Люминофор. Обзор материала и вариантов применения
Это давно изученный и в то же время очень интересный материал, способный «впитывать» свет и отдавать его в темноте. Рассмотрим его особен.
Люминофор — это специальное вещество, которое способно преобразовывать поглощаемую энергию в световое излучение. Все люминофоры разделяются на неорганические (большинство из которых относится к кристалл фосфорам) и органические. Люминофоры так же отличаются яркостью свечения, величиной частиц, водостойкостью.
Люминофоры способны накапливать на свету, а затем отдавать полученную энергию (в результате свечения) в темноте суток. На длительность свечения влияют только первые 40 минут зарядки, после чего люминофор перестает поглощать энергию.
Люминофор позволяет воплотить в жизнь самые интересные решения в области декоративной подсветки. Купить люминофор можно у нас в интернет магазине.
На данный момент люминофор существует в виде:
порошка, для добавления к различным лакокрасочным материалам, в том числе на водной основе. .jpg)
Крошки, которая сама по себе может применяться для декоративной подсветки, без смешивания.
флуоресцентной краски, представляющую собой краску с добавления люминофора.
.jpg)
флуоресцентных пигментов, смол, окрашенных флуоресцентными красителями. Тип смолы определяет свойства пигмента: для окраски различных пластмасс, лакокрасочных материалов на основе воды или сильных растворителей.
.jpg)
светящейся пленки, обладающей способностью накапливать свет
Фотобумаги, обладающей флуоресцентными свойствами.
флуоресцентных маркеров, для использования в наружной рекламе в сочетании с Led досками.
Положительной особенностью люминофора является возможность использования его без дополнительного оборудования и дополнительных технологий. Рассмотрим возможные варианты применения люминофора.
Смешать люминофор с лаком
Для начала, нужно придать люминофору нудный нам цвет. Для этого смешиваем его с флуоресцентным пигментом. Важно помнить. Что чем больше пигмента. Тем слабее будет свечение. Рекомендуется использовать соотношение 1/10 по отношению к люминофору
При смешивании люминофора с различными разновидностями лака в пропорции 1 часть лака 0,3 части порошка люминофора, мы получаем лак, обладающий люминесцентными свойствами.
1. Покраска металлической поверхности.
Если мы хотим покрасить металлическую поверхность, то мы берем акриловый лак и вводим в него люминофор в соотношении часть лака 0,3 части порошка люминофора.
Теперь, когда краска готова, ее можно наносить на поверхность. Для нанесения краски на металлическую поверхность можно использовать кисточку или валик, но, так как люминофор не растворяется в лаке, а находиться в взвешанном состоянии, для его равномерного нанесения лучше использовать краскопульт или аэрограф.
Подсветка дисков.
Для начала необходимо демонтировать диски и очистить их от грязи. Сделать это лучше водой и обезжиривателем.
После этого, покрываем диски грунтовкой, после чего можно приступить к покраске. Используя аэрограф наносим изготовленную нами смесь на диски в несколько слоев.
Последний этап – дополнительная лакировка дисков. Слой лака позволит в некоторой степени защитить слой люминофора.
После этого достаточно несколько минут подержать диски рядом с источником света для 8-12 часов свечения
По такой же схеме можно подсветить колпаки.
Подсветка велосипеда.
Технология та же. Используя кисточку, либо аэрограф, наносим смесь на предварительно очищенную поверхность велосипеда в несколько слоев.
.jpg)
Подсветка фар люминофором
Интересным вариантом является частичная покраска отражателя фары. Например по периметру! В этом случае после того как вы приехали домой или остановились около магазина и выключили фары, люминофорный рисунок в фаре будет ярко светиться.
Лестницы, ступеньки и т.д.
Подсветка более обширных металлических поверхностей требует большего количества материала, но технология нанесения покраски идентична. 
1. Покраска деревянной поверхности.
Основное отличие покраски деревянной поверхности от металлической в подготовке поверхности к покраске. В первом случае, мы используем грунтовку и шкурку для создания ровной поверхности. Здесь все немного сложнее.
Метод предварительной подготовки поверхности к покраске зависит от состояния самой деревянной поверхности и состояния старого покрытия.
Самый простой вариант предварительной подготовки — это очистка щеткой или промывка водой и щеткой. Если лакокрасочная пленка отслаивается, старое покрытие следует удалить полностью. Процесс осуществляется механически (скобление, шлифовка, обработка щеткой или пескоструйной очисткой), или химически (средства для удаления краски). Если Вы столкнулись со сложным случаем, лучше полностью заменить поверхность. Кроме очистки, перед покраской важно оценить состояние самих конструкций.
Часто обрабатываемые поверхности требуют шлифовки.
Окраска не вызывает затруднений, если старое покрытие находится в хорошем состоянии. При этом достаточно удалить пыль и грязь щеткой до перекраски. Однако, если старое покрытие облезает, необходимо полностью его удалить.
Промывка окрашиваемой деревянной поверхности щелочным раствором поможет очистить окрашиваемую поверхность от жиров, масел и прочих загрязнений.
Старую краску с деревянной поверхности можно снимать, нагревая ее феном.
В качестве лака для смешивания применяются органические, либо алкидные мебельные лаки.
В последующем осуществляем покраску с помощью кисточки, либо краскопульта.
Для крупных поверхностей, возможно применение кисточки, с помощью которой, мы покрываем поверхность лаком в несколько слоев. .jpg)
Для более сложных поверхностей. Лучше использовать краскопульт.
После окраски, желательно дополнительно покрыть поверхность дерева лаком для лучшей защиты.
2. Покраска бетона и стен
Обрабатываемая поверхность должна быть чистой и сухой. Если покраска проводится со свежими, сверхплотными бетонными поверхностями, то рекомендуется удалить цементное молочко путем травления разбавленной соляной кислотой.
Далее следует нанесения грунта. В большинстве случаев грунт не нужен. Поверхности бетона, или кирпича пронизаны большим количеством пор, благодаря чему, обеспечивается высокая адгезия. Если же поверхность имеет высокую плотность, наличие грунта рекомендуется.
В качестве лака для смешивания можно использовать:
полиуретановый лак для бетонных поверхностей
лак на основе перхлорвинилового сополимера и акриловых смол для бетонных поверхностей
эпоксидный лак для бетона.
На высохший грунт (если использовался), используя кисточку, валик, либо краскопульт, наносим смесь в несколько слоев.
Таким образом, можно красить как любые бетонные или кирпичные конструкции.
Так и любые другие с похожей плотностью
.jpg)
3. Покраска стекла.
Особенность этого вида покраски заключается в том, что дополнительно рекомендуется использовать камеру термической сушки с температурой 70 градусов по Цельсию.
Для начала, необходимо подготовить поверхность. Используя хлопчатобумажную ткань, смоченную в спирте, обезжириваем окрашиваемую поверхность.
После этого прогреваем изделие 5 минут в термокамере.
В качестве лака, для смешивания используем двухкомпонентный лак, на акриловой основе. Глянцевый. Термоустойчивый.
После смешивания лака и нагревания изделия, используя краскопульт, наносим смесь на поверхность изделия в несколько слоев.
После этого вновь помещаем изделие в камеру термической сушки на 5 минут
4. Нанесение краски на кожу.
Для театрализованных представлений, и просто для красоты можно наносить люминофор на поверхность кожи.
Для этого нужно смешать его с кремом для тела.
Смыть можно теплой водой с мылом.
Это совершенно безопасно. Но нужно исключить попадание материала в глаза и желудок.
Использование флуоресцентных маркеров.
Флуоресцентные маркеры производятся на водной основе. Благодаря своей структуре, их можно наносить на стекло, пластик, металл и множество других поверхностей. Они оставляют след, который светится в ультрафиолете.
С их помощью можно делать надписи на информационных и рекламных досках, различные объявления на вывесках, табличках и меню, оформлять декорации, наносить маркировку.
Днем такие надписи имеют яркий насыщенный оттенок. Ночью, взаимодействуя с ультрафиолетовой подсветкой, достигается эффект свечения.
Как правило, для использования маркеров для создания красочных вывесок используются Led доски, которые представляют собой доски со светодиодной подсветкой, на поверхность которых можно наносить информацию с помощью флуоресцентных маркеров. .jpg)
Возможно также использование маркеров без Led досок, при наличии ультрафиолетового освещения.
Источник
Все преимущества компактной люминесцентной лампы
Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) — малогабаритный светильник с люминесцентной техникой работы. У компактного образца принцип работы почти такой же, как и у обычной люминесцентной лампы, а именно: ультрафиолетовое излучение создаётся газоразрядным источником света и с помощью люминофора преобразуется в видимый свет. Благодаря изогнутой форме лампы её габариты существенно уменьшились. Благодаря этому она подходит под большинство светильников
Часто лампы КЛЛ называют энергосберегающими, но это не совсем точно, ведь есть более экономный вариант — галогенные лампы, имеющие светоотдачу выше, чем у люминесцентных, и светодиодные, превосходящие их по сроку службы и экономии электричества.
Что такое КЛЛ
КЛЛ – общепринятое сокращение, компактная энергосберегающая люминесцентная лампа. Этот тип источника света был разработан в качестве альтернативы лампам накаливания. Обычно КЛЛ имеет одну или несколько световых колб. Форма и расположения их может быть различна. Суть в том, что лампа должна давать достаточное освещение при минимальных габаритах. Основой работы является свечение люминофорного покрытия под действием ультрафиолетового излучения.
Виды ламп
К самым распространенным видам можно отнести лампы высокого давления, их используют для уличного освещения и в приборах большой мощности. Вторая группа – лампы низкого давления для бытовых и производственных нужд.
Промышленность способна удовлетворить спрос на люминесцентные лампы. Цена существенно отличается от цен на обычные лампы накаливания. А с учетом энергосберегающих характеристик она может увеличиваться в разы и колебаться от доллара до нескольких десятков.
- люминесцентная линейная 18 Вт – 0,78$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная 15 Вт – 5,39$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная с цветной колбой 26 Вт – 4,71$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная 105 Вт – 26,78$;
- люминесцентная энергосберегающая спиральная 20 Вт – 78,94$;
- сервисная люминесцентная 24 Вт – 133,31$.
К стандартным вариантам исполнения относят:
- Линейные. Стеклянные трубки, различаются между собой по диаметру, длине и типу цоколя. Используют в основном на промышленных предприятиях.
- Компактные выпускаются в виде согнутой трубки или закрученной спирали. В последнее время выпускают много разных модификаций – U-образные, «груши», «свечи», «шары» и прочие. Цоколь может быть как обычный вкручивающийся, так и штырькового типа. Используются и в быту, и на производстве.
Отдельно следует отметить энергосберегающие качества ламп. Все виды и типы трудно перечислить. Самое главное их достоинство – возможность экономить до 80% потребления электроэнергии.
Устройство КЛЛ.
КЛЛ – достаточно сложное устройство. Она состоит из:
- колбы, в которой происходит разряд;
- электроники для запуска и поддержания горения;
- устройств защиты;
- цоколя;
- корпусных элементов.
Особенностью этой разновидности осветителей является форма колбы. Теоретически, ей можно придать любую форму. Трубка, внутри которой происходит разряд, обычно имеет изогнутую форму. Некоторые КЛЛ могут иметь несколько трубок. Такое решение позволяет увеличить излучающую площадь в светильнике меньшего размера.
Типовое устройство КЛЛ.
Принцип работы компактных люминесцентных ламп.
Внутри колбы расположены вольфрамовые электроды. На них наносится слой активированного вещества. Применяется смесь оксидов бария, стронция, кальция. Принципиально, по сравнению с источниками дневного света (лл) нового ничего не добавилось. КЛЛ можно считать естественным развитием ЛДС. По аналогии, сама колба заполнена инертным газом. Внутри колбы находится небольшое количество жидкого металла – ртути. Она необходима для облегчения тлеющего разряда. Во время работы лампы ртуть переходит из жидкого состояния в парообразное.
При разряде большая часть излучения находится в ультрафиолетовой части спектра. Этот свет мы видеть не можем, более того такое излучение может быть вредно. После ионизации газа и паров ртути, ультрафиолет воздействует на слой люминофора. В результате мы видим свечение. Оттенок зависит от химического состава. По большей части, именно люминофор определяет световые характеристики компактной люминесцентной лампы.
Как известно люминесцентные источники света не могут работать без пускорегулирующего устройства. Пускатель должен дать импульс для зажигания лампы (в зависимости от мощности – от 1кВ), между электродами должен образоваться электрический пробой. По мере испарения ртути разряд усиливается. Сопротивление между электродами падает, сила тока растет. С ним растет и яркость. Потому ток и напряжение необходимо ограничивать и поддерживать на определенном уровне. Напряжения горения существенно ниже напряжения зажигания. Стремление к миниатюризации продиктовало необходимость встраивания электронной пуско-регулирующей аппаратуры в саму лампу. Точнее, плата с электроникой расположена в корпусе между цоколем и разрядной трубкой. Естественно, здесь уже нет громоздкого дросселя и стартера. Частота разрядов находится в районе 50 кГц. Соответственно глаз человека не может воспринимать мерцание. Т.е. это в одну тысячу раз больше, чем с обычными лампами дневного света. Коэффициент мощности приближается к единице, соответственно, отсутствует реактивная составляющая.
Технические характеристики.
На комфорт при использовании любого искусственного источника света влияет
- индекс цветопередачи;
- яркость (зависит от мощности);
- цветовая температура.
Но существуют и другие параметры. КЛЛ сейчас имеют очень много разновидностей. Они могут иметь разные формы колбы, патрона. Электронная схема также не является стандартом. Применяется разный люминофор, количество слоев может различаться. В состав покрытия могут вводиться примеси, которые меняют цвет свечения. Цокольные элементы тоже различаются.
| КЛЛ | Накаливания | |
| Потребляемая мощность, Вт | 40 | 200 |
| Светоотдача, лм/Вт | ≥45 | 8…12 |
| Срок службы, ч | 8000 | 1000 |
| Потребление электроэнергии за час, кВт·ч | 0,04 | 0,2 |
| Потребление электроэнергии за год, кВт·ч | 146 | 730 |
| Потребление электроэнергии за 10 лет, кВт·ч | 1460 | 7300 |
| Выбросы СО₂ за 10 лет, кг | 613,2 | 3066 |
| Индекс цветопередачи Ra | >60 | >95 |
В качестве КЛЛ для примера взят стандартный вариант энергосберегающей люминесцентной лампы. Более качественные обладают лучшим показателем Ra.
Мощность.
По потребляемой мощности КЛЛ также различаются. Потребляемая мощность у таких источников света ниже аналогов тепловых источников света.
| Мощность ЛН, Вт | Мощность КЛЛ, Вт | Световой поток, Лм |
| 25 | 5 | 250 |
| 40 | 8 | 400 |
| 60 | 12 | 630 |
| 75 | 15 | 900 |
| 100 | 20 | 1200 |
| 120 | 24 | 1500 |
| 150 | 30 | 1900 |
| 150 | 30 | 1900 |
Таблица показывает соотношение мощностей энергосберегающих ламп и традиционных – накаливания. В этом плане применение КЛЛ экономически оправдано.
Индекс цветопередачи.
Индекс цветопередачи – это показатель способности лампы правильно отображать цвет поверхности. Этот показатель сравнивается с солнечным светом. Его значения от 1 до 100. 1 – наихудшее значение, 100 – лучшее. Обозначается Ra. Для ламп накаливания это индекс более 90, для КЛЛ несколько ниже (обычно 80-89). Хотя изредка можно найти люминесцентные лампы с пятислойным люминофорным покрытием. Они уже сравнимы по качеству цветопередачи. Чем ниже этот параметр, тем хуже воспринимаются настоящий цвет предмета. Для КЛЛ этот параметр лежит в диапазоне от 60 до 98.
Цветовая температура.
На цветовую температуру влияет состав люминофора. Лампы могут давать от 2700 до 6400 К. Соответственно от теплого белого свечения до холодного белого света.
Теплый свет – 2700-3300К;
Холодный яркий – 4200-5400К;
Дневной голубоватый – 6000-6500К.
Считается, что теплый свет лучше применять в жилых помещениях, а холодный оптимален для офисных.
Маркировка.
Многие параметры уже заложены в маркировку КЛЛ. Она нанесена на коробку. Единого стандарта маркировки нет. Каждый производитель имеет собственные обозначения. Отечественная маркировка согласно ГОСТ 6825 вообще не предусматривает указание индекса цветопередачи.
В импортных компактных люминесцентных источниках света после указания мощности через дробь указывается этот показатель. Например, R8 означает, что Ra составляет 80 до 89.
При выборе лампы стоит ориентироваться на форму колбы, тип патрона, мощность, цветовую температуру и индекс цветопередачи. Это основные потребительские параметры при выборе источника света.
Виды цоколей.
По количеству разновидностей эти газоразрядные осветители превзошли любы другие источники искусственного освещения. Под разные предназначения существую разные виды цоколей и форм разрядной трубки. Среди резьбовых цоколей представлены Е14, Е27, Е40. Среди штыревых распространены 2D, G23, 2G7, G24Q1, G24Q2, G24Q3, G24D2, G53.
Е14, Е27 – резьбовые цоколи, которые в основном применяются в домашних осветительных приборах. Цифра после буквы «Е» обозначает диаметр. Е14 – также имеет негласное название «миньон», применяется для маломощных малогабаритны ламп. Е27 – конструктивно с ним схож, но несколько крупнее. Используется для ламп большей мощности, в основном в быту, офисах и т.д.
Е40 – тип цоколя для крупногабаритных мощных ламп. Традиционно используется в больших помещения, в уличных светильниках. 40 – диаметр в мм.
| Компактная люминесцентная лампа цоколь e40 ** | ||||||
| Мощность лампы, Вт | 250 | 200 | 150 | 125 | 105 | 85 |
| Цветовая температура, К | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| Световой поток, Лм | 14350 | 12200 | 8800 | 7100 | 6400 | 5200 |
| Срок службы, ч * | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 |
| Наибольший диаметр, мм | 127 | 127 | 106 | 106 | 88 | 88 |
| Длинна, мм | 375 | 360 | 355 | 340 | 325 | 300 |
| Компактная люминесцентная лампа цоколь e27 | |||||||
| Марка лампы | КЛЛ-ПС-65-840-E27 | КЛЛ-С-45-840-E27 | КЛЛ-С-35-840-E27 | КЛЛ -3У-30-840-Е27 | КЛЛ -3У-26-840-Е27 | КЛЛ-Ш120-25-827-Е27 | КЛЛ-Ш100-20-840-Е27 |
| Мощность лампы, Вт | 65 | 45 | 35 | 30 | 26 | 25 | 20 |
| Цветовая температура, К | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 2700 | 4000К |
| Световой поток, Лм | 4050 | 2600 | 2150 | 1640 | 1500 | 1500 | 1100 |
| Срок службы, ч * | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 |
| Наибольший диаметр, мм | 73 | 73 | 63 | 48 | 48 | 120 | 100 |
| Длинна, мм | 375 | 360 | 355 | 180 | 175 | 175 | 135 |
| Компактная люминесцентная лампа цоколь e14 | ||||
| Марка лампы | КЛЛ-С35-9-827-Е14 | КЛЛ-С35-9-840-Е14 | LLE25-14-011-6500-T2 | 94297 NCL-SF10 |
| Мощность лампы, Вт | 9 | 9 | 11 | 20 |
| Цветовая температура, К | 2700 | 4000 | 6500 | 2700 |
| Световой поток, Лм | 430 | 410 | 532 | 1290 |
| Срок службы, ч * | 10000 | 10000 | 10000 | 10000 |
| Наибольший диаметр, мм | 37 | 37 | 34 | 50 |
| Длинна, мм | 105 | 105 | 73 | 115 |
* Срок службы заявленный производителем, при идеальных условиях эксплуатации
** В данной таблице как пример рассматривалась следующая лампа (КЛЛ-8У-_-840-E40) , где _- напряжение лампы, а 840- цветовая температура в 4000 К
G23 – двухштыревой вариант. В основном применяется для настольных ламп и небольших светильников. В корпусе цоколя расположена плата управляющей электроники. Типичная мощность – не более 14 Ватт.
Цоколь G23 и КЛЛ.
Цоколь G24 – аналогичен G23. Разница лишь в том, что лампа имеет 4 параллельные трубки.
Источник
— Сколько по времени люминофор светится?
Этот вопрос задают практически всегда, поэтому есть смысл написать отдельный ответ на него.
Речь пойдет только о люминофорах нашего производства (ЛДП), на основе алюминатов, активированных редкоземельными металлами. Безопасных, нетоксичных и нерадиоактивных.
Такой люминофор светится за счет своих химических ловушек света — свет накопил и его отдал.
Наш люминофор адаптирован для перемешивания с любыми прозрачными смолами и лаками.
В прозрачной среде люминофор ЛДП сможет набирать свет и отдавать его. В непрозрачной — свечение невозможно.
Свечение люминофора, обычно, видно глазу человека от 3 до 12 часов.
Большое значение имеет фон нанесения — если он белый, то свечение будет видно дольше (до 50%), чем на темном или черном фоне.
Для чего люминофору нужен лак или смола?
Люминофор — нерастворимый порошок. Сам по-себе он не сможет держаться на поверхности. Ему нужен прозрачный «носитель» (можно сказать, клей, который закрепит его на поверхности). Сквозь носитель, люминофор будет заряжаться светом и отдавать его.
Соотношение, для перемешивания люминофора с носителем, не является аксиомой и в различных производствах варьируется от 1:1 до 1:10. Оптимально для красок: 1:3 (по массе). То есть на 100 г люминофора берем 300 г лака/смолы. В этом случае состав наносим в 2-3 слоя.
Что значит «зарядить» люминофор светом?
Люминофор заряжается, пока на него действует направленный источник света — лампа, солнечные лучи и т.п.
То есть, без отражения от чего либо, лучи напрямую падают на поверхность с люминофором.
Как только подобная зарядка прекращается — начинается момент или разрядки, или поддержания уровня захваченного света за счет общей освещенности в помещении или на улице.
Можно сказать, что с этого момента начинается свечение люминофора.
Несмотря на то, что вокруг светло, люминофор может начать больше отдавать света, чем принимать, т.е. разряжаться.
То есть, у люминофора нет установки — заряжаться в светлое время суток, а отдавать в темное.
Процесс «зарядка-разрядка» происходит одновременно. Поэтому резкая смена света-темноты для лучшего наблюдения свечения фотолюминесцентных материалов является предпочтительной (пример — свет в комнате выключили и наблюдаете свечение).
Полная зарядка («напитка») ярким направленным источником света происходит примерно за 1 час.
Как вы видите, для точного значения времени свечения в естественных условиях очень много переменных.
Поэтому говорить можно только о длительности свечения, непосредственно после прямой зарядки светом и, сразу после этого, помещения объекта в темноту.
Например в комнате, где нет света из окна. Включили лампу (не светодиодную), обычную или люминесцентную энергосберегающую. И после 30-60 минут «зарядки» — выключили.
Так люминофор будет светиться 3-16 часов. Зависит от сорта люминофора и цвета свечения. Понятно, что не с одинаковой яркостью все время — сначала ярко первые пару часов, потом яркость будет меньше и меньше.
Какой срок жизни люминофора ЛДП (его свечения)?
Теоретическое время свечения люминофоров более 100 лет.
Это и есть срок жизни.
Мы обычно говорим 20 лет. Поскольку, после создания нашего производства, времени больше не прошло, и 20 лет мы видим своими глазами — ничего не изменилось.
По-прежнему, все заряжается и светится.
Источник
Какие виды люминофоров бывают, основные характеристики
Люминофор — это вещество, обладающее свойством люминесценции. В случае светодиодного освещения типом люминесценции является флуоресценция, излучение света, вызванное поглощением энергии синего света, исходящей от светодиодного чипа. Когда люминофор поглощает фотон синего света, он излучает фотон с большей длиной волны, расширяя спектр в сторону красного. Различные люминофоры имеют разные характеристики излучения, и поэтому в сочетании с синим светом и друг с другом создается высококачественный световой спектр.
Люминофоры производятся таким образом, чтобы сделать их наиболее подходящими для последовательного и высокопроизводительного производства светодиодов. Большинство люминофоров упакованы в виде порошков из хорошо сформированных частиц микрометрового размера. Они могут быть интегрированы в несущие материалы, которые затем покрывают и формируют светодиодные компоненты множеством различных способов.
Полезные статьи:
Проще говоря, люминофор — это то, что делает светодиоды пригодными для использования. Светодиодные чипы по своей природе являются синими, красными или зелеными, причем синие светодиоды чаще всего используются в твердотельном освещении. Однако синий свет, который они излучают, непригоден для повседневного освещения и должен быть покрыт люминофором. Хотя эффективность светодиода в значительной степени зависит от синего чипа, качество цвета, которое мы видим, почти полностью зависит от используемого люминофора. Ниже приведены четыре основных типа люминофора для обеспечения правильного цветового таргетинга и очень высокого качества света.
- Силикаты представляют собой одни из самых ярких люминофоров, что делает их отличным выбором для дисплеев.
- Люминофоры NYAG (Гранат) могут использоваться в качестве люминофоров с одним раствором для промышленного или наружного освещения, где эффективность — главное в игре; не обязательно качество света. Однако их также можно комбинировать с другими люминофорами для получения белого света с качеством + 80CRI.
- Люминофоры GAL (алюминатные) — это патентованные люминофоры Intematix, которые можно смешивать с красными люминофорами (в частности, с красными нитридами XR) для создания белого света высочайшего качества, доступного в настоящее время на рынке — эта комбинация люминофоров (GAL + красный).
- Красный нитридный люминофор — ключевой ингредиент для создания высококачественного света со значением R9 до 98. Если вам нужен светодиод, который сравнивается с источником света накаливания, красный нитрид в настоящее время просто необходим.
- Люминофоры KSF имеют чрезвычайно узкую полосу излучения, что делает их идеальными для освещения дисплеев, где они обеспечивают значительно более высокую яркость экрана, эффективность и дисплеи с широкой цветовой гаммой.
Часто задаваемые вопросы о люминофоре
Что такое люминофор в светодиодах?
Люминофоры — это материалы, которые поглощают свет и преобразуют его в широкий спектр других длин волн (цветов) света с более низкой энергией, что делает их критически важными для многих осветительных приборов, особенно светодиодов. Большинство белых светодиодов на самом деле являются синими светодиодами с люминофорным покрытием.
Какие преимущества использования люминофора?
Люминофор обеспечивает стабильный высококачественный свет с различными цветовыми температурами и индексами цветопередачи — все с более высокой эффективностью и меньшей стоимостью. Для любого данного светодиода до 95% фотонов исходит от люминофора.
Люминофор — это натуральный материал?
Фосфор — это химически модифицированный порошок, состоящий из различных природных элементов. Он не токсичен и не содержит ртути. Люминофор не содержит элемент фосфор.
Что такое выносной люминофор?
Удаленный люминофор отделяет люминофор от источника фотонов, которые его возбуждают. По сравнению с традиционными конструкциями светодиодов, где голубые микросхемы покрыты люминофором. Эта архитектура обеспечивает беспрецедентную свободу проектирования, более эффективные производственные процессы, исключительное качество света и до 30% высокой эффективности системы.
Все ли светодиоды используют люминофор?
Не во всех светодиодах используется люминофор, но в большинстве обычных систем белых светодиодов люминофор используется для преобразования синего света. Другой способ добиться белого света с помощью светодиодов — использовать систему красный-зеленый-синий (RGB). Системы RGB требуют более сложных систем управления, поскольку каждый цветной светодиод ведет себя по-разному в разных средах.
Что такое светодиодный люминофор?
Светодиодный люминофор представляет собой разновидность фотолюминесцентных материалов, способных поглощать энергию фиолетового и синего света от нитрида галлия или другого светодиодного чипа и преобразовывать ее в видимый свет. Люминофоры изготовлены из твердых люминесцентных материалов, которые могут поглощать синий свет (450-460 нм) и испускать зеленый, желтый, оранжевый или красный свет.
Большинство белых светодиодов состоят из светодиодного чипа, который излучает синий свет с узким спектром между 440–470 нм и покрытия из желтого, зеленого и / или красного люминофоров. Люминофоры предназначены для поглощения части синего света от кристалла светодиода. Свет, излучаемый люминофором, в сочетании с остающимся синим светом, просачивающимся через слой люминофора, дает свет, который человеческий глаз воспринимает как белый.
Характеристики светодиодных люминофоров
Характеристики белого светодиода, включая его долгосрочную надежность, сильно зависят от выбора люминофорных материалов, а также от метода, используемого для интеграции этих материалов в светодиод. Коммерчески доступные желтые люминофоры обычно обеспечивают хорошее широкополосное излучение в видимой области спектра (500-700 нм), эффективное поглощение синего света (420-480 нм) и хорошую химическую и термическую стабильность. Однако в спектре излучения этих желтых люминофоров отсутствует красный режим. Следовательно, белые светодиоды с только желтым люминофором часто характеризуются голубовато-белым оттенком и CCT в диапазоне от 4000 до 6500 K. Кроме того, эти светодиоды часто не соответствуют минимальным требованиям CRI, что важно для светодиодов осветительного уровня.
Характеристики светодиодных люминофоров в основном можно разделить на свойства порошка, гранулометрический состав и стабильность (характеристики старения). Обычно люминесцентные характеристики светодиодов в основном относятся к квантовой эффективности люминофоров, спектру, относительной яркости, относительной интенсивности. Координата цвета CIE1931, максимальная длина волны, FWHM (полная ширина на половине максимума) и так далее, с некоторыми корреляциями между этими параметрами. В практических приложениях в качестве ключевых показателей эффективности в разных областях обычно выбираются разные параметры. В общем, такие параметры, как (1) квантовая эффективность, (2) координата цвета CIE1931, (3) максимальная длина волны и (4) FWHM, считаются основными параметрами оптических характеристик; эквивалентный размер частиц, гранулометрический состав и дискретная степень представляют свойства частиц порошка.
Характеристики светодиодного люминофорного порошка
1. Квантовая эффективность.
Отношение энергии излучения (числа фотонов) люминесцентных материалов к энергии возбуждения (числа фотонов)
Квантовая эффективность ≈ Энергетическая эффективность (η)
E em : энергия излучения, E in : энергия возбуждения
В реальном процессе не вся энергия может быть поглощена, а определенная часть энергии отражается или уходит. Следовательно, скорость поглощения является параметром, без которого не обойтись сам процесс люминесценции. Приведенную выше формулу можно изменить, используя такие параметры, как внешняя квантовая эффективность (eQE), внутренняя квантовая эффективность (iQE) и скорость поглощения (Abs).
- Внешняя квантовая эффективность: отношение количества излучаемых фотонов ко всем входящим фотонам.
- Внутренняя квантовая эффективность: отношение количества излучаемых фотонов к количеству поглощенных падающих фотонов.
Установлено, что iQE определяется кристаллической структурой самого светодиодного люминофора. Чем лучше кристалличность, тем выше iQE. Скорость поглощения зависит не только от кристаллической структуры самого люминофора, но также в значительной степени зависит от размера частиц и гранулометрического состава порошка. При разработке и применении светодиодных люминофоров люминесцентные характеристики люминофоров часто оцениваются IQE. Соответствующая способность люминофоров возбуждать энергию оценивается по скорости поглощения. EQE (продукт IQE и Abs) отражает энергоэффективность светодиодного люминофора. Следует отметить, что разница в QE между светодиодными люминофорами большая. Также есть существенные отклонения, если светодиодные люминофоры производятся разными процессами и разными производителями даже в условиях одной и той же системы, одинакового соотношения, одинаковой температуры и времени синтеза.
2. Спектры
Спектр указывает длину волны возбуждения и длину волны излучения светодиодных люминофоров.
(1) Спектр возбуждения (Ex)
- отражает степень отклика материала на внешнее световое возбуждение.
- характеризует эффективные длины волн для возбуждения.
(2) Спектр излучения (Em)
- указывает на изменение энергии излучения материала при возбуждении определенной длины волны.
- отражает форму, расположение и энергоемкость выброса.
(3) Закон Стокса: длина волны излучения больше длины волны спектра возбуждения.
Закон Стокса (также известный как сдвиг Стокса) анализирует механизм фотолюминесценции с точки зрения спектра и подтверждает концепцию квантовой эффективности. Во время процесса освещения энергия возбуждения не полностью поглощается люминофором светодиода. Часть энергии отражается или передается. Хотя большая часть поглощенной энергии будет высвобождаться в форме света, остальная часть энергии может быть преобразована в тепло, механическую энергию или другие формы электромагнитных волн. Для процесса люминесценции потеря энергии приводит к тому, что излучаемая энергия меньше поглощенной, и, таким образом, длина волны излучаемого света короче, чем у возбуждающего света. Это так называемый стоксов сдвиг.
3. Пиковая длина волны (λ / нм)
WLP (пиковая длина волны): длина волны соответствует максимуму силы света или мощности излучения. Это чисто физическая величина, которая может быть выражена в λp. Обычно длина волны пика относится либо к длине волны пика возбуждения, либо к длине волны пика излучения, которые представлены как λex и λem, соответственно. Длина волны пика возбуждения — это длина волны светодиодного люминофора, наиболее чувствительная к энергии возбуждения. Пиковая длина волны излучения — это длина волны света с наибольшей интенсивностью, излучаемой светодиодным люминофором. В реальных применениях светодиодных люминофоров светодиодные устройства являются основой люминесценции. Для разных типов устройств определяются свет возбуждения и длина волны возбуждения. Следовательно, длина волны пика часто относится к длине волны пика излучения.
4. Полная ширина на половине максимума (FWHM)
FWHM — это ширина линии на половине максимальной высоты полосы, которая объективно отражает чистоту цвета и световую площадь светодиодного люминофора. Вообще говоря, чем уже ширина пика излучения на полувысоте, тем чище цвет света, который он представляет. И чем шире FWHM пика излучения, тем шире диапазон света, который он представляет. В разных областях требования FWHM немного отличаются. Например, в области белого светодиодного освещения для полной ширины светодиодного люминофора требуется определенная ширина. Спектр, излучаемый светодиодным устройством, образованный люминофором и стандартным синим светом, может покрывать всю видимую область для достижения эффекта «солнечного спектра». В области светодиодных дисплеев с подсветкой FWHM чем меньше, тем лучше,
С другой стороны, FWHM также указывает на кристалличность светодиодного люминофора. Чем лучше кристалличность люминофора, тем меньше дефектов решетки и тем уже соответствующая полуширина. В той же системе свойства порошка будут лучше, если полуширина светодиодного люминофора будет меньше. И разные системы имеют свои характерные FWHM. Например, FWHM желтого порошка составляет 100-120 нм; FWHM нитридного красного люминофора (SCASN) составляет 70-90 нм; FWHM оксида азота зеленого люминофора ( β-Sialon) составляет 40-60 нм; FWHM красного люминофора фторида кремния (KSF) составляет около 30 нм.
5. Координаты цветности (Cx, Cy)
Диаграмма цветности CIE 1931 — это диаграмма цветности CIE, представленная номинальными значениями, где «x» представляет красную составляющую, а «y» — зеленую составляющую. Точка E представляет собой белый свет, координаты которого равны (0,33, 0,33). Цвета, окружающие край цветового пространства, являются наиболее насыщенными цветами спектрального диапазона. Цифры на границе представляют длины волн спектрального цвета, а контур содержит все воспринимаемые тона. Весь монохроматический свет расположен на изгибе языка контура, который является монохроматическим локусом. А настоящие цвета в природе расположены внутри замкнутой кривой. Три физических основных цвета, выбранные в системе RGB, находятся на кривой языка диаграммы цветности. Другими словами, каждый тип света может найти соответствующее представление точки координат на диаграмме цветности CIE. Если соединение двух координатных точек проходит через промежуточную область белого света, белый свет может быть сформирован комбинацией двух люминофоров. В практических применениях светодиодного люминофора синий или фиолетовый свет от полупроводниковых кристаллов имеет фиксированную точку координат цвета, образующую треугольник с двумя другими точками координат цвета. Если геометрический центр треугольника находится в области белого света, он будет светиться белым светодиодом. При разработке белого светодиодного освещения самый ранний белый свет формируется путем сочетания стандартного синего света и желтого люминофора для получения белого света с высокой цветовой температурой. Однако, несмотря на преимущества светодиодов, в то же время присутствует низкий коэффициент цветопередачи (Ra). Для продвижения CRI светодиодных устройств, технологический маршрут постепенно развивался до стандартного синего света + зеленого порошка + нитридного красного порошка. Также постоянно улучшаются характеристики светодиодных устройств на основе трехцветного решения.
Параметры светодиодного устройства
1. Световой поток и световая отдача.
Световой поток светодиода — это количество света, излучаемого в единицу времени. Световая отдача светодиода — это световой поток светодиода на единицу мощности. Оба они указывают на силу света светодиодных устройств, которая является важным параметром для световых характеристик светодиодных устройств. Однако они используются в разных случаях. Для приложений, требующих сильного освещения, важен световой поток (абсолютное значение); в то время как для областей с высокими эксплуатационными характеристиками требуется высокая световая отдача.
2. Цветовая гамма
Цветовая гамма — это диапазон цветов света, достигаемый светодиодными устройствами. Благодаря большему охвату светодиодные устройства могут достигать большего количества и более насыщенного цвета. Взяв поле дисплея в качестве примера, ранние телевизоры были только черно-белыми с небольшой цветовой гаммой. По мере развития технологии электронно-лучевой дисплей может отображать 72% цветового стандарта NTSC, а ЖК-дисплей — 90%. Теперь у обычных дисплеев со светодиодной подсветкой показатель составляет 105%. Новейшая технология отображения квантовых точек может увеличить значение цветовой гаммы до более чем 110%. Однако он имеет такие недостатки, как высокая стоимость, высокая токсичность и низкий выход, и поэтому в настоящее время не может доминировать на рынке.
3. Индекс цветопередачи
Индекс цветопередачи (CRI) — это величина, описывающая степень различий между цветом объекта, воспринимаемого человеческим глазом под образцом источника света, и цветом под стандартным источником света (солнечный свет) с той же цветовой температурой. Значение до 100 и может быть отрицательным. Более высокий индекс цветопередачи указывает на образец источника света, передающий цвет более похожий на стандартный источник света, и, таким образом, считается, что он имеет лучшее качество света.
4. Стабильность
Стабильность важна для светодиодных люминофоров и светодиодных устройств. Более высокая стабильность означает более длительный срок службы и, следовательно, лучшую практичность и применимость. Стабильность относится не только к сроку службы люминофора и устройства, но и к влиянию окружающей среды. Обычно проверка стабильности проводится в экстремальных условиях, таких как высокая температура и высокая влажность. Среди них наиболее широко используемый и наиболее представительный метод — «двойные 85 тестов» (85 ° C и 85% влажность). Изделие считается аттестованным, если после испытания в «двойных 85 испытаниях» в течение 1000 ч его световой поток составляет более 90% от исходного состояния, а смещение цветовых координат составляет менее 10%. Изделие считается превосходным, если его световой поток превышает 95%, а смещение цветовой координаты после испытания составляет менее 5%.
Источник