Fosfor, radyasyona veya elektrik alanlarına maruz kaldığında ışık yayabilen herhangi bir maddeyi ifade eden genel bir terimdir. Yunanca "phosphoros" kelimesinden türetilmiştir, anlamına "ışık getiren" gelir. Fosforlar genellikle üç enerji bandı olan yarı iletkenlerdir: valans bantı, iletkenlik bantı ve yasak bant.
Valans bantı, elektronların normalde bulunduğu en düşük enerji seviyesidir. Iletkenlik bantı, elektronların özgürce hareket edebileceği en yüksek enerji seviyesidir. Yasak bant, valans ve iletkenlik bantları arasındaki boşluktur, burada hiç elektron bulunamaz.
Fosforlar, yasak bantta ekstra enerji seviyeleri oluşturacak şekilde düzensizlikler veya dopantlar eklenerek etkinleştirilebilir. Bu enerji seviyeleri, radyasyon veya elektrik alanları tarafından uyarılan elektronlar veya delikler (pozitif yükler) için tuzak görevi görür. Bu elektronlar veya delikler orijinal durumlarına döndüklerinde, ışık fotonları olarak enerji salar.
Fosfor Kaplaması Nasıl UV Radyasyonunu Görünen Işığa Dönüştürür?
Fosfor kaplamasıyla UV radyasyonunun görünen ışığa dönüştürülmesi işlemi floresan olarak adlandırılır. Floresan, bir atom veya molekülün yüksek enerjili bir radyasyon fotonunu soğurup daha düşük enerjili bir radyasyon fotonunu yaydığı zaman gerçekleşir. Soğurulan ve yayılan fotonlar arasındaki enerji farkı ısı olarak dağılır.
Aşağıdaki diyagram, gümüş (Ag) aktivatörü ile döşenmiş çinko sülfür (ZnS) fosfor kaplamasında floresanın nasıl çalıştığını göstermektedir.
Çinko Sülfür Fosfor Modeli
A – B :- Elektron Atlayışı
B – E :- Elektron Taşınması
E – D :- Elektron Atlayışı
D – C :- Elektron Atlayışı
A – C :- Delik Taşınması
253.7 nm dalga boyuna sahip bir UV radyasyon fotonu fosfor kaplamasına çarpar ve bir sülfür (S) atomundan bir çinko (Zn) atomuna bir elektron uyarır. Bu, valans bantında pozitif bir delik ve iletkenlik bantında fazladan bir elektronla birlikte negatif bir iyon (Zn^-) oluşturur.
Fazladan elektron, kristal kafes aracılığıyla iletkenlik bantındaki bir Zn^- iyonundan diğerine taşınır.
Bu arada, pozitif delik, S atomlarından birinden diğerine valans bantında ilerler ve sonunda bir Ag atomuna ulaşır, bu atom bir tuzak görevi görür.
Ag atomu, yakındaki Zn^- iyonundan elektronu yakalar ve nötr (Ag^0) olur. Bu, UV fotonundan daha uzun dalga boylu görünen ışık fotonlarını salar.
Ag^0 atomundan elektron, delik oluşturulduğu S atomuna geri atlar, döngüyü tamamlar.
Görünen ışığın rengi, Ag tuzak seviyesi ile Zn^- seviyesi arasındaki enerji farkına bağlıdır. Farklı dopantlar, farklı tuzak seviyeleri ve dolayısıyla farklı renkler oluşturabilir. Örneğin, bakır (Cu) yeşil ışık, manganez (Mn) turuncu ışık, ve kadmiyum (Cd) kırmızı ışık üretir.
Fosfor Kaplamasının Türleri ve Uygulamaları
Fluoresan lambalarda kullanılabilen birçok tür fosfor kaplaması vardır, istenen ışığın rengi ve kalitesine bağlı olarak. Bazı yaygın türler şunlardır:
Halofosfat: Bu, kalsiyum halofosfat (Ca5(PO4)3X) ve magnezyum tungstat (MgWO4) karışımıdır, burada X flor (F), klor (Cl) veya brom (Br) olabilir. Sarımsı veya mavimsi beyaz ışık üretir, F ile Cl veya Br oranına bağlı olarak. Düşük renk göstergesi vardır, bu da renkleri doğru bir şekilde yansıtamaz. Lamba verimliliği yaklaşık 60 ila 75 lm/W arasındadır.
Tri-fosfor: Bu, kırmızı, yeşil ve mavi temel renklerden her birini yayan üç farklı fosforun karışımıdır. Bu renklerin kombinasyonu, 80 ila 90 arasında yüksek renk göstergesi ve yaklaşık 80 ila 100 lm/W lamba verimliliğiyle beyaz ışık üretir. Tri-fosfor lambalar, halofosfat lambalardan daha pahalı olsa da, daha iyi renk kalitesi ve enerji verimliliği sunar.
Çoklu-fosfor: Bu, görünür spektrumun farklı renklerini yayan dört veya daha fazla fosforun karışımıdır. Amac, doğal gündüz ışığını taklit eden düzgün ve sürekli bir spektral dağılım oluşturmak. Çoklu-fosfor lambalar, 90'ın üzerinde en yüksek renk göstergesi ve yaklaşık 90 ila 110 lm/W lamba verimliliği sunar. Ayrıca en pahalı tipteki fluoresan lambalardır, ancak en iyi renk performansı ve görsel konfor sağlarlar.
Fosfor kaplaması, püskürtme, daldırma veya elektroforetik depozisyon gibi farklı yöntemlerle uygulanabilir. Kaplama kalınlığı ve düzgünlüğü, lambanın ışık çıkışı ve kalitesini etkiler. Fosfor kaplaması, ısı, nem ve UV radyasyonuna maruz kalması nedeniyle zamanla degradasyona uğrayabilir, bu da parlaklığın azalmasına ve renk kaymasına neden olur.
Fosfor kaplaması, yüksek kaliteli ve enerji verimli aydınlatma gerektiren çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılır, örneğin:
Genel aydınlatma: Fosfor kaplaması, kullanıcıların ihtiyaçlarına ve tercihlerine bağlı olarak farklı renk sıcaklıkları ve renk göstergeleri ile beyaz ışık sağlayabilir. Örneğin, sıcak beyaz ışık (2700 ila 3000 K) konut ve misafirperver ortamlar için uygunken, soğuk beyaz ışık (4000 ila 5000 K) ofis ve ticari mekanlar için tercih edilir.
Gösteri aydınlatması: Fosfor kaplaması, ürünlerin ve sanat eserlerinin görünüşünü ve çekiciliğini canlı ve doğru renklerle artırmak için kullanılabilir. Örneğin, tri-fosfor veya çoklu-fosfor lambalar, meyve, sebze, et, çiçek, resim vb. gösteriminde kullanılabilir.
Tıbbi aydınlatma: Fosfor kaplaması, yüksek kaliteli ve doğal görünen ışık sağlayarak tıbbi durumların görülmesini ve tanısalını iyileştirebilir. Örneğin, çoklu-fosfor lambalar, cerrahi işlemler, diş muayeneleri, cilt tedavileri vb. için kullanılabilir.
Özel aydınlatma: Fosfor kaplaması, farklı renkler veya ışık dalga boyları yayarak çeşitli etkiler ve işlevler oluşturabilir. Örneğin, siyah ışık lambalar, belirli materyallerin karanlıkta parlamasını sağlayan UV radyasyonu yayan fosforlar kullanır. Bakteri ve virüs öldürme özelliğine sahip germisidal lambalar, UV-C radyasyonu yayan fosforlar kullanır. Bitki büyümesini teşvik eden kırmızı ve mavi ışık yayan büyüme lambaları ise fosforlar kullanır.
Sonuç
Fosfor kaplaması, UV radyasyonunu görünen ışığa dönüştüren fluoresan lambaların önemli bir bileşenidir. Lambanın ürettiği ışığın rengini ve kalitesini belirler. Farklı uygulamalar ve amaçlar için kullanılan farklı türlerde fosfor kaplaması vardır. Fosfor kaplaması, çeşitli ihtiyaçlar ve tercihler için enerji verimli ve yüksek performanslı aydınlatma çözümleri sunabilir.
Bildirim: Orijinali saygın, paylaşılacak değerli makaleler, ihlal olması durumunda lütfen silme talebinde bulunun.
