基本介紹
歷史,類型,利用,危害,LED優點,煅燒設備,螢光粉的發光原理,
歷史
19世紀初，人們在研究放電發光現象的過程中開發了螢光燈和螢光粉。當時的螢光燈使用矽酸鋅鈹螢光粉，發光效率低並有毒性。1942年,A.H.麥基格發明鹵磷酸鈣螢光粉並用在螢光燈內，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螢光粉的發射光譜發現螢光粉如由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螢光粉，使燈的發光效率達到85lm/W，顯色指數為85，使螢光燈有了新的突破。
稀土三基色螢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螢光燈和各種單端緊湊型螢光燈。
類型
燈用螢光粉主要有3類。第一類用於普通螢光燈和低壓汞燈，第二類用於高壓汞燈和自鎮流螢光燈，第三類用於紫外光源等。螢光粉也有好多種類的，而且價格都是不一樣的，螢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.螢光燈和低壓汞燈用螢光粉
有銻、錳激活的鹵磷酸鈣螢光粉和稀土三基色螢光粉。
銻、錳激活的鹵磷酸鈣螢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)以後製成的螢光粉，通常表示式為：
3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn
這種螢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；取出冷卻後,在紫外燈下進行挑選，再磨細過篩即為成品。
當激活劑Sb吸收激發能後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螢光粉。
螢光粉吸收輻射的能力與螢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。鹵磷酸鈣螢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，即可將螢光粉粒度控制在一定大小(5～10µ)，從而獲得高的發光亮度。
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。
採用稀土三基色螢光粉的三基色螢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、高顯色的螢光燈，但光衰可能要大一點。
2.鹵磷酸鈣螢光粉
鹵磷酸鈣螢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占據鈣原子的位置。這種材料具有敏化現象：當激活劑Sb吸收激發能後,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螢光粉。
3.高壓汞燈用螢光粉
高壓汞燈的光譜分布與低壓汞燈（螢光燈）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螢光粉，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，採用彩色電視用的螢光粉 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螢光粉，它更適合於高壓汞燈的要求。
4.紫外光源用螢光粉
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螢光粉。它的種類很多。(BaSi2O3):Pb螢光粉是一種有效的紫外螢光粉,峰值為350nm，用於誘殺蟲害的黑光燈。正磷酸鈣〔(Ca，Zn)3(PO4)2:Tl〕螢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)和矽酸鋅(Zn2SiO4:Mn)等紫外線螢光粉。
利用
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表、鐘錶、窗戶、機器上各種開關標誌，門的把手等處，也可用各種透光塑膠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後，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，給廣泛套用帶來困難。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，所以在許多領域中套用受到限制。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。
危害
帶有放射性的夜光粉，是在螢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螢光粉發光，這類夜光粉發光時間很長，但因為有毒有害和環境污染等，所以套用範圍小。
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，急性症狀常頭痛、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。
萬一吸進螢光粉，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”。少量螢光粉粘到皮膚，也像灰塵一樣，用水洗掉就行了。經常接觸螢光粉，或螢光粉漿液，皮膚會變粗糙。螢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。
LED優點
採用螢光粉來製作彩色LED有以下優點：
首先，雖然不使用螢光粉，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，採用螢光粉以後，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，利用螢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得不到套用而出現浪費，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，而採用螢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，採用螢光粉以後，有些LED的光色會變得更加柔和或鮮艷，以適應不同的套用需要。當然，螢光粉在LED上最廣泛的套用還是在白光領域，但由於其特殊的優點，在彩色LED中也能得到一定的套用，但螢光粉在彩色LED上的套用還剛剛起步，需要進一步進行深入的研究和開發。
煅燒設備
螢光粉生產設備氫氣保護鉬絲爐：
額定溫度：1500 ºC；
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）：140×140×40 mm；
材質：剛玉莫來石；
匣缽外形尺寸：120×120×50；
設備占地面積（L×W）：～9500×1400 mm(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。
螢光粉的發光原理
與熱輻射相比，螢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，該材料通常稱為螢光粉。激發螢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。
