1、低壓汞燈用稀土三基色熒光粉,主講人：連錦鵬 成員:賓海欽、蔡躍進(jìn)、蔣澤煉、連錦鵬 參考文獻(xiàn): 張希艷、盧利平 稀土發(fā)光材料 國防工業(yè)出版社 張凱 共沉淀制備參雜釔鋁石榴石熒光粉及其發(fā)光性能研究,熒光粉發(fā)光的啟示,為了弄清熒光粉的化學(xué)成分，我們首先想到了熒火蟲的發(fā)光，熒火蟲的發(fā)光原理主要有以下一系列過程。 成光蛋白質(zhì)成光酵素含氧成光蛋白質(zhì)（發(fā)出綠光）含氧成光蛋白質(zhì)H2O成光蛋白質(zhì) 這就是熒火蟲為何能持續(xù)發(fā)光，并且光亮一閃一閃的原因，值得注意的是，熒火蟲所發(fā)出的綠光是一種冷光，其結(jié)果轉(zhuǎn)化率竟達(dá)97%。,其次，我們又注意了發(fā)光塑料的發(fā)光，發(fā)光塑料主要是在普通塑料中摻進(jìn)一些放射性物質(zhì)，如14C、35S

2、r、90Sr及Na、Th和發(fā)光材料ZnS、CaS這些硫化物在放射光線的照射下，被激發(fā)而射出可見光（冷光）。,發(fā)光機(jī)理,發(fā)光是物體內(nèi)部以某種方式吸收能量后轉(zhuǎn)化為光輻射的過程。當(dāng)物體受到諸如光的照射、外加電場或電子束轟擊后，物體只要不發(fā)生化學(xué)變化，總要回復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。在這個過程中，一部分多余的能量通過光或熱的形式釋放出來。如果這部分能量是以可見光或近可見光的電磁波形式發(fā)射出來，這種現(xiàn)象就稱為發(fā)光。 也就是說，發(fā)光是物質(zhì)在熱輻射之外，以光的形式發(fā)射出多余的能量。,發(fā)光機(jī)理,物質(zhì)發(fā)光現(xiàn)象大致分為兩類：一類是物質(zhì)受熱，產(chǎn)生熱輻射而發(fā)光。另一類是物體受激發(fā)吸收能量而躍遷至激發(fā)態(tài)（非穩(wěn)定態(tài)）在反回到基

3、態(tài)的過程中，以光的形式放出能量。 以稀土化合物為基質(zhì)和以稀土元素為激活劑的發(fā)光材料多屬于后一類，即稀土熒光粉。稀土元素原子具有豐富的電子能級，因為稀土元素原子的電子構(gòu)型中存在4f軌道，為多種能級躍遷創(chuàng)造了條件，從而獲得多種發(fā)光性能。,稀土是一個巨大的發(fā)光材料寶庫，在人類開發(fā)的各種發(fā)光材料中，稀土元素發(fā)揮著非常重要的作用。 稀土熒光材料與相應(yīng)的非稀土熒光材料相比，其發(fā)光效率及光色等性能都更勝一籌。,稀土三基色熒光粉的性能,1耐受185nm短波紫外光輻射能力強(qiáng)； 2粉層表面可抵擋汞原子層的形成，減少光衰； 3耐高溫性能好，猝滅溫度高于800,而且在高溫下發(fā)射強(qiáng)度的維持率高，在120工作仍能保持高的

4、亮度； 4與鹵粉相比，量子效率提高15%，達(dá)80%以上；,5發(fā)射峰帶窄，色純度高； 6三種發(fā)射光譜相對集中在人眼比較靈敏的區(qū)域，視覺函數(shù)值高，在相同條件下，與發(fā)射連續(xù)光譜的熒光粉相比，可見光輻射的光效提高約50%； 7稀土離子具有豐富的光譜躍遷能級，在254nm紫外線輻照下能發(fā)出不同顏色的光。,稀土三基色熒光粉的主要缺點是價格昂貴，約為鹵粉的40倍；另外，三基色熒光粉的各單色粉光衰性能不一致，紅粉的光衰最小，100h的光衰小于1%；而藍(lán)粉和綠粉的光衰大約為5%-10%，從而造成燈的使用過程中光色和顯光指數(shù)的變化。,縮小管徑或采用新的涂覆技術(shù)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

5、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。,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(27006500K)，相應(yīng)的燈的發(fā)光效率高,顯色指數(shù)為8590。一般來說，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。,燈用熒光粉的制備工藝,制備熒光粉的工業(yè)過程由以下工藝步驟所組成: 原料的選擇與分析，配料，混料，焙燒，后處理工藝，洗滌，燈粉的質(zhì)量

6、評價,紅粉（Y2O3：Eu3+熒光粉）的制備,Y2O3：Eu3+熒光粉的制備是將Y3+和Eu3+與草酸混合形成草酸鹽，然后焙燒得到混合氧化物。草酸鹽的制備工藝如下： 1稀土溶液的制備 將88.95L的濃HNO3與946.25L的去離子水加入到1892.5L的容器中，形成濃度為1.200mol/L的溶液，然后向里面加入51.3kg的Y2O3 和13.1kg的Eu2O3攪拌。兩種氧化物在加入之前就應(yīng)該先混合好，而且加入的速度要慢，因為，如果加入的速度太快，由于溶解反應(yīng)的放熱，可能會導(dǎo)致溶液的沸騰。,2草酸溶液的制備,將946.25L的去離子水與167.71kg的草酸加入到1135.5L的容器中攪拌

7、。草酸在20時的溶解度為94kg，而在100 時可達(dá)到1135kg。因此，溶解過程需要在40 -45 時進(jìn)行，以使所有的草酸都能溶解。溶解之后，向體系中加入246.03的乙醇，然后加熱溶液到80 .,3共沉淀,向稀土溶液中加入37.85L、30%的雙氧水，攪拌15分鐘之后，加熱到80 。把80 的草酸溶液倒入Y3+和Eu3+溶液，即稀土溶液中，倒入速度為18.93L/min，邊倒邊攪拌?？偟墓渤恋淼臅r間需要一小時。沉淀之后，靜置，倒出母液，然后倒入清水使之形成懸浮液。所形成的懸浮液可以在鼓式過濾機(jī)中進(jìn)行，并用水噴洗粉料慮塊。最后把濕慮塊放在125 烘箱中干燥16h，測定草酸鹽的質(zhì)量和粒徑分布。

8、,藍(lán)粉的制備BaMg2Al16O27:Eu2+熒光粉的制備,配方如表所示，原料混合物的錘磨、混合過程。,原料混合物經(jīng)兩次錘磨，每次錘磨前后均需混勻。將粉料加入2000ml的剛玉坩堝，在空氣中于1450 下焙燒6h。濕磨2h后，在（90%）N2-（10%）H2氣流中于1150 下進(jìn)行二次焙燒4h。 在第二次焙燒之前，粉餅需經(jīng)過仔細(xì)的檢驗，壓碎篩分。加入359.5kg/m3的燈粉。進(jìn)行濕磨，漿料過濾，干燥，然后在進(jìn)行二次焙燒。,綠粉(MgAl11O19:Ce,Tb) 的制備,綠粉為鈰、鋱激活的 鋁酸鹽(MgAl11O19:Ce,Tb), 配方,原料混合物的錘磨、混合過程同上。使用剛玉坩堝，第一，焙燒是在空氣中于1450 下焙燒，然后在（90%）N2-（10%）H2氣流中于1150 下進(jìn)行二