สรุปผงเรืองแสงและการจำแนกประเภท

ผงเรืองแสง (เรียกกันทั่วไปว่าผงเรืองแสง) โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นผงเรืองแสงที่มีการเก็บพลังงานเหนี่ยวนำด้วยแสง และผงเรืองแสงที่มีกัมมันตภาพรังสี สารเรืองแสงกักเก็บพลังงานโฟโตลูมิเนสเซนส์คือสารเรืองแสงที่เก็บพลังงานแสงหลังจากได้รับแสงธรรมชาติ แสงแดด แสงอัลตราไวโอเลต ฯลฯ แล้วค่อยๆ ปล่อยออกมาในรูปของสารเรืองแสงหลังจากหยุดรับแสง ดังนั้นจึงยังมองเห็นในเวลากลางคืนหรือในที่มืดได้ยาวนานหลายชั่วโมงถึงมากกว่าสิบชั่วโมง ผงเรืองแสงที่มีกัมมันตภาพรังสีเป็นสารเรืองแสงชนิดหนึ่งที่เจือด้วยสารกัมมันตภาพรังสี และสารเรืองแสงจะตื่นเต้นที่จะเปล่งแสงโดยการแผ่รังสีอย่างต่อเนื่องของสารกัมมันตภาพรังสี ผงเรืองแสงชนิดนี้เปล่งแสงเป็นเวลานาน แต่ใช้อย่างระมัดระวังเนื่องจากความเป็นพิษ อันตราย และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
ผงเรืองแสงสำหรับโคมไฟมีสามประเภทหลัก ประเภทแรกใช้สำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์ธรรมดาและหลอดปรอทแรงดันต่ำ ประเภทที่สองใช้สำหรับหลอดปรอทความดันสูงและหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบบัลลาสต์ในตัว และประเภทที่สามใช้สำหรับแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลต ฯลฯ นอกจากนี้ยังมีอีกมากมาย ชนิดของสารเรืองแสงและราคาก็แตกต่างกัน สารเรืองแสงมีลักษณะของเสถียรภาพทางความร้อน ความปลอดภัย และการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่ดี เหมาะสำหรับแสงสีขาวทุกชนิด และสามารถปรับสีต่างๆ เช่น แดง น้ำเงิน เหลือง เป็นต้น
ผงเรืองแสงสำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดปรอทแรงดันต่ำ
สารเรืองแสงแคลเซียมเฮไลด์ฟอสเฟตและสารเรืองแสงไตรรงค์ธาตุหายากที่เปิดใช้งานโดยพลวงและแมงกานีส
พลวงและแมงกานีสกัมมันต์แคลเซียมเฮไลด์ฟอสเฟตฟอสเฟตเป็นสารเรืองแสงที่เกิดจากการผสมแอกติเวเตอร์พลวง (Sb) และแมงกานีส (Mn) จำนวนเล็กน้อยลงในฟลูออโรคลอร์อะพาไทต์เมทริกซ์ 3Ca3 (PO4) 2 · Ca (F, Cl) 2 ซึ่งมักจะแสดงเป็น :
3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn
วัตถุดิบที่ใช้ในวิธีการเตรียมสารเรืองแสงนี้อาจแตกต่างกัน แต่ความต้องการความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบนั้นสูง เมื่อเตรียมส่วนผสม ปริมาณของวัตถุดิบแต่ละชนิดจะต้องคำนวณตามทฤษฎีจากโครงสร้างของอะพาไทต์ ในแคลเซียมฟอสเฟตที่มีฮาโลเจน อัตราส่วนโดยโมลของผลรวมของเลขอะตอมโดยโมลของแคลเซียมและแมงกานีสต่อเลขโมลอะตอมของฟอสฟอรัสในอนุมูลฟอสเฟตคือ 4.9:3; จากนั้นจะชั่งน้ำหนัก ผสม บด ร่อน และเผาที่อุณหภูมิคงที่ 1150 °C เป็นเวลาหลายชั่วโมงในบรรยากาศหนึ่งๆ (โดยปกติจะเป็นไนโตรเจน) หลังจากนำออกมาและทำให้เย็นลง จะถูกเลือกภายใต้หลอดอัลตราไวโอเลต จากนั้นจึงบดและร่อนเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
เมื่อตัวกระตุ้น Sb ดูดซับพลังงานกระตุ้น พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของรังสีแสง เมื่อใช้ปรากฏการณ์ข้างต้น ตราบใดที่เนื้อหาของ Mn เปลี่ยนไป ก็สามารถรับฟอสเฟอร์แคลเซียมฟอสเฟตฮาโลเจนที่มีอุณหภูมิสีต่างกันได้
ความสามารถของสารเรืองแสงในการดูดซับรังสีนั้นสัมพันธ์กับระดับการกระจายของสารเรืองแสง ดังนั้นขนาดอนุภาคของสารเรืองแสงจึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อความสว่างของการส่องสว่าง ขนาดอนุภาคของฟอสเฟอร์แคลเซียมฟอสเฟตชนิดฮาโลเจนขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของวัตถุดิบ CaHPO4 ดังนั้นจึงสามารถควบคุมขนาดอนุภาคของสารเรืองแสงให้มีขนาดที่แน่นอน (5~10µ) ได้โดยการรับผลึก CaHPO4 ที่มีขนาดและโครงตาข่ายที่แน่นอน จึงได้ความสว่างในการส่องสว่างสูง
ในบรรดาสารเรืองแสงไตรรงค์ของธาตุหายาก ผงสีแดงคือยูเรเนียมกัมมันต์อิตเทรียมออกไซด์ (Y2O3: Eu) ผงสีเขียวคือซีเรียมและเทอร์เบียมแอคทิเวตอะลูมิเนต (MgAl11O19: Ce, Tb) และผงสีน้ำเงินคือยูโรเปียมกัมมันต์แบเรียมแมกนีเซียมราคาถูก อะลูมิเนต (BaMg2Al16O27: Eu). สามารถรับอุณหภูมิสีที่แตกต่างกัน (2700-6500K) ได้โดยการผสมผงทั้งสามในสัดส่วนที่แน่นอน ประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอดไฟที่เกี่ยวข้องสามารถเข้าถึง 80-100lm/W และดัชนีการเรนเดอร์สีคือ 85-90 โดยทั่วไป ยิ่งปริมาณผงสีเขียวสูงและผงสีน้ำเงินยิ่งต่ำ ประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอดไฟก็จะยิ่งสูงขึ้น นอกจากนี้ อุณหภูมิสียังเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของสีน้ำเงินและสีชมพู ผงสีแดงเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิสีลดลง
เมทริกซ์และตัวกระตุ้นของผงสีพื้นฐานทั้งสามนั้นแตกต่างกัน แต่กุญแจสำคัญของการเรืองแสงอยู่ที่ตัวกระตุ้นธาตุหายาก (ยูโรเปียม ซีเรียม เทอร์เบียม ฯลฯ) ซึ่งใช้การเปลี่ยนผ่านของไอออนโลหะธาตุหายากชั้นนอก (D → F ) เพื่อฉายแสง
หลอดฟลูออเรสเซนต์สามสีที่ใช้สารเรืองแสงสามสีหายากมีข้อดีที่โดดเด่นหลายประการ อย่างไรก็ตาม ราคาที่สูงของวัสดุธาตุหายากทำให้หลอดสามสีมีราคาสูง ซึ่งจำกัดการพัฒนาของหลอดสามสี การลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อหรือใช้เทคโนโลยีการเคลือบแบบใหม่เพื่อลดปริมาณผงสีสามสี และการเปลี่ยนผงสีสามสีที่หายากหนึ่งหรือสองสีด้วยผงสีอื่นราคาถูก ยังสามารถผลิตหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่มีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงและการแสดงสีสูง แต่ การลดทอนแสงอาจมีขนาดใหญ่ขึ้น
สารเรืองแสงแคลเซียมฟอสเฟตฮาโลเจน
การเรืองแสงของฟอสเฟอร์แคลเซียมฟอสเฟตฮาโลเจนถูกกระตุ้นโดยพลวง (Sb) และ Mn แมงกานีส อะตอมตัวกระตุ้นตรงตำแหน่งอะตอมของแคลเซียมในโครงตาข่าย สารนี้มีปรากฏการณ์การแพ้: เมื่อตัวกระตุ้น Sb ดูดซับพลังงานกระตุ้น พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของรังสีออปติคอล และอีกส่วนจะถูกถ่ายโอนไปยัง Mn ในกระบวนการที่เรียกว่าการถ่ายโอนเสียงสะท้อน เพื่อให้ Mn สร้างรังสีขึ้นมาเอง ดังนั้น การแผ่รังสีทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับลักษณะของสารกระตุ้นทั้งสอง และการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของมัน และยังขึ้นอยู่กับสัดส่วนของฟลูออรีนและคลอรีนด้วย หากปริมาณแมงกานีสเพิ่มขึ้นใน Sb กัมมันต์แคลเซียมเฮไลด์ฟอสเฟต รังสีสีเหลืองส้มจะเพิ่มขึ้น และรังสีสีน้ำเงินจะลดลงตามลำดับ เมื่อใช้ปรากฏการณ์ข้างต้น ตราบใดที่เนื้อหาของ Mn เปลี่ยนไป ก็สามารถรับฟอสเฟอร์แคลเซียมฟอสเฟตฮาโลเจนที่มีอุณหภูมิสีต่างกันได้
ผงเรืองแสงสำหรับหลอดปรอทแรงดันสูง
การกระจายสเปกตรัมของหลอดปรอทความดันสูงแตกต่างจากหลอดปรอทความดันต่ำ (หลอดฟลูออเรสเซนต์) อย่างมีนัยสำคัญ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของหลอดไฟและสีของแสง หลอดไฟปรอทความดันสูงเคลือบด้วยสารเรืองแสงภายในเปลือกแก้วด้านนอกท่อปล่อยเพื่อเปลี่ยนแสงอัลตราไวโอเลต 365 นาโนเมตร ซึ่งเป็นหนึ่งในความยาวคลื่นของรังสีหลัก ให้เป็นแสงที่มองเห็นได้ ในช่วงแรกของหลอดปรอทความดันสูง มีการใช้ผงแมกนีเซียมฟลูโอเจอร์มาเนตที่กระตุ้นด้วยแมงกานีสหรือผงสตรอนเทียมสังกะสีฟอสเฟตที่เปิดใช้งานดีบุก ต่อมา มีการใช้ฟอสเฟอร์ YVO4: Eu สำหรับโทรทัศน์สี ค่าสูงสุดของมันคือ 619 นาโนเมตร และหลอดไฟที่เกี่ยวข้องมีฟลักซ์ส่องสว่างทั้งหมดสูงและประสิทธิภาพการแสดงสีที่ดี Y (PV) O4: Eu phosphor ได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับความต้องการของหลอดปรอทความดันสูง
ผงเรืองแสงสำหรับแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลต
เป็นสารเรืองแสงที่สามารถสร้างแสงอัลตราไวโอเลตความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นได้อีกภายใต้การกระตุ้น 253.7 นาโนเมตรหรือแสงอัลตราไวโอเลตความยาวคลื่นที่สั้นกว่าอื่นๆ มันมีหลายชนิด (BaSi2O3): Pb phosphor เป็นสารเรืองแสงอัลตราไวโอเลตที่มีประสิทธิภาพโดยมีค่าสูงสุดที่ 350nm ใช้เป็นโคมแบล็คไลท์ดักจับแมลงศัตรูพืช แคลเซียมออร์โธฟอสเฟต [(Ca, Zn) 3 (PO4) 2: Tl] สารเรืองแสงเป็นผงที่มีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตโคมไฟเพื่อสุขภาพ ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาคือ 280 ～ 350nm และค่าสูงสุดของมันคือ 310nm โคมไฟสำเนาต้องมีเส้นสเปกตรัมที่ตรงกับการดูดกลืนแสงของเซลล์รับแสงหรือพื้นผิวตาแมวที่ใช้ ดังนั้น หลอดไฟลอกแบบไดอาโซจึงใช้สตรอนเชียมไพโรฟอสเฟต (Sr2P2O7: Eu) หลอดไฟลอกแบบไฟฟ้าสถิตใช้แมกนีเซียมแกลลิกแอซิด (MgGa2O4: Mn) ซิงค์ซิลิเกต (Zn2SiO4: Mn) และสารเรืองแสงอัลตราไวโอเลตอื่นๆ