荧光粉

荧光粉，俗称夜光粉，通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处，仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时。

历史19世纪初，人们在研究放电发光现象的过程中开发了荧光灯和荧光粉。当时的荧光灯使用硅酸锌铍荧光粉，发光效率低并有毒性。1942年,A.H.麦基格发明卤磷酸钙荧光粉并用在荧光灯内，在照明领域引起了一次革命。这种粉发光效率高、无毒、价格便宜，一直使用。70年代初，荷兰科学家从理论上计算出荧光粉的发射光谱发现荧光粉如由450nm、550nm和610nm三条窄峰组成(三基色)，则显色指数和发光效率能同时提高。1974年，荷兰的范尔斯泰亨等人先后合成了发射峰值分别在上述范围内的三种稀土荧光粉，使灯的发光效率达到85lm/W，显色指数为85，使荧光灯有了新的突破。

稀土三基色荧光粉的特点是发光谱带狭窄，发光能量更为集中，且在短波紫外线激发下稳定性高，高温特性好，更适用于高负载细管荧光灯和各种单端紧凑型荧光灯。

类型灯用荧光粉主要有3类。第一类用于普通荧光灯和低压汞灯，第二类用于高压汞灯和自镇流荧光灯，第三类用于紫外光源等。荧光粉也有好多种类的，而且价格都是不一样的，荧光粉具有热稳定性好、安全环保的特点，适用於各种白光，可调节出不同的红色，蓝色，黄色等等的色彩。

1.荧光灯和低压汞灯用荧光粉

有锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉和稀土三基色荧光粉。

锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉是在氟氯磷灰石基质3Ca3(PO4)2·Ca(F，Cl)2中掺入少量的激活剂锑(Sb)和锰(Mn)以后制成的荧光粉，通常表示式为：

3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2:Sb,Mn

这种荧光粉的制备方法很多采用的原料也可以不同,但对原料的纯度要求较高。配制混料时，各原料的用量首先要从磷灰石结构进行理论计算在卤磷酸钙中,钙和锰的克原子数之和对磷酸根中磷的克原子比为 4.9:3；随后进行称量、混合、磨细、过筛再在一定的气氛中(一般用氮气)，以1150°C左右恒温烧结几小时；取出冷却后,在紫外灯下进行挑选，再磨细过筛即为成品。

当激活剂Sb吸收激发能后将一部分能量以光辐射的形式放出，利用上述现象只要改变Mn的含量，就可以得到不同色温的卤磷酸钙荧光粉。

荧光粉吸收辐射的能力与荧光粉的分散程度有关，因此其粒度的大小对发光亮度的影响很大。卤磷酸钙荧光粉粒度大小决定于原料CaHPO4的粒度大小，因此，获取一定大小和晶格的晶体CaHPO4，即可将荧光粉粒度控制在一定大小(5～10µ)，从而获得高的发光亮度。

稀土三基色荧光粉中,红粉为铕激活的氧化钇(Y2O3:Eu),绿粉为铈、铽激活的铝酸盐(MgAl11O19:Ce,Tb),蓝粉为低价铕激活的铝酸钡镁(BaMg2Al16O27:Eu)。3种粉按一定比例混合可以得到不同的色温(2700～6500K)，相应的灯的发光效率可达80～100lm/W,显色指数为85～90。一般来说，绿粉含量越高、蓝粉含量越低，则灯管发光效率越高。此外，蓝粉增加，色温升高；红粉增加，色温降低。

三种基色粉的基质和激活物质有所不同，但其中的发光关键均在于稀土激活物质（铕、铈、铽等），利用稀土金属外层离子(D→F)的跃迁而发光。

采用稀土三基色荧光粉的三基色荧光灯本身具有许多突出的优点，然而，稀土原料价格昂贵，造成三基色灯成本较高，限制了三基色灯的发展。缩小管径或采用新的涂覆技术降低三基色粉用量，用廉价的其他彩色粉来部分取代一种或两种稀土三基色粉，同样可制得高光效、高显色的荧光灯，但光衰可能要大一点。

2.卤磷酸钙荧光粉

卤磷酸钙荧光粉的发光是由激活剂锑(Sb)和锰Mn共同激活的。激活剂原子在点阵内占据钙原子的位置。这种材料具有敏化现象：当激活剂Sb吸收激发能后,将一部分能量以光辐射的形式放出，另一部分则在所谓共振传递的过程中转移给Mn，使Mn产生本身的辐射。因此，总的辐射取决于两种激活剂的特性，并且随着它的比例的变化而变化,还取决于氟、氯的比例。如在Sb激活的卤磷酸钙内增加锰的含量，就会增加橙黄色的辐射，而相应的减少了蓝色辐射。利用上述现象,只要改变Mn的含量，就可以得到不同色温的卤磷酸钙荧光粉。

3.高压汞灯用荧光粉

高压汞灯的光谱分布与低压汞灯（荧光灯）的显著不同。为了提高灯的效率和改善光色，高压汞灯在放电管外玻壳内涂上荧光粉，将主要辐射波长之一的 365nm紫外线能转换成可见光。高压汞灯早期采用锰激活的氟锗酸镁或锡激活的磷酸锌锶粉等。后来，采用彩色电视用的荧光粉 YVO4:Eu，它的峰值为619nm，相应的灯的总光通量高显色性能好。现已研制出Y(PV)O4:Eu荧光粉，它更适合于高压汞灯的要求。

4.紫外光源用荧光粉

它是在 253.7nm或其他较短波长紫外线激发下，能产生另一种波长较长的紫外线的荧光粉。它的种类很多。(BaSi2O3):Pb荧光粉是一种有效的紫外荧光粉,峰值为350nm，用于诱杀虫害的黑光灯。正磷酸钙〔(Ca，Zn)3(PO4)2:Tl〕荧光粉是一种制造健康线灯的高效粉发射波长280～350nm，峰值为310nm。复印灯必须有与所用的感光体或光电面吸收率匹配的谱线，因此,重氮复印灯用焦磷酸锶(Sr2P2O7:Eu), 静电复印灯用镓酸镁(MgGa2O4:Mn)和硅酸锌(Zn2SiO4:Mn)等紫外线荧光粉1。

利用1.制成弱照明光源

人们在实际生活中利用夜光粉长时间发光的特性，制成弱照明光源，在军事部门有特殊的用处，把这种材料涂在航空仪表、钟表、窗户、机器上各种开关标志，门的把手等处，也可用各种透光塑料一起压制成各种符号、部件、用品(如电源开关、插座、钓鱼钩等)。这些发光部件经光照射后，夜间或意外停电、闪电后起床等它仍在持续发光，使人们可辨别周围方向，为工作和生活带来方便。把夜光材料超细粒子掺入纺织品中，使颜色更鲜艳，小孩子穿上有夜光的纺织品，可减少交通事故。

2.夜光材料

国内外夜光材料主要是以ZnS（硫化锌）SrS（硫化锶）和CaS（硫化钙）制成的，发出绿光和黄光。不过SrS，CaS材料易潮解，给广泛应用带来困难。所以市场上主要是以ZnS为基质的夜光材料。但它的余辉时间只有1～3小时，而且在强光(如太阳光)、紫外光和潮湿空气中容易变质发黑，所以在许多领域中应用受到限制。添加钻、铜共激活的ZnS夜光粉虽然有很长的余辉时间，但它有红外淬灭现象，在电灯光(包含较多的红光)照射下，余辉很快熄灭。

危害带有放射性的夜光粉，是在荧光粉中掺入放射性物质，利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光，这类夜光粉发光时间很长，但因为有毒有害和环境污染等，所以应用范围小。

汞蒸气达0.04至3毫克时，会使人在2至3月内慢性中毒；达1.2至8.5毫克量，会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。汞一旦进入人体内，可很快弥散，并积累到肾、胸等组织和器官中，慢性汞中毒会导致精神失常，植物神经紊乱，急性症状常头痛、乏力、发热、口腔及消化道齿龈红肿酸痛，糜烂出血，牙齿松动等，因此绝对不能将日光灯管碎片随处丢弃。

万一吸进荧光粉，那和吸进灰尘一样。微量的，会被呼吸器官黏膜粘住，再随痰吐出。少量的，可能进入肺部，慢慢随痰吐出。经常吸入，会生“矽肺”。少量荧光粉粘到皮肤，也象灰尘一样，用水洗掉就行了。经常接触荧光粉，或荧光粉浆液，皮肤会变粗糙。荧光粉对身体有一定的辐射，最好不多接触，偶尔接触问题不大2。

LED优点采用荧光粉来制作彩色LED有以下优点：

首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红、黄、绿、蓝、紫等不同颜色的彩色LED，但由于这些不同颜色LED的发光效率相差很大，采用荧光粉以后，可以利用某些波段LED发光效率高的优点来制备其他波段的LED，以提高该波段的发光效率。例如有些绿色波的LED效率较低，利用荧光粉制备出一种效率较高，被其称为"苹果绿"的LED用于手机背光源，取得了较好的经济效益。

其次，LED的发光波长还很难精确控制，因而会造成有些波长的LED得不到应用而出现浪费，例如需要制备470nm的LED时，可能制备出来的是从455nm到480nm范围很宽的LED，发光波长在两端的LED只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采用荧光粉可以将这些所谓的"废品"转化成我们所需要的颜色而得到利用。

第三，采用荧光粉以后，有些LED的光色会变得更加柔和或鲜艳，以适应不同的应用需要。当然，荧光粉在LED上最广泛的应用还是在白光领域，但由于其特殊的优点，在彩色LED中也能得到一定的应用，但荧光粉在彩色LED上的应用还刚刚起步，需要进一步进行深入的研究和开发。

煅烧设备荧光粉生产设备氢气保护钼丝炉：

额定温度：1500 ºC；

额定功率：52KW；

额定电压：380V；

相 数：二相；

加热区数：4区；

加热元件：高温钼丝；；

炉膛尺寸（L×W×H）：7500×150×120mm（推板以上高），

推板尺寸（L×W×H）：140×140×40 mm；

材质：刚玉莫来石；

匣钵外形尺寸：120×120×50；

设备占地面积（L×W）：～9500×1400 mm(含推料机长度)；

推进形式：液压推进，间歇步进与连续；

保护气：氢氮混合气或氨分解气体；

保护气耗量：≤5m3/h。

荧光粉的发光原理与热辐射相比，荧光是一种产生具有很少热量的光的过程。适当的材料吸收高能辐射，接着就发出光，所发光子的能量比激发辐射的能量低。当发光材料是固体时，该材料通常称为荧光粉。激发荧光粉的高能辐射可以是电子或具有高速度的离子，也可以是从γ射线到可见光范围的光子1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学