荧光粉与节能灯

荧光粉与节能灯

高效节能荧光灯管主要是由玻璃管、荧光粉、灯丝等组成。其中所用的荧光粉为稀土荧光粉，在高效节能荧光灯管中扮演着极为重要的角色。为什么这么认为呢？一是与灯管相比，荧光粉的制造成本较高；二是荧光粉的质量好坏将直接影响灯光效果及灯的使用寿命。如何提高灯的质量、降低产品成本是人们关注的问题，也是与千家万户的“光明工程”息息相关的大事。

制造高效节能灯，对荧光粉有如下要求：①化学稳定性好。即当灯管发烫和紫外光辐照时，荧光粉仍能保持稳定，不发生化学反应；②制灯后发光效率高。即灯在使用过程中能保持足够亮度；③有长的使用寿命和低的发光衰减。如国外要求灯的使用寿命在10000小时以上，3000小时的光衰在8%以内；④要有高的显色指数；⑤荧光粉要与制灯工艺相适宜。通过近二十年的应用检验，以铝酸盐为基质的荧光粉基本能够满足这些要求。

但是，由于节能灯的管径较小，管内温度较高，荧光粉要承受短波紫外光辐射以及高的管壁负载。目前，我国制灯工艺还不够成熟，加之主要原材料的纯度不够高，使灯的最重要指标——发光衰减相应增加，使用100小时后，有的光衰高达15%以上，使用寿命不足2000小时。有些家庭就有这样体验，买的新灯使用才几天，有的甚至才使用几次，还是崭新的灯管就永远不亮了。造成如此大的光衰，究其原因一般认为有以下三点：在灯管内形成吸光膜。主要由汞齐、残余的杂质气体、炭微粒阴极产物引起，使荧光粉的发光效率明显下降；②灯管变黑。灯丝在使用过程中产生的汞渗透到灯管内部而发黑，荧光粉表面吸附的过多电荷也会使汞、氧化汞的吸附量增大，从而引起灯管发黑；③荧光粉的低劣化。灯管内的汞离子与电子结合后产生的复合物能被荧光粉吸收，破坏了荧光粉的原有晶体结构，从而降低了荧光粉的发光效率。荧光粉的劣化又与它的纯度、颗粒大小和荧光粉层的厚薄有关。由于国内生产条件的限制，荧光粉的纯度往往不够高，里头含有一定量的氧化物、碱金属以及其他金属杂质。这些杂质在光照过程中易形成色心（色心是一种晶体缺陷），吸收紫外线辐射和荧光粉的可见光发射，从而降低发光效率。此外，荧光粉的颗粒特性也十分重要。颗粒大，能提高荧光粉的抗紫外光和电子的轰击能力，但给涂管带来困难，还造成光散射现象，降低了发光效果。如果荧光粉颗粒太小，颗粒小于2微米，将严重影响荧光粉对汞发射的254纳米波长紫外光的吸收效率。荧光粉的粉层厚薄也会影响灯的性能和寿命。太薄，紫外光辐射容易透过荧光粉层，加速荧光粉的劣化，造成发光衰减增大；如果荧光粉层太厚，会使紫外光辐射能力不足，难以激活发光中心，使荧光粉的可见光输出明显减小。

随着节能灯用户的增加，发现的问题越来越多。因此迫切需要提高节能灯的质量，并且降低成本，真正做到物美价廉。有关专家提出了以下几点建议。

首先要保证灯管的质量，这有利于提高灯的性能。如果所用的玻璃管杂质多，会使荧光粉的激活中心污染中毒，导致荧光粉的劣化和灯管发黑。建议选用杂质少的含钾、钡玻璃。

选择优良的稀土三基色荧光粉。要求晶型完整、表面光滑，无杂相和杂质，颗粒均匀，最好不用球磨粉。使用非球磨粉时，应将溶剂与荧光粉一起搅拌半小时，使聚集的颗粒分散开来，否则将影响涂敷效果。有的荧光粉在搅拌后需静止一段时间才能涂管。好的荧光粉应是表面电荷少、水溶液呈中性。

溶剂法涂荧光粉的工艺要防止荧光粉吸水。因为荧光粉中残留的水在灯管点燃过程中会逐渐释放，引起化学、物理反应，使得灯的性能下降，所以荧光粉在使用前最好烘干。

应保证灯管抽气彻底干净，并充入高纯度的氩气和汞。另外，在灯管内表面涂一层透明氧化物薄膜，可使灯的发光衰减显著下降。

我国是稀土大国，使用稀土原料制造优良的三基色荧光粉有着得天独厚的资源优势。我国灯用荧光粉的现状是这样的：红粉已基本过关，但大量供粉存在困难，在粒度均匀性等方面还需努力。绿粉在使用20000小时后不尽如人意，通过对荧光粉纯度的控制可望解决。蓝粉问题较多，其中最突出的是发光衰减太大，这除了与荧光粉自身稳定性有关外，还与工艺配方、原材料纯度、后处理方法等有关，属难度较大又迫切需要解决的问题。还有就是混合荧光粉的配比和颗粒搭配不科学，造成光效不高、光衰偏大，可从改善单色粉的性能人手。目前，高效节能灯存在的问题不少，非朝夕所能解决。要想使我国的制灯业与外国缩短差距并打入国际市场，还需要有志青年的不懈努力，勇攀高峰。