발광 — 광원의 메커니즘 및 응용

발광은 물질이 흡수한 에너지를 광학 복사로 변환하는 과정에서 발생하는 물질의 발광입니다. 이 글로우는 물질을 가열하여 직접 발생하지 않습니다.

현상의 메커니즘은 내부 또는 외부 소스의 영향으로 원자, 분자 또는 결정이 물질에서 여기된 다음 광자를 방출한다는 사실과 관련이 있습니다.

여기된 상태의 수명에 따라 달라지는 이렇게 얻어진 발광의 지속 시간에 따라 빠르게 소멸하는 발광과 오래 지속되는 발광으로 구분됩니다. 첫 번째는 형광, 두 번째는 인광입니다.

물질이 빛나려면 스펙트럼이 불연속적이어야 합니다. 즉, 원자의 에너지 준위가 금지된 에너지 대역에 의해 서로 분리되어야 합니다. 이러한 이유로 연속적인 에너지 스펙트럼을 가진 고체 및 액체 금속은 전혀 발광하지 않습니다.

금속에서 여기 에너지는 단순히 지속적으로 열로 변환됩니다.그리고 단파장 범위에서만 금속이 X선 형광을 경험할 수 있습니다. 즉, X선의 작용에 따라 2차 X선을 방출합니다.

발광 여기 메커니즘

발광 여기에는 여러 가지 메커니즘이 있으며, 이에 따라 여러 유형의 발광이 있습니다.

• Photoluminescence — 가시광선과 자외선 범위의 빛에 의해 여기됩니다.

• 화학 발광 — 화학 반응에 의해 유도됩니다.

• Cathodoluminescence — 음극선(빠른 전자)에 의해 여기됩니다.

• 음발광은 초음파에 의해 액체에서 여기됩니다.

• Radioluminescence — 전리 방사선에 의해 흥분됩니다.

• 마찰발광은 인광체를 문지르거나 부수거나 분리(하전된 조각 사이의 전기 방전)하여 여기되며, 이 경우 방전광은 광발광을 여기시킵니다.

• 생물 발광은 독립적으로 또는 다른 공생 참가자의 도움을 받아 살아있는 유기체의 빛입니다.

• Electroluminescence — 형광체를 통과하는 전류에 의해 여기됩니다.

• Candoluminescence는 빛나는 빛입니다.

• 열발광은 물질을 가열하면 여기됩니다.

광원에서 발광의 사용

발광 광원은 빛이 발광 현상을 기반으로 하는 광원입니다. 따라서 모든 가스 방전 램프는 형광 및 혼합 방사원입니다. 축광 램프에서 글로우는 방전 방출에 의해 여기된 인광체에 의해 생성됩니다.

백색 LED는 일반적으로 청색 InGaN 결정과 황색 형광체를 기반으로 합니다.대부분의 제조업체에서 사용하는 황색 형광체는 3가 세륨과 합금된 이트륨-알루미늄 가넷의 변형입니다.

이 형광체의 발광 스펙트럼은 545nm 영역에서 특징적인 최대 파장을 갖는다. 스펙트럼의 장파 부분이 단파 부분을 지배합니다. 갈륨과 가돌리늄을 첨가하여 형광체를 수정하면 스펙트럼의 최대값을 차가운 영역(갈륨) 또는 따뜻한 영역(가돌리늄)으로 이동할 수 있습니다.

Cree LED에 사용되는 형광체의 스펙트럼으로 판단하면 이트륨-알루미늄 가넷 외에 최대 방출이 적색 영역으로 이동한 형광체가 백색 LED 형광체에 추가됩니다.

비교 형광등으로LED에 사용되는 형광체는 수명이 길고 형광체의 노화는 주로 온도에 의해 결정됩니다. 형광체는 일반적으로 매우 뜨거워지는 LED 크리스탈에 직접 적용됩니다. 인에 영향을 미치는 다른 요인은 서비스 수명에 덜 두드러진 영향을 미칩니다.

인광체의 노후화는 LED의 밝기를 감소시킬 뿐만 아니라 생성된 빛의 음영도 변경합니다. 형광체의 현저한 열화로 발광의 푸른 색조가 명확하게 보입니다. 이것은 인광체의 변화하는 속성과 스펙트럼이 LED 칩의 내부 방출을 지배하기 시작한다는 사실 때문입니다. 인 격리 층 기술의 도입으로 열화 속도에 대한 온도의 영향이 감소합니다.

발광의 다른 응용

포토닉스는 전계발광과 광발광을 기반으로 한 변환기와 광원을 주로 사용합니다: LED, 램프, 레이저, 발광 코팅 등. — 이것은 정확히 발광이 매우 널리 사용되는 분야입니다.

또한 발광 스펙트럼은 과학자들이 물질의 구성과 구조를 연구하는 데 도움이 됩니다. 발광 방법을 통해 나노입자의 크기, 농도 및 공간 분포뿐만 아니라 반도체 구조에서 비평형 전하 캐리어의 여기 상태 수명을 결정할 수 있습니다.

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