosphate (Ca5(PO4)3X) na magnesium tungstate (MgWO4), ambapo X inaweza kuwa fluorine (F), chlorine (Cl), au bromine (Br). Inatengeneza mwanga wa nyeupe wenye tinti ya manjano au bluu, kulingana na uwiano wa F kwa Cl au Br. Ina color rendering index chache, ambayo inamaanisha kwamba haiwezi kutengeneza rangi kwa uhakika. Ufanisi wa lamp ni kiasi cha 60 hadi 75 lm/W.
Triphosphor: Ni mchanganyiko wa tatu tofauti za phosphors, kila moja inatengeneza rangi asili ya red, green, na blue. Mzunguko wa rangi hizi hutanenga mwanga wa nyeupe wenye color rendering index kubwa wa 80 hadi 90 na ufanisi wa lamp kiasi cha 80 hadi 100 lm/W. Triphosphor lamps zinazoziba zaidi kuliko halophosphate lamps, lakini zinatoa ubora wa rangi na ufanisi wa nishati bora zaidi.
Multi-phosphor: Ni mchanganyiko wa nne au zaidi za phosphors, kila moja inatengeneza rangi tofauti ya spectrum inayoelekezwa. Lengo ni kutengeneza spectral distribution safi na muktadha ambayo inashirikiana na mwanga wa siku. Multi-phosphor lamps zinazoziba zaidi zina color rendering index kubwa zaidi ya zaidi 90 na ufanisi wa lamp kiasi cha 90 hadi 110 lm/W. Ni aina ya mvanga wa fluorescent zinazoziba zaidi, lakini zinatoa ubora wa rangi na furaha ya kusemea bora zaidi.
Phosphor coating inaweza kutumika kwa njia mbalimbali, kama vile spraying, dipping, au electrophoretic deposition. Umbo na usawa wa coating hutegemeana na output na ubora wa lamp. Phosphor coating inaweza kuanguka kwa muda kutokana na kutegemea heat, humidity, na UV radiation, kufanya brightness na rangi kushuka.
Phosphor coating inatumika kwa matumizi nyingi ambayo yanahitaji mwanga wa ubora na ufanisi wa nishati, kama vile:
Mwanga wa kawaida: Phosphor coating inaweza kutengeneza mwanga wa nyeupe wenye temperature za rangi tofauti na color rendering indices, kulingana na mahitaji na mapenzi ya watumiaji. Kwa mfano, mwanga wa nyeupe wa moto (2700 hadi 3000 K) unafaa kwa nyumba na eneo la huduma, lakini mwanga wa nyeupe wa baridi (4000 hadi 5000 K) unapendekezwa kwa ofisi na maeneo ya biashara.
Mwanga wa onesho: Phosphor coating inaweza kuboresha utaratibu na utamu wa bidhaa na sanaa kwa kutengeneza rangi vivid na zinazotumika kwa uhakika. Kwa mfano, tri-phosphor au multi-phosphor lamps zinaweza kutumika kwa onesho ya fruits, vegetables, meats, flowers, paintings, etc.
Mwanga wa daktari: Phosphor coating inaweza kuboresha visibility na diagnosis ya magonjwa kwa kutengeneza mwanga wa ubora na kama mwanga wa siku. Kwa mfano, multi-phosphor lamps zinaweza kutumika kwa procedures za surgical, dental examinations, skin treatments, etc.
Mwanga wa maeneo maalum: Phosphor coating inaweza kutengeneza mazao na vifaa vya kipekee kwa kutengeneza rangi tofauti au wavelengths za mwanga. Kwa mfano, black light lamps hutoa phosphors ambazo hutengeneza UV radiation ambayo inaweza kutoa materials glow in the dark. Germicidal lamps hutoa phosphors ambazo hutengeneza UV-C radiation ambayo inaweza kuelewa bacteria na viruses. Grow lamps hutoa phosphors ambazo hutengeneza red na blue light ambayo inaweza kustimulate plant growth.
Mwisho
Phosphor coating ni sehemu muhimu ya mvanga wa fluorescent ambayo hutengeneza mwanga wa UV kwa mwanga unaoonekana. Inaamua rangi na ubora wa mwanga unatengenezwa na lamp. Kuna aina nyingi za phosphor coating ambazo zinaweza kutumika kwa matumizi tofauti na maana. Phosphor coating inaweza kutengeneza solutions za mwanga za ubora na ufanisi wa nishati kwa mahitaji tofauti na mapenzi.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
