荧光粉的发光机理和特性

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粉和荧光灯。 • 各种品种规格的稀土三基色荧光灯先后问世
• 二价锰离子(Mn+2)置换二价钙离子后，形成另一个发光中心。 在215 nm，160 nm和175 nm处产生三个吸收带，可是锰离 子不吸收254 nm紫外线，锰离子发光中心的激发有赖于受激 发的锑离子中心的能量传递。
• 锑离子对锰离子的激发起敏化作用。
日光色(6500k) 白色粉未
3Ca3(PO4)2Ca(F.Cl)2:Sb.Mn ≤0.3% ≤0.01% 3.11±0.07g/cm3 ≥100.1% 0.330±0.005 0.360±0.005 10±2 5-25um≥90%
5.1光学特性
• 晶体中三价锑离子(Sb+3)置换二价钙离子后，形成一个发光 中心，对波长150～300 nm紫外线范围形成较宽的吸收带。
• 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，主要有CRT（阴极射线）荧光粉，灯用
• 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。
• 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、错位缺陷等对发光效率也有很大贡献。
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。
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。
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
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
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 外观 组成 水份 水溶性氯化物 密度 相对亮度 x y 中心粒径 粒径分布
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：
1.3发光的过程
• 发光模型
基质吸收带
能量传递
吸
能
收
量
能
量
发光离子的能级
激发态E2
热、晶格振动 的能量损失
发光能级E1 发光
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、稳定性和抗老化性等。
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Baidu Nhomakorabea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。
溶胶一凝胶法
• 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，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分， 最后得到无机材料。