熒光粉

19世紀初，人們在研究放電發光現象的過程中開發了熒光燈和熒光粉。當時的熒光燈使用硅酸鋅鈹熒光粉，發光效率低並有毒性。1942年,A.H.麥基格發明鹵磷酸鈣熒光粉並用在熒光燈內，在照明領域引起了一次革命。這種粉發光效率高、無毒、價格便宜，一直使用。70年代初，荷蘭科學家從理論上計算出熒光粉的發射光譜發現熒光粉如由450nm、550nm和610nm三條窄峰組成(三基色)，則顯色指數和發光效率能同時提高。1974年，荷蘭的范爾斯泰亨等人先後合成了發射峰值分別在上述範圍內的三種稀土熒光粉，使燈的發光效率達到85lm/W，顯色指數為85，使熒光燈有了新的突破。

稀土三基色熒光粉的特點是發光譜帶狹窄，發光能量更為集中，且在短波紫外線激發下穩定性高，高溫特性好，更適用於高負載細管熒光燈和各種單端緊湊型熒光燈。

燈用熒光粉主要有3類。第一類用於普通熒光燈和低壓汞燈，第二類用於高壓汞燈和自鎮流熒光燈，第三類用於紫外光源等。熒光粉也有好多種類的，而且價格都是不一樣的，熒光粉具有熱穩定性好、安全環保的特點，適用於各種白光，可調節出不同的紅色，藍色，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3Ca3(PO4)2·Ca(F，Cl)2中摻入少量的激活劑銻(Sb)和錳(Mn)以後製成的熒光粉，通常表示式為：

3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn

這種熒光粉的製備方法很多採用的原料也可以不同，但對原料的純度要求較高。配製混料時，各原料的用量首先要從磷灰石結構進行理論計算在鹵磷酸鈣中，鈣和錳的克原子數之和對磷酸根中磷的克原子比為4.9:3；隨後進行稱量、混合、磨細、過篩再在一定的氣氛中(一般用氮氣)，以1150°C左右恆溫燒結幾小時；取出冷卻后，在紫外燈下進行挑選，再磨細過篩即為成品。

當激活劑Sb吸收激發能后將一部分能量以光輻射的形式放出，利用上述現象只要改變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，因此其粒度的大小對發光亮度的影響很大。鹵磷酸鈣熒光粉粒度大小決定於原料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),藍粉為低價銪激活的鋁酸鋇鎂(BaMg2Al16O27:Eu)。3種粉按一定比例混合可以得到不同的色溫(2700～6500K)，相應的燈的發光效率可達80～100lm/W,顯色指數為85～90。一般來說，綠粉含量越高、藍粉含量越低，則燈管發光效率越高。此外，藍粉增加，色溫升高；紅粉增加，色溫降低。

三種基色粉的基質和激活物質有所不同，但其中的發光關鍵均在於稀土激活物質（銪、鈰、鋱等），利用稀土金屬外層離子(D→F)的躍遷而發光。

採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點，然而，稀土原料價格昂貴，造成三基色燈成本較高，限制了三基色燈的發展。縮小管徑或採用新的塗覆技術降低三基色粉用量，用廉價的其他彩色粉來部分取代一種或兩種稀土三基色粉，同樣可製得高光效、高顯色的熒光燈，但光衰可能要大一點。

2.鹵磷酸鈣熒光粉

鹵磷酸鈣熒光粉的發光是由激活劑銻(Sb)和錳Mn共同激活的。激活劑原子在點陣內佔據鈣原子的位置。這種材料具有敏化現象：當激活劑Sb吸收激發能后，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程中轉移給Mn，使Mn產生本身的輻射。因此，總的輻射取決於兩種激活劑的特性，並且隨著它的比例的變化而變化，還取決於氟、氯的比例。如在Sb激活的鹵磷酸鈣內增加錳的含量，就會增加橙黃色的輻射，而相應的減少了藍色輻射。利用上述現象，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

高壓汞燈的光譜分佈與低壓汞燈（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塗上熒光粉，將主要輻射波長之一的365nm紫外線能轉換成可見光。高壓汞燈早期採用錳激活的氟鍺酸鎂或錫激活的磷酸鋅鍶粉等。後來，採用彩色電視用的熒光粉YVO4:Eu，它的峰值為619nm，相應的燈的總光通量高顯色性能好。現已研製出Y(PV)O4:Eu熒光粉，它更適合於高壓汞燈的要求。

4.紫外光源用熒光粉

它是在253.7nm或其他較短波長紫外線激發下，能產生另一種波長較長的紫外線的熒光粉。它的種類很多。(BaSi2O3):Pb熒光粉是一種有效的紫外熒光粉，峰值為350nm，用於誘殺蟲害的黑光燈。正磷酸鈣〔(Ca，Zn)3(PO4)2:Tl〕熒光粉是一種製造健康線燈的高效粉發射波長280～350nm，峰值為310nm。複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，重氮複印燈用焦磷酸鍶(Sr2P2O7:Eu),靜電複印燈用鎵酸鎂(MgGa2O4:Mn)和硅酸鋅(Zn2SiO4:Mn)等紫外線熒光粉。

1.製成弱照明光源

人們在實際生活中利用夜光粉長時間發光的特性，製成弱照明光源，在軍事部門有特殊的用處，把這種材料塗在航空儀錶、鐘錶、窗戶、機器上各種開關標誌，門的把手等處，也可用各種透光塑料一起壓製成各種符號、部件、用品(如電源開關、插座、釣魚鉤等)。這些發光部件經光照射后，夜間或意外停電、閃電後起床等它仍在持續發光，使人們可辨別周圍方向，為工作和生活帶來方便。把夜光材料超細粒子摻入紡織品中，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

國內外夜光材料主要是以ZnS（硫化鋅）SrS（硫化鍶）和CaS（硫化鈣）製成的，發出綠光和黃光。不過SrS，CaS材料易潮解，給廣泛應用帶來困難。所以市場上主要是以ZnS為基質的夜光材料。但它的餘輝時間只有1～3小時，而且在強光(如太陽光)、紫外光和潮濕空氣中容易變質發黑，所以在許多領域中應用受到限制。添加鑽、銅共激活的ZnS夜光粉雖然有很長的餘輝時間，但它有紅外淬滅現象，在電燈光(包含較多的紅光)照射下，餘輝很快熄滅。

帶有放射性的夜光粉，是在熒光粉中摻入放射性物質，利用放射性物質不斷發出的射線激發熒光粉發光，這類夜光粉發光時間很長，但因為有毒有害和環境污染等，所以應用範圍小。

汞蒸氣達0.04至3毫克時，會使人在2至3月內慢性中毒；達1.2至8.5毫克量，會誘發急性汞中毒，如若其量達到20毫克，會直接導致動物死亡。汞一旦進入人體內，可很快彌散，並積累到腎、胸等組織和器官中，慢性汞中毒會導致精神失常，植物神經紊亂，急性癥狀常頭痛、乏力、發熱、口腔及消化道齒齦紅腫酸痛，糜爛出血，牙齒鬆動等，因此絕對不能將日光燈管碎片隨處丟棄。

萬一吸進熒光粉，那和吸進灰塵一樣。微量的，會被呼吸器官黏膜粘住，再隨痰吐出。少量的，可能進入肺部，慢慢隨痰吐出。經常吸入，會生“矽肺”。少量熒光粉粘到皮膚，也像灰塵一樣，用水洗掉就行了。經常接觸熒光粉，或熒光粉漿液，皮膚會變粗糙。熒光粉對身體有一定的輻射，最好不多接觸，偶爾接觸問題不大。

採用熒光粉來製作彩色LED有以下優點：

首先，雖然不使用熒光粉，就能製備出紅、黃、綠、藍、紫等不同顏色的彩色LED，但由於這些不同顏色LED的發光效率相差很大，採用熒光粉以後，可以利用某些波段LED發光效率高的優點來製備其他波段的LED，以提高該波段的發光效率。例如有些綠色波的LED效率較低，利用熒光粉製備出一種效率較高，被其稱為"蘋果綠"的LED用於手機背光源，取得了較好的經濟效益。

其次，LED的發光波長還很難精確控制，因而會造成有些波長的LED得不到應用而出現浪費，例如需要製備470nm的LED時，可能製備出來的是從455nm到480nm範圍很寬的LED，發光波長在兩端的LED只能以較低廉的價格處理掉或者廢棄，而採用熒光粉可以將這些所謂的"廢品"轉化成我們所需要的顏色而得到利用。

第三，採用熒光粉以後，有些LED的光色會變得更加柔和或鮮艷，以適應不同的應用需要。當然，熒光粉在LED上最廣泛的應用還是在白光領域，但由於其特殊的優點，在彩色LED中也能得到一定的應用，但熒光粉在彩色LED上的應用還剛剛起步，需要進一步進行深入的研究和開發。

熒光粉生產設備氫氣保護鉬絲爐：

額定溫度：1500ºC；

額定功率：52KW；

額定電壓：380V；

相數：二相；

加熱區數：4區；

加熱元件：高溫鉬絲；；

爐膛尺寸（L×W×H）：7500×150×120mm（推板以上高），

推板尺寸（L×W×H）：140×140×40mm；

材質：剛玉莫來石；

匣缽外形尺寸：120×120×50；

設備佔地面積（L×W）：～9500×1400mm(含推料機長度)；

推進形式：液壓推進，間歇步進與連續；

保護氣：氫氮混合氣或氨分解氣體；

保護氣耗量：≤5m3/h。

與熱輻射相比，熒光是一種產生具有很少熱量的光的過程。適當的材料吸收高能輻射，接著就發出光，所發光子的能量比激發輻射的能量低。當發光材料是固體時，該材料通常稱為熒光粉。激發熒光粉的高能輻射可以是電子或具有高速度的離子，也可以是從γ射線到可見光範圍的光子。