荧光粉(philips).

LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS荧光粉LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS内容•荧光粉的定义及背景介绍•荧光粉的发光原理•常用荧光粉简介•荧光粉的制造和涂覆工艺应用产品激发能照明各种荧光灯紫外线荧光屏彩色电视机,电脑显示器,雷达电子医疗成像及放大X-射线激光光盘,打印机,激光读取头电流红外线转换器夜视镜红外线在能量作用下会发光的固体材料,且该材料在发光过程中温度不变,就是荧光粉LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS白炽灯光谱ILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSI低压荧光汞灯明泡的光谱2332LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS荧光灯的能量分配I荧光灯100%放电能量83.5%发射能量66%紫外线发射62.5%电极发热16.5%电弧发热17.5%3.5%可见光荧光粉玻璃总热损失72%可见光28%LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS4000K荧光灯光谱ILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS概念•量子效率•紫外线吸收率•激发光谱•反射或吸收光谱•发射光谱IILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSM=Mg2+,Ca2+,Sr2+,Ba2+,B3+,Al3+,Si4+,P5+,Y3+,LanA=Eu,Sb,Tb,EuorMnO=O2-,F-orCl-IILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSS=C3+,Pb2+,andSb3+IILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS由Sb3+andMn2+为发射剂的钙卤粉发射光谱Sb3+在钙卤粉中即是敏化剂又是激活剂.II纯锑LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSG.S.=基态E.S.=激发态r=平衡距离的差值exc=激发em=发射S=I基态和激发态的交点.E=活化能II潜能图LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSI%IILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS由潜能图可以解释：1.激发和发射的变宽；2.激发和发射间的STOKES迁移；3.发射光谱形状和量子效率的温度特性。IILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIIr对荧光粉效率的影响发光中心电子轨道半径(A)Dr(A)基态激发态W6+(O2-)n0.580.750.17Sb3+0.971.160.19Sb5+0.440.970.53Ce3+0.821.070.25Eu2+0.740.980.24Sb5+是唯一的没有观测到发光的离子,离子发光的条件是Dr的绝对值小于0.3A。LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII荧光粉RM2+(A)Tq（K）CaAl12O19:Eu2+1.00420SrAl12O19:Eu2+1.16460BaAl12O19:Eu2+1.36670三种Eu2+(r0=1.17A)荧光粉的猝灭温度,在此Dr0。荧光粉RM2+(A)Tq（K）La2O2SO41.18600Gd2O2SO41.06700Lu2O2SO40.97750三种Eu3+(r0=1.07A)荧光粉的猝灭温度在,此Dr0。LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIILuYbTmErHoOlayer,5sand5pNlayer,4s,4p,4dand4fMlayer,3s,3pand3dLlayer,2sand2pKlayer,1sLIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII由于基态和激发态的半径都是r0，就是激发态抛物线正好在基态抛物线上方，故镧系稀土荧光粉有以下特殊性质：1。发射光谱由一些细线组成，当更高的能级(如4f-15d1)被占领，激发光谱也是由带组成。2。由于激发态抛物线和基态抛物线的交点S位置很高或根本没有交点，发光的猝灭温度通常很高。3。如考虑基态和发射能级，Stokes迁移消失了。（当稀土用在灯中时，激发可发生在多个能级而不仅仅在发光的能级。）LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII荧光粉中的完全能量传递：•无发射弛豫到基态，在这种情况下，荧光粉的量子效率为零或很低。•迁移到基态同时发射光子，该离子为激活剂。•能量传递给附近或远处的离子，这时该激活剂也是作为敏化剂。LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII荧光粉中的部分能量传递－－交差弛豫－－随着激活剂浓度上升，可能发生：1.发光颜色变化2.发光猝灭LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII浓度猝灭。激活剂猝灭剂LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIII7.价格。荧光粉在低压荧光汞灯中的要求:1.必须能吸收185和254紫外线;2.能将紫外线高效地转化为所需发光（如可见光）；3.必须透过可见光；4.能承受整个制灯过程而不发生变化；5.粒径分布必须在一定范围内；6.在汞放电时不发生变化；LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS卤粉出现前的荧光粉ILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS卤粉：锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉[3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb,Mn]基质是氟氯磷灰石。806040200相对吸收Sb+MnSbMn250300350(nm)100806040200250300350(nm)相对能量(%)LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII051015相对亮度粒度(m)1.显色性差2.形成色中心，造成光衰。III1.效率高2.生产操作方便3.无毒性4.价格便宜LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII稀土三基色荧光粉/80系列名称分子式波长颜色BAMBaMgAl10O17:Eu2+450蓝CATCeMgAl11O19:Tb3+550绿YOXY2O3:Eu3+610红450550650BAMCATYOX1.光效高,最高可达100lm/W;2.显色性好,平均显色指数可达853.耐高温,可达500C4.耐紫外线辐射IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS磷酸盐体系三基色荧光粉荧光粉磷酸盐系铝酸盐系组成结构组成结构蓝粉(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu磷灰石型BaMgAl10O17:Eu-Ai2O3型绿粉(La,Ce,Tb)PO4(Ce,Tb)MgAl11O19磁铅矿相关型红粉Y2O3:Eu立方量子效率和光输出IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS磷酸盐系三基色荧光粉的进一步研究发展：•绿粉；1）材料组成中Ce3+的含量对荧光粉抗185nm紫外线辐射的能力有较大影响。2）热稳定性III•蓝粉：Sr5(PO4)3Cl:Eu为基本化学式，Ca置换部分Sr，则移向长波长；Ba置换部分Sr，则移向短波长；•红粉：替代Eu和Y的工作无进展，主要成就在于提高Y2O3:Eu的性能。LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII不同荧光粉的流明维持率IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII高压汞灯用荧光粉性能要求1.优良的紫外激发特性且有效地将其变为可见光;2.良好的温度特性(耐高温);3.耐紫外线照射;4.能发出红色光，以改善光色；III低压荧光汞灯明泡的光谱400W高压汞灯涂粉泡光谱LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSIII400W高压汞灯明泡光谱LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII分子式发射峰工作温度显色性吸收蓝光发出红光流明维持率3.5MgO0.5MgF2GeO2:Mn4+620-670350+-0(Sr,Zn)(PO4)2:Sn2+620-630450-0YVO4:Eu3+619，695300+--Y(V,P)O4:Eu3+609。440040-+Sr2Si3O82SrCl2:Eu2+485/+++Y3Al5O12:Ce560300++0Y3Al5O12:Tb490-630//+(YEuBi)(VO4)(BO4)(PO4)510-619/+++IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII灯用荧光粉的制备工艺：原料制备灼烧后处理配料提纯干法湿法灼烧温度环境气氛灼烧时间选粉洗粉水洗包膜筛选IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII涂粉工艺卤磷酸钙荧光粉悬浮液:硝棉粘结剂媒液,醋酸丁脂,焦硼磷酸钙(粒径1m)III高压风煤气膨胀器LIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS高压发生器IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORSII静电喷涂的优点IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS静电喷涂对荧光粉的要求粒度:5~20微米电阻率:108~1011.cm疏水性好,含水少条件设置;静电压:3104V喷涂时间:0.9s高压风压力:0.8~1.2kg/cm2IIILIGHTINGTECHNOLOGYCOURSEPHOSPHORS参考书目:•电光源制造工艺;徐继光等编著,上海科学技术文献出版社•电光源原理与设计;周太明编著,复旦大学出版社•光源化学,复旦大学教材,1996年11月