LED荧光粉
LED荧光粉种类

LED荧光粉产业以及市场调研报告1 LED荧光粉概述LED荧光粉近几年的发展非常迅速,美国GE公司持有多项专利,国内也有一些专利报道。
蓝光LED激发的黄色荧光粉基本上能满足目前白光LED产品的要求。
但还需要进一步提高效率,降低粒度。
最好能制备出直径3~4nm之间的球形的荧光粉。
20世纪90年代中期,日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力,突破了制造蓝光发光二极管(LED)的关键技术,并由此开发出以荧光材料覆盖蓝光LED 产生白光光源的技术。
半导体照明具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好的特点,因此被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源,或称为21世纪绿色光源。
美国、日本及欧洲均注入大量人力和财力,设立专门的机构推动半导体照明技术的发展。
2 LED荧光粉的种类2.1 YAG铝酸盐荧光粉(Y3Al5O12:Ce)描述:淡黄色粉末,点涂于蓝光芯片,受蓝光芯片激发产生黄光。
黄光与剩于蓝光合成白光。
优点:亮度高,发射峰宽,成本低,应用广泛,黄粉效果较好。
缺点:激发波段窄,光谱中缺乏红光的成分,显色指数不高,很难超过85,特别是低色温白光LED中,必须使用优质的红色荧光体2.1.1 文摘1:YAG粉合成工艺2.2 硅酸盐荧光粉优点:激发波段宽,绿粉和橙粉较好。
缺点:发射峰窄,对湿度较敏感,缺乏好的红粉,不太耐高温,不适合做大功率LED,适合用在小功率LED。
2.2.1硅酸盐绿色荧光粉传统的硫化物基质荧光粉在空气中化学稳定性差,容易被气化,亮度也低,在应用中受到很大的限制,现已逐步被替代;而铝酸盐体系具有2.3 氮化物荧光粉优点:激发波段宽,温度稳定性好,非常稳定.红粉、绿粉较好。
缺点:制造成本较高,发射峰较窄。
2.3.1 氮化物荧光粉的主要类型及制造摘文1:LED氮化物荧光粉主要类型及制造2.4 硫化物荧光粉优点:激发波段宽红粉、绿粉较好。
led荧光粉涂覆方法

led荧光粉涂覆方法
LED荧光粉涂覆方法是一种常用的技术,用于制作发光二极管(LED)的荧光
涂层。
荧光粉涂覆能够改善LED的发光效果和颜色饱和度,并提高其在照明和显
示领域的应用性能。
首先,要准备好所需的材料和设备。
这些包括荧光粉、适当的溶剂、涂覆设备(如喷涂枪或转盘涂覆机)和干燥设备(如烘箱或红外线烘干器)。
第一步是制备荧光粉溶液。
将所需量的荧光粉加入适量的溶剂中,并充分搅拌
混合,直至荧光粉完全溶解在溶剂中。
确保荧光粉与溶剂的比例适当,以获得所需的荧光效果。
第二步是涂覆荧光粉溶液。
使用涂覆设备将荧光粉溶液均匀地涂覆在LED芯
片上。
喷涂枪或转盘涂覆机可实现均匀的涂覆过程。
确保涂覆层的厚度均匀,以避免不必要的光学效果失真。
第三步是干燥涂覆层。
将涂覆后的LED芯片放置在干燥设备中,使其在适当
的温度和时间下干燥。
干燥的温度和时间应根据具体的荧光粉和溶剂选择而定,以保证涂覆层的稳定性和质量。
最后一步是测试和包装。
完成涂覆过程后,对涂覆的LED芯片进行光学性能
和质量测试,确保其达到预期的发光效果和稳定性。
如果测试通过,将LED芯片
进行包装,以便于后续的使用和销售。
总而言之,LED荧光粉涂覆方法是一种常见的制备荧光涂层的技术。
准备好所需的材料和设备,制备荧光粉溶液,使用涂覆设备将溶液均匀涂覆在LED芯片上,然后在适当的温度和时间下干燥,最后进行测试和包装。
这种涂覆方法可以改善LED的发光效果和颜色饱和度,提高其应用性能。
led荧光粉储存

led荧光粉储存
【原创实用版】
目录
1.荧光粉的定义和分类
2.荧光粉的储存方法
3.储存荧光粉的注意事项
4.荧光粉储存的实际应用
正文
荧光粉是一种特殊的物质,它能在受到光的激发后发出可见光。
根据不同的激发光源,荧光粉可以分为紫外荧光粉、红外荧光粉等。
由于荧光粉的特殊性质,储存方法也有别于其他普通物质。
荧光粉的储存方法主要有以下几种。
首先,荧光粉应该存放在密封的容器中,以防止受潮。
其次,荧光粉应该存放在避光的环境中,避免阳光直射。
此外,荧光粉的储存温度也有一定要求,一般应存放在室温下,避免高温。
在储存荧光粉时,有一些注意事项需要特别注意。
比如,荧光粉不能与水接触,否则会导致荧光粉失活。
此外,荧光粉也不能与氧化性物质接触,以免发生化学反应。
荧光粉储存在实际应用中非常重要。
例如,荧光粉被广泛应用于显示屏、照明设备等领域。
如果荧光粉储存不当,就可能导致显示屏失色,照明设备亮度下降,影响使用效果。
第1页共1页。
《2024年白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究》范文

《白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究》篇一一、引言随着LED技术的不断发展和普及,白光LED已成为照明领域的重要应用之一。
在白光LED中,红色荧光粉扮演着重要的角色,对LED的发光颜色、亮度和显色性能有着重要的影响。
因此,研究制备高质量的红色荧光粉,对于提高白光LED的性能具有重要意义。
本文旨在研究白光LED用红色荧光粉的制备方法及其发光性能,为相关研究和应用提供参考。
二、红色荧光粉的制备1. 材料准备制备红色荧光粉所需的主要材料包括稀土氧化物、硅酸盐等。
其中,稀土氧化物提供了红色荧光粉的发光元素,而硅酸盐则作为基质材料,起到稳定荧光粉结构的作用。
2. 制备方法本研究采用高温固相法制备红色荧光粉。
具体步骤如下:首先,将稀土氧化物与硅酸盐按照一定比例混合均匀;然后,将混合物在高温下进行煅烧,使原料充分反应并形成稳定的晶体结构;最后,经过粉碎、筛选等工艺,得到红色荧光粉。
三、发光性能研究1. 发光性能指标本研究主要关注红色荧光粉的发光性能指标,包括发光亮度、色坐标、色纯度等。
这些指标反映了荧光粉的发光效果和显色性能,对于评价红色荧光粉的质量具有重要意义。
2. 实验方法为了研究红色荧光粉的发光性能,我们采用光谱分析仪、色度计等实验设备进行测试和分析。
具体步骤如下:首先,将制备好的红色荧光粉与LED芯片进行封装,形成白光LED器件;然后,通过光谱分析仪测试LED器件的发光光谱,得到荧光粉的发光性能参数;最后,利用色度计测试LED器件的色坐标和色纯度等指标。
四、结果与讨论1. 制备结果通过高温固相法制备得到的红色荧光粉具有较好的结晶度和稳定性。
通过SEM和TEM等手段观察,发现荧光粉颗粒均匀、致密,具有良好的分散性和稳定性。
2. 发光性能分析实验结果表明,制备得到的红色荧光粉具有较高的发光亮度和良好的显色性能。
在白光LED中应用时,能够有效地提高LED的亮度和显色性能。
此外,我们还发现,通过调整稀土氧化物的种类和含量,可以进一步优化红色荧光粉的发光性能。
浅谈LED荧光粉

浅谈LED荧光粉一,LED荧光粉的种类YAG铝酸盐荧光粉,优点:亮度高,发射峰宽,成本低,应用广泛,黄粉效果较好缺点:激发波段窄,光谱中缺乏红光的成分,显色指数不高,很难超过85硅酸盐荧光粉优点:激发波段宽,绿粉和橙粉较好缺点:发射峰窄,对湿度较敏感,缺乏好的红粉,不太耐高温,不适合做大功率LED,适合用在小功率LED氮化物荧光粉优点:激发波段宽,温度稳定性好,非常稳定红粉、绿粉较好缺点:制造成本较高,发射峰较窄硫化物荧光粉优点:激发波段宽红粉、绿粉较好,缺点:湿度敏感,制造过程中会产生污染,对人有害,有很强的臭味,会腐蚀支架 (属于淘汰的产品但市场有卖假粉的人为了赚取更多的利润,有可以用这种成份的荧光粉来充当好荧光粉)荧光粉对白光LED光衰的影响实现白光LED的途径有多种,目前使用最为普遍最成熟的一种是通过在蓝光晶片上涂抹一层黄色荧光粉,使蓝光和黄光混合成白光,所以荧光粉的材质对白光LED的衰减影响很大。
市场最主流的荧光粉是YAG钇铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉,与蓝光LED 芯片相比荧光粉有加速老化白光LED的作用,而且不同厂商的荧光粉对光衰的影响程度也不相同,这与荧光粉的原材料成分关系密切。
选用最好材质的白光荧光粉,使做出的白光LED 相比同行在衰减控制方面有了很大的提高。
二、介绍常用的YAG成份荧光粉的相关知识1.YAG合成工艺比较固相法缺陷:1)合成温度高、反应时间长2)对原料品质要求高3)粉体团聚严重、样硬、需机械破碎、球磨等后处理4)形貌不规则、颗粒流动性差、无法进一步进行包膜等后处理工艺5)难以有效地控制粒径分布控制反应沉淀法1)合成温度低、反应时间短2)合成粉体疏松,无需机械破碎、球磨等后处理工艺3)形貌规则,颗粒呈球形,流动性和稳定性好4)颗粒粒径可控5)容易实现包膜等后处理工艺2.YAG粉体制备流程比较 控制反应沉淀法固相法三、结果与讨论1.YAG荧光粉XRD分析图1不同反应方法制备的YAG荧光粉XRD谱图(a)商用固相法合成 (b)控制反应沉淀法合成2.控制反应沉淀法制备YAG前驱体颗粒生长机制及SEM分析前驱体颗粒生长机制前驱体SEM分析图2 颗粒在反应器平均停留时间6h,连续通料(a)10h,(b)15h,(c)20h前驱体颗粒生长形貌图 YAG形貌SEM图图3 不同合成方法制备的YAG粉体的形貌(a)控制反应沉淀法合成 (b)商用固相法合成3.YAG粉体荧光发射光谱分析图4 YAG发射光谱图结论1.采用控制反应沉淀法在1200℃成功地制备了由许多大小约1mm的一次粒子紧密团聚而成宏观粒径为9mm左右的球形纯相Y2.94Al5O12:Ce0.06黄色荧光粉,合成温度比传统的高温固相法降低了约300℃2.在控制反应沉淀制备球形YAG粉体的过程中,微细粒子的团聚是前驱体颗粒长大的主要方式,连续通料反应20h后,前驱体颗粒球形化程度较好,粒径分布在9mm,因此通过控制反应器内的流体运动状态及连续通料时间能够较好的控制前驱体颗粒形貌及粒径大小,并可以通过优化工艺合成粒径更小的YAG荧光粉。
青色LED用荧光粉的制备与应用

青色LED用荧光粉的制备与应用1. 引言青色LED(Light Emitting Diode)作为一种重要的光电器件,在照明、显示等领域具有广泛的应用。
荧光粉被广泛应用于青色LED的制备中,可以提升其光电性能和发光效果。
本文旨在介绍青色LED用荧光粉的制备方法以及在实际应用中的一些技术要点。
2. 青色LED用荧光粉的制备方法青色LED用荧光粉的制备主要包括荧光粉的原料选择、制备工艺和后处理等环节。
2.1 荧光粉的原料选择荧光粉的原料选择对青色LED的发光效果和色彩稳定性具有重要影响。
通常选择具有良好发光性能、高稳定性和优异的光电特性的荧光粉原料。
2.2 制备工艺荧光粉的制备工艺主要包括物料混合、粉碎和分级、固相反应等步骤。
具体制备工艺可以根据实际需求进行调整和优化。
2.3 后处理荧光粉的后处理是为了提高其发光效果和稳定性。
常见的后处理方法包括烧结、表面修饰和混合等步骤。
3. 青色LED用荧光粉的应用技术要点在实际应用中,使用青色LED荧光粉需要注意以下技术要点:3.1 光学性能调控通过调控荧光粉的组成和粒径,可以实现对青色LED的光学性能的调控。
可以根据实际需求选择合适的荧光粉制备方法和后处理工艺,以实现对LED发光颜色和色温的控制。
3.2 荧光粉和LED的匹配荧光粉的选择应考虑与LED器件的光谱性质相匹配。
合理选择荧光粉的颗粒大小和分布,可以提高荧光粉和LED之间的能量转移效率,从而提高LED的发光亮度和效率。
3.3 荧光粉的稳定性荧光粉的稳定性对青色LED的寿命和性能稳定性有着关键影响。
在荧光粉制备过程中,应注重对其稳定性的控制,并优化制备工艺和后处理方法,以提升青色LED的长期稳定性。
4. 结论青色LED用荧光粉的制备和应用是提升LED光电性能和发光效果的重要技术手段。
通过合理的荧光粉选择、制备工艺和后处理方法,并注意光学性能调控、荧光粉和LED的匹配以及荧光粉的稳定性,可以实现青色LED的优化制备和应用。
led荧光粉储存

led荧光粉储存
摘要:
1.LED 荧光粉的概述
2.LED 荧光粉的储存方法
3.储存LED 荧光粉的注意事项
4.结语
正文:
【LED 荧光粉的概述】
LED 荧光粉,全称为发光二极管荧光粉,是一种将电能转化为光能的半导体材料。
它具有高效、节能、环保等优点,被广泛应用于照明、显示等领域。
【LED 荧光粉的储存方法】
LED 荧光粉的储存方法主要分为以下几个步骤:
1.防潮:LED 荧光粉对水分敏感,储存时必须保持干燥。
可以使用干燥剂或者密封容器来储存,以防止水分进入。
2.防止高温:LED 荧光粉的储存温度应该低于40℃,过高的温度会导致荧光粉的性能下降。
3.避免阳光直射:LED 荧光粉对光敏感,长时间暴露在阳光下会导致其性能降低。
因此,储存时应避免阳光直射。
4.避免氧化:LED 荧光粉与空气中的氧气接触会导致其性能下降,因此,储存时应尽量隔绝空气。
【储存LED 荧光粉的注意事项】
在储存LED 荧光粉时,还需要注意以下几点:
1.避免与其他物质混合:LED 荧光粉与其他物质混合后,可能会导致其性能下降。
因此,储存时应避免与其他物质混合。
2.避免受潮:LED 荧光粉受潮后,可能会出现结块、粘附在其他物品上等问题,影响其使用。
3.定期检查:储存LED 荧光粉时,应定期检查其状态,如有异常,应及时处理。
【结语】
LED 荧光粉的储存对于其性能的发挥和使用寿命有着重要的影响。
2024年白光LED用荧光粉市场分析现状

2024年白光LED用荧光粉市场分析现状1. 引言白光LED(Light Emitting Diode)是一种具有高光效和长寿命的照明光源,广泛应用于室内和室外照明、显示屏以及智能设备等领域。
而白光LED中的关键组成部分之一就是荧光粉。
本文将对白光LED用荧光粉的市场现状进行分析,以期提供行业发展参考。
2. 白光LED用荧光粉市场概述随着白光LED市场的迅速发展,对荧光粉的需求也日益增长。
荧光粉可以将蓝光转化为黄、红光,从而实现白光发光。
在白光LED市场中,荧光粉被广泛应用于提高色域和色温的调节,以及改善光源的色彩再现性。
3. 白光LED用荧光粉市场竞争情况目前,白光LED用荧光粉市场存在着较为激烈的竞争。
主要的荧光粉制造商包括台湾奇美材料(QMC)、日本尼晶(Nichia)等。
这些厂商在荧光粉的研发、生产和销售方面都累积了丰富的经验,凭借技术实力和品牌优势占据市场份额。
4. 白光LED用荧光粉市场发展趋势白光LED用荧光粉市场的发展呈现以下趋势:4.1 高效节能趋势随着环境保护和能源节约意识的提升,市场对高效节能的白光LED需求不断增加。
荧光粉作为白光LED的核心组成部分之一,需要不断提高其转化效率和光谱特性,以满足市场对高效节能照明产品的需求。
4.2 光质提升趋势消费者对照明产品的光质要求越来越高,对色彩还原度、色温调节等方面提出了更高的要求。
荧光粉的研发和应用需要更加注重光质的提升,以满足不同场景下的照明需求。
4.3 新兴应用领域的发展白光LED用荧光粉除了在传统照明领域应用广泛外,还在室内装饰、农业照明、医疗照明等新兴应用领域发展迅猛。
随着这些应用领域的扩大,对更多类型的荧光粉进行研发和生产的需求也相应增加。
5. 白光LED用荧光粉市场前景展望随着白光LED市场的不断发展壮大,白光LED用荧光粉市场有望继续保持稳定增长。
未来几年内,高效节能、光质提升和新兴应用领域的需求将促使荧光粉行业进行更多的创新和研发。
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在制作白光LED的方法中,有两种方法都与荧光粉有关,因此在制作白光LED时,必须对荧光粉进行仔细研究。
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。
目前发光材料的发光机理基本是用能带理论进行解释的。
不论采用那一种形式的发光,都包含了:•激发;•能量传递;•发光;三个过程一、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,而把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,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。
(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。
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’),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)(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)。
(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。
3. 激子吸收引起的激发和发光晶体在受到激发时,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: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。
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。
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。
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。
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。
1. 第一代荧光粉(1938~1948年)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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: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。
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。
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。
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。
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。
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。
第三种是稀土离子与相邻阴离子间的电荷转移跃迁,这类跃迁的特性在很大程度上也取决于环境的影响。
稀土离子发生f-d跃迁还是电荷转移跃迁取决于该离子产生跃迁时所需要吸收的激发能的高低。
发光材料之所以具有发光性能是因为合成过程中材料基质晶格中存在结构缺陷。
由于发光材料基质的热歧化作用出现的结构缺陷所引起的发光叫做非激活发光(或叫自激活发光),产生这种发光不需要添加激活杂质。
在高温下向基质中掺入激活剂出现杂质缺陷,由这种缺陷引起的发光叫激活发光。
大部分发光材料都是属于激活型的,激活杂质即充当发光中心。
(2)稀土荧光粉的优点稀土元素独特的电子结构决定了它具有特殊的发光特性。
稀土荧光粉具有如下优点:①与一般元素相比,稀土元素4f电子层构型的特点,使其化合物具有多种荧光特性。
除Sc3+、Y3+无4f亚层,La3+和Lu3+的4f亚层为全空或全满外,其余稀土元素的4f电子可在7个4f轨道之间任意分布,从而产生丰富的电子能级,可吸收或发射从紫外光、可见光到近红外区各种波长的电磁辐射,使稀土发光材料呈现丰富多变的荧光特性。
②由于稀土元素4f电子处于内层轨道,受外层s和P轨道的有效屏蔽,很难受到外部环境的干扰,4f能级差极小,f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱,发光的色纯度高。
③荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级。
长寿命激发态是其重要特性之一,一般原子或离子的激发态平均寿命为10-10~10-8s,而稀土元素电子能级中有些激发态平均寿命长达10-6~10-2s,这主要是由于4f电子能级之间的自发跃迁概率小所造成的。
④吸收激发能量的能力强,转换效率高。
⑤物理化学性质稳定,可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。
(3) 稀土荧光粉的分类凡是含有稀土元素的发光材料都称为稀土发光材料,其种类繁多,可以按照不同的方式进行分类,若按发光材料中稀土的作用分类,有以下两种情况:•稀土离子作为激活剂•稀土化合物作为基质材料①稀土离子作为激活剂在基质中作为发光中心而掺入的离子称为激活剂。