Luminiscencia — mechanizmus a aplikácia vo svetelných zdrojoch

Luminiscencia je luminiscencia látky, ktorá sa vyskytuje v procese premeny energie, ktorú absorbuje, na optické žiarenie. Táto žiara nie je spôsobená priamo zahrievaním látky.

Mechanizmus javu súvisí s tým, že vplyvom vnútorného alebo vonkajšieho zdroja dochádza k excitácii atómov, molekúl alebo kryštálov v látke, ktorá následne emituje fotóny.

V závislosti od trvania takto získanej luminiscencie, ktorá zase závisí od životnosti excitovaného stavu, sa rozlišuje medzi rýchlo klesajúcou a dlhotrvajúcou luminiscenciou. Prvá sa nazýva fluorescencia, druhá je fosforescencia.

Aby látka žiarila, jej spektrá musia byť diskrétne, to znamená, že energetické hladiny atómov musia byť od seba oddelené zakázanými energetickými pásmi. Z tohto dôvodu pevné a tekuté kovy, ktoré majú spojité energetické spektrum, vôbec neluminiscujú.

V kovoch sa budiaca energia jednoducho nepretržite premieňa na teplo.A iba v oblasti krátkych vĺn môžu kovy zažiť röntgenovú fluorescenciu, to znamená, že pri pôsobení röntgenových lúčov vyžarujú sekundárne röntgenové lúče.

Luminiscenčné excitačné mechanizmy

Existujú rôzne mechanizmy excitácie luminiscencie, podľa ktorých existuje niekoľko typov luminiscencie:

• Fotoluminiscencia – excitovaná svetlom vo viditeľnom a ultrafialovom rozsahu.

• Chemiluminiscencia – vyvolaná chemickou reakciou.

• Katodoluminiscencia — excitovaná katódovými lúčmi (rýchlymi elektrónmi).

• Sonoluminiscencia je v kvapaline excitovaná ultrazvukovou vlnou.

• Rádioluminiscencia - excitovaná ionizujúcim žiarením.

• Triboluminiscencia je excitovaná trením, drvením alebo separáciou luminoforov (elektrické výboje medzi nabitými fragmentmi) a v tomto prípade výbojové svetlo excituje fotoluminiscenciu.

• Bioluminiscencia je žiara živých organizmov, ktorú dosahujú samostatne alebo s pomocou iných účastníkov symbiózy.

• Elektroluminiscencia - excitovaná elektrickým prúdom prechádzajúcim cez fosfor.

• Kandoluminiscencia je svetelná žiara.

• Termoluminiscencia je excitovaná zahrievaním látky.

Použitie luminiscencie vo svetelných zdrojoch

Luminiscenčné svetelné zdroje sú tie, ktorých žiara je založená na fenoméne luminiscencie. Takže všetky plynové výbojky sú fluorescenčné a zmiešané zdroje žiarenia. Vo fotoluminiscenčných lampách je žiara vytváraná fosforom excitovaným emisiou elektrického výboja.

Biele LED diódy sú zvyčajne založené na modrom InGaN kryštáli a žltom fosfore.Žlté fosfory používané väčšinou výrobcov sú modifikáciou ytria-hliníkového granátu legovaného trojmocným cérom.

Luminiscenčné spektrum tohto fosforu má charakteristickú maximálnu vlnovú dĺžku v oblasti 545 nm. Dlhovlnná časť spektra dominuje krátkovlnnej časti. Modifikácia fosforu pridaním gália a gadolínia umožňuje posunúť maximum spektra do studenej oblasti (gálium) alebo do teplej oblasti (gadolínium).

Súdiac podľa spektra fosforu použitého v Cree LED, okrem ytria-hliníkového granátu sa k bielemu LED fosforu pridáva aj fosfor s maximálnou emisiou posunutou do červenej oblasti.

V porovnaní so žiarivkamiFosfor používaný v LED diódach má dlhú životnosť a starnutie fosforu je určené najmä teplotou. Fosfor sa zvyčajne aplikuje priamo na LED kryštál, ktorý sa veľmi zahrieva. Ostatné faktory ovplyvňujúce fosfor majú na ich životnosť menej výrazný vplyv.

Starnutie fosforu vedie nielen k zníženiu jasu LED, ale aj k zmene odtieňa výsledného svetla. Pri výraznom zhoršení fosforu sa modrý odtieň luminiscencie stáva jasne viditeľný. Je to spôsobené meniacimi sa vlastnosťami fosforu a skutočnosťou, že spektrum začína dominovať vnútornej emisii LED čipu. Zavedením technológie izolovanej vrstvy fosforu sa znižuje vplyv teploty na rýchlosť jeho odbúravania.

Iné aplikácie luminiscencie

Fotonika využíva hlavne konvertory a svetelné zdroje na báze elektroluminiscencie a fotoluminiscencie: LED diódy, lampy, lasery, luminiscenčné povlaky atď. — toto je práve oblasť, v ktorej sa luminiscencia veľmi široko používa.

Okrem toho luminiscenčné spektrá pomáhajú vedcom pri štúdiu zloženia a štruktúry látok. Luminiscenčné metódy umožňujú určiť veľkosť, koncentráciu a priestorové rozloženie nanočastíc, ako aj životnosť excitovaných stavov nerovnovážnych nosičov náboja v polovodičových štruktúrach.

Pokračovanie tohto vlákna:Elektroluminiscenčné žiariče: zariadenie a princíp činnosti, typy