三基色熒光粉PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 三基色熒光粉三基色熒光粉 第一章：光的基本知識(shí) 光的本質(zhì) 發(fā)光的種類 第1頁/共79頁 1.1光的本質(zhì) 光的基本知光的基本知 識(shí)識(shí) 光是一種電磁波，光既有“波動(dòng)性”又有“粒子性 ”：這就是光的波粒二象性。 1666年牛頓提出了“微粒說”，他認(rèn)為光是一種彈性粒子 ，因?yàn)楣獾姆瓷洌煌瑫r(shí)惠更斯提出了“波動(dòng)說”很好的解釋了 光的折射； 十九世紀(jì)早期由托馬斯楊所演示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)為惠更 斯的理論提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，證明光實(shí)際上是電磁波； 1905年愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)，提出了“光子”的假 說，后來由于康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)而得到證實(shí)，最終提出光具有 波粒二象性。 第2頁/共79頁 光的基本知光的基本

2、知 識(shí)識(shí) 光是一種電磁波，可見光波長(zhǎng)在390770nm。 1mm=1000um 1um=1000nm 第3頁/共79頁 光的基本知光的基本知 識(shí)識(shí) 1.1光的本質(zhì) 光的能量E、波長(zhǎng)及頻率之間符合 下式所示的電磁波在真空中的一般關(guān)系 ： E = h =hc/ h是普朗克常數(shù)=6.63*10-34 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，能量越小；頻率越高， 能量越大。這就是為什么x光對(duì)人體有傷害， 而無線電波基本上沒有影響的原因。 第4頁/共79頁 光的基本知光的基本知 識(shí)識(shí) 1.2發(fā)光的種類 燃燒照明化學(xué)反應(yīng) 特點(diǎn)： 1、通過化學(xué)反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能； 2、利用率低，亮度低，不穩(wěn)定。 第5頁/共79頁 光的基本知光的

3、基本知 識(shí)識(shí) 1.2發(fā)光的種類 白熾燈照明熱輻射 特點(diǎn)： 1、利用電能加熱鎢絲使之發(fā)熱發(fā)光，將電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能； 2、比燃燒法更穩(wěn)定，能量利用率更高，但是還是有很大一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能浪費(fèi)。 第6頁/共79頁 光的基本知光的基本知 識(shí)識(shí) 1.2發(fā)光的種類 熒光燈照明氣體放電發(fā)光 特點(diǎn)： 1、利用電子轟擊氣體分子發(fā)出紫外線，紫外線照射熒光粉發(fā)光，將電能轉(zhuǎn)化為光能； 2、免去發(fā)熱的環(huán)節(jié)，提高能量利用率，但是還是有部分熱量損失。 第7頁/共79頁 光的基本知光的基本知 識(shí)識(shí) 1.2發(fā)光的種類 LED照明半導(dǎo)體發(fā)光 特點(diǎn)： 1、利用PN結(jié)使電子與空穴泯滅，直接將電能轉(zhuǎn)為光能； 2、熱量損失少，能量

4、利用率高。 第8頁/共79頁 第二章：光的顏色 光的波長(zhǎng)與顏色 光的三原色 色溫、光色和顯色指數(shù) 第9頁/共79頁 光的顏色光的顏色 2.1光的波長(zhǎng)與顏色 藍(lán)光波長(zhǎng)在藍(lán)光波長(zhǎng)在450nm左右左右 綠光波長(zhǎng)在綠光波長(zhǎng)在520nm左右左右 紅光波長(zhǎng)在紅光波長(zhǎng)在600nm以上以上 單純的用波長(zhǎng)不足以很好的描述光的顏色，所以人們發(fā) 明了色坐標(biāo)圖，用坐標(biāo)定量的描述光的顏色 第10頁/共79頁 光的顏色光的顏色 2.1光的色坐標(biāo) 色坐標(biāo)，就是顏色的坐標(biāo) 現(xiàn)在常用的顏色坐標(biāo)，橫軸為 x ，縱軸為 y 。有了色坐標(biāo)，可以在色度圖上確定一個(gè)點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)精確表示了發(fā)光顏色。即：色坐標(biāo)精確表示了顏色。 F2700 白

5、熾燈色 .463 .420 F6500 日光色 .313 .337 紅粉：x,0.650；y,0.346 綠粉：x,0.327；y,0.597 藍(lán)粉：x,0.149；y,0.060 曲線上的點(diǎn)表示單色光，區(qū)域內(nèi)代表復(fù)合光，越靠近邊緣色越純，飽和度越高。 第11頁/共79頁 2.2光的三原色 任何顏色可由三種基本色以適當(dāng)?shù)谋壤旌隙伞?疊加法用紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B) 作為三原色(比如光)。 減法用紅(R)、黃(Y)、藍(lán)(B)作為三原色(例如繪畫)。 通常選取700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B)波長(zhǎng)的 光作為三原色光。 光的顏色光的顏色 第12頁/共79頁 2.3色

6、溫、光色和顯色指數(shù) 色溫：色溫： 一個(gè)光源的發(fā)光顏色與某個(gè)溫度的黑體的發(fā)光顏色相同時(shí)，這一黑體的溫度就可定義為該光源的色溫。 光色：光色： 光源的顏色簡(jiǎn)稱光色。IEC(國(guó)際電工委員會(huì))規(guī)定了熒光燈的四種光色的名稱及對(duì)應(yīng)的色溫。 日光色日光色(Daylight)簡(jiǎn)稱D，對(duì)應(yīng)的色溫為6500K。 冷白色冷白色(CoolWhite)簡(jiǎn)稱CW，對(duì)應(yīng)的色溫為4200K。 白色白色(White)簡(jiǎn)稱W，對(duì)應(yīng)的色溫為3450K。 暖白色暖白色(WarmWhite)簡(jiǎn)稱WW，對(duì)應(yīng)的色溫為2850K。 光的顏色光的顏色 第13頁/共79頁 2.3色溫、光色和顯色指數(shù) 光的顏色光的顏色 顯色指數(shù)：顯色指數(shù)： 在特

7、定條件下，物體由光源照明和由標(biāo)準(zhǔn)光源D65照 明時(shí)，知覺色復(fù)合程度的度量就稱作該光源的顯色指數(shù) 。 顯色指數(shù)用Ra表示； 白熾燈的理論顯色指數(shù)為100，實(shí)際只能說是接近100，是顯色性最好的燈具。具體燈具的Ra值可見下表所舉。 光源 顯色指數(shù)Ra 白熾燈 97 日光色熒光燈 80-94 第14頁/共79頁 問題一： 一種光的波長(zhǎng)為450nm，請(qǐng)問這種光是什么顏色，計(jì)算其能量。 第15頁/共79頁 第三章：發(fā)光材料的種類 按余輝時(shí)間分類按余輝時(shí)間分類 按轉(zhuǎn)換方式分類按轉(zhuǎn)換方式分類 按激發(fā)源分類按激發(fā)源分類 第16頁/共79頁 3.1按照余輝時(shí)間分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 熒光粉按照余輝時(shí)

8、間可以分為：長(zhǎng)余輝和短余輝熒光粉 長(zhǎng)余輝熒光粉：俗稱夜光粉，在去掉激發(fā)光源后還能夠長(zhǎng)時(shí) 間發(fā)光。 硫化物：CaSrS：Eu,Dy,Er 特點(diǎn)：顏色變化豐富，從紅色到藍(lán)色， 但是亮度低，余輝短(持續(xù)幾十分鐘)、穩(wěn)定性差。 鋁酸鹽：SrAl2O4：Eu,Dy 特點(diǎn)：顏色單調(diào)，黃綠色，波長(zhǎng)440nm520nm 但是亮度高，余輝長(zhǎng)(持續(xù)2000分鐘)、穩(wěn)定性差。 應(yīng)用：道路交通標(biāo)示、儀表及發(fā)光涂料等應(yīng)用：道路交通標(biāo)示、儀表及發(fā)光涂料等 第17頁/共79頁 3.1按照余輝時(shí)間分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 照明和顯示用發(fā)光材料都是采用短余輝發(fā)光材料照明和顯示用發(fā)光材料都是采用短余輝發(fā)光材料 短余輝熒

9、光粉余輝一般都在十幾ms以下，顯示對(duì) 于余輝時(shí)間要求更短，特別是3D電視，因?yàn)殡娨暜嬅?的快速轉(zhuǎn)換，一般要求發(fā)光材料的余輝時(shí)間小于5ms。 短余輝材料也有其他用途，比如閃爍體發(fā)光材料， 被用在探測(cè)和記錄。要求余輝時(shí)間非常短，一般在ns或 者us級(jí)。 第18頁/共79頁 3.2按照轉(zhuǎn)換方式分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 熒光粉按照轉(zhuǎn)換方式分為：上轉(zhuǎn)換熒光粉和下轉(zhuǎn) 換熒光粉。 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 下轉(zhuǎn)換材料 熱損失 發(fā)光 下轉(zhuǎn)換熒光粉就是指激發(fā)源的能量大于發(fā)射光的能量。 例如：紅粉YOX 吸收254nm的紫外線，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后再回到基態(tài)時(shí)發(fā)出611nm的紅光。 在下轉(zhuǎn)換熒光粉中有種特殊的轉(zhuǎn)

10、換類型叫做量子裁剪，也就是吸收一個(gè)光子的能量，產(chǎn)生多次躍遷，發(fā)出多個(gè)光子，提高能量的利用率。 第19頁/共79頁 3.2按照轉(zhuǎn)換方式分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 上轉(zhuǎn)換材料 基態(tài) 激發(fā)態(tài)熱損失 發(fā)光 上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程一般被稱作反施托克位移， 是一種比較特殊的激發(fā)形式，特點(diǎn)是吸收光子能 量低于發(fā)射光子能量。 例如：Y3O4Br：Er 吸收980nm的紅外 線，發(fā)射出530nm左右 的綠光。 用途：做為激光器，生 物分子熒光標(biāo)記等。 第20頁/共79頁 3.3按照激發(fā)源分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 根據(jù)發(fā)光材料的激發(fā)光源不同，熒光粉可以分 為不同的種類： 陰極射線發(fā)光 光致發(fā)光 電致發(fā)光

11、 第21頁/共79頁 3.3按照激發(fā)源分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 陰極射線發(fā)光就是指熒光粉在電子的轟擊下發(fā)光。 例如：電視機(jī)顯像管（CRT）的發(fā)光： 顯像管發(fā)射出電子，在電場(chǎng)的加速作用下， 電子的能量被提高，高能電子轟擊顯示屏上的熒 光粉，使熒光粉發(fā)出光，通過不同的熒光粉發(fā)出 的不同顏色的光組成顯示畫面，人眼就能夠觀察 到顯示屏上顯示的畫面。 紅光 綠光 藍(lán)光 第22頁/共79頁 3.3按照激發(fā)源分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 光致發(fā)光就是指熒光粉在光的激發(fā)下發(fā)出另一 波長(zhǎng)的光。 例如：三基色熒光燈 三基色熒光粉在274nm的紫外線激發(fā)下分別 發(fā)出紅光、綠光和藍(lán)光，經(jīng)過不同比例的混

12、合 成為白光。 第23頁/共79頁 3.3按照激發(fā)源分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 發(fā)光材料在通電的情況下，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的 發(fā)光稱為電致發(fā)光。 電致發(fā)光 無機(jī)電致發(fā)光 粉末型 薄膜型 交流 直流 交流 直流 有機(jī)電致發(fā)光(OLED) 第24頁/共79頁 3.3按照激發(fā)源分類 發(fā)光材料的種類發(fā)光材料的種類 例如：ZnS:TbF2粉末型交流電致發(fā)光材料，涂 在絕緣層BaTiO3上，在交變電場(chǎng)的作用下發(fā)出綠光 。 用途：用于特殊環(huán)境和形狀的顯示器件，比如飛行器和潛艇等 特點(diǎn)：產(chǎn)品顏色豐富，覆蓋幾乎所有可見光范圍； 發(fā)光效率高； 但是亮度比較低、壽命短。 第25頁/共79頁 問題二： 一種

13、YAG:Ce熒光粉，涂在LED芯片上，當(dāng)通電時(shí)，LED芯片發(fā)出藍(lán)光，熒光粉吸收藍(lán)光后發(fā)出黃光，斷電后光也立即消失，請(qǐng)問該熒光粉按照上述分類方法分別屬于那種材料。 第26頁/共79頁 第四章：稀土三基色熒光粉 一燈用熒光粉的發(fā)展歷史 二稀土紅色熒光粉 三稀土綠色熒光粉 四稀土藍(lán)色熒光粉 第27頁/共79頁 4.1熒光粉的發(fā)展歷程 第一代燈用熒光粉(19381948年) 鹵磷酸鹽發(fā)光材料(1948 ） 從1938年熒光燈問世以來，燈用發(fā)光材料已經(jīng)歷了三代的發(fā)展。 稀土三基色熒光粉(1974 ） 第28頁/共79頁 熒光粉的發(fā)展歷史熒光粉的發(fā)展歷史 4.1第一代熒光粉 第一代燈用熒光粉(193819

14、48年） 最早的燈用熒光粉： CaWO4藍(lán)粉 Zn2SiO4:Mn綠粉 CdB2O5:Mn橙紅粉 MgWO4 + (Zn,Be)2SiO4:Mn (黃粉) 缺點(diǎn)： 光效低 (40lm/W50lm/W) 。 Be有毒。 相對(duì)密度、粒度不同，不易匹配。 第29頁/共79頁 熒光粉的發(fā)展歷史熒光粉的發(fā)展歷史 4.1鹵磷酸鹽發(fā)光材料 1948年單一組份的鹵磷酸鹽發(fā)光材料開始普及使用。 化學(xué)組成：3Ca3(PO4)2Ca(F,Cl)2:Sb,Mn 各種鹵粉的發(fā)射光譜 (a)藍(lán)白色；(b)日光色 (c)冷白色；(d)白色 第30頁/共79頁 熒光粉的發(fā)展歷史熒光粉的發(fā)展歷史 4.1鹵磷酸鹽發(fā)光材料 鹵磷酸

15、鹽發(fā)光材料的優(yōu)缺點(diǎn)： 鹵粉的優(yōu)點(diǎn)： 發(fā)光效率相對(duì)較高，達(dá)到80lm/W。 單一基質(zhì)，原料豐富，生產(chǎn)成本低。 色溫可調(diào)(暖白色、白色、日光色等)。 鹵粉的缺點(diǎn)： 發(fā)色光譜中缺少450nm以下藍(lán)光和600nm以上紅光，Ra偏低。 在185nm紫外線照射下，鹵族原子形成色心，光衰嚴(yán)重。 溫度猝滅嚴(yán)重，不適合于緊湊型節(jié)能燈。 第31頁/共79頁 熒光粉的發(fā)展歷史熒光粉的發(fā)展歷史 4.1第三代燈用熒光粉 1974年荷蘭的Philips公司研制成功了鋁酸鹽綠粉和藍(lán)粉，加上 已知的稀土紅粉，使得稀土三基色熒光粉應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。 化學(xué)組成 Y2O3:Eu3+(發(fā)射波長(zhǎng)611nm) (Ce,Tb)MgAl11O1

16、9(發(fā)射波長(zhǎng)543nm) BaMgAl10O17:Eu2+ (發(fā)射波長(zhǎng)451nm) 稀土發(fā)光材料的特點(diǎn)： 譜線豐富，屬于窄帶發(fā)光，光色純，能得到高的顯色指數(shù)。 抗紫外輻照，高溫特性好，能適應(yīng)高負(fù)荷熒光燈的要求。 發(fā)光效率高，三基色熒光粉的量子效率均在90%以上。 第32頁/共79頁 燈用熒光粉的介紹燈用熒光粉的介紹 4.1燈用熒光粉的要求 能吸收254nm紫外線，發(fā)射可見光。 在可見光范圍內(nèi)具有合適的發(fā)射光譜，使熒光燈 有高顯色性。 具有良好的顆粒特性和分散性。 具有耐熱的溫度特性。 具有一定的耐紫外輻照和離子轟擊的穩(wěn)定性。 第33頁/共79頁 燈用熒光粉的介紹燈用熒光粉的介紹 4.2三基色熒

17、光粉的種類 鋁酸鹽體系 紅粉YOX 綠粉CAT 藍(lán)粉BAM 磷酸鹽體系 紅粉YOX 綠粉LAP 藍(lán)粉SCA 特點(diǎn)：鋁酸鹽熒光粉成本比較低，制造工藝簡(jiǎn)單，光效比磷酸鹽低。 磷酸鹽熒光粉稀土含量高，制造工藝復(fù)雜，穩(wěn)定性不如鋁酸鹽 熒光粉。 第34頁/共79頁 稀土紅色熒光粉稀土紅色熒光粉 4.2稀土紅粉的物理特性 Y2O3:Eu3+紅粉 Y2O3:Eu3+屬于體心立方結(jié)構(gòu)，Eu3+取代Y3+的位置。 外觀為白色晶體。 密度為5.1g/cm3,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水、弱酸、弱堿 粒度為5um左右。 發(fā)射主峰611nm，色坐標(biāo)為x=0.650，y=0.345 第35頁/共79頁 4.2稀土紅粉的光學(xué)特

18、性 稀土紅色熒光粉稀土紅色熒光粉 Y2O3:Eu3+熒光粉吸收254nm的紫外光，發(fā)射611nm的紅光，半 高寬7nm。其色純度高，量子效率高，接近100%。光衰特性 好，耐185nm的短波輻射。 Y2O3:Eu3+熒光粉的 激發(fā)光譜(a),漫反射光譜(b) Y2O3:Eu3+熒光粉的 發(fā)射光譜 第36頁/共79頁 第37頁/共79頁 Y2O3:Eu3+熒光粉中Y2O3為基質(zhì)材料，Eu3+為發(fā)光中心。 Y2O3基質(zhì)是強(qiáng)離 子型晶體，晶體場(chǎng)的微擾作用顯著削弱了原屬禁戒躍遷的4f電子層的禁戒程 度，在200300nm范圍內(nèi)形成一個(gè)寬激發(fā)帶，使其能強(qiáng)烈的吸收254nm的 紫外光。然后把能量傳遞給Eu

19、3+離子使之被激發(fā)，被激發(fā)的Eu3+離子發(fā)生 5D07F2躍遷，同時(shí)發(fā)射出611nm的紅光。 4.2稀土紅粉的發(fā)光原理 稀土紅色熒光粉稀土紅色熒光粉 Eu3+的位形坐標(biāo)圖 Y2O3中有C2和S6兩種對(duì)稱性不同的格位 ，后者具有反演對(duì)稱性。一般75%的Eu3+ 占據(jù)C2格位，發(fā)生5D07F2電偶極躍遷， 這種躍遷屬超靈敏躍遷，故發(fā)射很強(qiáng)的峰 值為611nm的紅光，熒光壽命為1.1ms； 剩下少數(shù)Eu3+占據(jù)S6格位，發(fā)生5D07F1 磁偶極躍遷，是禁戒的，發(fā)射弱的595nm 的光，壽命為8ms。 第38頁/共79頁 4.2紅粉性能的影響因素 稀土紅色熒光粉稀土紅色熒光粉 在較低Eu3+濃度時(shí)，人

20、們可以觀測(cè)到更高能級(jí)的5D1，5D2甚至5D3的躍遷， 這些發(fā)射位于光譜的黃區(qū)和綠區(qū)，是有害的；當(dāng)Eu3+濃度升高時(shí)這些高能級(jí) 的發(fā)射通過交叉弛豫被猝滅，所以熒光粉中Eu3+濃度一般在4%以上。 當(dāng)Eu3+濃度太高時(shí)，會(huì)形成Eu3+Eu3+離子對(duì)。這些離子對(duì)吸收能量后形 成共振，把能量以熱的形式消耗掉而不發(fā)射光。 Eu3+離子濃度的影響： 雜質(zhì)離子的影響： 除了La、Gd和Yb外，其他的稀土雜質(zhì)離 子都對(duì)紅粉產(chǎn)生不利影響，其中Ce的影響 最為明顯，即使是微量的Ce也會(huì)有嚴(yán)重影 響，因?yàn)镃e是以Ce4+的形式存在。 Ce4+強(qiáng) 烈吸收254nm的紫外線卻不發(fā)射光。 稀土雜質(zhì)離子對(duì)紅粉的影響 第3

21、9頁/共79頁 4.2稀土紅粉的制備工藝 稀土紅色熒光粉稀土紅色熒光粉 Y2O3:Eu3+熒光粉的制備比較簡(jiǎn)單。由Y2O3，Eu2O3按一定比例混合，或 按一定比例的Y，Eu草酸共沉淀，燒成(Y,Eu)2O3原料，加入少量助熔劑。 在空氣中12501450煅燒數(shù)小時(shí)。 Y2O3 Eu2O3 助熔劑 混合燒成球磨 清洗 烘干 混合包 裝 第40頁/共79頁 稀土綠色熒光粉稀土綠色熒光粉 4.3稀土綠粉的物理特性 MgAl11O19:Ce3+,Tb3+(簡(jiǎn)稱CAT) CAT屬于六方晶系，Ce,Tb取代LnMgAl11O19中的稀土離 子Ln，外觀為白色晶體。 密度為4.3g/cm3,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，

22、不溶于水、弱酸、弱堿 粒度為6um左右。 發(fā)射主峰543nm，色坐標(biāo)為x=0.327，y=0.598 第41頁/共79頁 稀土綠色熒光粉稀土綠色熒光粉 4.3稀土綠粉的光學(xué)特性 (Ce,Tb)MgAl11O19熒光粉吸收254nm的紫外光，發(fā)射543nm的 綠光，半高寬10nm。其色純度高，量子效率90%左右。溫度 猝滅特性好，耐185nm短波輻射的能力低于紅粉。 (Ce,Tb)MgAl11O19熒光粉的 激發(fā)光譜(1),漫反射光譜(2) (Ce,Tb)MgAl11O19熒光粉的 發(fā)射光譜 第42頁/共79頁 第43頁/共79頁 TbCe 稀土綠色熒光粉稀土綠色熒光粉 4.3稀土綠粉的發(fā)光原理

23、 紫外光 能量傳遞 CAT熒光粉中Tb3+為發(fā)光中心。 發(fā)射峰位于543nm，屬于Tb3+ 的5D47F5 躍遷。Ce3+離子為敏化劑， Ce3+離子吸收紫外光然后通過無輻射能量傳遞 有效地將能量傳遞給Tb3+離子，使之被激發(fā)然后發(fā)出綠光。 由于在大多數(shù)基質(zhì)中Tb3+離子的4f5d吸 收峰不能與254nm紫外線輻射相吻合,沒法 被激發(fā)。Ce3+離子能強(qiáng)烈的吸收254nm紫 外線，而且在330360nm的長(zhǎng)波紫外區(qū)具 有強(qiáng)的發(fā)射，所以Ce3+離子通過無輻射傳 遞將能量傳遞給Tb3+離子， Tb3+離子被激 發(fā)后躍遷產(chǎn)生綠光。 CAT中幾乎不存在Ce3+- Ce3+之間的能量 傳遞。 Ce3+-

24、Tb3+之間的最短距離大約為 0.56nm，這樣大的距離交換傳遞的概率低 ，主要是偶極子-四極子耦合作用決定能量 傳遞過程。 熱 熱 綠光綠光 CAT的發(fā)光過程示意圖 第44頁/共79頁 稀土綠色熒光粉稀土綠色熒光粉 4.3雜質(zhì)對(duì)綠粉性能的影響 少量稀土雜質(zhì)離子會(huì)對(duì)CAT綠色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度產(chǎn)生嚴(yán)重影響 。Eu，Nd和Pr雜質(zhì)使CAT的發(fā)光強(qiáng)度急劇下降，而Sm影響相對(duì)較小 。CeO2中稀土雜質(zhì)主要是La、Pr、Nd。因此，必須使用高純度CeO2 原料。 Ce3+是一種變價(jià)離子，在 185nm短波紫外線照射下容易被 氧化成Ce4+離子。 Ce4+離子強(qiáng) 烈的吸收254nm的紫外線而不發(fā) 光，從而

25、是燈的光通維持率下降 。適當(dāng)減少Ce3+的含量可改善綠 粉的光衰特性。例如，用少量的 La3+(少于10%)置換Ce3+ 。 CAT中雜質(zhì)離子濃度 和發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系 =254nm 第45頁/共79頁 稀土綠色熒光粉稀土綠色熒光粉 4.3稀土綠粉的制備工藝 原料原料 助熔劑助熔劑 混合煅燒破碎 清洗烘干混合包 裝 還原 綠粉制備工藝比紅粉多了還原一道工序 第46頁/共79頁 稀土藍(lán)色熒光粉稀土藍(lán)色熒光粉 4.4稀土藍(lán)粉的物理特性 BAM屬于六方晶系，Eu取代Ba離子， Mn取代Mg離子，外觀為白色晶體。 密度為3.7g/cm3,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 粒度為6um左右。 單峰藍(lán)粉發(fā)射主峰450nm，色坐

26、標(biāo) 為x=0.147，y=0.060。 雙峰藍(lán)粉發(fā)射次峰515nm，色坐標(biāo) 為x=0.142，y=0.145。 BaMgAl10O17:Eu2+(單峰) BAM的晶體結(jié)構(gòu) BaMgAl10O17:Eu,Mn(雙峰) 簡(jiǎn)稱BAM 第47頁/共79頁 稀土藍(lán)色熒光粉稀土藍(lán)色熒光粉 4.4單峰藍(lán)粉的光學(xué)特性 BaMgAl10O17:Eu2+熒光粉吸收254nm的紫外光，發(fā)射450nm的 藍(lán)光，半高寬50nm，屬于寬帶發(fā)光。量子效率95%左右。藍(lán) 粉穩(wěn)定性不佳。 單峰藍(lán)粉的激發(fā)光譜(a)和發(fā)射光譜(b) 第48頁/共79頁 第49頁/共79頁 稀土藍(lán)色熒光粉稀土藍(lán)色熒光粉 4.4雙峰藍(lán)粉的光學(xué)特性 B

27、aMgAl10O17:Eu,Mn熒光粉吸收254nm的紫外光，發(fā)射450nm 的藍(lán)光和515nm的藍(lán)綠光，主峰半高寬50nm，屬于寬帶發(fā)光 。量子效率95%左右。 單峰藍(lán)粉的激發(fā)光譜(a)和發(fā)射光譜(b) 曲線1:em=458nm，曲線2:em=515nm 第50頁/共79頁 第51頁/共79頁 稀土藍(lán)色熒光粉稀土藍(lán)色熒光粉 4.4稀土藍(lán)粉的發(fā)光原理 單峰藍(lán)粉BAM:Eu2+ BAM為基質(zhì)，Eu2+為發(fā)光中心， 取代位于鏡面層中的Ba2+。450nm 的藍(lán)光是由Eu2+離子的5d4f躍遷 產(chǎn)生的，屬于寬帶發(fā)光。 與紅粉和綠粉不同的是，由于此 躍遷涉及外層電子，所以光學(xué)特性 受基質(zhì)晶格的影響較大

28、，雜相可能 會(huì)對(duì)藍(lán)粉的亮度、色坐標(biāo)和溫度特 性等產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。 雙峰藍(lán)粉BAM:Eu,Mn BAM為基質(zhì)，Eu2+既為發(fā)光中心 ，又為敏化劑。Mn2+離子也是發(fā)光 中心， 取代Mg2+離子，其發(fā)射峰 位于515nm。 在雙峰藍(lán)粉中大部分Eu2+躍遷產(chǎn) 生藍(lán)光，少部分Eu2+通過無輻射傳 遞將能量轉(zhuǎn)移給Mn2+離子，然后 Mn2+離子躍遷發(fā)射藍(lán)綠光。 Mn2+ 濃度增加則其綠光增強(qiáng)， Eu2+的藍(lán) 光減弱，雙峰藍(lán)粉可以提高顯色指 數(shù)，但卻犧牲了一定的亮度。 第52頁/共79頁 稀土藍(lán)色熒光粉稀土藍(lán)色熒光粉 4.4組分對(duì)藍(lán)粉性能的影響 Mg含量的影響： 若以BaMgxAl10O16+x里x表

29、示Mg含量的變化，x在01.0之間，發(fā)射主峰不發(fā)生移動(dòng)， Mg含量的影響主要表現(xiàn)為，決定Eu2+發(fā)射光譜的綠色發(fā)射。主峰右側(cè)長(zhǎng)波隨x的增加而增強(qiáng)，故坐標(biāo)y值趨于增大。 Sr含量影響的總趨勢(shì)是： 隨著Sr含量的減少，發(fā)射波長(zhǎng)和y坐標(biāo)值都增加。 激活離子Eu2+濃度的適當(dāng)減少，可使BAM抗185nm的真空紫外輻射能力提高。在185nm紫外線的照射下，熒光粉表面的氧被釋放出來產(chǎn)生氧空位，形成色心，破壞了熒光粉的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)計(jì)量比，導(dǎo)致激活離子周圍的晶體場(chǎng)增強(qiáng)。降低激活離子濃度，減少色心的形成，從而提高了熒光粉的穩(wěn)定性，但是亮度會(huì)有所下降。 第53頁/共79頁 稀土藍(lán)色熒光粉稀土藍(lán)色熒光粉 4.4稀

30、土藍(lán)粉的制備工藝 原料原料 助熔劑助熔劑 混合燒成球磨 清洗 烘干包 裝 藍(lán)粉制備工藝與紅粉制備工藝基本相同 脫水 第54頁/共79頁 第55頁/共79頁 問題三： 請(qǐng)簡(jiǎn)述BAM：Eu，Mn雙峰藍(lán)粉的發(fā)光原理及Eu和Mn離子起到的作用。 第56頁/共79頁 第五章：熒光粉制造工藝 一熒光粉的制造方法 二熒光粉生產(chǎn)工藝 三熒光粉制造關(guān)鍵控制點(diǎn) 第57頁/共79頁 熒光粉生產(chǎn)工藝熒光粉生產(chǎn)工藝 5.1熒光粉的制備方法 固相法 高溫?zé)?微波合成 燃燒法 噴霧熱解法 水熱法 溶膠凝膠法 共沉淀法 液相法 第58頁/共79頁 熒光粉生產(chǎn)工藝熒光粉生產(chǎn)工藝 5.2熒光粉的生產(chǎn)工藝 第59頁/共79頁 全

31、自動(dòng)燒成爐全自動(dòng)燒成爐 萬級(jí)潔凈后處理車間萬級(jí)潔凈后處理車間 熒光粉生產(chǎn)工藝熒光粉生產(chǎn)工藝 5.3熒光粉的生產(chǎn)設(shè)備 第60頁/共79頁 熒光粉生產(chǎn)工藝熒光粉生產(chǎn)工藝 5.3熒光粉生產(chǎn)的關(guān)鍵點(diǎn) 一、原材料混合 1、原材料純度要求高，雜質(zhì)會(huì)影響粉體亮度和光衰； 2、配比計(jì)算要正確； 3、混料時(shí)間要嚴(yán)格控制，確保原材料混合均勻。 二、燒成 關(guān)鍵控制點(diǎn)：燒成時(shí)間、燒成溫度、氣氛等。 燒成對(duì)產(chǎn)品有決定性的影響，在這里需要控制產(chǎn)品的粒度，亮度，F(xiàn)SSS，色坐標(biāo)等關(guān)鍵指標(biāo)。 第61頁/共79頁 設(shè)定溫度() 通過時(shí)間(min) 068165256365436 1、窯爐分為升溫區(qū)、高溫區(qū)、降溫區(qū)。每支熱電偶控

32、制一個(gè)加熱區(qū)，兩支熱電偶之間算一個(gè)溫區(qū)。溫度處于上升階段的算升溫區(qū)，保溫階段的算高溫區(qū)，下降的算降溫區(qū)。 2、加熱時(shí)間一般算通過保溫區(qū)的時(shí)間。 第62頁/共79頁 熒光粉生產(chǎn)工藝熒光粉生產(chǎn)工藝 5.3熒光粉生產(chǎn)的關(guān)鍵點(diǎn) 三、球磨 關(guān)鍵控制點(diǎn)：通過調(diào)節(jié)球磨的轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)間控制粉體粒徑。 四、濕篩 保證篩網(wǎng)完整、不變形，去除粗顆粒和雜質(zhì)異物。 五、清洗 控制清洗的水溫和最終電導(dǎo)率，洗凈產(chǎn)品的可溶物。 六、烘干 控制烘干的溫度和時(shí)間，保證產(chǎn)品干燥，分散性好。 第63頁/共79頁 問題四： 一臺(tái)窯爐溫區(qū)結(jié)構(gòu)如下表所示，請(qǐng)問該設(shè)備高溫區(qū)有多長(zhǎng)，假設(shè)該設(shè)備使用的推板和前進(jìn)方向如圖所示，每個(gè)臺(tái)板放置6個(gè)坩堝

33、，每個(gè)坩堝裝料500g，該熒光粉高溫保溫時(shí)間需要3小時(shí)，請(qǐng)問多少時(shí)間推一塊板，燒成一批該熒光粉(300kg/lot)從開始進(jìn)料到出完，需要多少時(shí)間？ 220mm 位置入口T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11 出口 距離(mm)02200 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 4400 溫度()30300550800 1100 1250 1350 1440 1440 1440 1380 1250 100 注：距離指每個(gè)熱電偶的距離，如T2的1100mm指T2到T1之間的距離。 前進(jìn)方向 第64頁/共79頁 第六章：熒光粉的

34、應(yīng)用 一節(jié)能燈的介紹 二LED的介紹 三常用顯示器件的介紹 第65頁/共79頁 熒光燈介紹熒光燈介紹 6.1熒光燈的發(fā)光原理 熒光燈主要由燈頭、低壓汞蒸氣和熒光粉組成 。 熒光燈的結(jié)構(gòu)示意圖 熒光燈的發(fā)光過程 燈絲預(yù)熱 發(fā)射電子 電子轟擊 氣體放電 紫外線激 發(fā)熒光粉 第66頁/共79頁 熒光燈的介紹熒光燈的介紹 6.1熒光燈的種類介紹 節(jié)能燈主要類型：緊湊型(T2,T3)，直管型(T5，T8) 緊湊型 特點(diǎn)：光效6070lm/w； 體積小，功率??； 主要替代白熾燈； 特點(diǎn)：光效高，90lm/w以上； 功率比較大，體積大； 用于辦公場(chǎng)所照明。 直管型 第67頁/共79頁 LED的介紹的介紹 6.2 LED的發(fā)光原理 在半導(dǎo)體中電子與空穴復(fù)合發(fā)光稱為半導(dǎo)體發(fā)光 LED發(fā)光優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 效率高(120lm/w)、壽命長(zhǎng)、防震、小型固體化、啟動(dòng)響應(yīng)快、無污染。 缺點(diǎn)： 功率小、成本高、沒有發(fā)射254nm紫外線的LED。 子彈型白光LED 第68頁/共79頁 顯示器件的介紹顯示器件的介紹 6.3 常見顯示器件的種類 液晶電視 PDP等離子體電視 AMOLED顯示屏 CRT電視 第69頁/共79頁 顯示器件的介紹顯示器件的介紹 6.3 CRT電視顯示原理介紹 顯示原理： 陰極通電后發(fā)射電子束，通過加速線圈使電子束加速