Luminofor

LightingEdit

warstwy luminoforu dostarczają większość światła wytwarzanego przez lampy fluorescencyjne, a także służą do poprawy równowagi światła wytwarzanego przez lampy metalohalogenkowe. Różne znaki neonowe wykorzystują warstwy fosforu do wytwarzania różnych kolorów światła. Wyświetlacze elektroluminescencyjne znajdujące się na przykład w panelach przyrządów lotniczych wykorzystują warstwę fosforu do wytwarzania bezodblaskowego oświetlenia lub jako urządzenia wyświetlające numeryczne i graficzne. Białe Lampy LED składają się z niebieskiego lub ultrafioletowego emitera z powłoką fosforową, która emituje przy dłuższych długościach fal, dając pełne spektrum światła widzialnego. Nieostre i nieostre lampy elektronopromieniowe były używane jako lampy stroboskopowe od 1958 roku.

termometria Fosforowaedytuj

termometria fosforowa to metoda pomiaru temperatury, która wykorzystuje zależność temperaturową niektórych luminoforów. W tym celu na interesującą powierzchnię nakłada się powłokę fosforową, a zazwyczaj czas rozpadu jest parametrem emisji wskazującym temperaturę. Ponieważ Optyka oświetleniowa i detekcyjna może być umiejscowiona zdalnie, metoda ta może być stosowana do powierzchni ruchomych, takich jak powierzchnie silnika o dużej prędkości. Ponadto luminofor może być stosowany na końcu światłowodu jako optyczny analog termopary.

Zabawki świecące w ciemnościedit

w tych zastosowaniach fosfor jest bezpośrednio dodawany do plastiku używanego do formowania zabawek lub mieszany ze spoiwem do użycia jako farby.

ZnS:fosfor Cu jest stosowany w kremach kosmetycznych świecących w ciemności, często używanych do makijażu Halloween.Ogólnie rzecz biorąc, trwałość fosforu wzrasta wraz ze wzrostem długości fali. Zobacz również lightstick dla świecących przedmiotów opartych na chemiluminescencji.

Znaczki Pocztoweedit

Znaczki fosforanowe pojawiły się po raz pierwszy w 1959 roku jako wskazówki dla maszyn do sortowania poczty. Na całym świecie istnieje wiele odmian o różnej ilości bandingu. Znaczki pocztowe są czasami zbierane przez to, czy są „oznakowane” luminescencją (lub drukowane na papierze luminescencyjnym).

Radioluminescencjaedit

fosforany siarczku cynku są używane z materiałami radioaktywnymi, w których fosfor był wzbudzany przez rozpadające się izotopy alfa i beta, do tworzenia luminescencyjnej farby na tarcze zegarków i instrumentów (tarcze radowe). W latach 1913-1950 rad-228 i rad-226 były używane do aktywacji fosforu z domieszkowanego srebrem siarczku cynku (ZnS:Ag), który dawał zielonkawy blask. Luminofor nie nadaje się do stosowania w warstwach grubszych niż 25 mg/cm2, ponieważ samo wchłanianie światła staje się problemem. Ponadto siarczek cynku ulega degradacji struktury sieci krystalicznej, co prowadzi do stopniowej utraty jasności znacznie szybciej niż wyczerpanie Radu. ZnS: ekrany spinthariscope powlekane Ag zostały wykorzystane przez Ernesta Rutherforda w jego eksperymentach odkrywania jądra atomowego.

siarczek cynku z domieszką miedzi (ZnS:Cu) jest najczęściej stosowanym fosforem i daje niebiesko-zielone światło. Siarczek cynku z domieszką miedzi i magnezu (ZnS:cu,Mg) daje światło żółto-pomarańczowe.

Tryt jest również stosowany jako źródło promieniowania w różnych produktach wykorzystujących oświetlenie trytu.

Elektroluminescencjaedytuj

Elektroluminescencja może być wykorzystywana w źródłach światła. Takie źródła zazwyczaj emitują z dużej powierzchni, co sprawia, że nadają się do podświetlenia wyświetlaczy LCD. Wzbudzenie fosforu jest zwykle osiągane przez zastosowanie pola elektrycznego o wysokiej intensywności, zwykle z odpowiednią częstotliwością. Obecne elektroluminescencyjne Źródła światła mają tendencję do degradacji wraz z użyciem, co skutkuje ich stosunkowo krótkim okresem eksploatacji.

ZnS:Cu był pierwszym preparatem z powodzeniem wykazującym elektroluminescencję, przetestowanym w 1936 roku przez Georges 'a Destriau’ a w paryskich laboratoriach Madame Marie Curie.

proszek lub elektroluminescencja AC Znajduje się w różnych zastosowaniach podświetlenia i oświetlenia nocnego. Kilka grup oferuje markowe produkty EL (np. IndiGlo stosowane w niektórych zegarkach Timex) lub „Lighttape”, inną nazwę handlową materiału elektroluminescencyjnego, używanego w elektroluminescencyjnych paskach świetlnych. Program kosmiczny Apollo jest często uznawany za pierwsze znaczące wykorzystanie EL do podświetlenia i oświetlenia.

Białe Diody LedEdit

białe diody elektroluminescencyjne to zazwyczaj niebieskie Diody InGaN z powłoką z odpowiedniego materiału. Cer (III)-domieszkowany YAG (Yag: Ce3+ lub Y3al5o12: Ce3+) jest często używany; pochłania światło z niebieskiej diody LED i emituje w szerokim zakresie od zielonkawego do czerwonawego, z większością jego mocy w Kolorze Żółtym. Ta żółta emisja w połączeniu z pozostałą niebieską emisją daje” białe ” światło, które można dostosować do temperatury barwowej jako ciepłą (żółtawą) lub zimną (niebieskawą) Biel. Bladożółta emisja Ce3+:YAG może być dostrojony przez zastąpienie ceru innymi pierwiastkami ziem rzadkich, takimi jak terb i gadolin, a nawet może być dalej regulowany przez zastąpienie części lub całości aluminium w YAG Galem. Proces ten nie jest jednak procesem fosforescencji. Żółte światło jest wytwarzane w procesie znanym jako scyntylacja, przy czym całkowity brak poświaty jest jedną z cech procesu.

niektóre Sialony z domieszką ziem rzadkich są fotoluminescencyjne i mogą służyć jako luminofory. Europium (II)-domieszkowany β-SiAlON absorbuje w ultrafiolecie i widmie światła widzialnego i emituje intensywną szerokopasmową emisję widzialną. Jego luminancja i kolor nie zmieniają się znacząco z temperaturą, ze względu na stabilną temperaturowo strukturę krystaliczną. Ma duży potencjał jako zielony fosfor do konwersji w dół dla Białych Diod Led; istnieje również żółty wariant (α-SiAlON). W przypadku białych Diod Led stosuje się niebieską diodę LED z żółtym fosforem lub zielonym i żółtym fosforem SiAlON i czerwonym fosforem opartym na CaAlSiN3 (CASN).

białe diody LED mogą być również wytwarzane przez powlekanie diod emitujących promieniowanie ultrafioletowe(NUV) mieszaniną wysokowydajnych luminoforów emitujących czerwone i niebieskie fluorescencje na bazie Europu oraz siarczku cynku emitującego zieloną miedź i aluminium (ZnS:Cu,Al). Jest to metoda analogiczna do sposobu pracy lamp fluorescencyjnych.

niektóre nowsze białe diody LED wykorzystują żółty i niebieski emiter szeregowo, aby przybliżyć biały; technologia ta jest stosowana w niektórych telefonach Motorola, takich jak Blackberry, a także w oświetleniu LED i oryginalnej wersji ułożonych emiterów za pomocą GaN na SiC na InGaP, ale później stwierdzono pęknięcie przy wyższych prądach napędowych.

wiele białych Diod Led stosowanych w ogólnych systemach oświetleniowych może być używanych do przesyłania danych, na przykład w systemach, które modulują diodę LED, aby działała jak Latarnia.

często zdarza się, że białe diody LED używają luminoforów innych niż Ce:YAG lub używają dwóch lub trzech luminoforów w celu uzyskania wyższego CRI, często kosztem wydajności. Przykładami dodatkowych luminoforów są R9, który wytwarza nasyconą czerwień, azotki, które wytwarzają czerwień, i glinany, takie jak lutetowy granat aluminiowy, który wytwarza zieleń. Luminofory krzemianowe są jaśniejsze, ale szybciej blakną i są stosowane w podświetleniach LED LCD w urządzeniach mobilnych. Luminofory LED można umieścić bezpośrednio nad matrycą lub przekształcić w kopułę i umieścić nad DIODĄ LED: takie podejście jest znane jako zdalny luminofor. Niektóre kolorowe diody LED, zamiast używać kolorowej diody LED, używają niebieskiej diody LED z kolorowym luminoforem, ponieważ taki układ jest bardziej wydajny niż kolorowa dioda LED. Luminofory oksynitrydowe mogą być również stosowane w diodach LED. Perkursory używane do wytwarzania luminoforów mogą ulegać degradacji pod wpływem powietrza.

lampy kineskopoweedit

widma składowych niebieskich, zielonych i czerwonych luminoforów we wspólnej lampie kineskopowej.

lampy elektronopromieniowe wytwarzają wzory światła generowane sygnałem w formacie (zazwyczaj) okrągłym lub prostokątnym. Wielkogabarytowe monitory CRT były używane w czarno-białych telewizorach domowych („TV”), które stały się popularne w latach 50., a także w kolorowych telewizorach pierwszej generacji, lampowych i większości wcześniejszych monitorów komputerowych. CRT były również szeroko stosowane w oprzyrządowaniu naukowym i inżynieryjnym, takim jak Oscyloskopy, zwykle z pojedynczym kolorem fosforu, Zwykle zielonym. Luminofory do takich zastosowań mogą mieć długą poświatę, co zwiększa trwałość obrazu.

luminofory mogą być osadzone jako cienka warstwa lub jako dyskretne cząstki, proszek związany z powierzchnią. Cienkie filmy mają lepszą żywotność i lepszą rozdzielczość, ale zapewniają mniej jasny i mniej wydajny obraz niż te w proszku. Jest to spowodowane wielokrotnymi wewnętrznymi odbiciami w cienkiej warstwie, rozpraszającymi emitowane światło.

biały (w czerni i bieli): mieszanina siarczku kadmu cynku i siarczku cynku srebra, ZnS:Ag+(Zn,Cd) s: Ag jest białym fosforem P4 stosowanym w czarno-białych telewizorach CRT. Zwykłe są mieszanki żółtych i niebieskich luminoforów. Można również spotkać mieszanki czerwonego, zielonego i niebieskiego lub pojedynczego białego fosforu.

Czerwony: Tlenek itru-siarczek aktywowany europem jest stosowany jako czerwony fosfor w kolorowych CRT. Rozwój kolorowego telewizora trwał długo ze względu na poszukiwanie czerwonego fosforu. Pierwszy czerwony emitujący fosfor ziem rzadkich, YVO4:Eu3+, został wprowadzony przez Levine ’ a i Palillę jako główny kolor w telewizji w 1964 roku. W postaci pojedynczego kryształu był używany jako doskonały polaryzator i materiał Laserowy.

Żółty: po zmieszaniu z siarczkiem kadmu powstały siarczek kadmu cynku (Zn, Cd)s:Ag zapewnia silne żółte światło.

zielony: połączenie siarczku cynku z miedzią, fosforem P31 lub ZnS:Cu, zapewnia Zielone światło osiągające szczyt przy 531 nm, Z Długim blaskiem.

NIEBIESKI: połączenie siarczku cynku z kilkoma ppm srebra, ZnS:Ag, gdy jest wzbudzony przez elektrony, zapewnia silną niebieską poświatę z maksimum przy 450 nm, z krótką poświatą z czasem trwania 200 nanosekund. Jest znany jako fosfor P22B. Ten materiał, siarczek cynku srebro, jest nadal jednym z najbardziej wydajnych luminoforów w lampach katodowych. Jest on używany jako niebieski luminofor w kolorowych CRT.

luminofory są zwykle ubogimi przewodnikami elektrycznymi. Może to prowadzić do osadzania ładunku resztkowego na ekranie, skutecznie zmniejszając energię uderzających elektronów z powodu odpychania elektrostatycznego (efekt znany jako „przyklejanie”). Aby to wyeliminować, cienka warstwa aluminium (około 100 nm) osadza się na luminoforach, zwykle przez odparowanie próżniowe, i łączy się z warstwą przewodzącą wewnątrz rury. Warstwa ta odbija również światło fosforu w pożądanym kierunku i chroni fosfor przed bombardowaniem jonowym wynikającym z niedoskonałej próżni.

aby zmniejszyć degradację obrazu przez odbicie światła otoczenia, kontrast można zwiększyć kilkoma metodami. Oprócz Czarnego maskowania niewykorzystanych obszarów ekranu, cząsteczki fosforu w ekranach kolorowych są pokryte pigmentami o dopasowanym kolorze. Na przykład, czerwone luminofory są pokryte tlenkiem żelaza(zastępując wcześniejsze Cd (s,Se) ze względu na toksyczność kadmu), niebieskie luminofory mogą być pokryte błękitem morskim (CoO·nAl
2o
3) lub ultramaryną (Na
8AL
6Si
6o
24S
2). Zielone luminofory na bazie ZnS: Cu nie muszą być powlekane ze względu na własny żółtawy kolor.

Czarno-białe Telewizory CRTsEdit

czarno-białe ekrany telewizyjne wymagają koloru emisji zbliżonego do białego. Zwykle stosuje się kombinację luminoforów.

najczęstszą kombinacją jest ZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Cu,Al (niebieski+żółty). Inne to ZnS: Ag + (Zn, Cd) S: Ag (Niebieski + Żółty) oraz ZnS: Ag + ZnS: Cu, Al + Y2O2S: Eu3+ (niebieski + zielony + czerwony – nie zawiera kadmu i ma słabą wydajność). Odcień koloru można regulować za pomocą proporcji składników.

ponieważ kompozycje zawierają dyskretne ziarna różnych luminoforów, wytwarzają one obraz, który może nie być całkowicie gładki. Pojedyncza, emitująca światło białe luminofor (Zn,Cd)S:Ag,Au,Al pokonuje tę przeszkodę. Ze względu na niską wydajność jest stosowany tylko na bardzo małych ekranach.

ekrany są zwykle pokryte luminoforem za pomocą powłoki sedymentacyjnej, w której cząstki zawieszone w roztworze są pozostawiane do osadzenia na powierzchni.

zmniejszona paleta kolorów CRTsEdit

aby wyświetlić ograniczoną paletę kolorów, istnieje kilka opcji.

w rurkach penetracyjnych wiązki różne kolorowe luminofory są warstwowe i oddzielone materiałem dielektrycznym. Napięcie przyspieszające służy do określenia energii elektronów; niższe energie są absorbowane w górnej warstwie fosforu, podczas gdy niektóre z wyższych energii przenikają i są absorbowane w dolnej warstwie. Więc albo pierwszy kolor lub mieszanina pierwszego i drugiego koloru jest pokazany. Dzięki wyświetlaczowi z czerwoną warstwą zewnętrzną i zieloną warstwą wewnętrzną manipulacja przyspieszającym napięciem może wytworzyć kontinuum kolorów od Czerwonego przez pomarańczowy i żółty do zielonego.

inną metodą jest użycie mieszaniny dwóch luminoforów o różnych właściwościach. Jasność jednego jest liniowo zależna od strumienia elektronów, natomiast jasność drugiego nasyca się przy wyższych przepływach—luminofor nie emituje więcej światła, niezależnie od tego, ile elektronów na niego oddziałuje. Przy niskim strumieniu elektronów oba luminofory emitują razem; przy wyższych strumieniach przeważa świecący wkład nienasyconego luminoforu, zmieniając połączony kolor.

takie wyświetlacze mogą mieć wysoką rozdzielczość, ze względu na brak dwuwymiarowej struktury luminoforów RGB CRT. Ich paleta barw jest jednak bardzo ograniczona. Były one używane np. w niektórych starszych wojskowych wyświetlaczach radarowych.

Telewizja kolorowa CRTsEdit

luminofory w kolorowych CRT wymagają wyższego kontrastu i rozdzielczości niż czarno-białe. Gęstość energii wiązki elektronów jest około 100 razy większa niż w czarno-białych CRT; plamka elektronów jest skupiona na około 0.2 mm średnicy zamiast około 0,6 mm średnicy czarno-białego CRT. Efekty związane z degradacją promieniowania elektronowego są zatem bardziej wyraźne.

kolorowe CRT wymagają trzech różnych luminoforów, emitujących w kolorze czerwonym, zielonym i niebieskim, wzorzystych na ekranie. Do produkcji kolorów używane są trzy oddzielne pistolety elektronowe (z wyjątkiem wyświetlaczy wykorzystujących technologię Beam-index tube, co jest rzadkością).

skład luminoforów zmieniał się z czasem, wraz z rozwojem lepszych luminoforów i ze względu na troskę o środowisko naturalne doprowadził do obniżenia zawartości kadmu, a później jego całkowitego porzucenia. (Zn, Cd)S:Ag,Cl zastąpiono (Zn,Cd) s:Cu,Al o niższym stosunku kadmu do cynku, a następnie bez kadmu ZnS:Cu,Al.

NIEBIESKI fosfor pozostał zasadniczo niezmieniony, siarczek cynku z domieszką srebra. Zielony fosfor początkowo używał krzemianu cynku z domieszką manganu, następnie rozwinął się poprzez aktywowany srebrem siarczek kadmu i cynku, do aktywowanego niższego kadmu wzoru miedzi i glinu, a następnie do wersji bez kadmu. Czerwony fosfor widział najwięcej zmian; pierwotnie był to fosforan cynku aktywowany manganem, następnie siarczek kadmu i cynku aktywowany srebrem, następnie pojawiły się fosforany aktywowane europem (III); najpierw w matrycy wanadanu itru, następnie w tlenku itru, a obecnie w oksysiarczku itru. Ewolucja luminoforów była zatem (zamówiona przez B-G-R):

• ZnS:Ag – Zn2SiO4:mn – Zn3(PO4)2:mn
• ZnS:Ag – (Zn,Cd)S:Ag – (Zn,Cd)s:Ag
• ZnS:Ag – (Zn,Cd) s:Ag – YVO4: Eu3+ (1964–?)
• ZnS:Ag – (Zn,Cd) s:Cu,Al – Y2O2S:Eu3+ lub Y2O3:Eu3+
• ZnS:Ag – ZnS:Cu,Al lub ZnS:Au,Cu,Al – Y2o2s:Eu3+

telewizory Projekcyjneedit

w przypadku telewizorów projekcyjnych, w których gęstość mocy wiązki może być o dwa rzędy wielkości wyższa niż w konwencjonalnych kineskopach CRT, należy stosować różne luminofory.

dla koloru niebieskiego stosuje się ZnS:Ag, Cl. Jednak nasyca się. (La,Gd)OBr:Ce,Tb3+ może być stosowany jako alternatywa, która jest bardziej liniowa przy wysokich gęstościach energii.

Dla Zielonego, aktywowany Terbium Gd2O2Tb3+; jego czystość koloru i jasność przy niskich gęstościach wzbudzenia jest gorsza niż alternatywa siarczku cynku, ale zachowuje się liniowo przy wysokich gęstościach energii wzbudzenia, podczas gdy siarczek cynku nasyca się. Jednak również nasyca się, więc y3al5o12: Tb3+ lub Y2SiO5: Tb3+ można zastąpić. LaOBr: Tb3+ jest jasny, ale wrażliwy na wodę, podatny na degradację, a płytkowa morfologia jego kryształów utrudnia jego użycie; problemy te zostały rozwiązane teraz, więc zyskuje na użyciu ze względu na wyższą liniowość.

Y2O2S: Eu3+ jest używany do emisji czerwonej.