Светящиеся краски: виды, применение, изготовление своими руками. Люминофоры

Вакуумный электролюминесцентный индикатор. а - устройство. б - внешний вид. в - комбинация анодов. г - цоко.  

В зависимости от химического состава люминофора формируемые знаки могут быть разного цвета и различной яркости. Выпускаемые в настоящее время вакуумные люминесцентные индикаторы предназначены для работы в цепях вывода информации, воспроизведения знаков в вычислительных и измерительных устройствах широкого применения.  

В зависимости от химического состава люминофора формируемые знаки могут быть разного цвета и различной яркости.  

Совершенствование методов синтеза п химического состава люминофоров с целью улучшения указанных характеристик, а также технологии производства ламп привело к тому, что современные люминесцентные лампы обладают высокой светоотдачей и большой долговечностью. Широкие возможности в варьировании спектрального состава излучения люминофоров позволяют в настоящее время выпускать большой ассортимент ламп.  

Во втором столбце таблицы указан химический состав люминофора, причем сначала указывается соединение, образующее основную решетку, и затем в квадратных скобках указан металл-активатор. Соединения, образующие твердый раствор, заключены в круглые скобки. Люминофоры, входящие в виде механических смесей, отделены точкой с запятой. Эффективность (отдача) и время послесвечения (пятый и шестой столбцы) зависят от влияния многих факторов, и поэтому их значения, приведенные в таблице, следует рассматривать как ориентировочные.  

Оставляя в стороне индивидуальные особенности химического состава люминофора, необходимо в первую очередь отметить влияние плотности тока. При изменении ее разность потенциалов экрана и анода не остается постоянной. С увеличением плотности тока она растет, как если бы повышенная концентрация электронов затрудняла достижение равновесного состояния. Это особенно резко проявляется при возбуждении неподвижным лучом. Одновременное повышение плотности тока и энергии электронов создает еще менее благоприятную обстановку для равновесия. При повышенной энергии бомбардирующих частиц одинаковому изменению плотности тока соотвег ствует значительно большая разность потенциалов.  

А - постоянная, зависящая от химического состава люминофора.  

Параметры экранов ЭЛТ.

Экраны первых трех групп обычно отличаются только химическим составом люминофора. Для экранов четвертой и пятой групп применяют двухслойное покрытие люминофорами.  

Схема энергетических уровней и электронных переходов между ними при поглощении и излучении у молекул люминесцентных веществ.

В основу классификации могут быть положены различные признаки: химический состав люминофоров, метод возбуждения свечения, длительность свечения.  

Для исправления цветности излучения применяют люминофор, атомы которого возбуждаются ультрафиолетовым излучением горелки. Химический состав люминофора подобран так, что максимум излучения его возбужденных атомов расположен в оранжево-красной части спектра. Для видимого излучения горелки люминофор практически прозрачен. Смешение спектров излучений горелки и люминофора делает лампу приемлемой для наружного освещения. Продолжительность пускового периода ламп ДРЛ составляет 3 - 10 мин. Повторное зажигание возможно через 5 - 8 мин. Лампы ДРЛ выпускают мощностью 80, 125, 250, 400, 700, 1000 и 2000 Вт. Лампа мощностью 2 кВт рассчитана на напряжение 380 В, остальные - на напряжение 220 В.  

Несомненно, все новое привлекательное и манящее. Сегодня все популярнее становится применение элементов светонакопительной энергии, так называемых люминофоров. Такие элементы активно используются на обозначениях в населенных пунктах, на и т.д., все чаще их стали применять в интерьерах, выделяя определенные предметы или целые экспозиции. Естественно у многих возникает вопрос о том, что такое люминофор.

Люминофор - специальный химический состав, обладающий светонакопительной памятью. Свет поглощается из окружающей среды и выделяется в виде световой энергии в условиях затемнения. Люминофоры в готовом виде существуют в природе. По классификации они бывают органического и неорганического происхождения. При наличии необходимых веществ можно приготовить люминофор своими руками.

В производстве и быту чаще применяются фотолюминофоры. Они не растворяются в воде, прекрасно переносят ультрафиолет, не выделяют вредных для здоровья испарений и излучений. Люминофоры такого типа пожаробезопасны, легки в применении и эксплуатации. Свечение выделяемое такими препаратами удерживается в течение суток. Безусловно, заинтересованные пользователи задаются вопросом о том, где купить люминофор. Приобрести люминофоры необходимой расцветки можно у поставщиков различных промышленных товаров, либо в специализированных интернет-магазинах.

Обладают неограниченной сферой применения, начиная от искусства боди-арта и заканчивая оформлением интерьеров и тюнингованием автомобилей. Следуя моде, безусловно, многие попытаются украсить окружающие предметы интересными свечениями, попытавшись сделать люминофор своими руками. Теоритически это возможно. Главное правильно подобрать пропорции расходных материалов и создать оптимальные условия для химической реакции.

Для того чтобы сделать люминофор своими руками, необходимо иметь в наличии и хвойный концентрат.

Для того чтобы был результат, все элементы необходимо брать в чистом виде без примесей. Их можно приобрести в нужном количестве в аптеках. Концентрат растворяют в чистой воде в соотношении 1 г на 50 мл. Определить, что хвойного концентрата достаточно, можно по цвету - он должен быть ярко-желтым. Отдельно необходимо взвесить одинаковые нормы борной кислоты, примерно по 2 грамма. Это можно сделать при помощи весов или чайной ложки.

На заранее подготовленную пластинку алюминия наносится порция борной кислоты, смешивается с хвойным раствором (10 кап.), выравнивается по поверхности (примерно, слой смеси должен быть около 2-3 мм). Пластинку помещают на плитку для прогрева. Важно, чтобы полностью образующиеся пузырьки необходимо аккуратно прокалывать, используя иглу. Сделанный таким образом люминофор своими руками после полного затвердевания будет светиться в темноте.

Здесь представлен один способ изготовления люминофора. На самом деле существует порядка десятка рецептов, некоторые из них представляют собой сложный технологический процесс, требующий специального оборудования и условий.

ЛЮМИНОФОРЫ (от лат. lumen, род. падеж luminis - свет и греч. phoros - несущий), синтетич. в-ва, способные преобразовывать разл. виды энергии в световую - люминесцировать. По типу возбуждения подразделяются на фото-, катодо-, электро-, рентгено-, радио-, хемилюминофоры и др. (см. также , Хемилюминесценция).
Неорганические люминофоры (). Их свечение м.б. обусловлено как св-вами в-ва основы, так и наличием примесей - , к-рые образуют в осн. в-ве центры свечения, соактиватора и . обычно составляет 10 -1 -10 -3 %. Существуют самоактивир. люминофоры, не содержащие , напр. CaWO 4 . Л юминофоры обозначают ф-лой основы с указанием и , часто соактиватора, напр. ZnS: Ag, Ni; в-во после знака ":" - , соактиватор или . Большинство неорг. люминофоров имеет кристаллич. структуру и относятся к . Требования к люминофорам - яркость и цвет свечения, длительность послесвечения, и др. - определяются параметрами устройств, в к-рых их применяют. Л юминофоры обычно используют в виде относительно тонких поликристаллич. слоев (1-100 мкм), наносимых на внутр. пов-сть светящихся - экранов электровакуумных приборов. Состав нек-рых фото- и катодолюминофоров и области их применения представлены в таблице. Фотолюминофоры возбуждаются оптич. излучением в диапазоне от вакуумной УФ до ближней ИК области. наиб. широкое применение фотолюминофоры находят в люминесцентных лампах низкого . В лампах для общего освещения используют галофосфат Са -3[Са 3 (РО 4) 2 ] . Са(Сl, F) 2: Sb, Mn, в лампах высокого с исправленной цветопередачей - смеси на основе и , излучающие в синей, зеленой и красной областях спектра. Свечение возбуждается резонансной линией Hg с l = 253,7 нм. Световая отдача (отношение светового потока лампы к мощности) ламп с галофосфатным люминофором составляет 85 Лм/Вт, ламп со смесями - от 50 до 60 Лм/Вт. Созданы лампы "нового поколения" с люминофорами на основе РЗЭ ( , и др.), сочетающие высокую светоотдачу (~ 95 Лм/Вт) с высоким качеством цветопередачи. Фотолюминофоры применяют для исправления цветности ламп высокого , ламп, излучающих в УФ области, и т.д. (см. табл.). Катодолюминофоры возбуждаются пучком ; используются в экранах кинескопов, в , электроннолучевых и радиолокац. установках. В кинескопах цветного изображения применяют люминофоры с синим (l макс 455 нм), зеленым (l макс 525 нм) и красным (l макс 612 и 620 нм) цветом свечения. Их наносят на экран кинескопа в виде точек, расположенных треугольником, или чередующихся полос. Суммарный цвет изображения получается при сложении трех цветов свечения нанесенных люминофоров и зависит от соотношения их яркостей. Для получения хорошей цветопередачи цвет свечения исходных люминофоров должен быть по возможности более насыщенным, для чего поверхность "синего" люминофора пигментируют СоАl 2 О 4 , а "красного" - Fe 2 O 3 .

* При напряжении 6 кВ. ** При напряжении 14 кВ. *** При напряжении 12 кВ.

Покрытие кинескопов черно-белого изображения состоит из смеси люминофоров, имеющих синий и желто-зеленый (l макс 560 нм) цвет свечения, обеспечивающих в целом белый свет свечения кинескопа. Для повышения контрастности используют пигментирование "синего" люминофора . Электролюминофоры возбуждаются переменным или постоянным электрич. полем. Hаиб. распространенные электролюминофоры - ZnS: Сu и Zn(Cd)S(Se) : Сu. В зависимости от введенного дополнительно к Сu соактиватора (Сl, Аl, Вr, Са или Mn) получают люминофоры, обладающие голубым, зеленым, желтым, оранжевым и красным цветом свечения. Рентгенолюминофоры возбуждаются рентгеновскими лучами; применяются при рентгенологич. обследованиях человека и в пром. . Люминофоры CaWO 4 нашел применение в мед. экранах, пром. с использованием малосeребряных материалов и при высоких напряжениях. В разл. типах мед. рентгенологич. экранов применяют также BaSO 4: Pb; (Sr,Ba)SO 4: Eu; BaF,Cl: Eu; Ba 3 (PO 4) 2: Eu; LaOBr: Tb,Yb; ZnS: Ag; ZnS . CdS: Ag; CsI: Tl. Радиолюминофоры возбуждаются радиоактивным излучением; применяются для и . При обычно используют св-во нек-рых люминофоров высвечивать при повышении т-ры энергию, запасенную при возбуждении. Для g - и рентгеновского излучения применяют LiF: Mg,Ti и MgB 4 O 7: Dy, для быстрых - CaS: Na, Bi, Zn; для a -радиометрии - ZnS: Ag. Среди неорг. люминофоров большое практич. применение находят также люминесцирующие стекла. Их получают при варке стекла, добавляя в шихту , чаще РЗЭ или . Стекла обладают хорошей оптич. прозрачностью и могут применяться в качестве , а также визуализаторов изображения.
Органические люминофоры (люминоры, органолюминофоры). Их свечение обусловлено хим. строением орг. соед. и сохраняется в разл. . По хим. строению различают след. орг. люминофоры: ароматич. или их производные (полифенильные , с конденсированными ароматич. ядрами или арилэтиленовой и арилацетиленовой группировками), 5- и 6-членные гетероциклы и их производные, соед. с карбонильными группами; к орг. люминофорам относят также комплексы с орг. . Орг. фотолюминофоры применяют в качестве флуоресцентных , свечение к-рых вызывается УФ и коротковолновым видимым излучением. представляют собой твердые р-ры орг. люминофоров или их смесей с в разл. смолах (чаще всего в составе карбамид-и меламиноформальдегилных смол, модифицированных одно- и или арилсульфамидами). Для получения желтого цвета используют обычно 3-метоксибензантрон, голубого - арилэтиленовые замещенные 2,5-диарилоксазолов, оранжевого - смесь 3-метоксибензантрона с С и 6Ж. Нек-рые орг. люминофоры применяют для окрашивания и синтетич. волокон, оптич. отбеливания , натуральных и искусств. волокон и разл. покрытий. Так, для окрашивания применяют С (красный цвет), 2,2"-дигидрокси-1,1"-нафтальазин (желтый), смесь 2,2"-дигидрокси-1,1"-нафтальазина с (зеленый), производные пиримидинантрона (красно-оранжевый), для окрашивания в оранжево-красные окраски - нафтоиленбензилимидазолы и его замещенные. При оптич. отбеливании люминофоры, поглощая свет в ближней УФ-области, флуоресцируют в фиолетовой (l макс 415-429 нм), синей (430-440 нм) или зелено-синей (441-466 нм) частях видимой области спектра. Оптич. наложение их и желтых лучей, отраженных отбеливаемым материалом, вызывает ощущение белизны. При оптич. отбеливании используют производные ,

Люминофо́ры (от лат. lumen - свет и греч. phoros - несущий), вещества, способность которых светиться под действием внешних факторов (см. Люминесценция), используется для практических целей. Люминофоры применяют для преобразования различных видов энергии в световую.

По химической природе различают органические люминофоры (органолюминофоры), и неорганические (фосфоры). Фосфоры, имеющие кристаллическую структуру, называются кристаллофосфорами .

По типу возбуждения различают фотолюминофоры, рентгенолюминофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофоры и т. д. Некоторые вещества могут люминесцировать при различных видах возбуждения, т. е. являются люминофорами смешанного типа (например, ZnS, легированный Cu, является фото-, катодо- и электролюминофором).

Требования к параметрам люминофоров определяются условиями их применения. Люминофоры различаются по типу возбуждения, спектру возбуждения (для возбуждения различных фотолюминофоров меняется от коротковолнового ультрафиолетового до ближнего инфракрасного), спектру излучения, выходу излучения, времени возбуждения, свечения и длительности послесвечения.

Цвет свечения определяется материалом основы люминофора, природой и концентрацией вводимых примесей-активаторов, которые образуют в основном веществе (основании) центры свечения. Подбором люминофора и соответствующих центров свечения можно варьировать длину волны люминесценции. Даже в одном люминофоре, меняя тип примесей, можно регулировать спектральный состав излучения. Например, люминофоры на основе ZnS отличаются высокой яркостью и светоотдачей в видимой области спектра. При введении в ZnS активаторов получаем для кристаллов ZnS (Ag) свечение голубое, для ZnS(Cu) - зеленое, а для ZnS(Mn) - оранжевое. Если же в ZnS ввести CdS, то спектр люминесценции сместится в сторону более длинных волн. Люминесценция в красной области спектра получается при использовании в качестве основы люминофора полупроводниковых твердых растворов Zn 1-x Cd x S и ZnS 1-x Se x .

Органические люминофоры представляют собой сложные высокомолекулярные соединения: ароматические углеводороды и их производные, гетероциклические соединения, комплексные соединения атомов металла с органическими лигандами и т.д. Механизм свечения органических люминофоров обычно внутрицентровой. Органические люминофоры могут люминесцировать в растворах (флуоресцеин, родамин) и в твердом состоянии (пластические массы и антрацен, стильбен и другие органические кристаллы), обладают ярким свечением и очень высоким быстродействием. Цвет люминесценции органических люминофоров может быть подобран для любой части видимой области. Применяются для люминесцентного анализа, изготовления люминесцирующих красок, указателей, оптического отбеливания тканей и т. д.

Основное применение среди неорганических люминофоров имеют кристаллофосфоры. К твердым неорганическим люминофорам относятся также люминесцирующие стекла, порошки, тонкие пленки. Люминесцирующие стекла изготовляют на основе стеклянных матриц различного состава. При варке стекла в шихту добавляют активаторы, чаще всего соли редкоземельных элементов или актиноидов. Такие люминофоры применяются в лазерах. В светотехнике широко используют различные порошковые люминофоры, многие их которых являются бертоллидами, т. е. имеют переменный химический состав (Zn 0, 6 Cd 0, 4 S, Zn 0, 75 Cd 0, 25 S, Zn S 0, 85 Se 0, 15). На основе порошковых электролюминофоров изготовляются плоские безвакуумные источники света сравнительно большой площади, которые нашли применение в светящихся панелях, табло, управляемых шкалах, мнемонических схемах, твердотельных экранах и т. д. Благодаря согласованию по спектральным характеристикам электролюминофоров с фотосопротивлениями создаются различные оптоэлектронные системы: приборы автоматики - оптроны, усилители и преобразователи изображения, например для рентгеноскопии. Получены тонкопленочные электролюминесцентные излучатели, которые позволяют получать яркость, сопоставимую по величине с яркостью обычного телевизионного экрана. В качестве активного слоя в них используется сульфид цинка, легированный марганцем или фторидами редкоземельных элементов. Излучатели на их основе, обладая большой яркостью, дают возможность получить полную цветовую гамму в плоскостных экранах для дисплеев. На их основе уже созданы эффективные излучатели сине-зеленого свечения (SrS (Cе), зеленого (СаS (Се)), красного (СаS (Еu), СаS (Еr)) и белого свечения (CaS (Рr, К), SrS (Но, Nd), SrS:(Sm, Cе)).

φορός - несущий) - вещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение (люминесцировать).

Основные сведения

По химической природе люминофоры разделяются на неорганические (фосфо ́ры), большинство из которых относится к кристаллофосфо ́рам, и органические (органолюминофоры). Свечение неорганических люминофоров (кристаллофосфо ́ров) обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов , содержащихся в малых количествах (от 2 % до 0,0001 %).

) обычно являются ионами металлов; например, свечение сульфида цинка активируется ионом меди . Неорганические люминофоры применяют в люминесцентных лампах , электронно-лучевых трубках , для изготовления рентгеновских экранов, служат индикаторами радиации и др. Органические люминофоры (люмогены) применяют для изготовления ярких флуоресцентных красок, текстиля, пластмасс, украшений, типографии, полимерной глины, обоев, тату пигментов, косметики, люминесцирующих материалов, используют в чувствительном люминесцентном анализе в химии , биологии , медицине и криминалистике .

Разновидности

Существует несколько разновидностей люминофоров. Из них стоит выделить следующие:

1. Фотолюминофоры - разновидность люминофоров, которые обладают свойствами сохранения накопленной энергии при возбуждении, и её отдачи, с обладанием собственного послесвечения какой-либо продолжительности после прекращения возбуждения в виде светового излучения в видимой, ультрафиолетовой или инфракрасной зоне.

См. также

Напишите отзыв о статье "Люминофор"

Примечания

Литература

• Жиров Н. Ф. Люминофоры. - М .: Гос. изд-во оборонной пром-ти, . - 480 с.

• Казанкин О.Н., Марковский Л.Я., Миронов И.А. . - 1975. - 192 с.

Отрывок, характеризующий Люминофор

Николай с удивлением смотрел на ее лицо. Это было то же лицо, которое он видел прежде, то же было в нем общее выражение тонкой, внутренней, духовной работы; но теперь оно было совершенно иначе освещено. Трогательное выражение печали, мольбы и надежды было на нем. Как и прежде бывало с Николаем в ее присутствии, он, не дожидаясь совета губернаторши подойти к ней, не спрашивая себя, хорошо ли, прилично ли или нет будет его обращение к ней здесь, в церкви, подошел к ней и сказал, что он слышал о ее горе и всей душой соболезнует ему. Едва только она услыхала его голос, как вдруг яркий свет загорелся в ее лице, освещая в одно и то же время и печаль ее, и радость.
– Я одно хотел вам сказать, княжна, – сказал Ростов, – это то, что ежели бы князь Андрей Николаевич не был бы жив, то, как полковой командир, в газетах это сейчас было бы объявлено.
Княжна смотрела на него, не понимая его слов, но радуясь выражению сочувствующего страдания, которое было в его лице.
– И я столько примеров знаю, что рана осколком (в газетах сказано гранатой) бывает или смертельна сейчас же, или, напротив, очень легкая, – говорил Николай. – Надо надеяться на лучшее, и я уверен…
Княжна Марья перебила его.
– О, это было бы так ужа… – начала она и, не договорив от волнения, грациозным движением (как и все, что она делала при нем) наклонив голову и благодарно взглянув на него, пошла за теткой.
Вечером этого дня Николай никуда не поехал в гости и остался дома, с тем чтобы покончить некоторые счеты с продавцами лошадей. Когда он покончил дела, было уже поздно, чтобы ехать куда нибудь, но было еще рано, чтобы ложиться спать, и Николай долго один ходил взад и вперед по комнате, обдумывая свою жизнь, что с ним редко случалось.
Княжна Марья произвела на него приятное впечатление под Смоленском. То, что он встретил ее тогда в таких особенных условиях, и то, что именно на нее одно время его мать указывала ему как на богатую партию, сделали то, что он обратил на нее особенное внимание. В Воронеже, во время его посещения, впечатление это было не только приятное, но сильное. Николай был поражен той особенной, нравственной красотой, которую он в этот раз заметил в ней. Однако он собирался уезжать, и ему в голову не приходило пожалеть о том, что уезжая из Воронежа, он лишается случая видеть княжну. Но нынешняя встреча с княжной Марьей в церкви (Николай чувствовал это) засела ему глубже в сердце, чем он это предвидел, и глубже, чем он желал для своего спокойствия. Это бледное, тонкое, печальное лицо, этот лучистый взгляд, эти тихие, грациозные движения и главное – эта глубокая и нежная печаль, выражавшаяся во всех чертах ее, тревожили его и требовали его участия. В мужчинах Ростов терпеть не мог видеть выражение высшей, духовной жизни (оттого он не любил князя Андрея), он презрительно называл это философией, мечтательностью; но в княжне Марье, именно в этой печали, выказывавшей всю глубину этого чуждого для Николая духовного мира, он чувствовал неотразимую привлекательность.