节能灯黑化问题及核—壳结构荧光粉研究

【摘要】：节能灯作为一种非常普及的照明灯,在它的使用过程中,自身的黑化问题不容忽视。它一方面影响灯的美观,另一方面影响灯的流明维持率,降低了节能灯的使用寿命。所以研究和解决节能灯的黑化问题非常具有现实意义。本文把在灯丝附近前后期出现的颜色的变化都用“黑化问题”来指代。黑化问题的一种简单描述是：前期靠近并围绕灯丝部分的灯管出现黄色,后期颜色变黑。 本文先是用超景深显微镜观察了管内壁表面荧光粉层的涂覆情况,可以看到内壁的涂粉不可能完全均匀堆积,或多或少会有些孔洞。这些孔洞一方面是由于粉的颗粒的粒径分布并不是非常集中,另一方面是由于烤管时有机物及气体的排出时留下了孔洞。这些孔洞增加了表面的粗糙度,使荧光粉层受轰击的表面积间接增大,同时也使黑化物质更容易沉积。 通过XRD测试了作为灯管所涂粉层原料的三基色荧光粉,荧光粉的示意性组成为红粉(Y0.95Eu0.02)2O3,绿粉Ce0.67Tb0.33MgAl11O19,蓝粉Ba0.956Mg0.912Al10.088O17(EU2+)。通过这三种荧光粉发射光谱(以254nm为激发波长)可知,这三种荧光粉中,红粉在610nm存在很强的发射峰(5D0→7F2),还存在较弱的发射峰5D0→7F0、5D0→7F1、SD0→7F3、5D0→7F4；绿粉最强的发射峰在543nm(5D4→7F5),另一个较强的峰在486nm(5D4→7F6),两个较弱的峰在584nm(5D4→7F4)、620nm(5D4→7F3);蓝粉最强发射峰出现在454nm,属于5d→4f的跃迁。 也做了荧光灯管破坏后的黑化部位块的SEM分析,可清晰的观察到表面附着很细的粉末物质,荧光粉层颗粒的平均粒径大约为4.51μm。通过对灯管粉层黑化部位与非黑化部位的电子探针X射线显微镜测试结果的分析,得知黑化物质的成分为SrO,来源于灯丝的电子粉,同时还存在Hg的氧化物。 然后从荧光粉的基本发光原理出发,探讨了反包埋式核-壳结构荧光粉的发光强度降低的问题。反包埋式核-壳结构荧光粉对于非核-壳结构荧光粉的强度降低,至少可以用以下几点来解释说明：(1)有效离子浓度的减少；(2)荧光粉作为壳层后缺陷分布概率增加；(3)核层阻断了某些能量传递的路径,增加了荧光粉无辐射跃迁的几率。造成反包埋式核-壳结构荧光粉强度降低的原因是复杂的,需要合适的数学模型作理论计算,以及精确的实验去验证。 【关键词】：核-壳结构荧光粉 黑化问题 发光强度降低
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ422
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 前言9-20
• 1.1 节能灯概述9-14
• 1.2 节能灯的工艺及材料14-15
• 1.3 色坐标15-17
• 1.4 荧光粉的发光原理17-20
• 第2章 节能灯黑化问题研究20-37
• 2.1 黑化问题概述20-21
• 2.2 有关黑化问题的测试研究21-23
• 2.2.1 X射线衍射21
• 2.2.2 超景深显微镜21
• 2.2.3 扫描电子显微镜21-22
• 2.2.4 电子探针X射线显微镜22
• 2.2.5 荧光光谱22-23
• 2.3 测试结果分析23-37
• 2.3.1 X射线衍射分析23-25
• 2.3.2 荧光发射光谱25-26
• 2.3.3 超景深显微镜分析26-27
• 2.3.4 电子显微镜分析27-30
• 2.3.5 电子探针X射线显微镜分析30-37
• 第3章 核-壳结构荧光粉研究37-47
• 3.1 核-壳结构荧光粉发光强度的变化37-39
• 3.1.1 包埋式核-壳结构荧光粉37-38
• 3.1.2 反包埋式核-壳结构荧光粉38-39
• 3.2 反包埋式核-壳结构荧光粉发光强度降低39-47
• 3.2.1 供体-受体间的能量传递39-43
• 3.2.2 发光强度减少的唯象解释43-47
• 第4章 结论与展望47-49
• 4.1 结论47-48
• 4.2 展望48-49
• 参考文献49-53
• 致谢53

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