1、1,光的波长与颜色,单纯的用波长不足以很好的描述光的颜色，所以人们发明了色坐标图，用坐标定量的描述光的颜色。,蓝光波长在450nm左右,绿光波长在520nm左右,红光波长在600nm以上,2,光的色坐标,色坐标：颜色的坐标,色坐标精确表示了颜色。,F2700 白炽灯色 .463 .420,F6500 日光色 .313 .337,红粉：x,0.650；y,0.346,绿粉：x,0.327；y,0.597,蓝粉：x,0.149；y,0.060,曲线上的点表示单色光，区域内代表复合光，越靠近边缘色越纯，饱和度越高。,1931-CIE标准色度图,3,光的三基色原理,任何颜色可由三种基本色以适当的比例混
2、合而成；,三基色光：R：700nmG：546.1nmB：435.8nm,合成的彩色光的亮度决定于三基色亮度之和，其色度决定于三基色成分的比例；三种基色彼此独立，任一种基色不能由其他两种基色配出。,4,电光源照明材料：即灯用荧光粉显示材料：如阴极射线发光材料和平板显示材料检测材料：如X射线发光材料和闪烁体等。,电光源照明（气体放电光源）是其应用的最主要方面，灯用荧光粉在所有荧光粉中占据首位。,稀土发光材料按应用范围分为：,5,特点： 1、利用电能加热钨丝使之发热发光，将电能转化为热能和光能； 2、比燃烧法更稳定，能量利用率更高，但是还是有很大一部分能量转化为热能浪费。,电光源,热辐射光源，如:白
3、炽灯，卤素光源,6,特点： 1、利用电子轰击气体分子发出紫外线，紫外线照射荧光粉发光，将电能转化为光能； 2、免去发热的环节，提高能量利用率，但是还是有部分热量损失。,气体放电光源，如:低压汞灯、高压汞灯、节能灯,电光源,7,特点： 1、利用PN结使电子与空穴泯灭，直接将电能转为光能； 2、热量损失少，能量利用率高。,电光源,固体发光光源，如:发光二极管（LED）,8,气体放电光源,利用汞蒸气放电的灯统称为汞灯。按蒸气压的不同，汞灯分为低压汞灯和高压汞灯，若在这两种灯的外壳内壁涂以荧光粉，就称为低压水银荧光灯和高压水银荧光灯。,9,在低压汞灯中，放电能量的60%转换为254nm紫外光辐射；此外
4、，还有5%对发光无任何贡献的185nm紫外光辐射；可见光辐射仅占2%左右，灯的光效很低，只有25lm/w，不能直接作为照明光源。 当用可透过紫外光的材料（如石英玻璃）作为低压汞灯外壳时，制成的是紫外光源。 在低压汞灯的外壳内壁涂以适当厚度的荧光粉，可制成发光效率高的低压水银荧光灯（荧光灯）。无论需要获得何种光色，都必须选择适当的荧光粉对低压汞放电产生的254nm紫外光辐射进行转换，转换后的色彩取决于光谱能量分布。,10,低压水银荧光灯除了用于照明的目的外，利用不同的荧光粉还可制成各种特殊用途的荧光灯，荧光粉吸收汞放电产生254nm紫外线辐射，发射峰在300745nm范围内变化，可用于装饰、医疗
5、、光化学反应、金属探伤、植物生长、诱虫和保健等目的。,11,高压汞灯具有高效率、长寿命和高亮度等优点。广泛应用于道路、工业厂房、场地及室内照明。 不足之处是缺乏红色辐射，照射有色物质时，特别是对红色成分的有色物质照射时，显色性差，颜色会产生畸变。 因此需要荧光粉来校正高压汞灯的颜色。涂上YVO4:Eu3+或Y(V,P)O4:Eu3+红色荧光体后，不仅可提高光效，更重要的是改善显色性，提高了红色笔和显色指数。,12,荧光灯介绍,荧光灯的发光原理,荧光灯主要由灯头、低压汞蒸气和荧光粉组成。,荧光灯的结构示意图,荧光灯的发光过程,灯丝预热 发射电子,电子轰击 气体放电,紫外线激 发荧光粉,13,荧光
6、灯的介绍,荧光灯的种类介绍,节能灯主要类型：紧凑型(T2,T3)，直管型(T5，T8),紧凑型,特点：光效6070lm/w；体积小，功率小；主要替代白炽灯；,特点：光效高，90lm/w以上；功率比较大，体积大；用于办公场所照明。,直管型,14,稀土三基色荧光粉,灯用荧光粉的发展历史,稀土红色荧光粉,稀土绿色荧光粉,稀土蓝色荧光粉,五. 荧光粉制造工艺,15,1、荧光粉的发展历程,第一代灯用荧光粉(19381948年),卤磷酸盐发光材料(1948 ）,从1938年荧光灯问世以来，灯用发光材料已经历了三代的发展。,稀土三基色荧光粉(1974 ）,16,荧光粉的发展历史,第一代荧光粉,第一代灯用荧光
7、粉(19381948年）,最早的灯用荧光粉：,CaWO4蓝粉,Zn2SiO4:Mn绿粉,CdB2O5:Mn橙红粉,MgWO4,+,(Zn,Be)2SiO4:Mn (黄粉),缺点：,光效低 (40lm/W50lm/W) 。,Be有毒。,相对密度、粒度不同，不易匹配。,17,荧光粉的发展历史,卤磷酸盐发光材料,1948年单一组份的卤磷酸盐发光材料开始普及使用。,化学组成：3Ca3(PO4)2Ca(F,Cl)2:Sb,Mn,各种卤粉的发射光谱 (a)蓝白色；(b)日光色 (c)冷白色；(d)白色,18,荧光粉的发展历史,卤磷酸盐发光材料,卤磷酸盐发光材料的优缺点：,卤粉的优点：,发光效率相对较高，达
8、到80lm/W。,单一基质，原料丰富，生产成本低。,色温可调(暖白色、白色、日光色等)。,卤粉的缺点：,发色光谱中缺少450nm以下蓝光和600nm以上红光，Ra偏低。,在185nm紫外线照射下，卤族原子形成色心，光衰严重。,温度猝灭严重，不适合于紧凑型节能灯。,19,荧光粉的发展历史,第三代灯用荧光粉,1974年荷兰的Philips公司研制成功了铝酸盐绿粉和蓝粉，加上 已知的稀土红粉，使得稀土三基色荧光粉应用得以实现。,化学组成,Y2O3:Eu3+(发射波长611nm),(Ce,Tb)MgAl11O19(发射波长543nm),BaMgAl10O17:Eu2+ (发射波长451nm),稀土发光
9、材料的特点：,谱线丰富，属于窄带发光，光色纯，能得到高的显色指数。,抗紫外辐照，高温特性好，能适应高负荷荧光灯的要求。,发光效率高，三基色荧光粉的量子效率均在90%以上。,20,1996年LED荧光粉460nm激发的荧光粉YYAG，硅酸盐R不成熟460nm波长激发的荧光粉,第四代灯用荧光粉,21,灯用荧光粉的介绍,灯用荧光粉的要求,能吸收254nm紫外线，发射可见光。,在可见光范围内具有合适的发射光谱，使荧光灯 有高显色性。,具有良好的颗粒特性和分散性。,具有耐热的温度特性。,具有一定的耐紫外辐照和离子轰击的稳定性。,22,2000-2010年我国灯用稀土三基色荧光粉产销量表,23,灯用荧光粉
10、的介绍,三基色荧光粉的种类,铝酸盐体系,红粉YOX,绿粉CAT,蓝粉BAM,磷酸盐体系,红粉YOX,绿粉LAP,蓝粉SCA,特点：铝酸盐荧光粉成本比较低，制造工艺简单，光效比磷酸盐低。磷酸盐荧光粉稀土含量高，制造工艺复杂，稳定性不如铝酸盐荧光粉。,24,稀土红色荧光粉,2、稀土红粉的物理特性,Y2O3:Eu3+红粉,Y2O3:Eu3+属于体心立方结构，Eu3+取代Y3+的位置。 外观为白色晶体。,密度为5.1g/cm3,化学性质稳定，不溶于水、弱酸、弱碱,粒度为5um左右。,发射主峰611nm，色坐标为x=0.650，y=0.345,25,2、稀土红粉的光学特性,稀土红色荧光粉,Y2O3:Eu
11、3+荧光粉吸收254nm的紫外光，发射611nm的红光，半高宽7nm。其色纯度高，量子效率高，接近100%。光衰特性好，耐185nm的短波辐射。,Y2O3:Eu3+荧光粉的 激发光谱(a),漫反射光谱(b),Y2O3:Eu3+荧光粉的 发射光谱,26,2、光谱图及色品参数,红粉,27,Y2O3:Eu3+荧光粉中Y2O3为基质材料，Eu3+为发光中心。 Y2O3基质是强离子型晶体，晶体场的微扰作用显著削弱了原属禁戒跃迁的4f电子层的禁戒程度，在200300nm范围内形成一个宽激发带，使其能强烈的吸收254nm的紫外光。然后把能量传递给Eu3+离子使之被激发，被激发的Eu3+离子发生5D07F2跃
12、迁，同时发射出611nm的红光。,2、稀土红粉的发光原理,稀土红色荧光粉,Eu3+的位形坐标图,Y2O3中有C2和S6两种对称性不同的格位，后者具有反演对称性。一般75%的Eu3+占据C2格位，发生5D07F2电偶极跃迁，这种跃迁属超灵敏跃迁，故发射很强的峰值为611nm的红光，荧光寿命为1.1ms；剩下少数Eu3+占据S6格位，发生5D07F1磁偶极跃迁，是禁戒的，发射弱的595nm的光，寿命为8ms。,28,2、红粉性能的影响因素,稀土红色荧光粉,在较低Eu3+浓度时，人们可以观测到更高能级的5D1，5D2甚至5D3的跃迁，这些发射位于光谱的黄区和绿区，是有害的；当Eu3+浓度升高时这些高
13、能级的发射通过交叉弛豫被猝灭，所以荧光粉中Eu3+浓度一般在4%以上。 当Eu3+浓度太高时，会形成Eu3+Eu3+离子对。这些离子对吸收能量后形成共振，把能量以热的形式消耗掉而不发射光。,Eu3+离子浓度的影响：,杂质离子的影响：,除了La、Gd和Yb外，其他的稀土杂质离子都对红粉产生不利影响，其中Ce的影响最为明显，即使是微量的Ce也会有严重影响，因为Ce是以Ce4+的形式存在。 Ce4+强烈吸收254nm的紫外线却不发射光。,稀土杂质离子对红粉的影响,29,Eu3+激活的氧化钇是惟一达到实用水平的红粉，性能迄今仍无可匹敌，如果不考虑价格高的缺点，氧化钇掺Eu3+几乎是完美的红色灯用发光材
14、料。,2、红粉的研究现状,30,红粉的原料成本超过蓝粉、绿粉的总和，降低三基色粉价格的关键是降低红粉的成本。长期以来人们做了不少努力，试图寻找成本较低的新型化合物。 黄京根等研制了Y2O3, aSiO2:Eu3+和Y2O3，bAl2O3:Eu3+两种红粉，亮度、光谱特征和色度坐标与Y2O3:Eu3+相似，原料成本可下降大约15。 Jagannathan合成了一种化合物BiSrV3O4:Eu3+,它的发射光谱与Y2O3:Eu3+非常接近，基质中不含稀土元素，而且相对分子质量比Y2O3:Eu3+大2.6倍左右，成本可以大大降低，但在254nm紫外光激发下的亮度仅为Y2O3:Eu3+的10%,显然不
15、能代替Y2O3:Eu3+。 Pode合成了发红光的Eu3+激活的CaWO4,发射峰位于619nm，并添加少量的Bi3+，亮度可提高37倍，这是由于Bi3+的发射光谱与Eu3+的激发光谱有部分重叠，使Bi3+Eu3+的能量传递效率大为增加。有人把这一对高效的激活剂用于其它基质，都有增加发射的效果。 有人用部分价廉的化合物如20%BaSO4取代Y2O3。所有这些努力都尚未在降低红粉成本方面取得实质性进展。,31,2、稀土红粉的制备工艺,稀土红色荧光粉,Y2O3:Eu3+荧光粉的制备比较简单。由Y2O3，Eu2O3按一定比例混合，或按一定比例的Y，Eu草酸共沉淀，烧成(Y,Eu)2O3原料，加入少量
16、助熔剂。在空气中12501450煅烧数小时。,Y2O3,Eu2O3,助熔剂,混合,烧成,球磨,清洗,烘干,混合包装,32,在三基色荧光粉中，绿粉对灯的光通量贡献最大。三基色灯用绿粉均以Tb3+作为激活剂，Tb3+的最大发射峰位于545nm，归属于Tb3+的5D47F5跃迁。绿粉都利用Ce3+作敏化剂，这是由于在大多数基质中Tb3+的4f-5d吸收峰不能与254nm汞紫外光辐射相吻合，而Ce3+在254nm附近具有强吸收，而且在330-400nm的长波紫外区具有强的发射，Ce3+可以通过无辐射能量传递有效的将所吸收的能量转移给Tb3+。,3. 绿色荧光粉,33,稀土绿色荧光粉,3、稀土绿粉CAT
17、的物理特性,(1)、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+(简称CAT),CAT属于六方晶系，Ce,Tb取代LnMgAl11O19中的稀土离子Ln，外观为白色晶体。,密度为4.3g/cm3,化学性质稳定，不溶于水、弱酸、弱碱,粒度为6um左右。,发射主峰543nm，色坐标为x=0.327，y=0.598,34,稀土绿色荧光粉,3、稀土绿粉CAT的光学特性,(Ce,Tb)MgAl11O19荧光粉吸收254nm的紫外光，发射543nm的绿光，半高宽10nm。其色纯度高，量子效率90%左右。温度猝灭特性好，耐185nm短波辐射的能力低于红粉。,(Ce,Tb)MgAl11O19荧光粉的 激发光谱(1)
18、,漫反射光谱(2),(Ce,Tb)MgAl11O19荧光粉的 发射光谱,35,3、 CAT光谱图及色品参数,绿粉,36,Tb,Ce,稀土绿色荧光粉,3、稀土绿粉CAT的发光原理,紫外光,能量传递,CAT荧光粉中Tb3+为发光中心。 发射峰位于543nm，属于Tb3+ 的5D47F5跃迁。Ce3+离子为敏化剂， Ce3+离子吸收紫外光然后通过无辐射能量传递有效地将能量传递给Tb3+离子，使之被激发然后发出绿光。,由于在大多数基质中Tb3+离子的4f5d吸收峰不能与254nm紫外线辐射相吻合,没法被激发。Ce3+离子能强烈的吸收254nm紫外线，而且在330360nm的长波紫外区具有强的发射，所以
19、Ce3+离子通过无辐射传递将能量传递给Tb3+离子， Tb3+离子被激发后跃迁产生绿光。 CAT中几乎不存在Ce3+- Ce3+之间的能量传递。 Ce3+- Tb3+之间的最短距离大约为0.56nm，这样大的距离交换传递的概率低，主要是偶极子-四极子耦合作用决定能量传递过程。,热,热,绿光,CAT的发光过程示意图,37,稀土绿色荧光粉,3、杂质对绿粉CAT性能的影响,少量稀土杂质离子会对CAT绿色荧光粉的发光强度产生严重影响。Eu，Nd和Pr杂质使CAT的发光强度急剧下降，而Sm影响相对较小。CeO2中稀土杂质主要是La、Pr、Nd。因此，必须使用高纯度CeO2原料。,Ce3+是一种变价离子，
20、在185nm短波紫外线照射下容易被氧化成Ce4+离子。 Ce4+离子强烈的吸收254nm的紫外线而不发光，从而是灯的光通维持率下降。适当减少Ce3+的含量可改善绿粉的光衰特性。例如，用少量的La3+(少于10%)置换Ce3+ 。,CAT中杂质离子浓度 和发光强度的关系 =254nm,38,绿粉中Mg的含量变化以(Ce0.67Tb0.33)MgxAl12O18+x表示，对发光的影响见下表。可以看到，随着Mg的量的增大，Tb3+的5D47F5跃迁的发射峰蓝移，色度坐标变化不大，但对于Tb3+的540nm(5D47F5)与490nm(5D47F6跃迁)发射峰相对强度的比值I540/I490影响较大，
21、该数值小，有利于提高灯的显色性，因此以x=1.0为最佳。,39,在保证一定亮度的前提下，采用过量的原料 Al2O3,可以提高反应活性，减少Tb的用量，降低原料成本。但XRD发现，这种绿粉中含有-Al2O3杂相，在灯的点燃过程中这些杂相会形成缺陷，它们吸收汞254nm紫外光辐射和荧光粉的可见光发射，导致光通维持率下降。,40,稀土绿色荧光粉,3、稀土绿粉CAT的制备工艺,原料,助熔剂,混合,煅烧,破碎,清洗,烘干,混合包装,还原,绿粉制备工艺比红粉多了还原一道工序,41,(2)、LaPO4:Ce3+,Tb3+(LAP),Ce3+、Tb3+激活的磷酸盐绿粉LaPO4:Ce3+,Tb3+(LAP)是
22、稀土三基色荧光粉中一类重要的高效绿色发光材料，首先由日本开发，在日本、美国和前苏联等国广泛使用。LAP属于单斜晶系，晶体颗粒比铝酸盐绿粉CAT细。LAP和CAT发射光谱相似，发射峰的相对强度和形状仅存在微小的差别；二者的色坐标相近，LAP发光颜色偏黄，色坐标x高，在构成三基色粉时有利于节省昂贵的红粉；在整个光谱区的量子效率，LAP比CAT高3。,3、其他稀土绿色荧光粉,42,在LaPO4中，仍以Ce3+、Tb3+共激活，在254nm紫外光的激发下，Tb3+的发射主要依赖Ce3+-Tb3的传递。Ce3+的激发光谱位于200-300nm范围，发射峰位于320nm处，从300nm延伸到400nm。由
23、于Ce3+的发射光谱与Tb3+的激发光谱相吻合，离子间发生耦合作用。,3、其他稀土绿色荧光粉,43,LAP的合成温度低，有取代CAT的趋势。然而，LAP在应用上 的最大障碍是温度猝灭特别严重，200时的亮度仅为20时的一半。节能灯管由于管径小，管壁负荷大，管壁温度高，制灯过程烤管温度高达550 ，因此必须克服严重的温度猝灭效应。在LAP与红粉、蓝粉的混合粉中，它们的相对密度、粒度可以匹配得比较合理，因此制灯后的综合性能优于CAT。但因工艺和生产成本的原因，LAP的用量在国内受到限制。,3、其他稀土绿色荧光粉,44,LAP的合成方法,LAP主要采用高温固相法合成；原料是稀土氧化物、(NH4)2H
24、PO4或H3PO4,在弱还原气氛下高温灼烧，灼烧温度比CAT低的多。制备LAP的Tb3+用量比CAT少。杂质铁对CAT有猝灭作用，但铁不进入LAP的晶格，因而不影响LAP的发光效率。过量的氧化铈在较低的温度下便对LAP产生猝灭作用。稀土杂质离子Pr3+、Nd3+、Eu3+是CAT和LAP绿粉共同的猝灭剂，须严格控制其含量。助熔剂硼酸可以显著改善LAP的光衰特性。另外有研究发现，加入0.04-0.4mol的MgO，可使发光亮度提高26,3、其他稀土绿色荧光粉,45,共沉淀法制备LAP,将La3+、Ce3+、Tb3+的硝酸盐按一定比例混匀，共沉淀剂为(NH4)2HPO4。为保证沉淀均匀，使稀土硝酸
25、盐与(NH4)2HPO4浓度相等（以0.2mol/L为最佳），且在搅拌下等速同时滴入到含有二次蒸馏水的反应容器中，于3040生成白色沉淀。在沉淀过程中加入少量表面活性剂，可以改善(La,Ce,Tb)PO4沉淀的结晶形状。沉淀完全后，进行陈化，过滤，烘干，得到疏松的白色粉末。将粉末于一定量的H3BO3和Li2CO3研磨均匀，装入坩埚中，在碳还原气氛下于900灼烧1h，形成松散的白色粉末，经水洗，干燥，得到LAP荧光粉。,3、其他稀土绿色荧光粉,46,在900灼烧条件下，Ce和Tb几乎全部以3价存在。硼酸的作用：提高荧光粉的发光亮度，因为可以有效的抑制Ce4+和Tb4+的形成，减少猝灭中心Ce4+
26、的数量，使Ce3+Tb3+能量传递的概率相对增大，最佳添加量为5。Li+ 的添加量不宜过大，控制在24，少量的Li+可以增强Tb3+的发光，但幅度很小；添加量较大时亮度略有降低。加入Li+后，荧光粉硬度增大，有不同程度的烧结。此外，硼酸和碳酸锂还可以改善荧光粉的温度特性和热稳定性。添加Al2O3可以提高荧光粉的热稳定性。,3、其他稀土绿色荧光粉,47,(3)GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+,GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+属于单斜晶系。其中，Gd3+在Ce3+Tb3+的能量传递过程中起中间体的作用，Ce3+吸收的紫外光辐射能量并非直接传递给Tb3+，而是通过Gd3+传递给Tb3+。
27、利用此传递能量机制，可以减少荧光粉中Tb3+的用量，降低成本。,3、其他稀土绿色荧光粉,48,GdMgB5O10:Ce3+,Tb3+的熔点低，合成温度低于铝酸盐和硅酸盐，一般为1000-1100，但在灼烧过程中容易熔融结块，为此需要严格控制温度。 在GdMgB5O10结构中，以Mn2+取代部分Mg2+，可发生Gd3+Mn2+的能量传递，Mn2+发射630nm红光，若在GdMgB5O10基质中同时搀杂Tb3+和Mn2+,能够获得同时具有绿色Tb3+发射和红色Mn2+发射的荧光粉，可用于低色温和高显色性的荧光灯。,3、其他稀土绿色荧光粉,49,(4)Y2SiO5:Ce3+,Tb3+,Y2SiO5:
28、Ce3+,Tb3+也属于单斜晶系,其中Tb3+的用量大，合成成本高。在Y2SiO5中Ce3+的两个激发峰分别位于300nm和350nm附近，发射峰位于400nm；Tb3+的激发光谱包括245nm附近的强吸收和在290-390nm范围的弱吸收，Tb3+可以不需要Ce3+的敏化而直接被254nm的紫外光激发。当Tb3+的摩尔分数超过5时，主要表现为黄绿区的 5D47FJ的发射，蓝区的5D37FJ跃迁很弱。当以365nm紫外光激发时，发生Ce3+ Tb3+能量传递。,3、其他稀土绿色荧光粉,50,在三基色荧光粉中，蓝粉的作用主要在于提高光效、改善显色性，蓝粉的发射波长和光谱功率分布对荧光灯的光效、色
29、温、光衰和显色性都有很大影响。,4、稀土蓝色荧光粉,51,稀土蓝色荧光粉,4、稀土蓝粉的物理特性,BAM属于六方晶系，Eu取代Ba离子， Mn取代Mg离子，外观为白色晶体。,密度为3.7g/cm3,化学性质稳定。,粒度为6um左右。,单峰蓝粉发射主峰450nm，色坐标为x=0.147，y=0.060。 双峰蓝粉发射次峰515nm，色坐标为x=0.142，y=0.145。,BaMgAl10O17:Eu2+(单峰),BAM的晶体结构,BaMgAl10O17:Eu,Mn(双峰),简称BAM,52,稀土蓝色荧光粉,4、单峰蓝粉的光学特性,BaMgAl10O17:Eu2+荧光粉吸收254nm的紫外光，发
30、射450nm的蓝光，半高宽50nm，属于宽带发光。量子效率95%左右。蓝粉稳定性不佳。,单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b),53,4、光谱图及色品参数,单峰蓝粉,54,稀土蓝色荧光粉,4、双峰蓝粉的光学特性,BaMgAl10O17:Eu,Mn荧光粉吸收254nm的紫外光，发射450nm的蓝光和515nm的蓝绿光，主峰半高宽50nm，属于宽带发光。量子效率95%左右。,单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b) 曲线1:em=458nm，曲线2:em=515nm,55,4、光谱图及色品参数,双峰蓝粉,56,稀土蓝色荧光粉,4、稀土蓝粉的发光原理,单峰蓝粉BAM:Eu2+BAM为基质，Eu2+
31、为发光中心，取代位于镜面层中的Ba2+。450nm的蓝光是由Eu2+离子的5d4f跃迁产生的，属于宽带发光。与红粉和绿粉不同的是，由于此跃迁涉及外层电子，所以光学特性受基质晶格的影响较大，杂相可能会对蓝粉的亮度、色坐标和温度特性等产生比较严重的影响。,双峰蓝粉BAM:Eu,MnBAM为基质，Eu2+既为发光中心，又为敏化剂。Mn2+离子也是发光中心， 取代Mg2+离子，其发射峰位于515nm。在双峰蓝粉中大部分Eu2+跃迁产生蓝光，少部分Eu2+通过无辐射传递将能量转移给Mn2+离子，然后Mn2+离子跃迁发射蓝绿光。 Mn2+浓度增加则其绿光增强， Eu2+的蓝光减弱，双峰蓝粉可以提高显色指数
32、，但却牺牲了一定的亮度。,57,稀土蓝色荧光粉,4、组分对蓝粉性能的影响,Mg含量的影响： 若以BaMgxAl10O16+x里x表示Mg含量的变化，x在01.0之间，发射主峰不发生移动， Mg含量的影响主要表现为，决定Eu2+发射光谱的绿色发射。主峰右侧长波随x的增加而增强，故坐标y值趋于增大。,Ba含量影响的总趋势是： 随着Ba含量的减少，发射波长和y坐标值都减少。,激活离子Eu2+浓度的适当减少，可使BAM抗185nm的真空紫外辐射能力提高。在185nm紫外线的照射下，荧光粉表面的氧被释放出来产生氧空位，形成色心，破坏了荧光粉的晶体结构和化学计量比，导致激活离子周围的晶体场增强。降低激活离
33、子浓度，减少色心的形成，从而提高了荧光粉的稳定性，但是亮度会有所下降。,58,4、改善铝酸盐蓝粉光衰特性的措施,1：提高还原灼烧温度。铝酸盐蓝粉的熔点1920，在还原灼烧温度低于1600 的条件下，铝酸盐蓝粉不可避免的存在MgAl2O4、-Al2O3杂相，存在晶格缺陷，从而影响其发光效率。目前国内还原气氛炉尚无法达到1600 ，可使还原温度接近1600 ，以消除或减少蓝粉中的杂相，减少晶格缺陷，提高结晶度。2：提高混合气体中H2的浓度。出于安全考虑，一般将混合气体中H2的摩尔分数控制在5，由于还原气氛较弱，产品含有微量的Eu3+，影响蓝粉的发光性能。在灼烧过程中增强还原气氛，反应可以更加完全。
34、3：改进后处理工艺。在球磨过程中，以优质玻璃代替刚性Al2O3球，减少对晶体的破坏，改善颗粒特性。增加清洗次数，尽可能除去蓝粉中存在的微量MgAl2O4：Eu2+等杂相和残留的助熔剂。,59,稀土蓝色荧光粉,4、稀土蓝粉的制备工艺,蓝粉制备工艺与绿粉制备工艺基本相同,原料,助熔剂,混合,煅烧,破碎,清洗,烘干,还原,混合包装,60,61,红粉基本过关，主要问题是成本高，在一致性和粒 度分布方面还需努力。,绿粉初始光通量很高，但是在灯点燃2000h后光衰 大，导致亮度下降。,蓝粉最突出的问题是光衰大，制灯后的光衰达到5%，导致制灯后出现色漂移。,三基色荧光粉的现状,62,三种单色粉中绿粉的光效最
35、高，红粉次之，蓝粉最低约为绿粉的1/5,混合粉中红粉主要是降低色温，绿粉是增加光效提高亮度，蓝粉则主要是为了提高显色指数。,另外，红绿蓝粉的密度分别为5.1g/cm3、4.3g/cm3和3.7g/cm3，为了使荧光粉在涂管的过程中能够均匀的分散在胶黏剂中，三种粉的粒度也应该由小到大分布。,单色荧光粉的特点,63,构成三基色荧光粉的红、绿、蓝单色粉的光学性能各不相同，因此它们的配比直接影响荧光灯的色温、光通量、显色指数和光衰特性。6500K的三基色荧光粉的配比为40%的红粉，30%的绿粉，30%的蓝粉。发光效率70lm/W，显色指数8085，使用寿命2000h以上。,总的来说，绿粉的含量越高，蓝
36、粉的含量越低，灯的光效越高。蓝绿粉的含量增加，灯的色温升高，光衰增大(因为蓝绿粉在185nm的紫外光照射下光衰大)。增加红粉的含量，可以使灯的色温降低、提高灯的显色指数。,三基色荧光粉的配比,64,荧光粉生产工艺,固相法,高温烧成,微波合成,燃烧法,喷雾热解法,水热法,溶胶凝胶法,共沉淀法,液相法,5、荧光粉制造工艺,65,荧光粉生产工艺,5、荧光粉生产的关键点,一、原材料混合,1、原材料纯度要求高，杂质会影响粉体亮度和光衰；,2、配比计算要正确；,3、混料时间要严格控制，确保原材料混合均匀。,二、烧成,关键控制点：烧成时间、烧成温度、气氛等。,烧成对产品有决定性的影响，在这里需要控制产品的粒度，亮度，色坐标等关键指标。,66,1、窑炉分为升温区、高温区、降温区。每支热电偶控制一个加热区，两支热电偶之间算一个温区。温度处于上升阶段的算升温区，保温阶段的算高温区，下降的算降温区。 2、加热时间一般算通过保温区的时间。,67,荧光粉生产工艺,三、球磨,关键控制点：通过调节球磨的转速和球磨时间控制粉体粒径。,四、湿筛,保证筛网完整、不变形，去除粗颗粒和杂质异物。,五、清洗,控制清洗的水温和最终电导率，洗净产品的可溶物。,六、烘干,控制烘干的温度和时间，保证产品干燥，分散性好。,5、荧光粉生产的关键点,
