发光材料与显示技术课件:7 发光材料(第一章).ppt
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- 发光材料与显示技术课件:7 发光材料第一章 发光 材料 显示 技术 课件 第一章
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1、1荧光灯用发光材料2统称为统称为。按按蒸气压的不同蒸气压的不同,分为分为低压汞灯低压汞灯和和高压汞灯高压汞灯,若在这两种灯的外壳内壁,若在这两种灯的外壳内壁,就称为,就称为和和。3(A). 荧光灯用发光材料发展史荧光灯用发光材料发展史4第一代灯用发光材料第一代灯用发光材料(19381948)(1)篮)篮 粉:粉:CaWO4 绿绿 粉:粉:Zn2SiO4:Mn 橙红粉:橙红粉:CdB2O5:Mn 特特 点:点:40W白色荧光灯的光效为白色荧光灯的光效为40 lm/W(2) 篮篮 粉:粉:MgWO4 黄黄 粉:粉:(Zn,Be)2SiO4:Mn 特特 点:点:40W白色荧光灯的光效为白色荧光灯的光
2、效为45 lm/W 由于几种发光材料的相对密度、粒度不同,不易匹由于几种发光材料的相对密度、粒度不同,不易匹配,铍有毒,使得上述材料的广泛应用受到限制。配,铍有毒,使得上述材料的广泛应用受到限制。5钨酸盐荧光体钨酸盐荧光体 钨酸盐和钼酸盐灯荧光体属于自激活荧光体,钨酸盐和钼酸盐灯荧光体属于自激活荧光体,不需向其中再掺入其他激活离子,在高能粒子的激不需向其中再掺入其他激活离子,在高能粒子的激发下即可呈现高效的荧光。其发光起源于发下即可呈现高效的荧光。其发光起源于WOWO4 42-2-和和MoOMoO4 42-2-络合物。络合物。6钨酸盐荧光体钨酸盐荧光体CaWOCaWO3 3的结构的结构:为四方
3、晶系。:为四方晶系。W W6 6位于氧四面体位于氧四面体中心,形成中心,形成WOWO4 42 2阴离子络合物。阴离子络合物。CaCa2 2有八个近有八个近邻氧配位,形成一个畸变的立方体。邻氧配位,形成一个畸变的立方体。发光特性:发光特性:该类发光材料中,电荷迁移被认为该类发光材料中,电荷迁移被认为是激发态,电荷从氧配位体迁移到中心金属离是激发态,电荷从氧配位体迁移到中心金属离子上。子上。7 早期荧光体中,早期荧光体中,MgWO4的量子效率最高,的量子效率最高,常被认为将常被认为将254 nm辐射转换成可见光的效率位辐射转换成可见光的效率位100,用作荧光体量子效率测量时的标准样品。,用作荧光体
4、量子效率测量时的标准样品。实际上其量子效率约为实际上其量子效率约为85左右。左右。钨酸盐荧光体钨酸盐荧光体89第二代灯用发光材料第二代灯用发光材料(1948 )1942年英国年英国A.H.Mckeag等发明了单一组分的等发明了单一组分的3Ca3(PO4)2.Ca(F,Cl)2:Sb,Mn,1948年开始应用和普及。年开始应用和普及。40W白色荧光灯的光效为白色荧光灯的光效为80 lm/W 。10的的(卤粉卤粉)其其量子效率较高量子效率较高,稳定性好稳定性好,原料易得原料易得,价格便宜价格便宜,而且可以通过,而且可以通过获获得得、和和的输出,这些突出的输出,这些突出的优点使它一直沿用至今。的优点
5、使它一直沿用至今。 11电子轰击电子轰击Hg使其使其放出紫外放出紫外线线(254.07nm, 185nm) 紫外线使紫外线使Sb3+, Mn2+ 激发激发处于激发态的处于激发态的Sb3+和和Mn2+返回基态时返回基态时发出光发出光 (Sb3+为为490 nm, Mn2+为为585 nm),二者二者的的光谱范围都较宽光谱范围都较宽,几乎遍及整个可见光谱,几乎遍及整个可见光谱范围范围 一种白色光。一种白色光。 12第二代灯用发光材料的缺陷第二代灯用发光材料的缺陷(1)发光光谱中缺少)发光光谱中缺少450 nm以下蓝光和以下蓝光和600 nm以上红光。如加入一定比例的蓝光和红光以上红光。如加入一定比
6、例的蓝光和红光材料,显色效果会变好,但是灯的光效又明显材料,显色效果会变好,但是灯的光效又明显下降。下降。(2)在紫外线)在紫外线185 nm作用下,形成了色心,作用下,形成了色心,使得灯的光衰较大。使得灯的光衰较大。13稀土发光材料稀土发光材料特点:特点:1.可见光谱中,谱线丰富,属于窄带发光,在所期望的波长范可见光谱中,谱线丰富,属于窄带发光,在所期望的波长范围内的发光能量集中。围内的发光能量集中。2.抗紫外线辐照,高温特性好,能适应高负荷荧光灯的要求。抗紫外线辐照,高温特性好,能适应高负荷荧光灯的要求。3.发光效率高,三基色稀土荧光体的量子效率均在发光效率高,三基色稀土荧光体的量子效率均
7、在90以上。以上。第三代灯用发光材料第三代灯用发光材料(1971-)14 (1977年获得美国重大技术发明奖)年获得美国重大技术发明奖)发蓝光发蓝光 (峰值峰值450 nm) 的铕激活的多铝酸钡的铕激活的多铝酸钡镁镁 (BaMg2Al16O27:Eu2+)发绿光发绿光 (峰值峰值543 nm) 的铈、铽激活的多铝的铈、铽激活的多铝酸镁酸镁 (MgAl11O19:Ce3+, Tb3+)发红光发红光 (峰值峰值611 nm) 的铕激活的氧化钇的铕激活的氧化钇 (Y2O3:Eu3+)15三种成分按一定比例混合,可以制三种成分按一定比例混合,可以制成成为为25006500K的的任意光色的荧任意光色的荧
8、光灯光灯,达达80 lm/w以上,平均显色指以上,平均显色指数达数达85。16发光材料发光材料化学组成化学组成最大波长最大波长(nm)蓝色蓝色双峰蓝色双峰蓝色(Sr,Ca,Mg)10(PO4)6:Cl2:Eu2+BaMgAl10O17:Eu2+, BaMg2Al16O27:Eu2+BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+, BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+约450约450约450,515绿色绿色(Ce,Tb)MgAl11O19LaPO4:Ce3+,Tb3+Y2SiO5: Ce3+,Tb3+GdMgB5O10: Ce3+,Tb3+La2O3,0.9P2O5,0.2SiO2: Ce3
9、+,Tb3+543543543543543红色红色Y2O3: Eu3+611已开发和应用的稀土三基色发光材料已开发和应用的稀土三基色发光材料 17将将Y2O3和和Eu2O3按一定比例混合按一定比例混合后溶于后溶于6mol/L盐酸,盐酸,滤去不溶物滤去不溶物,加,加热近沸,以温度约热近沸,以温度约95的的15草酸草酸进进行沉淀。行沉淀。1823h后过滤,后过滤,洗涤沉淀洗涤沉淀至近中性至近中性,烘干。,烘干。在在850900加热,使之分解为加热,使之分解为 (Y, Eu)2O3的混合物。的混合物。将混合物将混合物置于坩埚中置于坩埚中,在,在12501300下灼烧下灼烧35h,经经选粉选粉、过筛过
10、筛,得成,得成品。品。 1920是最早的是最早的。低压汞灯低压汞灯中汞蒸气压极小,不足中汞蒸气压极小,不足133Pa;而而高压汞灯高压汞灯的汞蒸气压为低压汞灯的数的汞蒸气压为低压汞灯的数千倍,千倍,普通高压汞灯的蒸气压普通高压汞灯的蒸气压大约在大约在0.21MPa。21主要产生主要产生254nm和和185nm,很微弱;很微弱;在在中,中,原子密度高原子密度高,原子间相原子间相互作用大,造成所谓压力加宽、碰撞加宽等互作用大,造成所谓压力加宽、碰撞加宽等现象,以致现象,以致404.9mn(紫紫)、435.8nm(蓝蓝)、546.1nm(绿绿)、577.0579.Onm(黄黄)等等。22在在高压汞灯
11、的高压汞灯的中,中,太少,仅占总可见辐射的太少,仅占总可见辐射的1,与,与日光中的日光中的红光比例红光比例(约约12)相差甚远。相差甚远。因此,因此,高压汞灯的光色高压汞灯的光色显显,显色指显色指数低数低,仅为,仅为25,被照物体,被照物体不能很好地呈现原不能很好地呈现原有的颜色有的颜色,不宜用于,不宜用于对照明要求对照明要求较高较高的场所。的场所。 23YVO4:Eu3+ ;Y(V, P)O4:Eu3+ ;Y2(V, B)2O8:Eu3+ ;(Y, Eu, Bi)(VO4)(BO3)(PO4) 24简称简称,又称,又称。它是一类。它是一类吸收太阳光或人工光源吸收太阳光或人工光源所产生的光所产
12、生的光发出可见光,而且发出可见光,而且在激发停止后在激发停止后仍可仍可的物质。的物质。25不消耗电能不消耗电能,但能,但能把吸收的把吸收的天然光等储存起来天然光等储存起来,在较暗的环境中在较暗的环境中呈现出呈现出明亮可辨的明亮可辨的,具有,具有,可起到,可起到指示照明指示照明和和装饰照明装饰照明的作用,是一种的作用,是一种“绿色绿色”光源材料。光源材料。26是研究和应用是研究和应用最早的发光最早的发光材料材料,有关它的研究已有,有关它的研究已有140多年的历史。多年的历史。常用的常用的主要是主要是和和荧光体。荧光体。27最近一些年来,最近一些年来,稀土激活的稀土激活的和和成为成为长余辉材料的主
13、体长余辉材料的主体,代表,代表了长余辉材料研究开发的发展趋势。了长余辉材料研究开发的发展趋势。 28长余辉材料的长余辉材料的发光发光颜色较为丰富颜色较为丰富,尤其是,尤其是是其他基是其他基质长余辉材料尚无法实现的。质长余辉材料尚无法实现的。 ZnS:Eu2+ ;SrS:Eu2+, Er3+ ;Ca1-xSrxS:Eu2+, Dy3+, Er3+ 29稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指以以为基质,为基质,等中重稀土的离等中重稀土的离子为子为的发光材料。的发光材料。30稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有有SrAl2O4:Eu2+
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