Ang phosphor ay isang pangkalahatang termino para sa anumang substansya na maaaring ipapabunyag ng ilaw kapag na-expose sa radiation o electric fields. Ito ay nagmula sa Griyegong salitang “phosphoros”, na nangangahulugang “light-bringer”. Ang mga phosphors ay karaniwang semiconductors, na may tatlong energy bands: valence band, conduction band, at forbidden band.
Ang valence band ay ang pinakamababang energy level kung saan ang mga electron ay normally naroroon. Ang conduction band ay ang pinakamataas na energy level kung saan ang mga electron ay maaaring lumipat nang libre. Ang forbidden band ay ang gap sa pagitan ng valence at conduction bands, kung saan walang electrons na maaaring umiral.
Maaaring i-activate ang mga phosphors sa pamamagitan ng pagdaragdag ng impurities o dopants, na gumagawa ng additional energy levels sa loob ng forbidden band. Ang mga energy levels na ito ay gumagana bilang trap para sa mga electrons o holes (positive charges) na na-excite ng radiation o electric fields. Kapag bumalik ang mga electrons o holes sa kanilang orihinal na estado, sila ay nagrerelease ng enerhiya bilang photons ng ilaw.
Kamusta ang Phosphor Coating Nagsasapul ng UV Radiation sa Visible Light
Ang proseso ng pag-sasapul ng UV radiation sa visible light sa pamamagitan ng phosphor coating ay tinatawag na fluorescence. Ang fluorescence ay nangyayari kapag ang atom o molekula ay nagsasapul ng photon ng high-energy radiation at nagpapalabas ng photon ng lower-energy radiation. Ang pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng nagsasapul at inilabas na photons ay napapalabas bilang init.
Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita kung paano ang fluorescence ay gumagana sa phosphor coating na gawa ng zinc sulfide (ZnS) na may silver (Ag) bilang activator.
Phosphor Model ng Zinc Sulfide
A – B :- Electron Jump
B – E :- Electron Migration
E – D :- Electron Jump
D – C :- Electron Jump
A – C :- Hole Migration
Isang photon ng UV radiation na may wavelength ng 253.7 nm ay tumama sa phosphor coating at nag-eksita ng electron mula sa sulfur (S) atom patungo sa zinc (Zn) atom. Ito ay naglilikha ng positive hole sa valence band at negative ion (Zn^-) na may extra electron sa conduction band.
Ang extra electron ay lumilipat mula sa isang Zn^- ion patungo sa isa pa sa pamamagitan ng crystal lattice sa conduction band.
Samantala, ang positive hole ay lumilipat mula sa isang S atom patungo sa isa pa sa valence band hanggang sa ito ay umabot sa Ag atom, na gumagana bilang trap.
Ang Ag atom ay nakukuhang electron mula sa Zn^- ion malapit dito at naging neutral (Ag^0). Ito ay nagpapalabas ng photon ng visible light na may mas mahaba na wavelength kaysa sa UV photon.
Ang electron mula sa Ag^0 atom ay lumilipat pabalik sa S atom kung saan ang hole ay nilikha, na nagpupulong sa cycle.
Ang kulay ng visible light ay depende sa enerhiya difference sa pagitan ng Ag trap level at Zn^- level. Ang iba't ibang dopants ay maaaring lumikha ng iba't ibang trap levels at kaya iba't ibang kulay. Halimbawa, ang copper (Cu) ay maaaring lumikha ng green light, ang manganese (Mn) ay maaaring lumikha ng orange light, at ang cadmium (Cd) ay maaaring lumikha ng red light.
Uri at Aplikasyon ng Phosphor Coating
May maraming uri ng phosphor coating na maaaring gamitin sa fluorescent lamps, depende sa kinakailangang kulay at kalidad ng ilaw. Ang ilang karaniwang uri ay:
Halophosphate: Ito ay isang mixture ng calcium halophosphate (Ca5(PO4)3X) at magnesium tungstate (MgWO4), kung saan ang X ay maaaring fluorine (F), chlorine (Cl), o bromine (Br). Ito ay nagpapabunyag ng puti na may dilaw na o bluish tint, depende sa ratio ng F sa Cl o Br. Ito ay may mababang color rendering index, na nangangahulugang hindi ito maaaring irender ng maayos ang mga kulay. Ang lamp efficacy ay humigit-kumulang 60 hanggang 75 lm/W.
Triphosphor: Ito ay isang mixture ng tatlong iba't ibang phosphors, bawat isa ay nagpapabunyag ng primary color ng red, green, at blue. Ang kombinasyon ng mga kulay na ito ay nagpapabunyag ng puting ilaw na may mataas na color rendering index na 80 hanggang 90 at lamp efficacy na humigit-kumulang 80 hanggang 100 lm/W. Ang mga triphosphor lamps ay mas mahal kaysa sa halophosphate lamps, ngunit sila ay nagbibigay ng mas mahusay na kalidad ng kulay at enerhiya efficiency.
Multi-phosphor: Ito ay isang mixture ng apat o higit pang phosphors, bawat isa ay nagpapabunyag ng iba't ibang kulay ng visible spectrum. Ang layunin ay lumikha ng smooth at continuous spectral distribution na kopya ng natural daylight. Ang mga multi-phosphor lamps ay may pinakamataas na color rendering index na higit sa 90 at lamp efficacy na humigit-kumulang 90 hanggang 110 lm/W. Sila rin ang pinakamahal na tipo ng fluorescent lamps, ngunit sila ay nagbibigay ng pinakamahusay na performance ng kulay at visual comfort.
Ang phosphor coating ay maaaring ilapat sa iba't ibang paraan, tulad ng spraying, dipping, o electrophoretic deposition. Ang thickness at uniformity ng coating ay nakakaapekto sa light output at kalidad ng lamp. Ang phosphor coating ay maaaring magkaroon ng degradation sa paglipas ng panahon dahil sa exposure sa init, humidity, at UV radiation, na nagresulta sa reduced brightness at color shift.
Ang phosphor coating ay malawakang ginagamit sa iba't ibang aplikasyon na nangangailangan ng high-quality at energy-efficient lighting, tulad ng:
General lighting: Ang phosphor coating ay maaaring magbigay ng puting ilaw na may iba't ibang color temperatures at color rendering indices, depende sa mga pangangailangan at preferensiya ng mga user. Halimbawa, ang warm white light (2700 hanggang 3000 K) ay angkop para sa residential at hospitality settings, samantalang ang cool white light (4000 hanggang 5000 K) ay pinili para sa mga opisina at commercial spaces.
Display lighting: Ang phosphor coating ay maaaring palakasin ang hitsura at attractiveness ng mga produkto at artworks sa pamamagitan ng pagbibigay ng vivid at accurate colors. Halimbawa, ang tri-phosphor o multi-phosphor lamps ay maaaring gamitin para sa pagpapakita ng prutas, gulay, karne, bulaklak, paintings, atbp.
Medical lighting: Ang phosphor coating ay maaaring palakasin ang visibility at diagnosis ng medical conditions sa pamamagitan ng pagbibigay ng high-quality at natural-looking light. Halimbawa, ang multi-phosphor lamps ay maaaring gamitin para sa surgical procedures, dental examinations, skin treatments, atbp.
Specialty lighting: Ang phosphor coating ay maaaring lumikha ng iba't ibang epekto at functions sa pamamagitan ng pagpapabunyag ng iba't ibang kulay o wavelengths ng ilaw. Halimbawa, ang black light lamps ay gumagamit ng phosphors na nagpapabunyag ng UV radiation na maaaring gawing glow ang ilang materyales sa dilim. Ang germicidal lamps ay gumagamit ng phosphors na nagpapabunyag ng UV-C radiation na maaaring patayin ang bacteria at virus. Ang grow lamps ay gumagamit ng phosphors na nagpapabunyag ng red at blue light na maaaring pabigyan ng stimulation ang plant growth.
Conclusion
Ang phosphor coating ay isang mahalagang bahagi ng fluorescent lamps na nag-sasapul ng UV radiation sa visible light. Ito ay nagpapasiyang ng kulay at kalidad ng ilaw na ipinapabunyag ng lamp. Mayroong iba't ibang uri ng phosphor coating na maaaring gamitin para sa iba't ibang aplikasyon at layunin. Ang phosphor coating ay maaaring magbigay ng energy-efficient at high-performance lighting solutions para sa iba't ibang pangangailangan at preferensiya.
Statement: Respeto sa original, mahusay na artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may paglabag sa copyright pakiusap ilipat ang delete.
