Источники излучения на основе явления люминесценции
Под люминесценцией понимают способность ряда веществ излучать энергию, накопленную в пределах атома при переходе электронов с более высоких энергетических уровней на более низкие. В зависимости от того, за счет какой энергии происходит возбуждение атома, различают фотолюминесценцию, хемилюминесценцию, катодолюминесценцию и т.д.
Падающий на вещество свет частично отражается, а частично поглощается. Энергия поглощаемого света в большинстве случаев вызывает лишь нагревание тел. Однако некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на него излучения. Это и есть фотолюминесценция. Свет возбуждает атомы вещества. Излучаемый при фотолюминесценции свет имеет, как правило, большую длину волны, чем свет, возбуждающий свечение. Чаще всего фотолюминесценция используется в лампах дневного света.
Явление фотолюминесценции нашло широкое применение при создании источников излучения. Сущность фотолюминесценции состоит в фото возбуждении люминофора - вещества с дефектами кристаллической решетки. Оно способно светить как в процессе возбуждения, так и после - фотонами поглощенного УФ-излучения оптической части спектра.
Люминесценция и, в частности, фотолюминесценция используются в источниках света, в которых УФ-лучи при помощи люминофора преобразуются в излучение видимой зоны спектра. Чаще всего фотолюминесценция используется в лампах дневного света.
Причем основную часть лучистого потока такого источника составляют излучения именно люминофора.
При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света. Источник света остается холодным. Это явление называется хемилюминесценцией. Летом в лесу можно ночью увидеть насекомое светлячка. На теле у него "горит" маленький зеленый "фонарик". Светящееся пятнышко на его спинке имеет почти ту же температуру, что и окружающий воздух. Свойством светиться обладают и другие живые организмы: бактерии, насекомые, многие рыбы, обитающие на большой глубине. Часто светятся в темноте кусочки гниющего дерева.
Созданные на основе этого явления люминесцентные источники (лампы) представляют собой стеклянную трубку с откачанным воздухом, внутри которой находятся небольшое количество ртути и малая доза инертного газа.
Люминесцентные лампы - второй в мире по распространенности источник света, а в Японии они занимают даже первое место, обогнав лампы накаливания. Ежегодно в мире производится более одного миллиарда люминесцентных ламп Люминесцентная лампа - это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего - аргона.
Устройство. Двухцокольная трубчатая прямолинейная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку 2, по концам которой вварены стеклянные ножки с укрепленными на них электродами (спиральными нитями подогрева) 4. На внутреннюю поверхность трубки наносится тонкий слой кристаллического порошка - люминофора 3.
Трубка заполнена инертным газом или смесью инертных газов (Ar, Ne, Kr) и герметически запаяна. Внутрь вводится дозированное количество ртути, которая при работе лампы переходит в парообразное состояние. На концах лампы имеются цоколи с контактными штырьками 1 для подключения лампы в цепь.
Рисунок 4.4 Устройство двухцокольной трубчатой прямолинейной люминесцентной лампы
При работе лампы между электродами происходит электрический разряд, ионизирующий пары ртути. Процесс ионизации сопровождается ультрафиолетовым излучением, которое преобразуется в видимый свет в слое люминофора.
В обозначении лампы:
§ первая буква — Л - люминесцентная;
§ следующие буквы - цвет излучения:
§ Б–белый; ТБ–тепло-белый; ХБ–холодно-белый; Д–дневной; Е–естественно белый; УФ–ультрафиолетовый;
§ К, С, З, Г, Ж - красный, синий, зеленый, голубой, желтый;
§ одна или две буквы Ц после обозначения цвета означают высокое (делюкс) или более высокое (суперделюкс) качество цветопередачи;
§ следующая буква обозначает конструктивные особенности:
§ Р - рефлекторная, U - U-образная, К - кольцевая, А - амальгамная;
§ цифры, стоящие после букв (10, 15, 18, 20, 30, 36, 40, 65, 80) обозначают мощность лампы, Вт.