荧光粉的发光机理和特性

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1、荧光粉的发光机理和特性朱月华一．荧光粉发光原理1.1发光的概念发光:是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，而这种多余能量的发射过程具有一定的持续时间。荧光粉:“在一定的激发条件下能发光的无机粉末材料，有时也叫发光粉、晶态磷光体或磷光体。1.2发光的分类根据激发方式的不同，发光分为以下几个类型：光致发光:用紫外、可见或红外辐射激发发光材料而产生的发光；阴极射线发光:固体受高速电子束轰击所引起的发光；电致发光:由电场和电流作用引起的发光；摩擦发光:是由机械能激发；X射线发光:由X—射线激发发光物质产生的现象；化学发光:由化学反应的能量激发。按照用途来划分，

2、主要有CRT（阴极射线）荧光粉，灯用荧光粉，等离子平板显示（PDP）用荧光粉，长余辉荧光粉，光转换材料，电致发光（EL）荧光粉，场致发射显示（FED）用荧光粉等。1.3发光的过程发光过程：基质从外部吸收能量→能量传递给发光中心→离子从基态E0激发E2→被激发的发射离子以热或者晶格振动的形式失去部分能量，达到更稳定的激发态E1→回到基态E0，发出光。1.3发光的过程发光模型1.4荧光粉的特性一次特性指荧光粉的发光特性和其他物理特性。包括荧光粉的发光亮度、发射光谱、余辉、粒度及体色等。二次特性(使用特性)指荧光粉的使用特性。包括荧光粉的分散性、涂敷性、稳定性和抗老

3、化性等。二．荧光粉的组成荧光粉的基本组成基质：荧光材料主体成分，如BaMgAl10O17：Eu2+中的BaMgAl10O17激活剂：在基质中作为发光中心而掺入的离子，即发光中心，如BaMgAl10O17：Eu2+中的Eu2+敏化剂：或者称为共激活剂，引入能级，协同激活猝灭剂：损害发光性能的杂质，或者称为毒剂，如Fe，Co，Ni等惰性杂质：对发光性能影响较小的杂质，如碱金属，碱土金属，硅酸盐等在荧光粉中，杂质和结构缺陷起到了极其重要的作用。如激活剂、敏化剂等均以杂质或者结构缺陷的形式存在于基质中，激活剂离子或者原子往往以置换固溶、间隙原子的形式存在，而空位缺陷、

4、错位缺陷等对发光效率也有很大贡献。三．灯用荧光粉的发展过程爱迪生在1879年发明了世界上第一只灯泡白炽灯；四十年代出现了第二代光源荧光灯用掺锰和锑的卤磷酸钙荧光粉制成的荧光灯；五十年代，B.T.Barmer发现人视觉对445nm(B).545nm(G),610nm(R)三种波长的光灵敏度最大，并用这三种基色按一定比例混合成了不同颜色的光。1971年M.Koedom和W.A.Thorton从理论上计算指出若能合成这三种窄谱带波长的荧光粉，即可制成高光效和高显色性的荧光灯。1974年荷兰菲利浦公司J.M.P.J.Verstegen首先制成了稀土铝酸盐三基色灯用荧光

5、粉和荧光灯。各种品种规格的稀土三基色荧光灯先后问世四．荧光粉的制备方法高温固相反应法溶胶一凝胶法燃烧法水热合成法共沉淀法微波热合成法喷雾热解法高温固相反应法高温固相反应法是发光材料的一种传统的合成力法，是指原料以固态在高温下反应一段时问，得到目标产物.固相反应的充要条件是反应物必须相互接触，即反应是通过颗粒界面进行的。高温固相反应法固相反应通常包括以下步骤:(1)固体界面如原子或离子的跨过界面的扩散:(2)原子规模的化学反应;(3)新相成核;(4)通过固相的运输及新相的长大。将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干

6、燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。溶胶一凝胶法燃烧法燃烧合成法是指通过前趋材料的燃烧而获得目标产物的一种方法水热合成法水热合成法是高温高压下在水(水溶液)或水蒸气等流体中进行有关化学反应(水热反应)来合成超细微粉的一种方法.4.1.5共沉淀法采用双助溶剂方法，制得烧结温度低、粒度适中、性能稳定的发光材料。微波热合成法微波是指lm-lmm之间的超高频振荡波，它能使分子内电荷分布不平衡的小分子(如H20),在微波场中迅速吸收电磁波能量，通过分子偶极作用，以每秒数十亿次的高速旋转产生热效应.喷雾热解法先以水、乙醇或其他溶剂将反应原料配成溶液，再通过喷雾装置将反

7、应液雾化并导入反应器，!，，在那里将前驱体溶液的雾流干燥，反应物发生热分解或燃烧等化学反应，从而得到与初始反应物完全不同的具有全新化学组成的超微粒产物。五．卤磷酸钙荧光粉卤磷酸钙荧光粉的基质材料是氟氯磷灰石。掺有少量的激活剂锑(Sb)、锰(Mn)，其化学表示式为3Ca3(PO4)2·Ca（F、Cl）2:Sb，Mn，其结构呈六角晶体6500K卤磷酸钙荧光粉技术参数产品型号日光色(6500k)外观白色粉未组成3Ca3(PO4)2Ca(F.Cl)2:Sb.Mn水份≤0.3%水溶性氯化物≤0.01%密度3.11±0.07g/cm3相对亮度≥100.1%x0.330±0

8、.005y0.360±0.005中心粒