荧光粉发光特性简介分解
日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分
日光灯中荧光粉的主要成分引言日光灯是一种常见的照明设备，其工作原理是通过荧光粉的发光效应来产生光线。
荧光粉是日光灯中的重要组成部分，它能够将紫外线能量转化为可见光，从而使日光灯发出明亮的光线。
本文将介绍日光灯中常用的一种荧光粉的主要成分及其特性。
荧光粉的基本原理荧光粉是一种能够吸收一定波长的光能，并在短时间内释放出较长波长的光的物质。
在日光灯中，紫外线灯管发出的紫外线照射到荧光粉上，荧光粉吸收紫外线能量后，发生激发态电子的跃迁，从而产生可见光。
荧光粉的发光效果取决于其主要成分以及添加的其他材料。
日光灯中常用的荧光粉成分日光灯中常用的荧光粉成分主要有三种：碱金属卤化物、稀土元素和稀有气体。
1. 碱金属卤化物碱金属卤化物是一类化合物，由碱金属（如钠、钾）和卤素（如氯、溴）组成。
这类化合物具有较高的光转换效率和发光强度，因此被广泛应用于日光灯中的荧光粉。
常见的碱金属卤化物包括氯化钠、氯化钾等。
2. 稀土元素稀土元素是一类元素，包括镧系元素和锕系元素。
这些元素具有特殊的能级结构和电子跃迁规律，因此能够产生较为纯净的发光效果。
在日光灯中，常用的稀土元素有钐、铽、镓等。
它们与碱金属卤化物的混合使用，可以调节荧光粉的发光颜色和亮度。
3. 稀有气体稀有气体是指元素周期表中第18族的气体，包括氦、氖、氩等。
这些气体在日光灯中主要用于提供激发态电子的能量，从而促进荧光粉的发光效果。
稀有气体的加入可以增强荧光粉的发光强度和稳定性。
荧光粉的特性及应用荧光粉具有以下几个特性：1. 发光颜色可调荧光粉的发光颜色可以通过调整成分和掺杂其他物质来实现。
不同的荧光粉可以发出不同颜色的光，如蓝色、绿色、黄色等。
这使得日光灯可以适应不同场合和需求。
2. 高光转换效率荧光粉能够将紫外线能量高效地转化为可见光，其光转换效率通常在70%以上。
这意味着日光灯在发光过程中能够更有效地利用能源，降低能耗。
3. 长寿命荧光粉的寿命较长，通常可达数千小时。
荧光粉发光原理
荧光粉发光原理荧光粉是一种具有发光性质的物质，在各种发光产品中都有广泛的应用，比如荧光灯、荧光笔、荧光涂料等。
那么，荧光粉是如何实现发光的呢？接下来，我们将深入探讨荧光粉的发光原理。
荧光粉的发光原理主要涉及激发和发射两个过程。
首先，当外部能量（如紫外线、蓝光等）作用于荧光粉时，激发了荧光粉内部的电子，使得电子跃迁至激发态。
在这个过程中，荧光粉吸收了外部能量，电子被激发到一个较高的能级。
随后，激发态的电子会迅速退激至基态，这个过程称为荧光发射。
在这个过程中，电子释放出之前吸收的能量，并以光子的形式发射出来。
由于荧光粉的分子结构和成分不同，因此发射的光子具有不同的波长，从紫外光到可见光再到红外光都有涉及。
荧光粉的发光原理可以用一个简单的能级图来描述。
在能级图中，可以看到荧光粉的基态和激发态之间存在能隙，激发态的电子在退激至基态时释放出光子能量。
而不同的荧光粉则有不同的能隙大小，因此发射的光子波长也不同。
除了激发和发射过程外，荧光粉的发光还受到晶格结构、杂质离子等因素的影响。
比如，掺杂不同的离子可以改变荧光粉的发光颜色，通过调控杂质离子的种类和浓度，可以实现不同颜色的荧光发光效果。
总的来说，荧光粉发光的原理是通过外部能量激发内部电子，使得电子跃迁至激发态，随后电子退激至基态并释放出光子能量。
荧光粉的发光颜色受到分子结构、能隙大小、晶格结构等因素的影响，因此可以实现多种不同颜色的发光效果。
在实际应用中，荧光粉的发光原理为各种发光产品的制造提供了技术支持，同时也为科学研究提供了重要的实验手段。
通过深入理解荧光粉的发光原理，我们可以更好地利用这一特性，开发出更加高效、环保的发光产品，推动发光材料科学的发展。
综上所述，荧光粉的发光原理涉及激发和发射两个过程，同时受到分子结构、能隙大小、晶格结构等因素的影响。
深入理解荧光粉的发光原理，对于发光材料的研究和发展具有重要意义。
希望本文能够为读者提供关于荧光粉发光原理的基本认识，同时也能够激发更多人对发光材料科学的兴趣和研究。
荧光灯的发光原理、特性、色调、色温和分类介绍
荧光灯的发光原理、特性、色调、色温和分类介绍荧光灯分传统型荧光灯和无极荧光灯，传统型荧光灯即低压汞灯，是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于低气压弧光放电光源。
一、概括传统型荧光灯内装有两个灯丝。
灯丝上涂有电子发射材料三元碳酸盐（碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙），俗称电子粉。
在交流电压作用下，灯丝交替地作为阴极和阳极。
灯管内壁涂有荧光粉。
管内充有400Pa-500Pa压力的氩气和少量的汞。
通电后，液态汞蒸发成压力为0.8 Pa的汞蒸气。
在电场作用下，汞原子不断从原始状态被激发成激发态，继而自发跃迁到基态，并辐射出波长253.7nm和185nm的紫外线(主峰值波长是253.7nm，约占全部辐射能的70-80%；次峰值波长是185nm，约占全部辐射能的10%)，以释放多余的能量。
荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。
荧光粉不同，发出的光线也不同，这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由。
由于荧光灯所消耗的电能大部分用于产生紫外线，因此，荧光灯的发光效率远比白炽灯和卤钨灯高，是目前节能的电光源。
荧光灯管中是压力约为0.8Pa的汞蒸汽，在电场作用下放电，在放电过程中，汞原子的价电子不断地从原始状态被激发成激发态，同时由激发态自发的返回到基态，将价电子的电能转化为电磁辐射能，并辐射出3.7nm的紫外线（另外还约有10%的85nm的短波紫外线）。
载波管内壁上的荧光粉吸收353.7nm的紫外线，把它转化为可见光。
无极荧光灯即无极灯，它取消了对传统荧光灯的灯丝和电极，利用电磁耦合的原理，使汞原子从原始状态激发成激发态，其发光原理和原统荧光灯相似，是现今最新型的节能光源。
有寿命长、光效高、显色性好等优点。
荧光灯二、发光原理从荧光灯的发光机制可见，荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。
20世纪50年代以后的荧光灯大都采用卤磷酸钙，俗称卤粉。
卤粉价格便宜，但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。
荧光粉发光原理
荧光粉发光原理
荧光粉是一种精细颗粒，是由一种发出荧光的物质和一定量的填充剂混合而成，在暗室内通过紫外线照射可以发出荧光的光芒，目前荧光粉在涂料、纱线及塑料等行业中有着广泛的应用。
那么，荧光粉是如何发出荧光的呢？这就要从其发光原理来讲起。
荧光粉的发光原理主要可以概括为“吸收紫外线，释放可见光芒”。
其中，发光剂本身具有发射和吸收光线的特性，当紫外线照射时，发光剂将紫外线吸收并将紫外线能量转换为可见光芒，而发光剂和填充剂的混合可以使荧光粉在不同的可见光范围内发射出不同的颜色的
光芒。
因此，荧光粉的发光原理非常简单，其发光过程可以概括为“紫外->发光体->可见光”。
首先，紫外线被发光剂吸收，紫外线能量被
转换成发光剂的电子和空穴；其次，发光剂的电子和空穴在填充剂的存在下占据更高能量等级，当发光剂的电子和空穴回归到原有等级时，会发生辐射，产生可见光芒。
此外，荧光粉发光的颜色和强度也受到发光剂的不同类型及其含量的影响，发光剂的类型越多，荧光粉的发光色调性越高；发光剂的含量越多，发光效果会更加强烈，但其也受到填充剂的影响。
如果填充剂含量太高，发光剂吸收紫外线的能力会受到限制，最终发出的荧光也就越弱。
以上就是荧光粉发光原理的大体概述，从中可以看出，荧光粉的发光原理是吸收紫外线，释放可见光芒的过程，同时，荧光粉的发光
颜色、强度等也受到发光剂及填充剂的影响。
不难想象，荧光粉被广泛应用于各个行业的正是由于这种特性，使得它们的发光特性在各种不同的场景下可以被更好地利用。
荧光粉简介分析课件
THANKS。
荧光粉的种类
根据激发光源的不同，荧光粉可以分 为长波荧光粉和短波荧光粉。
长波荧光粉通常用于日光灯、白炽灯 等低色温光源，而短波荧光粉则用于 高压汞灯、金属卤化物灯等高色温光 源。
荧光粉的应用领域
荧光粉在照明领域的应用非常广泛，如LED照明、荧光灯、 投影仪等。
荧光粉还可以用于显示屏幕、指示器、夜光标牌等领域，为 人们的生活和工作提供了便利。
荧光粉的物理性质
01
02
03
颗粒状物质
荧光粉通常是以颗粒状的 形式存在，粒径大小可以 根据需要进行调整。
良好的分散性
荧光粉的颗粒之间容易分 散开来，使其在应用中具 有良好的均匀性和覆盖性 。
耐热性和耐候性
荧光粉具有良好的耐热性 和耐候性，能够在高温和 恶劣环境下保持其性能。
荧光粉的化学性质
稳定性好
05
荧光粉的发展趋势
高性能荧光粉的研发进展
高亮度荧光粉
环保型荧光粉
随着LED照明技术的普及，高亮度荧 光粉成为研究热点，能够提高照明设 备的亮度和能效。
随着环保意识的提高，无毒、环保型 荧光粉成为发展趋势，能够减少对环 境的污染。
长寿命荧光粉
长寿命荧光粉是另一重要研究方向， 能够延长照明设备的使用寿命，降低 维护成本。
洗涤设备
用于洗涤荧光粉晶体的设备， 如洗涤机、离心机等。
干燥设备
用于干燥荧光粉晶体的设备， 如干燥箱、气流干燥器等。
04
荧光粉的市场分析
荧光粉的市场规模
全球市场规模
近年来，随着科技的不断进步和LED照明市场的快速发展，荧光粉市场规模呈 现稳步增长态势。全球荧光粉市场规模预计在未来几年将继续扩大。
荧光粉的制备及性能检测
荧光粉材料的制备 发光性能测试 粒度性能测试 综合性能测试
1、荧光粉材料的制备
荧光粉简介
只能在真空或 无氧气体中传播
光与颜色
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
真空紫外
紫外 200 380
可见光
780 nm
紫蓝青绿黄橙红
γ射线
X射线 紫外+可见 红外线
无线电波
10-14
10-12
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
1、实验准备
原料及实验用品准备： 1，选用纯度高的原料，Fe、Cu等杂质含量一般应控制 在10 PPM以下； 2，原料使用后注意密封，防止吸潮或污染； 3，对混料瓶、坩埚等容器注意清洗，新坩埚在使用前 要王水浸泡24以上，并进行预烧。
整个制备过程中避免带入杂质，不用金属器物接触粉料！
2、配料
Y2O3相 Eu替代Y 外加Flux: Li2CO3
亮度仪 光谱仪
1．装样。将标样及测试样品装入样 品槽，放入样品室。 2．将标样亮度计为100％，测量自己 烧制的样品的相对亮度； 3. 打开测试软件，点击“发射光谱” 按钮，测试红绿蓝荧光粉的发射光谱， 保存数据。
3、荧光粉的粒度性能检测
粒度的概念
粒径，颗粒直径
等效粒径：当被测颗粒的某 种物理特性或物理行为与某 一直径的同质球体最相近时， 就把该球体的直径作为被测 颗粒的等效粒径。
目数，就是孔数，就是每平方英寸上的孔数目。
沉降法测量粒度
Stokes定律： 在重力场中，悬浮在液体中的颗粒受重力、浮力和 粘滞阻力的作用将发生运动，沉降速度与颗粒直径 的平方成正比。
等效沉降粒径
电阻法测量粒度
原理：小孔内充满电解液，当有绝缘颗粒进入小孔，占去 一部分导电空间，电阻将增大。电阻增量正比于颗粒体积。
荧光粉的分类
荧光粉的分类
荧光粉根据其化学成分和特性可以分为以下几类：
1. 有机荧光粉：主要成分是有机物，常见的有机荧光粉有荧光染料粉、荧光塑料粉等。
有机荧光粉具有色彩鲜艳、光稳定性好等优点，常用于彩色墨水、涂料、塑料制品、纤维等领域。
2. 稀土系荧光粉：主要成分是稀土元素，如钐、铽等。
稀土系荧光粉主要具有强的吸收和发射光谱特性，可用于制造荧光灯、LED等光源。
3. 硫化物荧光粉：主要成分是化合物硫化物，在长波紫外线的照射下发光。
硫化物荧光粉具有发光亮度高、光稳定性好等优点，常用于制造荧光标识、探雷仪、以及光学玻璃等产品。
4. 铝酸盐系荧光粉：主要成分是金刚石或纯铝酸盐。
铝酸盐系荧光粉主要具有高的发光效率、光稳定、耐高温等特点，适用于制造荧光灯管、彩色电视显像管等。
5. 碳酸盐系荧光粉：主要成分是碳酸盐化合物。
碳酸盐系荧光粉具有高亮度、稳定性好等特点，广泛应用于制造荧光材料、涂料、油墨等产品。
需要注意的是，以上荧光粉的分类并不是非常严谨，有些荧光粉可能属于多个分类，或者还有其他特殊类别的荧光粉。
荧光粉
荧光粉荧光粉(俗称夜光粉)，通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。
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。
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。
20世纪初，人们在研究放电发光现象的过程中开发了荧光灯和荧光粉。
当时的荧光灯使用硅酸锌铍荧光粉，发光效率低并有毒性。
1942年,A.H.麦基格发明卤磷酸钙荧光粉并用在荧光灯内，在照明领域引起了一次革命。
这种粉发光效率高、无毒、价格便宜，一直使用到现在。
70年代初，荷兰科学家从理论上计算出荧光粉的发射光谱发现荧光粉如由450nm、550nm和610nm三条窄峰组成(三基色)，则显色指数和发光效率能同时提高。
1974年，荷兰的范尔斯泰亨等人先后合成了发射峰值分别在上述范围内的三种稀土荧光粉，使灯的发光效率达到85lm/W,显色指数为85,使荧光灯有了新的突破。
稀土三基色荧光粉的特点是发光谱带狭窄，发光能量更为集中，且在短波紫外线激发下稳定性高，高温特性好，更适用于高负载细管荧光灯和各种单端紧凑型荧光灯。
灯用荧光粉主要有 3类。
第一类用于普通荧光灯和低压汞灯，第二类用于高压汞灯和自镇流荧光灯，第三类用于紫外光源等。
荧光灯和低压汞灯用荧光粉有锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉和稀土三基色荧光粉。
锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉是在氟氯磷灰石基质3Ca3(PO4)2·Ca(F，Cl)2中掺入少量的激活剂锑(Sb)和锰(Mn)以后制成的荧光粉，通常表示式为：3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn这种荧光粉的制备方法很多采用的原料也可以不同,但对原料的纯度要求较高。
配制混料时，各原料的用量首先要从磷灰石结构进行理论计算在卤磷酸钙中,钙和锰的克原子数之和对磷酸根中磷的克原子比为 4.9:3；随后进行称量、混合、磨细、过筛再在一定的气氛中(一般用氮气)，以1150°C左右恒温烧结几小时；取出冷却后,在紫外灯下进行挑选，再磨细过筛即为成品。
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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
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2.2稀土绿粉的物理特性 稀土绿色荧光粉
MgAl11O19:Ce3+,Tb3+ (简称CAT)
➢发射主峰543nm，色坐标为x=0.335，y=0.595
LaPO4:Ce3+,Tb3+ (简称LAP)
➢发射主峰543nm，色坐标为x=0.360，y=0.574
➢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)2·Ca(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
1.2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：
➢发光效率高，达到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)。
3.1PDP用荧光粉的光学特性
PDP主要使用的RBG荧光粉的发射光谱
3.1PDP用荧光粉的光学特性
PDP用蓝色荧光粉的发射光谱
3.1PDP用荧光粉的光学特性
荧光粉发光特性简介
2011/8/21
荧光粉发光特性简介
荧光粉的发展历史 灯用荧光粉的发光特性 PDP用荧光粉的发光特性
第一章：荧光粉的发展历程
➢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。
第一代灯用荧光粉(1938——1948年) 卤磷酸盐发光材料(1948—— ） 稀土三基色荧光粉(1974—— ）
YOX Y2O3:Eu ， x=0.641 ， y=0.344；
YVO YVO4:Eu ， x=0.645 ， y=0.343；
YVP
Y(P,V)O4:Eu ，x=0.657 ， y=0.333；
Y2O2S:Eu ， x=0.660 ， y=0.330。
2.1稀土红色荧光粉
不同Eu3+荧光体的发射光谱
单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b) 曲线1:λem=458nm，曲线2:λem=515nm
2.3双峰蓝粉的光学特性
(SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋ 的发射光谱
(SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋ 反射光谱
2.3双峰蓝粉的光学特性
(SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋的激发光谱
Zn2SiO4:Mn
(简称ZSM)
➢发射主峰525nm，色坐标为x=0.251，y=0.698
2.2稀土绿粉的光学特性
(Ce,Tb)MgAl11O19荧光粉的 激发光谱(1),漫反射光谱(2)
(Ce,Tb)MgAl11O19荧光粉的 发射光谱
2.2稀土绿色荧光粉
(La,Ce,Te)PO4的激发光谱(a)和发射光谱(b)
卤粉的缺点：
➢温度猝灭严重，不适合与紧凑型节能灯。 ➢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。
1.3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。
➢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。
➢单峰蓝粉发射主峰450nm，色坐标为 x=0.150，y=0.070。 ➢双峰蓝粉发射次峰515nm，色坐标为 x=0.150，y=0.135。
➢粒度为6um左右。
BAM的晶体结构
1.1第一代荧光粉
第一代灯用荧光粉(1938——1948年）
CaWO4蓝粉 最早的灯用荧光粉： Zn2SiO4:Mn绿粉
缺点：
CdB2O5:Mn橙红粉
➢光效低 (40lm/W~50lm/W) 。 ➢Be有毒。 ➢相对密度、粒度不同，不易匹配。
MgWO4
+
(Zn,Be)2SiO4:Mn (黄粉)
1.2卤磷酸盐发光材料
2.3单峰蓝粉的光学特性
BaMgAl10O17:Eu2+荧光粉吸收254nm的紫外光，发射450nm的 蓝光，半高宽50nm，属于宽带发光。量子效率95%左右。耐 185nm短波辐射的能力介于红粉和绿粉之间，但热稳定性不佳。
单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b)
2.3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。耐185nm短波辐射的能力强，但热稳定性 同样不佳。
第二章：稀土三基色荧光粉
一.稀土红色荧光粉 二.稀土绿色荧光粉 三.稀土蓝色荧光粉
2.1稀土红色荧光粉
稀土红色荧光粉，都是利用Eu3＋的5D0 到 7FJ (J=0,1,2,3,4,5,6) 的跃迁，发射出红色窄带谱线。
发射光谱，随基质变化而改变。
主要红色荧光粉化学式及发光色坐标如下：
YBO (Y,Gd)BO3:Eu ，x=0.640 ，y=0.360；
2.2稀土绿色荧光粉
Zn2SiO4:Mn的激发光谱(a)和发射光谱(b)
2.3稀土蓝粉的物理特性
BAM BAM SCA
BaMgAl10O17:Eu2+(单峰) BaMgAl10O17:Eu,Mn(双峰) (SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋
BAM的晶体结构
2.3稀土蓝粉的物理特性
BaMgAl10O17:Eu2+(单峰) 简称BAM BaMgAl10O17:Eu,Mn(双峰)
Y2O3:Eu3+(发射波长611nm)
化学组成 (Ce,Tb)MgAl11O19(发射波长543nm)
BaMgAl10O17:Eu2+ (发射波长451nm)
稀土发光材料的特点：
➢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。
2.1稀土红色荧光粉
YVO4:Eu3 ＋和YP0.5V0.5O4:Eu3 ＋的激发光谱
2.1稀土红粉的光学特性 稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+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， 不易在185nm短波辐射下形成空位色心。