اللمعان - الآلية والتطبيق في مصادر الضوء

اللمعان هو تألق مادة يحدث في عملية تحويل الطاقة التي تمتصها إلى إشعاع ضوئي. لا ينتج هذا الوهج مباشرة عن تسخين المادة.

ترتبط آلية هذه الظاهرة بحقيقة أنه تحت تأثير مصدر داخلي أو خارجي ، يتم إثارة الذرات أو الجزيئات أو البلورات في مادة ما ، ثم تنبعث منها فوتونات.

اعتمادًا على مدة اللمعان التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة ، والتي تعتمد بدورها على عمر الحالة المثارة ، يتم التمييز بين اللمعان سريع التحلل وطويل الأمد. الأول يسمى الفلورة ، والثاني هو الفسفور.

لكي تتوهج المادة ، يجب أن تكون أطيافها منفصلة ، أي يجب فصل مستويات طاقة الذرات عن بعضها البعض بواسطة نطاقات طاقة محظورة. لهذا السبب ، فإن المعادن الصلبة والسائلة التي لها طيف طاقة مستمر لا تتألق على الإطلاق.

في المعادن ، يتم تحويل طاقة الإثارة إلى حرارة بشكل مستمر.وفقط في نطاق الموجة القصيرة يمكن أن تتعرض المعادن لفلورة الأشعة السينية ، أي تحت تأثير الأشعة السينية ، تصدر أشعة سينية ثانوية.

آليات إثارة التلألؤ

هناك آليات مختلفة لإثارة اللمعان ، والتي وفقًا لها توجد عدة أنواع من التألق:

• تلألؤ ضوئي - متحمس بالضوء في النطاقات المرئية والأشعة فوق البنفسجية.

• تلألؤ كيميائي - ناتج عن تفاعل كيميائي.

• تلألؤ كاثود - متحمس بأشعة الكاثود (الإلكترونات السريعة).

• يتم إثارة اللمعان في سائل بواسطة موجة فوق صوتية.

• تلألؤ إشعاعي - متحمس بالإشعاع المؤين.

• يتم تحفيز التلألؤ الثلاثي عن طريق الاحتكاك أو التكسير أو فصل الفوسفور (التفريغ الكهربائي بين الأجزاء المشحونة) ، وفي هذه الحالة يثير ضوء التفريغ اللمعان الضوئي.

• التلألؤ البيولوجي هو وهج الكائنات الحية ، الذي تحققه بشكل مستقل أو بمساعدة مشاركين آخرين في التعايش.

• اللمعان الكهربائي - متحمس بتيار كهربائي يمر عبر الفوسفور.

• اللمعان الشمعي هو توهج مضيء.

• يتأثر التلألؤ الحراري بتسخين مادة ما.

استخدام اللمعان في مصادر الضوء

مصادر الضوء الانارة هي تلك التي يعتمد توهجها على ظاهرة اللمعان. لذا فإن جميع مصابيح تفريغ الغاز هي مصادر إشعاع فلورية ومختلطة. في المصابيح الضوئية ، ينشأ التوهج عن طريق فوسفور متحمس من انبعاث تفريغ كهربائي.

تعتمد مصابيح LED البيضاء عادةً على كريستال InGaN الأزرق والفوسفور الأصفر.الفوسفور الأصفر الذي تستخدمه معظم الشركات المصنعة هو تعديل لعقيق الإيتريوم والألمنيوم الممزوج بالسيريوم ثلاثي التكافؤ.

طيف اللمعان لهذا الفوسفور له طول موجي أقصى مميز في منطقة 545 نانومتر. يسيطر جزء الموجة الطويلة من الطيف على جزء الموجة القصيرة. يتيح تعديل الفوسفور بإضافة الغاليوم والجادولينيوم إمكانية تحويل الحد الأقصى من الطيف إلى المنطقة الباردة (الغاليوم) أو المنطقة الدافئة (الجادولينيوم).

إذا حكمنا من خلال طيف الفوسفور المستخدم في مصابيح Cree LED ، بالإضافة إلى عقيق الإيتريوم والألمنيوم ، تتم إضافة الفوسفور مع الحد الأقصى للانبعاثات المنقولة إلى المنطقة الحمراء إلى الفوسفور الأبيض LED.

بالمقارنة مع مصابيح الفلورسنتيتمتع الفوسفور المستخدم في مصابيح LED بعمر خدمة طويل ، ويتم تحديد شيخوخة الفوسفور بشكل أساسي بواسطة درجة الحرارة. عادة ما يتم تطبيق الفوسفور مباشرة على بلورة LED ، والتي تصبح ساخنة للغاية. العوامل الأخرى التي تؤثر على الفوسفور لها تأثير أقل وضوحًا على عمر خدمتها.

لا يؤدي شيخوخة الفوسفور إلى انخفاض سطوع LED فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى تغيير في ظل الضوء الناتج. مع التدهور الكبير للفوسفور ، يصبح اللون الأزرق للتألق مرئيًا بوضوح. هذا يرجع إلى الخصائص المتغيرة للفوسفور وحقيقة أن الطيف يبدأ في السيطرة على الانبعاث الداخلي لشريحة LED. مع إدخال تقنية الطبقة المعزولة من الفوسفور ، ينخفض ​​تأثير درجة الحرارة على معدل تحللها.

تطبيقات أخرى للتألق

تستخدم الضوئيات بشكل أساسي المحولات ومصادر الضوء القائمة على التلألؤ الكهربائي والتألق الضوئي: المصابيح ، المصابيح ، الليزر ، الطلاءات المضيئة ، إلخ. - هذا هو بالضبط المجال الذي يستخدم فيه اللمعان على نطاق واسع.

بالإضافة إلى ذلك ، تساعد أطياف التلألؤ العلماء في دراسة تكوين وتركيب المواد. تتيح طرق اللمعان تحديد الحجم والتركيز والتوزيع المكاني للجسيمات النانوية ، بالإضافة إلى عمر الحالات المثارة لحاملات الشحنة غير المتوازنة في هياكل أشباه الموصلات.

استمرار هذا الموضوع:بواعث الإنارة: الجهاز ومبدأ التشغيل ، الأنواع