Plaques photoluminescentes : Comment fonctionnent-elles ?
Vous les avez probablement déjà rencontrés : des panneaux qui se “chargent” en absorbant la lumière et qui s’illuminent ensuite dans l’obscurité. Il s’agit de plaques photoluminescentes, qui peuvent s’avérer particulièrement utiles pour les sorties de secours en cas de coupure de courant.
Mais comment cela fonctionne-t-il ? Dans cet article, nous allons explorer ces phénomènes plus en détail et expliquer la science qui se cache derrière ces panneaux.
Photoluminescence
La photoluminescence se produit lorsqu’un matériau absorbe de la lumière qui est réémise ultérieurement.
1-Absorption de particules de lumière
Tout commence par l’absorption de particules de lumière (photons) par les pigments des signes. Les pigments contiennent des éléments spéciaux, notamment des métaux des terres rares dotés de propriétés électroniques appropriées.
Qu’entend-on par propriétés électroniques adéquates ? Cela signifie que la structure du matériau et la disposition des électrons permettent d’absorber une large gamme d’énergies lumineuses. Il existe donc de nombreux niveaux d’énergie vers lesquels les électrons peuvent se déplacer lorsqu’ils absorbent la lumière.
2-Augmentation de l’énergie
Lors de l’absorption, un processus appelé excitation est déclenché. Ce processus fait passer les électrons du pigment à des niveaux d’énergie plus élevés.
Il est important que les photons ayant la bonne quantité d’énergie atteignent les électrons du pigment, car les électrons n’acceptent que les photons ayant la quantité exacte d’énergie nécessaire pour “sauter” à de nouveaux niveaux.
3-Libération d’énergie sous forme de lumière
Lorsqu’une source de lumière externe disparaît, les électrons excités se “détendent” et veulent passer de leur état actuel, instable, à leur état normal, plus stable. Ils libèrent ainsi l’énergie excédentaire qu’ils ont absorbée sous la forme de photons. C’est exactement cette lumière que nous voyons comme une “lueur” provenant du panneau.
Phosphorescence
La phosphorescence est un type particulier de photoluminescence qui se caractérise par une émission de lumière de longue durée, ce qui est idéal pour les panneaux d’urgence. Pour l’essentiel, le processus fonctionne de la même manière, mais avec quelques différences importantes :
1-Des pigments phosphorescents spéciaux
Pour une émission lumineuse de longue durée, on utilise des pigments phosphorescents spéciaux. Ces pigments contiennent souvent de l’aluminate de strontium, qui est l’option la plus durable et la plus lumineuse disponible dans le commerce.
2-État triplet (au lieu d’un état singulet)
Habituellement, lorsque les pigments absorbent la lumière, le matériau passe à un état singulet excité, où les électrons tournent dans des directions opposées. Dans la phosphorescence, cependant, les électrons peuvent éventuellement entrer dans un état triplet, où ils tournent dans la même direction. Dans la section suivante, nous expliquerons pourquoi il est si important d’atteindre un tel état.
3-Transitions “interdites
Lorsque les électrons veulent finalement revenir à leur niveau d’énergie initial (et donc émettre de la lumière), cela se produit beaucoup plus lentement que pour d’autres types de photoluminescence. Cela est dû au processus de transition lui-même, lorsque les électrons se “détendent”.
La transition d’un état triplet à un état singulet est en fait considérée comme “interdite” par les règles de la mécanique quantique. Cela ne signifie pas pour autant qu’elle est impossible, mais plutôt qu’elle est beaucoup moins probable et qu’elle prend donc plus de temps. C’est pourquoi la lumière est émise sur une période aussi longue.
Nous venons de plonger dans les océans de la photoluminescence et de la phosphorescence. Sous la surface, nous avons tout appris, de l’absorption de la lumière aux transitions “interdites” qui font que le matériau libère son énergie lentement. Et c’est ainsi que les secrets lumineux des panneaux ont été révélés.
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