slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektronik PowerPoint Presentation
Download Presentation
Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektronik

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 33

Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektronik - PowerPoint PPT Presentation


  • 209 Views
  • Uploaded on

Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektroniki. Wykład 13 PLAN Materiały luminescencyjne; zastosowania. „Efficacy” i „efficiency”

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Luminescencja w materiałach nieorganicznych Wykład monograficzny AJ Wojtowicz Instytut Fizyki UMK Zakład Optoelektronik' - raoul


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Luminescencja w materiałach nieorganicznych

Wykład monograficzny

AJ Wojtowicz

Instytut Fizyki UMKZakład Optoelektroniki

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide2

Wykład 13

PLAN

Materiały luminescencyjne;zastosowania

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide3

„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%

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide4

http://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficacy

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide5

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

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide6

Lampa niskociśnieniowa

1 – szklana rura2 – warstwa luminoforu (fosforu)3 – katoda 4 – cokół lampy

Blasse, Grabmaier, rys. 6.2

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide7

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)

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide8

Trójkąt barw

BBL (black body locus)

CRI color rendition index

Współczynnik oddawania barw

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide9

Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa

  • Bańka szklana
  • Warstwa fosforu
  • Rurka kwarcowa zawierająca wyładowanie
  • Cokół lampy
  • Elektrody

Blasse, Grabmaier, rys. 6.3

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide10

Brak kontaktu wyładowania z fosforem

  • Silne linie Hg vis plus 365 nm
  • Potrzeba dodania koloru czerwonego
  • Wysoka temperatura (300°C)
  • Niższe wymagania dla CRI

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide11

Wczesne fosfory oświetleniowe (1938-1948), MgWO4 i (Zn,Be)SiO4:Mn

Blasse, Grabmaier, rys. 6.4

MgWO4, duże przesunięcie Stokesa, CT

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide12

Mn2+ (3d5)4T1→6A1

Blasse, Grabmaier, rys. 6.5

CT band at 250 nm

Zn2SiO4 (A, B), (Zn,Be)2SiO4 (C, różne site’y dla Mn2+, duża różnica promieni jonowych Zn i Be), przejścia zabronione, ale CT, wady (Be, wrażliwość na Hg)

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide13

Wczesne fosfory oświetleniowe (1948-), halofosforany wapnia (halophosphates)

A, Sb3+ patrz następna strona

B, Mn2+; C, Mn2+,Sb3+ „ciepły” biały fosfor, 2700 – 6500 K, 80 lm/W, CRI 60

Blasse, Grabmaier, rys. 6.6

Ca5(PO4)3X (X=F,Cl):Sb3+,Mn2+

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide14

Widmo wzbudzenia emisji Sb3+ w Ca5(PO4)3F:Sb3+

1S0 → 1P1

1S0 → 3P1

Blasse, Grabmaier, rys. 6.6

Duże przesunięcie Stokesa, 70% q.e., transfer Sb - Mn

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide15

Halofosforany wapnia:

80 lm/W ale CRI 60jeśli 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 80-85 można otrzymać tylko mieszając trzy fosfory emitujące w stosunkowo wąskich zakresach widmowych 450, 550 i 610 nm: lampy trójkolorowe

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide16

Widmo lampy trójkolorowej

Ηη = 100 lm/WCRI = 85

4000 K

Blasse, Grabmaier, rys. 6.8

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide17

Fosfor czerwony do lampy trójkolorowej

Y2O3:Eu3+: 610 nmCT at 254 nm, 185 nm host q.e., 100 %

5D0→ 7FJ

Blasse, Grabmaier, rys. 6.9 i 6.10

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide18

Y2O3:Eu3+, 2 site’y dla Eu

Blasse, Grabmaier, rys. 6.11

Trzy razy więcej site’ów C2, 8 ms (S6), 1.2 ms (C2), transfer energii z S6 do C2 (3% Eu), przy okazji tłumienie emisji z wyższych stanów 5DJ przez relaksację krzyżową

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide19

Fosfor niebieski do lampy trójkolorowej

BaMgAl10O17, Sr5(PO4)3Cl, Sr2Al6O11

Blasse, Grabmaier, rys. 6.12

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide20

Fosfor zielony do lampy trójkolorowej

Typowy aktywator Tb3+ zielona emisja 5D4→ 7FJniebieska z 5D3

Absorpcja: 4f8→ 4f75d 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

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide21

Fosfor zielony do lampy trójkolorowej

Typowy aktywator Tb3+ zielona emisja 5D4→ 7FJniebieska z 5D3

Absorpcja: 4f8→ 4f75d 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

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide22

a) CeMgAl11O19b) (Ce,Gd)MgB5O10c) (La,Ce)PO4

Blasse, Grabmaier, rys. 6.14

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide23

Materiał quv(%) qvis(%)

Ce0.67Tb0.33MgAl11O19 5 85Ce0.3Gd0.5Tb0.2MgB5O10 2 88c) Ce0.45La0.40Tb0.15PO4 7 86

Ce in CeMgAl11O19 maks. em. 330 i wzb. 270 nm Stokes 8000 cm-1, nie ma transferu energii Ce-Ce, potrzebna duża koncentracja Tb

W (La,Ce)PO4 Stokes 6000 cm-1, CePO4 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

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide24

Lampa Deluxe, temp. 4000 K CRI 95, 65 lm/W

Blasse, Grabmaier, rys. 6.16

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide25

Aby usunąć linie Hg i wzmocnić parametry lampy Deluxe stosuje się YAG jako dodatkowy fosfor

Blasse, Grabmaier, rys. 6.17

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide26

Lampy o specjalnym przeznaczeniu:Fototerapia skóry: 300nm < λ <330nm

1) SrAl12O19:Ce3+2) BaSi2O5:Pb2+3) SrB4O7:Eu2+

Blasse, Grabmaier, rys. 6.19

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide27

Emisja dwufotonowa; podniesienie wydajności

YF3:Pr3+ 145%

1S0 – 46500 cm-11S0→ 3H4 zabr. (wzb. poprzez 4f5d)pierwszy foton:1S0 → 1I6relaksacja do 3P0drugi foton:3P0 → 3H4

Blasse, Grabmaier, rys.6.23

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide28

Konwersja do góry (upconversion), Yb i Er

1966 Auzel, Yb3+ i Er3+ w CaWO4

Foton 970 nm wzb. Yb

Transfer do Er

Drugi foton 970 nm wzbudza Yb, transfer energii do Er, po relaksacji świeci poziom 4S3/2

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

Blasse, Grabmaier, rys. 10.3

slide29

Konwersja do góry (upconversion), Yb i Tm

Trzystopniowy proces konwersji podczerwieni w światło niebieskie

Blasse, Grabmaier, rys. 10.4

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide30

Konwersja do góry (upconversion), pojedynczy jon, Er, Tm

Absorpcja dwóch lub więcej fotonów w jednym jonie

Blasse, Grabmaier, rys. 10.5

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide31

Szkło ZBLAN z Er3+; widmo emisji przy wzb. 800 nm

Blasse, Grabmaier, rys. 10.6

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide32

Konwersja do góry jako proces tłumiący luminescencję

Blasse, Grabmaier, rys. 10.7

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny

slide33

KONIEC

Dziękuję za uwagę!

Andrzej J. Wojtowicz wyklad monograficzny