第一節(jié)  熒光粉的簡(jiǎn)介

熒光粉，俗稱夜光粉，通常分為光致儲(chǔ)能夜光粉和帶有放射性的夜光粉兩類(lèi)。光致儲(chǔ)能夜光粉是熒光粉在受到自然光、日光燈光、紫外光等照射后，把光能儲(chǔ)存起來(lái)，在停止光照射后，再緩慢地以熒光的方式釋放出來(lái)，所以在夜間或者黑暗處，仍能看到發(fā)光，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)至十幾小時(shí)。（立項(xiàng)申請(qǐng)）

第二節(jié)  熒光粉的制備方法

燈用熒光粉主要有3類(lèi)。第一類(lèi)用于普通熒光燈和低壓汞燈，第二類(lèi)用于高壓汞燈和自鎮(zhèn)流熒光燈，第三類(lèi)用于紫外光源等。熒光粉也有好多種類(lèi)的，而且價(jià)格都是不一樣的，熒光粉具有熱穩(wěn)定性好、安全環(huán)保的特點(diǎn)，適用於各種白光，可調(diào)節(jié)出不同的紅色，藍(lán)色，黃色等等的色彩。

1.熒光燈和低壓汞燈用熒光粉

有銻、錳激活的鹵磷酸鈣熒光粉和稀土三基色熒光粉。

銻、錳激活的鹵磷酸鈣熒光粉是在氟氯磷灰石基質(zhì)3Ca3(PO4)2·Ca(F，Cl)2中摻入少量的激活劑銻(Sb)和錳(Mn)以后制成的熒光粉，通常表示式為：

3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn

這種熒光粉的制備方法很多采用的原料也可以不同,但對(duì)原料的純度要求較高。配制混料時(shí)，各原料的用量首先要從磷灰石結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論計(jì)算在鹵磷酸鈣中,鈣和錳的克原子數(shù)之和對(duì)磷酸根中磷的克原子比為 4.9:3；隨后進(jìn)行稱量、混合、磨細(xì)、過(guò)篩再在一定的氣氛中(一般用氮?dú)?，以1150°C左右恒溫?zé)Y(jié)幾小時(shí)；取出冷卻后,在紫外燈下進(jìn)行挑選，再磨細(xì)過(guò)篩即為成品。

當(dāng)激活劑Sb吸收激發(fā)能后將一部分能量以光輻射的形式放出，利用上述現(xiàn)象只要改變Mn的含量，就可以得到不同色溫的鹵磷酸鈣熒光粉。

熒光粉吸收輻射的能力與熒光粉的分散程度有關(guān)，因此其粒度的大小對(duì)發(fā)光亮度的影響很大。鹵磷酸鈣熒光粉粒度大小決定于原料CaHPO4的粒度大小，因此，獲取一定大小和晶格的晶體CaHPO4，即可將熒光粉粒度控制在一定大小(5～10µ)，從而獲得高的發(fā)光亮度。

稀土三基色熒光粉中,紅粉為銪激活的氧化釔(Y2O3:Eu),綠粉為鈰、鋱激活的鋁酸鹽(MgAl11O19:Ce,Tb),藍(lán)粉為低價(jià)銪激活的鋁酸鋇鎂(BaMg2Al16O27:Eu)。3種粉按一定比例混合可以得到不同的色溫(2700～6500K)，相應(yīng)的燈的發(fā)光效率可達(dá)80～100lm/W,顯色指數(shù)為85～90。一般來(lái)說(shuō)，綠粉含量越高、藍(lán)粉含量越低，則燈管發(fā)光效率越高。此外，藍(lán)粉增加，色溫升高；紅粉增加，色溫降低。

三種基色粉的基質(zhì)和激活物質(zhì)有所不同，但其中的發(fā)光關(guān)鍵均在于稀土激活物質(zhì)（銪、鈰、鋱等），利用稀土金屬外層離子(D→F)的躍遷而發(fā)光。

采用稀土三基色熒光粉的三基色熒光燈本身具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，然而，稀土原料價(jià)格昂貴，造成三基色燈成本較高，限制了三基色燈的發(fā)展?？s小管徑或采用新的涂覆技術(shù)降低三基色粉用量，用廉價(jià)的其他彩色粉來(lái)部分取代一種或兩種稀土三基色粉，同樣可制得高光效、高顯色的熒光燈，但光衰可能要大一點(diǎn)。

2.鹵磷酸鈣熒光粉

鹵磷酸鈣熒光粉的發(fā)光是由激活劑銻(Sb)和錳Mn共同激活的。激活劑原子在點(diǎn)陣內(nèi)占據(jù)鈣原子的位置。這種材料具有敏化現(xiàn)象：當(dāng)激活劑Sb吸收激發(fā)能后,將一部分能量以光輻射的形式放出，另一部分則在所謂共振傳遞的過(guò)程中轉(zhuǎn)移給Mn，使Mn產(chǎn)生本身的輻射。因此，總的輻射取決于兩種激活劑的特性，并且隨著它的比例的變化而變化,還取決于氟、氯的比例。如在Sb激活的鹵磷酸鈣內(nèi)增加錳的含量，就會(huì)增加橙黃色的輻射，而相應(yīng)的減少了藍(lán)色輻射。利用上述現(xiàn)象,只要改變Mn的含量，就可以得到不同色溫的鹵磷酸鈣熒光粉。

3.高壓汞燈用熒光粉

高壓汞燈的光譜分布與低壓汞燈（熒光燈）的顯著不同。為了提高燈的效率和改善光色，高壓汞燈在放電管外玻殼內(nèi)涂上熒光粉，將主要輻射波長(zhǎng)之一的 365nm紫外線能轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光。高壓汞燈早期采用錳激活的氟鍺酸鎂或錫激活的磷酸鋅鍶粉等。后來(lái)，采用彩色電視用的熒光粉 YVO4:Eu，它的峰值為619nm，相應(yīng)的燈的總光通量高顯色性能好?，F(xiàn)已研制出Y(PV)O4:Eu熒光粉，它更適合于高壓汞燈的要求。

4.紫外光源用熒光粉

它是在 253.7nm或其他較短波長(zhǎng)紫外線激發(fā)下，能產(chǎn)生另一種波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線的熒光粉。它的種類(lèi)很多。(BaSi2O3):Pb熒光粉是一種有效的紫外熒光粉,峰值為350nm，用于誘殺蟲(chóng)害的黑光燈。正磷酸鈣〔(Ca，Zn)3(PO4)2:Tl〕熒光粉是一種制造健康線燈的高效粉發(fā)射波長(zhǎng)280～350nm，峰值為310nm。復(fù)印燈必須有與所用的感光體或光電面吸收率匹配的譜線，因此,重氮復(fù)印燈用焦磷酸鍶(Sr2P2O7:Eu), 靜電復(fù)印燈用鎵酸鎂(MgGa2O4:Mn)和硅酸鋅(Zn2SiO4:Mn)等紫外線熒光粉 [1]  。

第三節(jié)  熒光粉的用途

1.制成弱照明光源

人們?cè)趯?shí)際生活中利用夜光粉長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光的特性，制成弱照明光源，在軍事部門(mén)有特殊的用處，把這種材料涂在航空儀表、鐘表、窗戶、機(jī)器上各種開(kāi)關(guān)標(biāo)志，門(mén)的把手等處，也可用各種透光塑料一起壓制成各種符號(hào)、部件、用品(如電源開(kāi)關(guān)、插座、釣魚(yú)鉤等)。這些發(fā)光部件經(jīng)光照射后，夜間或意外停電、閃電后起床等它仍在持續(xù)發(fā)光，使人們可辨別周?chē)较?，為工作和生活帶?lái)方便。把夜光材料超細(xì)粒子摻入紡織品中，使顏色更鮮艷，小孩子穿上有夜光的紡織品，可減少交通事故。

2.夜光材料

國(guó)內(nèi)外夜光材料主要是以ZnS（硫化鋅）SrS（硫化鍶）和CaS（硫化鈣）制成的，發(fā)出綠光和黃光。不過(guò)SrS，CaS材料易潮解，給廣泛應(yīng)用帶來(lái)困難。所以市場(chǎng)上主要是以ZnS為基質(zhì)的夜光材料。但它的余輝時(shí)間只有1～3小時(shí)，而且在強(qiáng)光(如太陽(yáng)光)、紫外光和潮濕空氣中容易變質(zhì)發(fā)黑，所以在許多領(lǐng)域中應(yīng)用受到限制。添加鉆、銅共激活的ZnS夜光粉雖然有很長(zhǎng)的余輝時(shí)間，但它有紅外淬滅現(xiàn)象，在電燈光(包含較多的紅光)照射下，余輝很快熄滅。

第四節(jié)  熒光粉的存在問(wèn)題

1、專利：目前國(guó)內(nèi)還是跟隨專利，并未做到原創(chuàng)性專利。這看似是專利問(wèn)題，實(shí)際是創(chuàng)新能力的問(wèn)題。要想從根本上突破專利壁壘，創(chuàng)新是關(guān)鍵，同時(shí)這也需要長(zhǎng)期的積累和機(jī)遇。

2、原料：國(guó)內(nèi)原材料的精細(xì)程度不及國(guó)外，因此原材料穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致熒光粉出現(xiàn)問(wèn)題。過(guò)去我們只是控制生產(chǎn)工藝，但高度精細(xì)化需要延伸到原材料的控制，摒棄拿來(lái)主義，對(duì)成分、雜質(zhì)、顆粒、粒徑、形貌等作深入 研究 ，以提供穩(wěn)定的原材料。

3、設(shè)備：國(guó)內(nèi)多數(shù)窯爐的溫度控制精度以及溫度的波動(dòng)性和均勻性，都會(huì)受到環(huán)境溫度影響，而國(guó)外窯爐溫度穩(wěn)定性高、精度高，但價(jià)格是國(guó)內(nèi)的三倍，顯然，提高設(shè)備水平與資金息息相關(guān)。國(guó)內(nèi)需意識(shí)到設(shè)備的重要性才會(huì)著實(shí)在這一方面投入資金。

4、工藝：當(dāng)工藝摸索到一定程度，即可固化。“創(chuàng)新也是熒光粉 行業(yè) 的永恒話題，不是為趕時(shí)髦，而是中國(guó)企業(yè)真實(shí)的出路所在。”王海波所長(zhǎng)再次強(qiáng)調(diào)，一方面國(guó)內(nèi)熒光粉的水平與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)存在一定差距;另一方面熒光粉的技術(shù)含量在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈中處于較高水平，相對(duì)于封裝及應(yīng)用端的難度高、復(fù)雜程度大，所以它更需要不斷提高技術(shù)水平，增加原創(chuàng)性的開(kāi)發(fā)，解決專利壁壘。在市場(chǎng)方面，熒光粉需逐步走向多元化。現(xiàn)階段下游應(yīng)用端為避開(kāi)紅海競(jìng)爭(zhēng)，向各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)滲透，光源對(duì)熒光粉提出了更多要求，為與之配合，熒光粉需要密切關(guān)注市場(chǎng)變化，跟蹤及服務(wù)于市場(chǎng)。“LED照明的本質(zhì)是為人類(lèi)提供人造光。”隨著LED照明的發(fā)展，人們對(duì)它的質(zhì)量、品質(zhì)、服務(wù)等照明總體性能的要求全面提升。高要求體現(xiàn)在光譜上，不在是簡(jiǎn)單的白光，而是具有各種光譜的更接近于太陽(yáng)光的光源，在一些特別的照明領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、閱讀、室內(nèi)照明等，對(duì)人造光提出了更高的要求。顯而易見(jiàn)，現(xiàn)在市場(chǎng)上需要的熒光粉，不會(huì)再是單純的黃粉、黃粉或紅粉加綠粉，還可加上青粉、遠(yuǎn)紅等接近于紅外的光粉，使人造光源更接近太陽(yáng)光、更舒適、品質(zhì)更高。

 

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