1 粒度分析 几种粒度平均值的计算公式
几何平均值 算术平均值 调和平均值
Dmax
1
D ( Di ) n
Di Dmin
1 Dmax
D Di n Di Dmin
1 Dmax
D(
1 )1
n D Di Dmin i
粒度分布：粉末样品中各种 大小的颗粒占颗粒总质量的 比例，通常以各粒度值区间 的颗粒质量占样品总质量的 百分比来表示
光谱三刺激值
对于光谱分布已知为P(λ)的光源
780
X P()x()d
380
780
Y P() y()d
380
780
Z P()z()d
380
x X X Y Z
y Y X Y Z
z Z X Y Z
均匀色空间
u
4x
2x 12 y 3
第八章 发光材料的性能表征
一、CIE表色系统
1 三基色原理 颜色是人眼的主观感觉 任何颜色可由三种基本色以适当的比例混合而成 通常选红、绿、蓝三种颜色作为基本色（三原色），一
（R）、（G）、（B）来表示 匹配任一颜色C，各用了多少数量的三原色，所用的数量
称为三刺激值，以R、G、B表示 C(C)=R(R)+G(G)+B(B)
在对比实验中，还会 出现须将三原色之一 （或之二种）加到实 验色中，才能与另两 个原色相加后（或令 一个原色）匹配。如
• C(C)+ R(R) =G(G)+B(B)
• C(C) + R(R)+G(G)=B(B)
三原色不总是正值， 也会出现负值
2 RGB表色系统
由三刺激值R、G、B表示颜色或色彩的系统称为 RGB表色系统
在表色系统中，通常关注的是颜色，只要 知道R、G、B的相对值就可以了
r R , g G , b B
RGB
RGB
RGB
由r、g就可在平面坐标图上确定任一颜色C 的位置
通过实验，以（R）、（G）、（B）三原 色来匹配等能光谱种每一光谱色（单色 光），可以得到每一波长光谱色的R、G、 B三刺激值，并以 r()、g()、b()
Ei 800{[(uki uk ) (uoi uo )]2
[(vki

vk
)

(voi

vo
)]2
}
1 2
平均显色指数Ra
Ri 100 4.6Ei
E i

1 8
8 i 1
Ei
二、发光材料光学参数的测量
激发光谱 发射光谱 亮度 余辉特性 吸收光谱 反射光谱
• 大于它和小于它的颗粒各占50%
“边界粒度”表征粒度的分布范围
• x10 表示小于它的颗粒数占总数的10% • x90 表示大于它的颗粒数占总数的90%
粒度分析方法
图像处理方法
• CCD得到粉末颗粒图像，输入计算机进行识别，并按 一定的模式进行统计
电阻法颗粒计数器 沉降法 通过测量颗粒下陈量和时间的关系得到颗粒分布 激光粒度计 根据颗粒对光散射的原理通过测量不同粒度的颗
通常选取700nm（R）、546.1nm（G）、 435.8nm（B）作为三原色光
按色单位混合成白光（C），即色单位的白光由 等量（1/3色单位）的三原色组成。但三原色的 亮度并不相同，（R）、（G）、（B）的光亮度 （lm）之比为1:4.5907:0.061
故：R、G、B既反映了原色的成分，也包含了亮 度的大小
• 由于x，y色坐标系是一个非均匀的色空间，所以，最 近距离是一条与黑体轨迹有一定夹角的斜线（等相关 色温线）
• 每条等相关色温线上的色坐标值尽管不同，而相关色 温确实相同的
光源的色温实际上就是该光源的相关色温
5 显色指数
光源照明下物体的颜色会因光源的光谱分 布而出现差异
光源照射物体的颜色效果称作该光源的显 色性
粒度只能通过等效的方法进行测量
平均粒度
m
p
ni xi
x( p, q)
i 1 m
q
ni xi
i 1
ni和xi分别表示第i个粒度区间内
的颗粒个数和区间内的平均值
x（3，4）称为体积（质量）平均粒度； x（1，0）称为颗粒数平均粒度； x（3，2）称为表面积平均粒度；
平均粒度的另一种表示形式为“中位粒 度”，x50记作 。
• 电场（脉冲发生器） • 脉冲电子束
4 发光效率测量
激发光 254nm
• 高压汞灯、滤光系统
发射光滤光片吸收 254nm激发光
热电堆作为接收器 已知发光效率的荧光
粉作参考
5 数据处理
光谱灵敏度校正
数据处理
提高信噪比
• 平滑处理
多次测量平均 移动平均
三、荧光粉形貌的测量
第二辐射常数：
c2 hc / k 1.4338104 m K
黑体辐射的总能量：

P Pd T 4
0
5.6697 1012[W /(cm2 K 4 )]
非黑体辐射
• 自然界中所有的实际辐射体都是非黑体
吸收系数小于100%，辐射能力也比黑体小
相关色温
• 实际照明光源中，只有白炽灯具有的连续光谱和黑体 的光谱分布最接近，色坐标点落在黑体轨迹上或附近
• 其它类型的光源即使是连续谱，也和黑体的发光光谱 不一致，有的甚至相差较大，但二者的发光颜色却相 近
• 相关色温：在色品图上，某一光源的色坐标点到黑体 轨迹上的最近距离所对应的温度，就称为该光源的相 关温度
3 XYZ表色系统
1931年，CIE决定将RGB表色系统变换成 新的XYZ表色系统
主要考虑到应满足两方面的要求
• 对应的光谱三刺激值 x()、y()、z() 没有负值
•y( ) 与明视觉函数V(λ)曲线一致
在RGB表色系统中，X、Y、Z的坐标值为
X（1.2750，-0.2778） 1.0(X)=2.3646(R)-0.5151(G)+0.0052(B) Y（-1.7392，2.7671） 1.0(Y)=-0.8965(R)+1.4264(G)-0.0144(B) Z（-0.7431，0.1409） 1.0(Z)=-0.4681(R)+0.0887(G)+1.0092(B)
13
6
浅蓝色
14
7
浅紫色
15
8
亮浅红紫色
光源的显色指数由下式确定
昼光下看到的颜色 浓红色 浓黄色 浓绿色 浓蓝色 亮的浅黄-粉红色 中等程度的橄榄绿色 树叶色
Ri 100 4.6Ei Ei : 照明光源由D65换成待测光源时， 实验色i在CIE1960年UCS色品图上所 引起的色差值
• 灰体：吸收系数或者辐射率与某一温度的黑体 的辐射率之比不随波长而改变，这一非黑体可 称为灰体
实际上理想的灰体也是不存在的，只是在某一有限 的波长范围内才满足灰体的条件
利用非黑体辐射的某些特性和黑体相应的特性进 行对比，可用来确定实际辐射体的有关温度参量
• 实际温度：由与实际辐射体处于热平衡的合适温度计 测出的温度
• 辐射温度：实际辐射体与黑体具有相同的辐射通量时 的黑体温度
• 亮度温度：实际辐射体在某一波长与黑体具有相同视 觉亮度时的黑体温度。
色温
• 依据黑体辐射光的颜色与温度的关系，引出了 “颜色温度”的概念，简称为色温
一光源的发光颜色，与某个温度的黑体的发光颜色 相同或相近时；或者说，一光源的发光光谱与某个 温度的黑体的发光光谱相同或接近时，这一黑体的 温度就可定义为该光源的色温
基本特性参量
辅助信息： 有助于解释荧光粉的发光机理 应用
1 激发光谱与发射光谱
测量原理
• 发射光谱：样品在适当激发源以稳定的功率激 发下，发射光的强度与发射光波长的关系曲线
用配备了适当的光探测器的单色仪进行测量
• 激发光谱：指定波长光的发光强度随恒定功率激发光 的波长变化的曲线
用单色仪产生单一波长的激发光，记录指定波长发射光的强度 随激发光波长的变化情况
用显色指数定量地判断光源的显色性能 显色指数—在特定条件下，物体由光源照
明何由参比光源（标准光源D65）照明时， 知觉色符合程度的度（i）
昼光下看到的颜色
CIE序号（i）
1
亮灰红色
9
2
暗灰红色
10
3
浓黄绿色
11
4
中等程度的浅黄绿色 12
5
亮的浅蓝绿色
v
6y
2x 12 y 3
CIE-UCS1960
u' u v' 3 v
2
CIE-UCS1976
4 色温、相关色温和光色
黑体辐射公式（普朗 克公式）
P

c1
5
1 ec2 / T 1
[W
/(cm2
m)]
第一辐射常数：
c1 2hc2 3.74181012W cm2
• UV-可见：多碱光阴极 （ Na-K-Cs-Sb）
• 近红外：GaAs • 长波长： Ag-O-Cs • VUV： Cs-I、Cs-Te
各种CCD的光谱响应
像增强器
激发源
紫外、可见光
• 白炽灯 • 气体放电灯
氢灯（氘灯）、氙灯、汞灯等
• 激光
气体激光器
• He-Ne，Ar+，Kr+ ，He-Cd，N2，准分子激光
测量装置
单色仪
光探测器
光电倍增管 固态器件
• 光电二极管 • 光电池 • CCD •…