半导体照明课件 14 第11章 白光LED
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晶体在受到激发时，电子从价带跃迁到导带，在价 带留下空穴，电子和空穴都可以在晶体中自由运动，但 是电子和空穴由于库仑力的作用会形成一个稳定的态， 这种束缚的电子-空穴对，称为激子。
激子的能量状态处于禁带之中，其能量小于禁带宽 度，一对束缚的电子-空穴对相遇会释放能量，产生窄 的谱线。
二、能量传输过程 包括能量的传递和能量的输运两个方面：
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1) 稀土荧光粉的发光机理
对于稀土发光材料而言重要的是稀土离子。 稀土元 素的外层电子结构为4f0-145d0-16s2，其4f壳层电子的能量 低于5d壳层电子而高于6s壳层电子的能量，因而出现能级 交错现象。
不久，硅酸锌铍((Zn，Be)2Si04: Mn)荧光粉研制成功 并取代了硅酸锌和硼酸镉荧光粉。这种荧光粉也是由二价 锰离子激活的，发光颜色可根据锌和铍的不同比例在绿色 和橙色之间变化。
另外，钨酸钙荧光粉也被钨酸镁所取代。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
二、荧光粉的分类 2. 带有放射性的夜光粉
带有放射性的夜光粉是在荧光粉中掺入放射性物质， 利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光，这类夜 光粉发光时间很长，但因为有毒有害和环境污染等，所以 应用范围小。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 自从1938年荧光灯问世以来，荧光粉已经经历了以下
通过使用这些荧光粉，40W荧光灯的光通量在1948年 已上升到2300lm。
然而，由于铍是有毒物质，这种混合粉在卤磷酸钙荧 光粉发明之后就停止了使用。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
另外，1947年由施卡曼发明的铅离子、锰离子激活的 硅酸钙荧光粉(CaSi03: Pb2+:Mn2+)也值得一提。这是第一 个实际应用的共激活的荧光粉。二价铅离子激活后的发射 在近紫外区(峰值为330nm)，而加入锰离子将发出主峰为 610nm的橙色光。甚至在卤磷酸钙粉发明以后，这种荧光 粉还一度被用作光色改进型荧光灯的红色发光成份。
§11.2 荧光粉的发展历wk.baidu.com和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
f-d跃迁是因为4f激发态能级的下限高于5d能级的下限 而使电子跃迁到较高的5d能级而产生的电子跃迁。根据光 谱选择定则，f-d电子跃迁是允许跃迁，吸收强度比f-f跃迁 大四个数量级。
其中f-f跃迁是宇称禁戒的。但实际上可以观察到这些 跃迁产生的光谱，这是由于在基质晶格内晶体环境的影响， 这种禁戒会被部分解除或完全解除，使电子跃迁有可能实 现。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
同时由于4f壳层电子被5s25p6壳层的8个电子包围，4f 能级受外层电子轨道的屏蔽，使f-f跃迁的光谱受外界晶体 场影响较小，谱线表现为尖锐的吸收峰。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
稀土离子在化合物中通常失去两个6s电子和一个4f电 子而呈三价状态。
三价稀土离子在晶体中的电子跃迁有以下三种情况:
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~)
1942年英国A.H.Mckeag等发明了单一组分的 3Ca3(P04)· Ca(F，Cl)2: Sb，Mn，人们通常简称为卤粉。 1948年开始普及应用。
由于这一材料是单一基质、发光效率高、光色可调、 原料丰富、价格低廉，从实用化至今，一直是直管荧光灯 用的主要荧光粉。
11.5 LED用荧光粉材料
11.1 固体发光的一般原理 11.2 荧光粉的发展历史和现状 11.3 荧光粉的技术要求 11.4 可用作白光LED的荧光粉 11.5 黄绿色稀土激活的铝酸盐荧光粉 11.6 钇铝石榴石荧光粉的制备 11.7 红色稀土激活的硫化物荧光粉 11.8 纯绿色稀土激活的铝酸盐荧光粉
二、荧光粉的分类 荧光粉通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光
粉两类。 1. 光致储能夜光粉
光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、 紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，在 缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处， 仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
过程1：发光中心吸收能量后，电子从发光中心的基态A跃 迁到激发态G
过程2：当电子从激发态G回到基态A，激发时吸收的一部 分能量以光辐射的形式发射出来的过程。 发光只在发光中心内部进行。
一、激发与发光过程 1. 发光中心直接激发与发光 （2）. 受迫发光
若发光中心激发后，电子不能 从激发态G直接回到基态A（禁戒的跃迁），而是先经过 亚稳态M（过程2），然后通过热激发从亚稳态M跃迁回 激发态G（过程3），最后回到基态A（过程4）发射出 光子的过程，成为受迫发光。 受迫发光的余辉时间比自发发光长，发光衰减和温度有关。
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~) ② 在紫外线185nm作用下形成了色心，使灯的光衰较大。
随着直管荧光灯管径的细化和紧凑型荧光灯的问世， 这一缺陷使卤粉在细管径荧光灯上的应用受到了限制。
卤粉的上述缺陷，己满足不了人们对高质量照明光源 的要求，开始对新的荧光粉进行开拓和研究。
态的发光 导带底的电子直接落入发光中心的激发态G（过程3
），然后又跃迁回基态A，与发光中上的空穴复合发光 （过程4）
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光 （2）. 浅陷阱能级俘获的电子产生的发光
导带底的电子被 浅陷阱能级D1俘获（过 程5），由于热扰动，D1 上的电子再跃迁到导带， 然后与发光中心复合发光 （过程6）。
当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰 击等激发后，只要该物质不会因此而发生化学变化，它总 要回复到原来的平衡状态。在这个过程中，一部分多余的 能量会通过光或热的形式释放出来。
如果这部分能量是以可见光或近可见光的电磁波形式 发射出来的，就称这种现象为发光。
目前发光材料的发光机理基本是用能带理论 进行解释的。包含了三个过程：
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光 （3）. 深能级俘获的电子产生
的发光 深能级D2离导带底较
远，常温下电子无外界因素长期停留在该能级上。如果 发光中心未经过非辐射跃迁回基态，对发光体加热或用 红外线照射，电子便可以从D2跃迁到导带（过程8）， 然后与发光中心复合发光。
一、激发与发光过程 3. 激子吸收引起的激发和发光
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~)
20世纪60年以来，对卤粉的发光机理、制备工艺技术 、发光性能、应用特性等问题，都做了详尽、全面、深入 的研究，己使这一材料的发光效率接近理论值，应用特性 也满足了制灯工艺的要求。
卤粉性能的改进和提高，使荧光灯的主要技术指标发光效率，在20世纪70年代就达到80lm/W的高水平。
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~)
稀士荧光粉的首次应用是将铕激活的正磷酸锶应用到 复印机用荧光灯中。
自此，人们加速了对这些荧光粉的研究和开发。20世 纪70年代是对稀土荧光粉开发和研究的黄金时代，多种荧 光粉成功地开发并得到应用。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
在稀土离子中，Ce3+， Tb3+， Pr3+， Eu3+和Eu2+都 存在5d能级，其中Tb3+，Pr3+， Eu3+的5d能级位置较高， 难以实现f-d跃迁， Ce3+和Eu2+则由于5d能级位相对较低 ，因而可观察到由f-d跃迁所引起的宽带发射光谱。
11.5 LED用荧光粉材料
在制作白光LED的方法中，有两种方法都与荧光粉有关。
荧光粉是一个非常关键的材料，它的性能直接 影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等。
因而开发具有良好发光特性的荧光粉是得到高 亮度、高发光效率、高显色性白光LED的关键所在。
所谓荧光粉是指那些可以吸收能量（这些所吸收的 能量包括电磁波（含可见光、X射线、紫外线、电子束 或离子束、热、化学反应等），再经由能量转换后放出 可见光的物质，也称之为荧光体或夜光粉。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~)
如果说卤磷酸钙荧光粉是第二代灯用荧光粉的核心的 话，那么在第三代中这一位置就由稀土荧光粉所取代了。
人们很早就知道稀土离子有独特的发射光谱，但真正 用到荧光灯中却是从1966年才开始。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
一、荧光与磷光 人们曾以发光持续时间的长短把发光分为两个过程:
• 把物质在受激发时的发光称为荧光； • 把激发停止后的发光称为磷光。
一般以持续时间10-8s为分界，持续时间短于10-8s的 发光为荧光，而把持续时间长于10-8s的发光称为磷光。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光
基质吸收了能量以后， 电子从价带激发到导带 （过程1）；
在价带中留下空穴，通 过热平衡过程，导带中的电子很快降到导带底（过程2）；
价带中的空穴很快上升到价带顶（过程2’）， 然后被发光中俘获（过程3’），
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光
导带底部的电子又可 以经过三个过程产生发光。 （1）. 直接落入发光中心激发
三代的变化: 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
最早用于荧光灯的荧光粉是:钨酸钙(CaWO4)蓝粉、锰 离子激活的硅酸锌( Zn2Si04: Mn)绿粉和锰离子激活的硼酸 镉(CdB205:Mn)红粉。当时40W荧光灯的光效为40lm/W。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
由于d电子因裸露在离子表面，其能级分裂受到外在 晶体场强烈影响，因而其电子跃迁往往表现为一定的宽带 吸收峰。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
① 能量传递：
能量传递是指某一激发中心把激发能的全部或一部 分转交给另一个中心的过程。
② 能量输运
能量输运是指借助电子、空穴、激子等的运动，把 激发能从一个晶体的一处输运到另一处的过程。
二、能量传输过程 能量的传递和输运机制大致有四种：
• 再吸收、 • 共振传递、 • 借助载流子的能量输运， • 激子的能量传输
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~)
卤粉在荧光灯的应用中，还存在两个缺陷: ① 发光光谱中缺少450nm以下蓝光和600nm以上红光，使 灯的Ra值偏低。
加入一定比例的蓝、红粉，Ra值可提高，但灯的光效 又明显下降。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
• 激发； • 能量传递； • 发光；
一、激发与发光过程 • 激发过程：
发光体中可激系统（发光中心、基质和激子等） 吸收能量以后，从基态跃迁到较高能量状态的过程称 为激发过程。
• 发光过程：
受激系统从激发态跃回基态，把激发时吸收的一部 分能量以光辐射的形式发射出来，称为发光过程。
一般有三种激发和发光过程 1. 发光中心直接激发与发光 （1）自发发光
由于稀土离子含有特殊的4f电子组态能级，当其受到 激发时，4f电子可以在不同能级间产生激发跃迁，当其退 激发时，跃迁至不同能级的激发态电子又回到原来的4f电 子组能态，从而产生发光光谱，即4f-4f和4f-5d之间的相 互跃迁。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
激子的能量状态处于禁带之中，其能量小于禁带宽 度，一对束缚的电子-空穴对相遇会释放能量，产生窄 的谱线。
二、能量传输过程 包括能量的传递和能量的输运两个方面：
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1) 稀土荧光粉的发光机理
对于稀土发光材料而言重要的是稀土离子。 稀土元 素的外层电子结构为4f0-145d0-16s2，其4f壳层电子的能量 低于5d壳层电子而高于6s壳层电子的能量，因而出现能级 交错现象。
不久，硅酸锌铍((Zn，Be)2Si04: Mn)荧光粉研制成功 并取代了硅酸锌和硼酸镉荧光粉。这种荧光粉也是由二价 锰离子激活的，发光颜色可根据锌和铍的不同比例在绿色 和橙色之间变化。
另外，钨酸钙荧光粉也被钨酸镁所取代。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
二、荧光粉的分类 2. 带有放射性的夜光粉
带有放射性的夜光粉是在荧光粉中掺入放射性物质， 利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光，这类夜 光粉发光时间很长，但因为有毒有害和环境污染等，所以 应用范围小。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 自从1938年荧光灯问世以来，荧光粉已经经历了以下
通过使用这些荧光粉，40W荧光灯的光通量在1948年 已上升到2300lm。
然而，由于铍是有毒物质，这种混合粉在卤磷酸钙荧 光粉发明之后就停止了使用。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
另外，1947年由施卡曼发明的铅离子、锰离子激活的 硅酸钙荧光粉(CaSi03: Pb2+:Mn2+)也值得一提。这是第一 个实际应用的共激活的荧光粉。二价铅离子激活后的发射 在近紫外区(峰值为330nm)，而加入锰离子将发出主峰为 610nm的橙色光。甚至在卤磷酸钙粉发明以后，这种荧光 粉还一度被用作光色改进型荧光灯的红色发光成份。
§11.2 荧光粉的发展历wk.baidu.com和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
f-d跃迁是因为4f激发态能级的下限高于5d能级的下限 而使电子跃迁到较高的5d能级而产生的电子跃迁。根据光 谱选择定则，f-d电子跃迁是允许跃迁，吸收强度比f-f跃迁 大四个数量级。
其中f-f跃迁是宇称禁戒的。但实际上可以观察到这些 跃迁产生的光谱，这是由于在基质晶格内晶体环境的影响， 这种禁戒会被部分解除或完全解除，使电子跃迁有可能实 现。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
同时由于4f壳层电子被5s25p6壳层的8个电子包围，4f 能级受外层电子轨道的屏蔽，使f-f跃迁的光谱受外界晶体 场影响较小，谱线表现为尖锐的吸收峰。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
稀土离子在化合物中通常失去两个6s电子和一个4f电 子而呈三价状态。
三价稀土离子在晶体中的电子跃迁有以下三种情况:
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~)
1942年英国A.H.Mckeag等发明了单一组分的 3Ca3(P04)· Ca(F，Cl)2: Sb，Mn，人们通常简称为卤粉。 1948年开始普及应用。
由于这一材料是单一基质、发光效率高、光色可调、 原料丰富、价格低廉，从实用化至今，一直是直管荧光灯 用的主要荧光粉。
11.5 LED用荧光粉材料
11.1 固体发光的一般原理 11.2 荧光粉的发展历史和现状 11.3 荧光粉的技术要求 11.4 可用作白光LED的荧光粉 11.5 黄绿色稀土激活的铝酸盐荧光粉 11.6 钇铝石榴石荧光粉的制备 11.7 红色稀土激活的硫化物荧光粉 11.8 纯绿色稀土激活的铝酸盐荧光粉
二、荧光粉的分类 荧光粉通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光
粉两类。 1. 光致储能夜光粉
光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、 紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，在 缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处， 仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
过程1：发光中心吸收能量后，电子从发光中心的基态A跃 迁到激发态G
过程2：当电子从激发态G回到基态A，激发时吸收的一部 分能量以光辐射的形式发射出来的过程。 发光只在发光中心内部进行。
一、激发与发光过程 1. 发光中心直接激发与发光 （2）. 受迫发光
若发光中心激发后，电子不能 从激发态G直接回到基态A（禁戒的跃迁），而是先经过 亚稳态M（过程2），然后通过热激发从亚稳态M跃迁回 激发态G（过程3），最后回到基态A（过程4）发射出 光子的过程，成为受迫发光。 受迫发光的余辉时间比自发发光长，发光衰减和温度有关。
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~) ② 在紫外线185nm作用下形成了色心，使灯的光衰较大。
随着直管荧光灯管径的细化和紧凑型荧光灯的问世， 这一缺陷使卤粉在细管径荧光灯上的应用受到了限制。
卤粉的上述缺陷，己满足不了人们对高质量照明光源 的要求，开始对新的荧光粉进行开拓和研究。
态的发光 导带底的电子直接落入发光中心的激发态G（过程3
），然后又跃迁回基态A，与发光中上的空穴复合发光 （过程4）
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光 （2）. 浅陷阱能级俘获的电子产生的发光
导带底的电子被 浅陷阱能级D1俘获（过 程5），由于热扰动，D1 上的电子再跃迁到导带， 然后与发光中心复合发光 （过程6）。
当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰 击等激发后，只要该物质不会因此而发生化学变化，它总 要回复到原来的平衡状态。在这个过程中，一部分多余的 能量会通过光或热的形式释放出来。
如果这部分能量是以可见光或近可见光的电磁波形式 发射出来的，就称这种现象为发光。
目前发光材料的发光机理基本是用能带理论 进行解释的。包含了三个过程：
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光 （3）. 深能级俘获的电子产生
的发光 深能级D2离导带底较
远，常温下电子无外界因素长期停留在该能级上。如果 发光中心未经过非辐射跃迁回基态，对发光体加热或用 红外线照射，电子便可以从D2跃迁到导带（过程8）， 然后与发光中心复合发光。
一、激发与发光过程 3. 激子吸收引起的激发和发光
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~)
20世纪60年以来，对卤粉的发光机理、制备工艺技术 、发光性能、应用特性等问题，都做了详尽、全面、深入 的研究，己使这一材料的发光效率接近理论值，应用特性 也满足了制灯工艺的要求。
卤粉性能的改进和提高，使荧光灯的主要技术指标发光效率，在20世纪70年代就达到80lm/W的高水平。
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~)
稀士荧光粉的首次应用是将铕激活的正磷酸锶应用到 复印机用荧光灯中。
自此，人们加速了对这些荧光粉的研究和开发。20世 纪70年代是对稀土荧光粉开发和研究的黄金时代，多种荧 光粉成功地开发并得到应用。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
在稀土离子中，Ce3+， Tb3+， Pr3+， Eu3+和Eu2+都 存在5d能级，其中Tb3+，Pr3+， Eu3+的5d能级位置较高， 难以实现f-d跃迁， Ce3+和Eu2+则由于5d能级位相对较低 ，因而可观察到由f-d跃迁所引起的宽带发射光谱。
11.5 LED用荧光粉材料
在制作白光LED的方法中，有两种方法都与荧光粉有关。
荧光粉是一个非常关键的材料，它的性能直接 影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等。
因而开发具有良好发光特性的荧光粉是得到高 亮度、高发光效率、高显色性白光LED的关键所在。
所谓荧光粉是指那些可以吸收能量（这些所吸收的 能量包括电磁波（含可见光、X射线、紫外线、电子束 或离子束、热、化学反应等），再经由能量转换后放出 可见光的物质，也称之为荧光体或夜光粉。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~)
如果说卤磷酸钙荧光粉是第二代灯用荧光粉的核心的 话，那么在第三代中这一位置就由稀土荧光粉所取代了。
人们很早就知道稀土离子有独特的发射光谱，但真正 用到荧光灯中却是从1966年才开始。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
一、荧光与磷光 人们曾以发光持续时间的长短把发光分为两个过程:
• 把物质在受激发时的发光称为荧光； • 把激发停止后的发光称为磷光。
一般以持续时间10-8s为分界，持续时间短于10-8s的 发光为荧光，而把持续时间长于10-8s的发光称为磷光。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光
基质吸收了能量以后， 电子从价带激发到导带 （过程1）；
在价带中留下空穴，通 过热平衡过程，导带中的电子很快降到导带底（过程2）；
价带中的空穴很快上升到价带顶（过程2’）， 然后被发光中俘获（过程3’），
一、激发与发光过程 2. 基质激发发光
导带底部的电子又可 以经过三个过程产生发光。 （1）. 直接落入发光中心激发
三代的变化: 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
最早用于荧光灯的荧光粉是:钨酸钙(CaWO4)蓝粉、锰 离子激活的硅酸锌( Zn2Si04: Mn)绿粉和锰离子激活的硼酸 镉(CdB205:Mn)红粉。当时40W荧光灯的光效为40lm/W。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 1. 第一代荧光粉(1938~1948年)
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
由于d电子因裸露在离子表面，其能级分裂受到外在 晶体场强烈影响，因而其电子跃迁往往表现为一定的宽带 吸收峰。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理
① 能量传递：
能量传递是指某一激发中心把激发能的全部或一部 分转交给另一个中心的过程。
② 能量输运
能量输运是指借助电子、空穴、激子等的运动，把 激发能从一个晶体的一处输运到另一处的过程。
二、能量传输过程 能量的传递和输运机制大致有四种：
• 再吸收、 • 共振传递、 • 借助载流子的能量输运， • 激子的能量传输
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 2. 第二代荧光粉(1949~)
卤粉在荧光灯的应用中，还存在两个缺陷: ① 发光光谱中缺少450nm以下蓝光和600nm以上红光，使 灯的Ra值偏低。
加入一定比例的蓝、红粉，Ra值可提高，但灯的光效 又明显下降。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
• 激发； • 能量传递； • 发光；
一、激发与发光过程 • 激发过程：
发光体中可激系统（发光中心、基质和激子等） 吸收能量以后，从基态跃迁到较高能量状态的过程称 为激发过程。
• 发光过程：
受激系统从激发态跃回基态，把激发时吸收的一部 分能量以光辐射的形式发射出来，称为发光过程。
一般有三种激发和发光过程 1. 发光中心直接激发与发光 （1）自发发光
由于稀土离子含有特殊的4f电子组态能级，当其受到 激发时，4f电子可以在不同能级间产生激发跃迁，当其退 激发时，跃迁至不同能级的激发态电子又回到原来的4f电 子组能态，从而产生发光光谱，即4f-4f和4f-5d之间的相 互跃迁。
§11.2 荧光粉的发展历史和现状
三、荧光粉的发展历史和现状 3. 第三代荧光粉(1966~) (1)稀土荧光粉的发光机理