FED和PDP熒光粉是一種能夠吸收特定波長的光(通常是紫外線或可見光),然后將吸收的能量以光的形式再發(fā)射出去的材料。這種再發(fā)射光的波長通常不同于吸收光的波長,而且發(fā)射過程具有一定的時間延遲。從物理化學角度看,它是一種固態(tài)粉末狀物質(zhì),主要成分包括基質(zhì)材料和激活劑等。
熒光粉
成分構成
- 基質(zhì):是構成熒光粉的主要材料,為熒光粉提供基本的晶體結構和物理化學性質(zhì)。常見的基質(zhì)材料有鋁酸鹽、硅酸鹽、鎢酸鹽、磷酸鹽等。不同的基質(zhì)材料具有不同的晶體結構和能帶特性,會影響熒光粉的發(fā)光性能。
- 激活劑:是將稀土離子或過渡金屬離子(如 Eu2+、Mn2+、Ce3+等)雜質(zhì)滲入晶體,有效形成發(fā)光中心的物質(zhì)。它們通過取代基質(zhì)中的金屬離子,造成晶格擾動而形成發(fā)光中心,決定了熒光粉的發(fā)光顏色和效率。例如,銪(Eu)離子常作為紅色熒光粉的激活離子,鋱(Tb)離子是綠色熒光粉的重要激活離子。
- 敏化劑:可以吸收能量并將其傳遞給激活劑,增強熒光粉的發(fā)光強度和效率。敏化劑的存在可以拓寬熒光粉的激發(fā)光譜范圍,使熒光粉能夠更有效地吸收外界能量并轉(zhuǎn)化為熒光發(fā)射。
- 助熔劑:能夠降低基質(zhì)的重結晶溫度,使激活劑更容易進入基質(zhì)點陣之中,與激活劑共同影響發(fā)光中心。助熔劑可以改善熒光粉的晶體結構和發(fā)光性能,提高熒光粉的穩(wěn)定性和一致性。
- 共激活劑:與激活劑協(xié)同作用,進一步改善熒光粉的發(fā)光性能。共激活劑的加
入可以調(diào)節(jié)激活劑的周圍環(huán)境,增強激活劑的發(fā)光效果。
- 疏松劑:有助于改善熒光粉的分散性和透氣性,使熒光粉在應用過程中能夠更好地發(fā)揮作用。
發(fā)光原理
熒光粉的發(fā)光過程是一個光致發(fā)光的過程
首先,熒光粉被外界光激勵,激活劑離子的最外層電子吸收能量,并從基態(tài)躍遷至更高的激發(fā)態(tài);之后,由于高激發(fā)態(tài)下電子的振動態(tài)較高,電子會以聲子的形式將能量傳遞給周圍晶格,并快速弛豫到激發(fā)態(tài)的振動能級點;接著,電子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài),并在此過程中將激發(fā)時吸收的部分能量以光輻射的形式釋放;最后,電子在基態(tài)下從振動態(tài)弛豫到振動態(tài),完成光致發(fā)光的全過程。
熒光粉的分類
- 按基質(zhì)材料分類:可分為鋁酸鹽熒光粉、硫及硫的氧化物熒光粉、硅酸鹽熒光粉、鎢/鋁酸鹽熒光粉和磷酸鹽熒光粉等。不同基質(zhì)材料的熒光粉具有不同的發(fā)光特性和應用場景,例如鋁酸鹽熒光粉具有較高的發(fā)光效率和穩(wěn)定性,常用于節(jié)能燈和顯示屏;硅酸鹽熒光粉化學穩(wěn)定性好,易被近紫外光高效激發(fā),可用于近紫外 LED 燈。
- 按激發(fā)光源分類:
- 紫外燈用熒光粉:在波長較短的紫外線激發(fā)下,發(fā)出波長較長紫外線的發(fā)光材料,可分為治療燈用熒光粉和誘蟲紫外燈用熒光粉等。
- 藍光LED燈用熒光粉:能夠被藍光LED芯片激發(fā),并發(fā)出可見光的光致發(fā)光熒光粉。常用的有YAG:Ce3+黃色熒光粉等。
- 近紫外LED燈用熒光粉:能被近紫外LED芯片激發(fā),并發(fā)出可見光的光致發(fā)光熒光粉,常用熒光粉種類有硅酸鹽、鹵磷酸鹽、硅基氮氧化物等。
- 陰極射線熒光粉:在陰極電子束的撞擊下能夠發(fā)光,常用于示波器、雷達顯示器等。
應用領域
- 照明領域:在節(jié)能燈、高壓汞燈、LED燈等照明設備中廣泛應用。例如,節(jié)能燈中的熒光粉能夠吸收燈管內(nèi)汞發(fā)出的紫外線,并將其轉(zhuǎn)化為可見光,提高照明效率。
- 顯示領域:是彩色電視機、顯示器、投影儀等設備的關鍵材料。通過控制不同熒光粉的混合比例和激發(fā)條件,可以在陰極射線或紫外線的激發(fā)下形成不同顏色的光,實現(xiàn)彩色顯示。
- 生物醫(yī)學領域:可用于生物標記、熒光成像等。例如,將熒光粉與生物分子結合,用于標記細胞、蛋白質(zhì)等生物樣本,以便在顯微鏡下觀察和研究。
- 防偽領域:熒光粉的特殊發(fā)光特性可用于制作防偽標識,如在證件、商標等上添加熒光粉,通過特定的光源照射可以驗證真?zhèn)巍?/span>
- 藝術裝飾領域:用于制作熒光顏料、熒光涂料、熒光塑料等,可應用于藝術繪畫、裝飾品、廣告等方面,增加視覺效果。
產(chǎn)品說明
溫度會影響熒光粉的發(fā)射特性。這些特性包括發(fā)射強度、峰值波長(發(fā)射和激發(fā))、光譜形狀、衰減和上升時間。通過測量一種或多種特性,就可以確定熒光粉的溫度;以這種方式使用的熒光粉被稱為熱測溫熒光粉,通過將它們合并到一個系統(tǒng)中,可以確定系統(tǒng)的溫度。
峰值波長的變化通常不足以用于測量溫度。有一個例外是Y2O3:Eu的激發(fā)峰,其位移最多可達0.6 nm/K。
一種常見的技術是測量兩個發(fā)射峰的比率。該材料通常包含具有多個發(fā)射峰的單一鑭系元素激活劑,或兩種不同的激活劑,每種激活劑都有自己的發(fā)射峰。升高溫度會改變該比率。高能量激發(fā)態(tài)峰的發(fā)射強度相對于低能量激發(fā)態(tài)峰的發(fā)射強度大。
測量上升時間可以作為衰減時間的替代方法,溫度會影響電子在激發(fā)態(tài)能級積累的速度,升高溫度會縮短所需的時間。通過測量發(fā)射強度達到值所需的時間,可以確定溫度大小。
FED和PDP熒光粉旨在有效地轉(zhuǎn)換場發(fā)射器件發(fā)射的低壓電子的能量;而PDP(等離子平板顯示器)熒光粉旨在有效轉(zhuǎn)換平板顯示器產(chǎn)生的紫外線。
FED熒光粉 |
貨號 | 化學成分 | 中值粒徑(微米) | 發(fā)射峰值(納米) |
QK63/UF-P1 | Y2O3:Eu | 2.5 | 611 |
QKL63/F-F1 | Y2O2S:Eu | 3.5 | 627 |
|
|
|
|
GK30/F-F1 | ZnO:Zn | 3.5 | 505 |
QMPK65/F-C1 | Y3(Al,Ga)5O12:Tb | 4.0 | 543 |
UKL65D/F-C1 | Gd2O2S:Tb | 3.5 | 544 |
|
|
|
|
GL47/F-F1 | ZnS:Ag | 3.5 | 450 |
QBK58/F-A2 | Y2SiO5:Ce | 3.5 | 400 |
PDP熒光粉 |
貨號 | 化學成分 | 中值粒徑(微米) | 發(fā)射峰值(納米) |
QK63/UF-P1 | Y2O3:Eu | 2.5 | 611 |
QUL63/F-P1 | (Y,Gd)BO3:Eu | 4.0 | 593, 612, 627 |
|
|
|
|
GBK25/F-P1 | Zn2SiO4:Mn | 3.5 | 525 |
GBK25/UF-P2 | Zn2SiO4:Mn | 2.5 | 525 |
KMK25/F-P1 | BaO.6Al2O3:Mn | 3.5 | 515 |
|
|
|
|
KEMK63/F-P1 | BaMgAl10O17:Eu | 4.0 | 450 |