Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 1 Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 1 Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki."— Zapis prezentacji:

1 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 1 Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki

2 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 2 Wykład 13 PLAN Materiały luminescencyjne; zastosowania

3 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 3 „Efficacy” i „efficiency” Strumień świetlny (luminous flux), jednostka lumen, z uwzględnieniem krzywej czułości oka „efficacy”: stosunek strumienia świetlnego do strumienia promienistego (radiant flux, lm/W) Maksimum „efficacy”: 683 lm/W „Efficiency”, stosunek strumienia świetlnego do promienistego, w tych samych jednostkach, maksymalna wartość 100%

4 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 4 CategoryType Overall luminous efficacy (lm/W) Overall luminous efficiency Combustioncandle % Incadescent 100 W tungsten incandescent % Fluorescent 5–24 W compact fluorescent 45–606.6%–8.8% Light-emitting diodewhite LED26–70 3.8%– 10.2% Arc lampxenon arc lamp30–504.4%–7.3% Gas discharge high pressure sodium lamp 15022% low pressure sodium lamp 183 up to 20027% Theoretical maximum (monochromatic 540x10 12 Hz, approx. 555 nm, green) %

5 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 5 Fosfory do lamp fluorescencyjnych Początek przed WW II Promieniowanie UV Hg przetwarzane na światło widzialne przez warstwę fosforu na wewnętrznej ściance rury Lampy niskociśnieniowe: gaz szlachetny ok. 400 Pa plus 0.8 Pa Hg; 85% 254 nm, 12% 185 nm, 3% 365, 405, 436, 546 nm

6 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 6 1 – szklana rura 2 – warstwa luminoforu (fosforu) 3 – katoda 4 – cokół lampy Lampa niskociśnieniowa Blasse, Grabmaier, rys. 6.2

7 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 7 Widmo emisji ciała doskonale czarnego: 3500 K, światło „białe”, 3000 K, światło „ciepłe białe”, 4500 K, światło „zimne białe” Zasady kolorymetrii, trójkąt barw, mieszanie barw, Jak uzyskać kolor „biały” (BBL-black body locus) mieszamy niebieski i pomarańczowy, lub czerwony, zielony i niebieski: RGB (red, green, blue)

8 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 8 Trójkąt barw BBL (black body locus) CRI color rendition index Współczynnik oddawania barw

9 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 9 Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa 1.Bańka szklana 2.Warstwa fosforu 3.Rurka kwarcowa zawierająca wyładowanie 4.Cokół lampy 5.Elektrody Blasse, Grabmaier, rys. 6.3

10 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 10 1.Brak kontaktu wyładowania z fosforem 2.Silne linie Hg vis plus 365 nm 3.Potrzeba dodania koloru czerwonego 4.Wysoka temperatura (300°C) 5.Niższe wymagania dla CRI

11 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 11 Wczesne fosfory oświetleniowe ( ), MgWO 4 i (Zn,Be)SiO 4 :Mn MgWO 4, duże przesunięcie Stokesa, CT Blasse, Grabmaier, rys. 6.4

12 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 12 Zn 2 SiO 4 (A, B), (Zn,Be) 2 SiO 4 (C, różne site’y dla Mn 2+, duża różnica promieni jonowych Zn i Be), przejścia zabronione, ale CT, wady (Be, wrażliwość na Hg) CT band at 250 nm Mn 2+ (3d 5 ) 4 T 1 → 6 A 1 Blasse, Grabmaier, rys. 6.5

13 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 13 Wczesne fosfory oświetleniowe (1948-), halofosforany wapnia (halophosphates) Ca 5 (PO 4 ) 3 X (X=F,Cl):Sb 3+,Mn 2+ A, Sb 3+ patrz następna strona Blasse, Grabmaier, rys. 6.6 B, Mn 2+ ; C, Mn 2+,Sb 3+ „ciepły” biały fosfor, 2700 – 6500 K, 80 lm/W, CRI 60

14 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 14 Duże przesunięcie Stokesa, 70% q.e., transfer Sb - Mn Widmo wzbudzenia emisji Sb 3+ w Ca 5 (PO 4 ) 3 F:Sb 3+ Blasse, Grabmaier, rys S 0 → 3 P 1 1 S 0 → 1 P 1

15 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 15 Halofosforany wapnia: 80 lm/W ale CRI 60 jeśli CRI 90 to 50 lm/W Wysoka wydajność barwna rzędu 100 lm/W i wysoki współczynnik CRI możliwe tylko dla fosforów aktywowanych ziemiami rzadkimi Koedam i Opstelten (1971): 100 lm/W i CRI można otrzymać tylko mieszając trzy fosfory emitujące w stosunkowo wąskich zakresach widmowych 450, 550 i 610 nm: lampy trójkolorowe

16 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny K Widmo lampy trójkolorowej Ηη = 100 lm/W CRI = 85 Blasse, Grabmaier, rys. 6.8

17 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 17 Fosfor czerwony do lampy trójkolorowej Y 2 O 3 :Eu 3+ : 610 nm CT at 254 nm, 185 nm host q.e., 100 % 5D0 →7FJ5D0 →7FJ Blasse, Grabmaier, rys. 6.9 i 6.10

18 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 18 Y 2 O 3 :Eu 3+, 2 site’y dla Eu Blasse, Grabmaier, rys Trzy razy więcej site’ów C 2, 8 ms (S 6 ), 1.2 ms (C 2 ), transfer energii z S 6 do C 2 (3% Eu), przy okazji tłumienie emisji z wyższych stanów 5 D J przez relaksację krzyżową

19 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 19 Fosfor niebieski do lampy trójkolorowej Blasse, Grabmaier, rys BaMgAl 10 O 17, Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl, Sr 2 Al 6 O 11

20 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 20 Fosfor zielony do lampy trójkolorowej Typowy aktywator Tb 3+ zielona emisja 5 D 4 → 7 F J niebieska z 5 D 3 Absorpcja: 4f 8 → 4f 7 5d na ogół zbyt wysoko (254 nm) Potrzebny uczulacz Ce dobrze absorbuje (szerokie pasma absorpcji, nie tak wysoko jak Tb), ale nie zawsze dobrze transferuje (tendencja do wypadania z rezonansu, silna relaksacja) Gd, słabo absorbuje, dobrze transferuje

21 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 21 Fosfor zielony do lampy trójkolorowej Typowy aktywator Tb 3+ zielona emisja 5 D 4 → 7 F J niebieska z 5 D 3 Absorpcja: 4f 8 → 4f 7 5d na ogół zbyt wysoko (254 nm) Potrzebny uczulacz Ce dobrze absorbuje (szerokie pasma absorpcji, nie tak wysoko jak Tb), ale nie zawsze dobrze transferuje (tendencja do wypadania z rezonansu, silna relaksacja) Gd, słabo absorbuje, dobrze transferuje

22 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 22 a) CeMgAl 11 O 19 b) (Ce,Gd)MgB 5 O 10 c) (La,Ce)PO 4 Blasse, Grabmaier, rys. 6.14

23 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 23 Materiałq uv (%)q vis (%) Ce 0.67 Tb 0.33 MgAl 11 O Ce 0.3 Gd 0.5 Tb 0.2 MgB 5 O c) Ce 0.45 La 0.40 Tb 0.15 PO Ce in CeMgAl 11 O 19 maks. em. 330 i wzb. 270 nm Stokes 8000 cm -1, nie ma transferu energii Ce-Ce, potrzebna duża koncentracja Tb W (La,Ce)PO 4 Stokes 6000 cm -1, CePO 4 wykazuje tłumienie koncentracyjne, migracja energii i transfer do Tb 254 nm wzbudza Ce, transfer do Gd, Gd-Gd, Gd-Tb, ważne: dużo Tb lub brak niekontrolowanych jonów

24 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 24 Lampa Deluxe, temp K CRI 95, 65 lm/W Blasse, Grabmaier, rys. 6.16

25 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 25 Aby usunąć linie Hg i wzmocnić parametry lampy Deluxe stosuje się YAG jako dodatkowy fosfor Blasse, Grabmaier, rys. 6.17

26 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 26 Lampy o specjalnym przeznaczeniu: Fototerapia skóry: 300nm < λ <330nm 1) SrAl 12 O 19 :Ce 3+ 2) BaSi 2 O 5 :Pb 2+ 3) SrB 4 O 7 :Eu 2+ Blasse, Grabmaier, rys. 6.19

27 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 27 YF 3 :Pr % 1 S 0 – cm -1 1 S 0 → 3 H 4 zabr. (wzb. poprzez 4f5d) pierwszy foton: 1 S 0 → 1 I 6 relaksacja do 3 P 0 drugi foton: 3 P 0 → 3 H 4 Emisja dwufotonowa; podniesienie wydajności Blasse, Grabmaier, rys.6.23

28 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny Auzel, Yb 3+ i Er 3+ w CaWO 4 Foton 970 nm wzb. Yb Transfer do Er Drugi foton 970 nm wzbudza Yb, transfer energii do Er, po relaksacji świeci poziom 4 S 3/2 Konwersja do góry (upconversion), Yb i Er Blasse, Grabmaier, rys. 10.3

29 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 29 Trzystopniowy proces konwersji podczerwieni w światło niebieskie Konwersja do góry (upconversion), Yb i Tm Blasse, Grabmaier, rys. 10.4

30 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 30 Absorpcja dwóch lub więcej fotonów w jednym jonie Konwersja do góry (upconversion), pojedynczy jon, Er, Tm Blasse, Grabmaier, rys. 10.5

31 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 31 Szkło ZBLAN z Er 3+ ; widmo emisji przy wzb. 800 nm Blasse, Grabmaier, rys. 10.6

32 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 32 Konwersja do góry jako proces tłumiący luminescencję Blasse, Grabmaier, rys. 10.7

33 Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 33 KONIEC Dziękuję za uwagę!


Pobierz ppt "Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny 1 Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google