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荧光粉的(应用,使用寿命)

Release Time:2021-05-11

荧光粉的应用
日光灯

在荧光灯中,发出的光是由沉积在玻璃管内侧的荧光粉层产生的。荧光粉是由紫外光激发的,紫外光通常是由低压汞蒸气中的气体放电产生的。在大多数情况下,荧光灯产生白光而不是彩色光。这是通过含有不同发光物质的荧光粉实现的,在不同的波长区域发光;这种混合物是平衡的,这样总的来说,一个人得到的白光与所需的色温。虽然日光灯产生相对“冷”的光,具有较高的色温,类似于中午的日光,人们往往喜欢较低色温的暖色调灯,更类似于晚上的自然光。
由于荧光粉物质的混合获得的光谱不是连续的,而是多个发射量很大的光谱区域,被明显的间隙打断,不能达到理想的显色(高CRI =显色指数)。有一种荧光粉与更复杂的混合发光物质,导致更好的显色,但往往具有较低的转换效率。对于普通照明目的,这种权衡导致了合理但不完美的显色性和相对较高的发光效率的灯。

发光二极管
许多发光二极管(led)发出有色光,这是直接产生的电致发光在p-n结,电子和空穴重组。那些p-n结的半导体材料不叫荧光粉。然而,主要是为了照明目的,人们需要白色的led,而这些都涉及到荧光粉。(基于InGaN)领导的实际生产蓝光,其中一些是直接用于照明,而另一个是吸收一部分磷像Y3Al5O12: Ce3 +生产长波长的光(通常是绿色,橙色地区(主要是黄色的),所以整体获得一个白色的印象。LED荧光粉也可以含有SiAlON:Er2+或含有铽和钆的物质。与荧光灯的情况类似,也有关于转换效率和显色指数的权衡。对于廉价的白色led,人们也经常观察到严重的偏差,从想要的颜色外观,这可能是由不理想的制造条件造成的。

阴极射线管
多年来,阴极射线管(crt)被用于大多数电视设备、计算机显示器和示波器。在这里,一束电子能量为几千伏(keV)的电子束击中了沉积在真空管内壁上的荧光粉层,因此产生的发光部分可以通过玻璃而被看到。人们通常在荧光粉上沉积一层薄薄的铝,作为一个电极,同时作为一个光反射器,但不幸的是,它也会带走相当一部分的电子能量。单色屏幕只包含一种磷光体,发出绿色或橙色的光。彩色屏幕通常包含三种不同的荧光粉,例如红色、绿色和蓝色,它们以规则的模式排列。一种涉及带图案的掩模的机制允许人们将电子束特定地发送到含有所需颜色的正确种类的荧光粉的点上。由于荧光粉中电子的快速加速,产生了一些不必要的x射线。然而,用户由此受到的x射线照射通常是相对较弱的。

电致发光显示
一种电致发光显示器包含一个薄薄的荧光粉层,其上有两个电极施加相对较高的电压。一个电极需要是透明的或有结构的,以提取产生的光。例如,这种设备可以用于液晶显示器的背光。

图像增强器
图像增强器和图像转换器主要用于夜视设备和红外查看器,其中包含一个荧光屏,用于将电子图像转换为可见图像。入射电子的能量为几个keV,类似于阴极射线管中的电子。因此,一个入射电子可以发射数百个光子。因此,即使没有任何电子倍增过程,一些显著数量的图像增强(例如,一个因数50)也是可能的。然而,现代器件通常包含一个微通道板提供强大的电子倍增,因此荧光粉的效率变得不那么关键。
所述荧光粉层通常沉积在光纤板或光纤锥体上,传输并可能转换图像,以便直接查看或用图像传感器记录。选择这种材料是为了具有高的光效(用于直接观察)或实现图像传感器的最大灵敏度。

红外观察卡
对于一些激光观看卡,需要使用特殊的荧光粉,这些荧光粉需要通过可见光来“充电”,例如阳光或人造光。然后,这种材料会产生难以识别的低水平的磷光(余辉)。然而,当被红外光照射时,材料释放充电过程中储存的能量要快得多,而且用肉眼就能看到发光点(通常为橙色)。这种视觉印象只会持续到储存的能量耗尽,然后,需要为卡充电或将激光光斑移到尚未使用的另一位置。

放射发光显示器
有一种荧光粉(主要是基于硫化锌),在荧光粉中加入镭之类的放射性物质,这样就能产生放射性发光。这种材料可以用于手表或不需要照明或电力就能发出少量光的显示器。

荧光粉的使用寿命
由于主要发生在操作过程中的降解过程,荧光粉的使用寿命一般是有限的。在不同的荧光粉之间产生的寿命有很大的不同,也涉及到降解机制。下面简要介绍了一些典型机制的例子:
稀土和过渡金属表现出不同的电荷状态,化学反应可以改变这些状态。然而,这些电荷态的电子性质通常是非常不同的,而荧光粉只能在特定的状态下工作。例如,它可以作用于Eu2+离子,但如果这些离子被氧化得到Eu3+,它就不再起作用了。这种反应可能涉及外部物质,例如湿度或荧光粉层中的其他物质。扩散过程(特别是在高操作温度下)可以在这种化学降解中发挥重要作用。
可能会积累晶格损伤,例如以颜色中心的形式,这允许非辐射重组,从而利用光发射的效率。例如,这种损伤可以由入射的高能电子引起。在高发射强度或高环境温度下运行,通常会大大加速降解。需要注意的是,在磷光体运行过程中可能会有显著的加热,因为产生的热量通常不容易消散。降解可能简单地导致发光效率的损失,或也在颜色外观的变化。

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