Фотолюминесцентные материалы - принцип работы и сравнение

Немного истории

Люминесценция была известна еще в древние времена, когда люди замечали отсвет в некоторых минералах. В середине XIX века были открыты некоторые ее свойства, но не было практических решений для того, чтобы разглядеть время на циферблате часов в полной темноте. В начале XX в. были разработаны светящиеся вещества, и первым стал радий, открытый Марией Кюри и ее мужем Пьером в 1898 году. Часы стали важным инструментом во время Первой мировой войны, позволяющие солдатам на полях боя читать время в темное время суток.

В 1920-х годах стало очевидным вред от повторного воздействия радиоактивных материалов. Это привело к судебному разбирательству "Радиевые девочки" и принятию новых законов о безопасности труда. В середине XX века ученым удалось определить, что даже минимальное воздействие радиоактивного вещества представляет угрозу для здоровья.

На смену радию пришло тритий - легковоспламеняющийся изотоп водорода с очень слабой радиоактивностью. Он использовался в часах до 1990-х годов, когда он также был запрещен из-за низкой, но все же существующей угрозы для здоровья.

С начала 1990-х годов применялись уже только нерадиоактивные материалы под торговыми марками LumiNova и Super-LumiNova. Они основаны на стронций-алюминате и не требовали дополнительного питания для работы.

Принципы работы фотолюминесцентных материалов

В зависимости от своих характеристик, материалы могут светиться разными цветами и с различной интенсивностью. Этот механизм делает их эффективными для использования в знаках безопасности, которые должны быть видимыми даже при слабой освещенности.

Основные этапы механизма фотолюминесценции

Поглощение света. Фотон с определенной энергией взаимодействует с электронами в атомах или молекулах материала, вызывая их переход в возбужденное состояние. После поглощения энергии электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Это состояние является временным и нестабильным.
Переход. Далее он постепенно теряет свою энергию через различные механизмы (столкновения с другими атомами), что приводит к его возвращению на основное энергетическое состояние.
Излучение света. Часть потерянной энергии освобождается в виде другого фотона, который имеет более низкую энергию и, соответственно, большую длину волны.
Задержка и дельта-излучение. ФЛМ могут задерживать поглощенную энергию и излучать свет в течение определенного времени после прекращения источника освещения (послесвечением). Эти принципы позволяют их внедрять в различные сферы, такие как: аварийное освещение, декоративные элементы и информационные знаки.

Продолжительность свечения

Она варьируется в зависимости от их химического состава, структуры, физико-химических характеристик, условий эксплуатации материала. Для большинства ФЛМ длительность послесвечения составляет от 30 минут до 30 с лишним часов.

Ключевые характеристики

Яркость свечения через 10/60 минут ≥ 200/25 мкд/м².
Длительность послесвечения ≥ 1440 минут.
Показатели пожарной опасности: V2 - группа воспламеняемости, 25% - кислородный индекс, G2 - группа горючести, D2 - группа дымообразующей способности, T2 - группа по токсичности продуктов горения (не являются источником возгорания и не поддерживают горение).

Устойчивость материалов

При выборе фотолюминесцентных материалов для ФЭС необходимо учитывать не только их время свечения. Устойчивость к внешним факторам играет важную роль, особенно там, где они могут подвергаться воздействию влаги, механических повреждений или ультрафиолетового излучения. Большинство светонакопительной продукции разработано с учетом этих факторов, что дает им сохранять свои светящиеся свойства на протяжении длительного времени и при различных условиях эксплуатации.

Различие между флуоресценцией и фотолюминесценцией

Флуоресценция и фотолюминесценция — это два разных типа, которые имеют свои особенности. Флуоресценция происходит почти мгновенно после поглощения света и прекращается сразу же, как только источник отключается. Этот процесс длится обычно от нескольких наносекунд до микросекунд. Активируется УФ и видимым светом.

Второй вариант характеризуется более длительным временем свечения: материал продолжает излучать свет от миллисекунд до нескольких часов. Это происходит благодаря тому, что электроны задерживаются в возбужденных состояниях и «дают» послесвечение.

Применение в области безопасности

Безопасность в общественных местах и на производстве имеет первостепенное значение для защиты жизни и здоровья людей. Непредвиденные ситуации, такие как пожары, аварии или другие чрезвычайные происшествия в общественных местах и на производстве, могут произойти в любое время, и важно, чтобы организации были готовы к ним.

Аварийные выходы

Фотолюминесцентные материалы (ФЛМ) представляют собой эффективное решение для обозначения путей эвакуации в зданиях/сооружениях и обеспечения безопасности при ограниченной видимости или полном отсутствии света.

Они обеспечивают чёткую маркировку направления к выходам даже при отсутствии электрического освещения. Знаки не отбрасывают тень и хорошо видны сквозь дым, что критически важно в пожароопасных ситуациях даже в густом дыму.

Эффективные меры безопасности включают в себя знаки и указатели. Маркеры могут быть установлены как на стенах, так и на полу для создания непрерывного пути к выходу.

Опасные зоны и оборудование

Указатели предупреждают о наличии вредных веществ, электрооборудования или других потенциально опасных участков.
Полосы или стрелки, нанесенные на пол, указывают на зоны с движущимися механизмами или места, где требуется особая осторожность.

Склады и производственные помещения

Обозначение путей движения, складских мест и зон разгрузки/погрузки.
Маркировка опасного оборудования (подъемных механизмов или машин, требующих особой осторожности).

Примеры успешных внедрений

В современных торговых центрах, школах, больницах и административных учреждениях разметка из ФЛМ помогает обеспечить безопасный вывод людей и минимизировать риск травм. В аэропортах и на железнодорожных станциях используются для указания выходов и маршрутов эвакуации, что особенно важно при высокой проходимости и потенциальных угрозах. Также помогает водителям и пешеходам находить выходы в темных подземных пространствах, где стандартное освещение может быть недостаточным.
В вагонах метро знаки и указатели, выполненные из фотолюминесцентного материала, размещаются на стенах и потолках. В автобусах полосы и стрелки наносят на пол и двери. Могут использоваться светонакопительные наклейки на стеклах, указывающие на экстренные выходы.
Четкая и понятная навигация в темноте снижает уровень стресса и паники у пассажиров, помогает им действовать более рационально.
Использование светоотражающих дорожных знаков в сочетании с фотолюминесцентным фоном дополнительно повышает видимость указателя.

Сравнительный анализ светонакопительных материалов

Фотолюминесцентный пластик, пленка и краска обладают схожими свойствами, но отличаются по своим характеристикам и применению.

Пленка легко заменяется, а краска чаще подвержена износу и требует периодического обновления. Она гораздо более универсальна. Она предлагает дополнительные визуальные эффекты, однако менее прочная при высоких нагрузках.

Листовой пластик более устойчив к механическим повреждениям и воздействию внешней среды, чем его конкуренты, наиболее эффективен для создания жестких, долговечных знаков и указателей. Выглядит более профессионально и устойчиво, но менее разнообразен в дизайне.

Фотолюминесцентная краска предоставляет наибольшую гибкость в дизайне, так как есть возможность нанесения на любые поверхности и создание сложных форм и узоров.

Краска дает возможность создавать более детализированные и художественные решения, но при этом её долговечность варьируется. Она наиболее универсальна в работе и при необходимости сложных геометрических форм, но имеет меньший срок службы по сравнению с другими вариантами. Перед нанесением краски в некоторых случаях потребуется предварительное нанесение белого грунта.

Как правильно выбрать

При подборе материала надо учитывать конкретные требований проекта, размера объекта, срока службы, удобства применения и бюджета. Он основывается на конкретных задачах, условиях эксплуатации и визуальных предпочтениях. Для ФЭС он зависит от конкретных требований к времени свечения и устойчивости. Важно учитывать эти факторы, чтобы обеспечить оптимальную безопасность и эффективность системы.

Другие статьи:

Технологии печати на фотолюминесцентной пленке

Новые стандарты безопасности: что изменится в требованиях к ФЭС

Элементы фотолюминесцентной эвакуационной системы

Креативные решения: маркетинг с применением фотолюминесценции

Словарик фотолюминесцентных терминов

Процесс печати планов эвакуации на фотолюминесцентной пленке

6 мифов о фотолюминесцентных лентах

Изготовление дорожных знаков: особенности и требования

О типах элементов фотолюминесцентных эвакуационных систем

Светоотражающая пленка для дорожных знаков по ГОСТ

Обзор стандартов и требований к планам эвакуации