荧光粉制备方法及存在问题的立项申请

第一节  荧光粉的简介

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。（立项申请）

第二节  荧光粉的制备方法

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]  。

第三节  荧光粉的用途

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。

第四节  荧光粉的存在问题

1、专利：目前国内还是跟随专利，并未做到原创性专利。这看似是专利问题，实际是创新能力的问题。要想从根本上突破专利壁垒，创新是关键，同时这也需要长期的积累和机遇。

2、原料：国内原材料的精细程度不及国外，因此原材料稳定性较差，导致荧光粉出现问题。过去我们只是控制生产工艺，但高度精细化需要延伸到原材料的控制，摒弃拿来主义，对成分、杂质、颗粒、粒径、形貌等作深入研究，以提供稳定的原材料。

3、设备：国内多数窑炉的温度控制精度以及温度的波动性和均匀性，都会受到环境温度影响，而国外窑炉温度稳定性高、精度高，但价格是国内的三倍，显然，提高设备水平与资金息息相关。国内需意识到设备的重要性才会着实在这一方面投入资金。

4、工艺：当工艺摸索到一定程度，即可固化。“创新也是荧光粉行业的永恒话题，不是为赶时髦，而是中国企业真实的出路所在。”王海波所长再次强调，一方面国内荧光粉的水平与国际领先企业存在一定差距;另一方面荧光粉的技术含量在整个LED产业链中处于较高水平，相对于封装及应用端的难度高、复杂程度大，所以它更需要不断提高技术水平，增加原创性的开发，解决专利壁垒。在市场方面，荧光粉需逐步走向多元化。现阶段下游应用端为避开红海竞争，向各个细分市场渗透，光源对荧光粉提出了更多要求，为与之配合，荧光粉需要密切关注市场变化，跟踪及服务于市场。“LED照明的本质是为人类提供人造光。”随着LED照明的发展，人们对它的质量、品质、服务等照明总体性能的要求全面提升。高要求体现在光谱上，不在是简单的白光，而是具有各种光谱的更接近于太阳光的光源，在一些特别的照明领域，如医学、阅读、室内照明等，对人造光提出了更高的要求。显而易见，现在市场上需要的荧光粉，不会再是单纯的黄粉、黄粉或红粉加绿粉，还可加上青粉、远红等接近于红外的光粉，使人造光源更接近太阳光、更舒适、品质更高。

 

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。