荧光粉的发光原理、发展历史及应用前景
白色荧光粉末
白色荧光粉末
白色荧光粉末通常是指在紫外线或其他光源的激发下能够发出明亮荧光的白色粉末状物质。
以下是关于白色荧光粉末的一些详细讲解：
1. 成分：白色荧光粉末的成分可以是多种荧光材料，其中常见的包括荧光染料、荧光颜料和荧光树脂等。
2. 发光原理：当白色荧光粉末受到紫外线或其他光源的激发时，其中的荧光物质会吸收光能并进入激发态。
在激发态下，荧光物质会通过放出光能的方式回到基态，同时发出荧光。
3. 应用领域：白色荧光粉末常用于各种领域，如荧光涂料、荧光标记、防伪印刷、夜间标识等。
它可以在黑暗环境中提供可见的标识或装饰效果。
4. 安全性：一般情况下，白色荧光粉末是相对安全的，但仍需遵循正确的使用和处理方法。
避免直接接触皮肤和眼睛，并确保在通风良好的环境中使用。
荧光粉发光原理
荧光粉发光原理荧光粉是一种能够发出荧光的物质，它在紫外线的照射下能够发出可见光，这种发光现象被称为荧光发光。
荧光粉发光的原理是怎样的呢？让我们一起来探讨一下。
荧光粉发光的原理主要是通过激发态和基态之间的能级跃迁来实现的。
当荧光粉受到紫外线照射时，紫外线的能量会激发荧光粉中的电子，使得电子从基态跃迁到激发态。
在激发态中，电子会停留一段时间，然后再返回到基态。
在电子返回基态的过程中，会释放出能量，这部分能量就以可见光的形式发出，从而实现荧光发光的效果。
荧光粉的发光过程可以用能级图来解释。
在能级图中，荧光粉的基态能级较低，而激发态能级较高。
当荧光粉受到紫外线照射时，电子会被激发到激发态能级，形成激发态。
随后，电子会自发地返回到基态能级，释放出能量。
这种能级跃迁的过程就是荧光粉发光的基本原理。
荧光粉发光的颜色取决于荧光粉的化学成分和结构。
不同的荧光粉在受到紫外线激发后，释放出的能量对应的波长不同，因而呈现出不同的颜色。
比如，钴掺杂的荧光粉会发出蓝色光，铜掺杂的荧光粉会发出绿色光，铅掺杂的荧光粉会发出黄色光。
通过控制荧光粉的化学成分和结构，可以实现发出不同颜色的荧光光。
荧光粉发光的应用非常广泛。
在日常生活中，荧光粉被广泛用于荧光灯、荧光笔、荧光涂料等产品中，用于制作指示灯、标识标志、装饰品等。
此外，荧光粉还被应用于科研领域，用于荧光显微镜、荧光标记、荧光探针等方面。
荧光粉发光的原理深入浅出，易于理解，但其应用却是非常广泛和重要的。
总的来说，荧光粉发光的原理是通过激发态和基态之间的能级跃迁来实现的，荧光粉的发光颜色取决于其化学成分和结构。
荧光粉发光的应用非常广泛，为我们的生活和科研带来了许多便利和帮助。
希望通过本文的介绍，能够更加深入地了解荧光粉发光的原理和应用。
稀土——荧光粉的应用及发展
稀土——荧光粉的应用及发展稀土——荧光粉的应用及发展荧光粉的概述荧光粉(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。
荧光粉的历史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[1])，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。
荧光粉的类型灯用荧光粉主要有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。
1，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。
荧光粉简介
粒度为6um左右。
BAM的晶体结构
单峰蓝粉的光学特性
稀土蓝色荧光粉
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。蓝 粉稳定性不佳。
单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b)
光谱图及色品参数
• 单峰蓝粉
双峰蓝粉的光学特性
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
光谱图及色品参数
• 红粉
稀土红粉的发光原理
稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+荧光粉中Y2O3为基质材料，Eu3+为发光中心。 Y2O3基质是强离子 型晶体，晶体场的微扰作用显著削弱了原属禁戒跃迁的4f电子层的禁戒程度， 在200~300nm范围内形成一个宽激发带，使其能强烈的吸收254nm的紫外 光。然后把能量传递给Eu3+离子使之被激发，被激发的Eu3+离子发生5D0— 7F 跃迁，同时发射出611nm的红光。 2
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。
荧光灯的发光原理
荧光灯介绍
荧光灯主要由灯头、低压汞蒸气和荧光粉组 成。
荧光灯的结构示意图
荧光灯的发光过程
灯丝预热 发射电子 电子轰击 气体放电 紫外线激 发荧光粉
荧光灯的种类介绍
荧光粉发光原理
荧光粉发光的原理是什么一、"荧光粉"发光的启示为了弄清荧光粉的化学成分，我们首先想到了荧火虫的发光，荧火虫的发光原理主要有以下一系列过程。
成光蛋白质＋成光酵素含氧成光蛋白质（发出绿光）含氧成光蛋白质＋H2O成光蛋白质这就是荧火虫为何能持续发光，并且光亮一闪一闪的原因，值得注意的是，荧火虫所发出的绿光是一种"冷光"，其结果转化率竟达97%。
其次，我们又注意了发光塑料的发光，发光塑料主要是在普通塑料中掺进一些放射性物质，如14C、35Sr、90Sr及Na、Th和发光材料ZnS、CaS这些硫化物在放射光线的照射下，被激发而射出可见光（冷光）。
荧光粉的化学成份由模糊的硅酸盐、钨酸盐，单一的元素Ba、Sr最后深化到标准的化学式，其化学组成为：类别化学式颜色密度红粉Y2O3：Eu白5.1±0.2绿粉CeMgL11O19：Tb白4.2±0.2蓝粉BaMgAl10O17：Eu白3.7±0.2双峰蓝粉BaMgA10O17：（Eu、Mn）白3.8±0.2上转化荧光粉，即红外线激发荧光粉的成分为：化学组成：YErYbF3外观：白色无机粉末晶粒尺寸：30nm激发波长：980nm发光颜色：绿光特性：透光率较高，有较高的耐溶剂、耐酸碱性能应对荧光粉危害的几种方法由于荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的Hg，因此其危害的主要来源就是其散发的Hg蒸气，权威资料显示：汞蒸气达0.04至3毫克时，会使人在2至3月内慢性中毒；达1.2至8.5毫克量，会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。
汞一旦进入人体内，可很快弥散，并积累到肾、胸等组织和器官中，慢性汞中毒会导致精神失常，植物神经紊乱，急性症状常头痛、乏力、发热、口腔及消化道齿龈红肿酸痛，靡烂出血，牙齿松动等，部分皮肤红色斑、丘疹，少数肾损害，个别肾疼、胸痛，呼吸困难，紫绀等急性间质性肺炎。
荧光粉机理
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’），s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）。
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。
2024年LED荧光粉市场发展现状
2024年LED荧光粉市场发展现状1. 前言本文将介绍当前LED荧光粉市场的发展现状。
LED荧光粉作为一种重要的光学材料，在LED照明、显示等领域发挥着关键作用。
本文将对LED荧光粉市场的规模、应用领域、技术发展等方面进行分析和展望。
2. 市场规模近年来，随着LED照明市场的快速发展，LED荧光粉市场也呈现出稳步增长的趋势。
根据市场研究报告，2019年全球LED荧光粉市场规模达到XX亿美元，并预计在未来几年内将保持高速增长。
3. 应用领域LED荧光粉在照明、显示、显示器背光源等领域得到了广泛应用。
3.1 照明领域LED荧光粉被广泛应用于LED照明产品中，如LED灯泡、LED灯管等。
LED荧光粉的使用可以改善LED照明的光色性能，提高照明效果和视觉舒适度。
3.2 显示领域在显示领域，LED荧光粉被应用于LCD显示器背光源中。
通过将LED荧光粉与蓝光LED结合，可以实现高亮度、高对比度的显示效果。
4. 技术发展随着LED荧光粉市场的快速发展，相关技术也在不断创新和进步。
以下是一些主要的技术发展趋势：4.1 高亮度技术随着LED荧光粉的研发和制造工艺的进步，新型的高亮度LED荧光粉得到了广泛应用。
高亮度LED荧光粉具有更高的发光效率和更好的色彩性能，使LED产品在照明和显示领域具有更好的表现。
4.2 色温调节技术为了满足不同场景的照明需求，LED荧光粉的色温调节技术得到了进一步改善。
通过调整荧光粉的配比和制备工艺，可以实现LED照明产品的色温可调节，满足用户的个性化需求。
4.3 环保技术随着环保意识的增强，对环保LED荧光粉的需求也在增加。
新型的环保荧光粉材料的研发和应用有助于降低对环境的污染，并提高产品的可持续性。
5. 市场前景LED荧光粉市场在未来几年内仍将保持稳定增长的趋势。
随着LED照明和显示市场的发展，对LED荧光粉的需求将继续增加。
同时，技术的不断创新和进步也将推动市场的发展。
6. 结论LED荧光粉作为一种重要的光学材料，在LED照明、显示等领域发挥着关键作用。
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荧光粉的发光原理、发展历史及应用前景
引言
荧光粉是一种能将外部能量转变为可见光的发光材料，是照明、显示领域中重要的支撑材料，它是现今生活中极其重要的材料。
因此有必要对荧光粉进行深入了解。
1.荧光粉的发光原理
与热辐射相比，荧光是一种产生具有很少热量的光的过程。
适当的材料吸收高能辐射，接着就发出光，所发光子的能量比激发辐射的能量低。
当发光材料是固体时，该材料通常称为荧光粉。
激发荧光粉的高能辐射可以是电子或具有高速度的离子，也可以是从γ射线到可见光范围的光子。
1.1常见照明用荧光粉的发光原理
目前 ,实际用于照明用途的荧光粉 ,大部分是粉末状的以汞原子发出的紫外线 (主峰波长 253.17nm) 为激发源的光致发光荧光粉 ,它们是利用氧化物晶体中孤立离子的电子跃迁来发光的。
图1-1 原子的结构和光的转换
由量子理论可知 ,孤立的单个原子或离子中具有多个能级 ,如图1-1(a) 所示 ,当原子或离子中的束缚电子由高能级向低能级跃迁时 ,会形成自身固有的发光。
下面以最简单的氢原子为例进行说明。
氢原子中含有 1 个电子 ,并且从原子核向外依次为称作 1s、2s、3s ……的电子轨道 ,各电子轨道对应不同的能级 ,氢原子的这 1 个电子通常位于最内侧的 1s 轨道上 ,该电子的状态称为基态。
若该电子受到电子碰撞或光等外来能量的刺激(激发) ,它就会吸收激发能量而向其外侧的轨道如 2s 轨道迁移。
2s 轨道的能量高于 1s 轨道的能量 ,如图1-1(b) 所示 ,电子的这种状态称为激发态。
原子发光就是电子由激发态返回到基态时产生的(见图1-1(c) ) 。
这类以光束激发的荧光粉主要用于荧光灯、等离子体显示屏 (PDP) 和白光LED 中。
1.2阴极射线管(CRT)用荧光粉的发光原理
用于 CRT等装置中的荧光粉是以加速的电子束作为激发源的 ,这称为阴极射线致发光。
阴极射线致发光的原理为：射入固体中的电子慢慢失去能量。
由于 CRT 中以几十千伏高压使电子加速发射 ,当能量消失时会使周围产生电离 ,从而产生大量新的电子(二次电子) 。
这些新的电子在固体中移动 ,当能量消失时 ,它们使前述孤立离子中的电子或半导体内杂质能级上的电子激发。
之后便发出与离子内的能级和施主、受主能级间的能量差相对应的光辐射。
1.3电致发光 (EL) 用荧光粉的发光原理
采用有机物时 ,并非利用原子或离子的孤立的电子能级 ,而是通过它们结合形成的分子轨道上能级间的电子跃迁发光的。
2.荧光粉的发展历史
19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。
早期荧光灯用荧光粉在使用中由于光衰程度不同会造成色偏,而且荧光效率低下。
从上世纪50 年代开始,出现了卤磷酸盐荧光粉,该系列荧光粉在很长一段时间占据主流。
这种荧光粉的成分单一,没有色偏,并且比早期荧光粉的亮度高。
到了70 年代,使用3 种分别在450nm(蓝) 、540nm (绿) 、610nm (红) 附近具有高强度窄发射带的荧光粉混合制成的三基色荧光灯问世。
在这以前,为了提高显色性能,一直采用发射接近日光的连续光谱的方法,这势必受到因包含视感效率低的光谱成分而光效下降的制约,针对这一课题,人们运用计算机模拟,发现用与日光光谱完全不同的光源也能实现高显色性,从而研制出这种灯。
三基色荧光灯用荧光粉的光效高于100lm/W(单位输入功率产生的光通量) ,显色指数80 以上,高于卤磷酸盐荧光粉,诸多优点使其至今仍然使用广泛。
此外,在照明应用中,荧光粉还被应用于高压汞灯。
70年代,在高压汞灯中使用Y(P ,V) O4∶Eu 荧光粉,将灯内与蓝白光同时发出的紫外线吸收并发出红光,大幅度改善了显色
性,这种灯一直沿用至今。
3.荧光粉的应用前景
现在用于普通照明的主力光源为三基色荧光灯,它大量用作液晶的背光源,目前生产的荧光粉中有一半以上是用于这种灯的荧光粉。
表3-1中列出现今用于各式各样的照明、指示装置中的荧光粉材料。
表3-1 各种照明、显示和辐射检测装置用荧光粉
现今,对于汞254nm 辐射激发的荧光粉仅有性能完善方面的研究,而作为化学物质的开发已告一段落。
荧光粉的开发热点已转向LED 用荧光粉及显示用途的使用其它激发源的荧光粉。
在近10 年内,BAM 作为PDP用蓝色荧光粉,其亮度和寿命特性得到了显著改善,而它作为灯用荧光粉也收到了良好的使用效果。
并且,这类荧光粉中的BaMgAl11O17∶Eu2 +,Mn2 +(绿色) 还有利于扩大背光显示器的色再现范围。
在气体放电灯方面,正在开发使用稀有气体准分子等制成的灯。
根据三基色灯的原理,可以采用靠氙气放电激发的PDP 中的荧光粉和针对PDP 的具体用途开发的荧光粉。
例如,蓝粉用BAM ,绿粉用YAl3(BO3) 4 ∶Tb ,红粉用基质与绿粉相同但掺Eu 的YAl3(BO3) 4 ：Eu。
但是,这种气体放电灯在发光强度P效率、寿命等方面存在问题,要将这种灯真正实用化,还必须改良现有的荧光粉或开发新型荧光粉。
另一方面,由于大多数荧光粉的发光中心采用稀土族元素,而随着原料出产政策调整,这类材料的价格正在逐渐上涨,需要控制它们的使用量。
因此,开发出新型荧光粉替代那些为提高亮度必须大量掺杂Tb 的荧光粉,就显得十分必要。
结语
在照明技术进一步向前迈进的过程中,要想获得更好的光源,不仅限于无机物和有机物,还需要开发出更多新式荧光材料。
五彩缤纷的荧光粉材料,在其物质属性趋于多元化的同时,它们将与新型发光设备一起,在我们的生活中越来越普及。
参考文献
[1] 国本崇(日), 荧光粉的发光原理、技术发展史、开发现状及课题[J]. 中国照明电器,2008,11:33-37.
[2] 周太明，光源原理与设计（第二版）[M]. 上海：复旦大学出版社，2012.
[3] 百度百科_荧光粉[EB/OL]. /view/59582.htm。