稀土三基色荧光粉介绍+PPT

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1、3.4稀土三基色荧光粉单色粉按一定比例配置成混合粉后制灯，绿粉对灯的贡献最大，而红粉、蓝粉的主要作用是将绿光调为白色的照明光，提高显色指数。根据基质材料的不同，可将稀土三基色荧光粉分为铝酸盐、磷酸盐和硼酸盐三大系列。其中铝酸盐最早被发现和应用，制造工艺和技术已经相当成熟，国内多为铝酸盐系列，产销量最大。磷酸盐首先被日本人发明和投入生产，其烧成温度比铝酸盐低300－400℃，但合成的工艺条件不易控制，产品的一致性差，制灯过程会发生变色现象。硼酸盐在国内很少实际应用，虽然其烧成温度低（在1000℃左右），但温度范围很窄，对电炉的温控

2、条件要求极其苛刻。3.4.1Eu3+激活的氧化钇红色荧光粉上述3种体系三基色荧光粉中的红粉均为同一成分，即Eu3+激活的氧化钇，它是惟一达到实用水平的红粉，性能迄今仍无可匹敌，如果不考虑价格高的缺点，氧化钇掺Eu3+几乎是完美的红色灯用发光材料。原料氧化钇纯度对红粉性能有着显著影响，除La、Gd和Yb外，其它稀土离子对红粉均为不利影响，轻稀土的影响明显大于重稀土。其中Ce的影响最为明显，即使微量的Ce也会产生严重影响，因为在红粉粉的制备过程中，Ce以+4价形式存在，Ce4＋强烈吸收254nm紫外光辐射，却不产生荧光。荧光粉的基质

3、结构中形成Eu3+离子对，是影响氧化钇掺Eu3+光效的重要原因，只要能避免离子对的形成，红粉的亮度就会提高。红粉的原料成本超过蓝粉、绿粉的总和，降低三基色粉价格的关键是降低红粉的成本。长期以来人们做了不少努力，试图寻找成本较低的新型化合物。黄京根等研制了Y2O3,aSiO2:Eu3+和Y2O3，bAl2O3:Eu3+两种红粉，亮度、光谱特征和色度坐标与Y2O3:Eu3+相似，原料成本可下降大约15％。Jagannathan合成了一种化合物BiSrV3O4:Eu3+,它的发射光谱与Y2O3:Eu3+非常接近，基质中不含稀土元素，而

4、且相对分子质量比Y2O3:Eu3+大2.6倍左右，成本可以大大降低，但在254nm紫外光激发下的亮度仅为Y2O3:Eu3+的10%,显然不能代替Y2O3:Eu3+。Pode合成了发红光的Eu3+激活的CaWO4,发射峰位于619nm。在这个材料中添加少量的Bi3+，亮度可提高37倍，这是由于Bi3+的发射光谱与Eu3＋的激发光谱有部分重叠，使Bi3+→Eu3+的能量传递效率大为增加。有人把这一对高效的激活剂用于其它基质，都有增加发射的效果。也有人用部分价廉的化合物如20%BaSO4取代Y2O3。所有这些努力都尚未在降低红粉成本方

5、面取得实质性进展。3.4.2Ce3＋、Tb3+激活的含氧酸盐绿色荧光粉在三基色荧光粉中，绿粉对灯的光通量贡献最大。三基色灯用绿粉均以Tb3+作为激活剂，Tb3+的最大发射峰位于545nm，归属于Tb3+的5D4－7F5跃迁。绿粉都利用Ce3+作敏化剂，这是由于在大多数基质中Tb3+的4f-5d吸收峰不能与254汞紫外光辐射相吻合，而Ce3＋在254nm附近具有强吸收，而且在330－400nm的长波紫外区具有强的发射，Ce3+可以通过无辐射能量传递有效的将所吸收的能量转移给Tb3+。(1)MgAl11O19:Ce3+,Tb3+(C

6、AT)CAT是目前广泛应用的绿色荧光粉，属于六方晶系，外观为白色晶体。最大荧光发射峰位于543nm，半峰宽10nm。量子效率约80％；温度猝灭特性好，耐185nm短波紫外光辐射能力低于Y2O3:Eu3+红粉；化学性质稳定。结构分析表明，在MgAl11O19:Ce3+,Tb3+晶体中，几乎不存在Ce3+-Ce3+能量传递，在Ce3+-Tb3+之间存在着能量传递。在330nm附近的Ce3+的发射峰与Tb3+的7F6－5G2、5D1、5H1吸收谱线之间有较好的重叠，导致Ce3+-Tb3+的高效能量传递，使得Tb3+发光明显增强。绿粉中

7、Mg的含量变化以(Ce0.67Tb0.33)MgxAl12O18+x表示，对发光的影响见下表。可以看到，随着Mg的量的增大，Tb3+的5D4－7F5跃迁的发射峰蓝移，色度坐标变化不大，但对于Tb3+的540nm(5D4－7F5)与490nm(5D4－7F6跃迁)发射峰相对强度的比值I540/I490影响较大，该数值小，有利于提高灯的显色性，因此以x=1.0为最佳。在保证一定亮度的前提下，采用过量的原料Al2O3,可以提高反应活性，减少Tb的用量，降低原料成本。但XRD发现，这种绿粉中含有α-Al2O3杂相，在灯的点燃过程中这些杂

8、相会形成缺陷，它们吸收汞254nm紫外光辐射和荧光粉的可见光发射，导致光通维持率下降。合成CAT的方法合成CAT的原料为Ce、Tb的氧化物、MgO(或者其它Mg的化合物）和Al2O3，加适量助熔剂。一般可采取两种制备方法:(1)原料混匀后在1600℃以上的温度下