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荧光粉的发展趋势
随着科技的不断发展,荧光粉也在不断地创新和发展。以下是荧光粉未来的发展趋势:
荧光粉的制备技术将会更加成熟和精细化,能够制造出更高质量的荧光粉。
荧光粉的应用领域将会更加广泛,包括医疗、交通、建筑等领域。
荧光粉将会与其他材料进行混合,形成更加高级的复合材料,具有更加优异的性能。
荧光粉的环保性将会得到更加重视,制备过程中将会采用更加环保的材料和工艺。
白光LED的工作原理是蓝光LED发出蓝光,蓝光激发荧光粉发出黄光,蓝光和黄光混合形成白光。在日常照明环境中本来没有多少紫外光,所以荧光灯的荧光粉主要还是原来的颜。但是环境光中肯定有很多蓝光,LED中的荧光粉吸收蓝光转化成黄光,所以颜明显偏黄。甚至LED不通电也能看出其温高低,例如各种手机上的双温闪光灯。第二个问题,由于LED的蓝光是蓝光LED发出的,由于发光原理的原因,这种蓝光的颜纯,对应光谱上是一个很尖的峰值,可能就会造成眼睛不舒服、拍照片有蓝边之类的问题。所以理论上,把蓝光LED换成紫外LED,让蓝光也来自荧光粉的荧光,通过调配荧光粉就可以解决普通LED的问题。
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市场主流的荧光粉是YAG钇铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉,与蓝光LED芯片相比荧光粉有加速老化白光LED的作用,而且不同厂商的荧光粉对光衰的影响程度也不相同,这与荧光粉的原材料成分关系密切。选用材质的白光荧光粉,使做出的白光LED相比同行在衰减控制方面有了很大的提高。荧光粉在LED制造过程起着的作用。使用绿荧光粉配合黄荧光粉和蓝LED芯片,可获得高亮度白光LED;若使用绿荧光粉配合蓝光LED芯片,可以直接获得绿光;若使用绿荧光粉配合黄荧光粉与蓝LED芯片,可以获得冷调白光;绿荧光粉也可配合红荧光粉与蓝LED芯片而获得白光。白光LED的显指数(CRI)与蓝光芯片、YAG荧光粉、相关温等有关,其中重要的是YAG粉,不同温区的LED,用的粉及蓝光芯片不一样。目标温越低的管子用的粉发射峰值要越长,芯片的峰值也要长,低于4000K温,还要另外加入发红光的粉,以弥补红成分的不足,达到提高显指数的目的,在保持的芯片及粉不变的条件下,温越高显指数越高。在生产中总结出来的经验来看,蓝光与YAG的匹配关系如下:YAG发射峰值/nm蓝光峰值波长/nm530±5450-455540±5455-460550±5460-465555±5465-470这样做出的白光比较白,一般芯片厂家提供的都是主波长,峰值波长要用专门仪器测试,测出来的值一般都比主波长短5nm左右。荧光粉与芯片波长决定了坐标中一条直线,确定了荧光粉与芯片波长。只要增加减少配比都可以调节坐标在此一条直线上位置。
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现在先看光子的吸收。起初分子处于基态,就是 S0 的 0,一个能量合适的光子打过来后,电子吸收了这个光子的能量,跳到电子激发态的第三振动激发态。这个过程中能量是守恒的,分子体系能量增加了 \hbar\omega, \hbar 为普朗克常数除以2\pi,\omega为光子角频率。当然,如果光子能量稍多或稍少,电子会跳到更高或者更低的某个态上,如果这个态存在的话。吸收完成后,分子处于一个不怎么稳定的状态,有放出能量回到基态的趋势。这个放出能量有多种途径,比如图中的红箭头,是振动能级的弛预,通过分子之间的碰撞等过程把振动能量变成分子动能,宏观上来看体系温度升高,也就是变成了热。通过某种方式弛预到激发态的振动基态后,发生电子跃迁,回到电子基态。这个跃迁的终态也是有多种可能的,可以回到电子基态的任意振动激发态。这个过程中,体系发出光子,能量降低,即为荧光。
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