卤磷酸盐发光材料(1948—— ）
稀土三基色荧光粉(1974—— ）
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 CdB2O5:Mn橙红粉
荧光粉的发展历史
MgWO4
+
(Zn,Be)2SiO4:Mn (黄粉)
缺点：
光效低 (40lm/W~50lm/W) 。 Be有毒。 相对密度、粒度不同，不易匹配。
卤磷酸盐发光材料
荧光粉的发展历史
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
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：
发光效率相对较高，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)。
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
三、球磨
荧光粉生产工艺
关键控制点：通过调节球磨的转速和球磨时间控制粉体粒径。
四、湿筛
保证筛网完整、不变形，去除粗颗粒和杂质异物。
五、清洗
控制清洗的水温和最终电导率，洗净产品的可溶物。
六、烘干
控制烘干的温度和时间，保证产品干燥，分散性好。
荧光粉的应用
一．节能灯的介绍
二．LED的介绍
三．常用显示器件的介绍
三．荧光粉制造关键控制点
荧光粉的制备方法
高温烧成 固相法 微波合成 燃烧法 喷雾热解法
荧光粉生产工艺
液相法
水热法
溶胶凝胶法 共沉淀法
荧光粉的生产工艺
混合 烧成 取出 浆化
荧光粉生产工艺
球磨
湿筛
脱水
清洗
干燥
精筛
包装
荧光粉的生产设备
荧光粉生产工艺
全自动烧成炉
万级洁净后处理车间
荧光粉生产的关键点
绿光
紫外光
能量传递
Ce
热
Tb
热
CAT的发光过程示意图
稀土绿粉的制备工艺
稀土绿色荧光粉
绿粉制备工艺比红粉多了还原一道工序
原料
助熔剂
混合
煅烧
破碎
混合包装
烘干
gAl10O17:Eu2+(单峰) BaMgAl10O17:Eu,Mn(双峰) 简称BAM
稀土蓝色荧光粉
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=0.147，y=0.060。 双峰蓝粉发射次峰515nm，色坐标为 x=0.142，y=0.145。
Eu3+的位形坐标图
稀土红粉的制备工艺
稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+荧光粉的制备比较简单。由Y2O3，Eu2O3按一定比例混合，或 按一定比例的Y，Eu草酸共沉淀，烧成(Y,Eu)2O3原料，加入少量助熔剂。 在空气中1250~1450℃煅烧数小时。
Y2O3 Eu2O3 助熔剂
混合
烧成
球磨
混合包装
光谱图及色品参数
• 绿粉
稀土绿粉的发光原理
稀土绿色荧光粉
CAT荧光粉中Tb3+为发光中心。 发射峰位于543nm，属于Tb3+ 的5D4—7F5 跃迁。Ce3+离子为敏化剂， Ce3+离子吸收紫外光然后通过无辐射能量传递 有效地将能量传递给Tb3+离子，使之被激发然后发出绿光。 由于在大多数基质中Tb3+离子的4f~5d吸 收峰不能与254nm紫外线辐射相吻合,没法 被激发。Ce3+离子能强烈的吸收254nm紫 外线，而且在330~360nm的长波紫外区具 有强的发射，所以Ce3+离子通过无辐射传递 将能量传递给Tb3+离子， Tb3+离子被激发 后跃迁产生绿光。 CAT中几乎不存在Ce3+- Ce3+之间的能量 传递。 Ce3+- Tb3+之间的最短距离大约为 0.56nm，这样大的距离交换传递的概率低， 主要是偶极子-四极子耦合作用决定能量传 递过程。
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
荧光灯的介绍
节能灯主要类型：紧凑型(T2,T3)，直管型(T5，T8)
紧凑型 特点：光效60~70lm/w； 体积小，功率小； 主要替代白炽灯；
荧光粉的发展历史
卤粉的缺点：
温度猝灭严重，不适合于紧凑型节能灯。 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。
第三代灯用荧光粉
荧光粉的发展历史
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。 Y2O3:Eu3+(发射波长611nm)
密度为5.1g/cm3,化学性质稳定，不溶于水、弱酸、弱碱
粒度为5um左右。
发射主峰611nm，色坐标为x=0.650，y=0.345
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， 耐185nm的短波辐射。
磷酸盐体系
绿粉LAP
蓝粉BAM
蓝粉SCA
特点：铝酸盐荧光粉成本比较低，制造工艺简单，光效比磷酸盐低。 磷酸盐荧光粉稀土含量高，制造工艺复杂，稳定性不如铝酸盐荧 光粉。
稀土红粉的物理特性
Y2O3:Eu3+红粉
稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+属于体心立方结构，Eu3+取代Y3+的位置。 外观为白色晶体。
荧光粉简介
主讲人：薛丁龙
荧光粉简介
稀土三基色荧光粉
荧光粉制造工艺
荧光粉的应用 三基色混合荧光粉
稀土三基色荧光粉
一．灯用荧光粉的发展历史
二．稀土红色荧光粉
三．稀土绿色荧光粉
四．稀土蓝色荧光粉
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)
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。
一、原材料混合
荧光粉生产工艺
1、原材料纯度要求高，杂质会影响粉体亮度和光衰； 2、配比计算要正确；
3、混料时间要严格控制，确保原材料混合均匀。
二、烧成
关键控制点：烧成时间、烧成温度、气氛等。
烧成对产品有决定性的影响，在这里需要控制产品的粒度，亮度， FSSS，色坐标等关键指标。
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
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
烘干
清洗
稀土绿粉的物理特性
MgAl11O19:Ce3+,Tb3+(简称CAT)
稀土绿色荧光粉
CAT属于六方晶系，Ce,Tb取代LnMgAl11O19中的稀土离 子Ln，外观为白色晶体。 密度为4.3g/cm3,化学性质稳定，不溶于水、弱酸、弱碱
粒度为6um左右。
发射主峰543nm，色坐标为x=0.327，y=0.598
灯用荧光粉的要求
能吸收254nm紫外线，发射可见光。
灯用荧光粉的介绍
在可见光范围内具有合适的发射光谱，使荧光灯 有高显色性。 具有良好的颗粒特性和分散性。 具有耐热的温度特性。 具有一定的耐紫外辐照和离子轰击的稳定性。
三基色荧光粉的种类
红粉YOX
灯用荧光粉的介绍
红粉YOX
铝酸盐体系
绿粉CAT
直管型
特点：光效高，90lm/w以上； 功率比较大，体积大； 用于办公场所照明。
LED的发光原理
LED的介绍
在半导体中电子与空穴复合发光称为半导体发光
LED发光优缺点
优点：
缺点： 功率小、成本高、没有发射254nm紫外线的LED。
子弹型白光LED
效率高(120lm/w)、寿命长、防震、小型固体化、启动响应快、无污染。