CN102766462B - 色温可调通用型高性能荧光粉 - Google Patents

色温可调通用型高性能荧光粉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种色温可调通用型高性能荧光粉，是由X％的原粉与Y％的添加粉混合配比后搅拌制成，其百分比为质量百分比，总量为百分之百；所述的原粉由钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu、二氧化硅粉SiO2以及氧化铝粉Al2O3组成，其中钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的质量百分比为92％，二氧化硅粉SiO2的质量百分比为6％，氧化铝粉Al2O3的质量百分比为2％。本发明不仅发光效率高，使用性能稳定、耐高温性能优良、色温在3600-5000K之间可以方便控制、成本适中，而且操作简便并能适用于静电涂粉工艺。

Description

色温可调通用型高性能荧光粉
技术领域
本发明涉及一种荧光粉，尤其是一种适用于所有需要涂粉的高压汞灯、高压自镇流汞灯、球泡涂粉高压钠灯、球泡涂粉金卤灯的荧光粉。
背景技术
在灯具制造领域，能够满足于高压汞灯(高压自镇流汞灯)、高压钠灯、金卤灯等高强度气体放电灯用荧光粉必须具备以下前提条件：1.能有效地将高强度气体放电灯所发射的313-365nm范围内的长波紫外辐射转化为可见光的辐射能力；2.要有良好的耐高温性能，因为高强度气体放电灯工作温度一般在200-300℃范围内；3.要有长期稳定的抗紫外辐射而不老化的能力；4.荧光粉转化紫外辐射为可见光的波长最好在450-650nm之间，特别是600nm左右的红色区域(高压汞灯和高压自镇流汞灯缺失红光光谱)；5.要具有良好的化学稳定性能，特别是在紫外线照射下不会发生光化反应；6.要具有短时间内可耐700℃高温不变质的能力(灯泡装配时需要高温封口操作)；7.对高强度气体放电管辐射的可见光吸收不明显，表观为白色；8.制备简便、经济实惠、安全可靠、无毒性。
针对上述要求，能够满足要求的高压汞灯荧光粉大致有约7种，例如：(Zn，Sr)3(PO4)2:Sn2+、(Sr，Mg)3(PO4)2:Sn2+等，但每一种荧光粉都有使用局限性，如每一种荧光粉只有一种色温，色温单一，无法满足客户需要。现有技术中的钒磷酸钇Y(V，P)O4:Eu3+荧光粉性能最好，但也同样只能提供3600K的单一色温，如有一些环境温度高的国家如南美、中东、东南亚等地区要求色温要高时将无法满足，并且成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种既有发光效率高，使用性能稳定、耐高温性能优良、色温在3600-5000K之间可以方便控制、成本适中，又能操作简便并能适用于静电涂粉工艺的色温可调通用型高性能荧光粉。
本发明所采用的技术方案为：一种色温可调通用型高性能荧光粉，是由X％的原粉与Y％的添加粉混合配比后搅拌制成，其百分比为质量百分比，总量为百分之百；所述的原粉由钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu、二氧化硅粉SiO2以及氧化铝粉Al2O3组成，其中钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的质量百分比为92％，二氧化硅粉SiO2的质量百分比为6％，氧化铝粉Al2O3的质量百分比为2％。
本发明所述的钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的中心颗粒度为0.5±0.3mm；二氧化硅粉SiO2的中心颗粒度为0.3±0.1mm；氧化铝粉Al2O3的中心颗粒度为0.3±0.1mm。钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的发射主峰为619±2mm，钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的密实比重为4.3±0.2g/cm；二氧化硅粉SiO2的密实比重为2.5±0.2g/cm；氧化铝粉Al2O3的密实比重为3.6±0.2g/cm。
本发明所述的添加粉为二氧化硅粉SiO2。高纯度SiO2固体我们称为石英，天然高纯度SiO2固体我们称为水晶，该物质是构成玻壳的最基本材料，用途非常广，也非常易得和低价的白色粉末。该粉的作用是混合到钒磷酸钇静电喷涂的荧光粉中起到降低荧光粉的密实比重，同时增加荧光粉的雾化效果。该粉极耐高温，性能稳定，在灯泡中不和任何材料发生反应，既不参与发光，也没有光衰，对灯泡输出光谱没有负作用，是静电喷涂工艺的使用不可或缺的材料。
而Y(V，P)O4:Eu3荧光粉的激发光谱是低压汞放电的253.7nm紫外线和高压汞放电的365nm紫外线，激发转化为619.4nm红色可见光，温度特性非常好，可以工作在400℃时而光通不下降，钒磷酸钇荧光粉也不吸收汞弧所发出的蓝色辐射，量子效率较高。因此，采用钒磷酸钇粉的高压汞灯(自镇流汞灯)既有高的发光亮度和高的流明输出，光色也获得显著改善(由显色指数Ra 20提高到45)。同时钒磷酸钇粉的特殊之处是稳定性好，长期工作后光衰很小。因此钒磷酸钇是最为合适的高压汞灯用荧光粉。
高纯度Al2O3晶体通常称为陶瓷，天然高纯度Al2O3晶体我们称为宝石，高纯度Al2O3粉是通过人工提炼和提纯的产物，用途非常广，也非常易得和低价的白色粉末。该粉的作用是混合到钒磷酸钇静电喷涂的荧光粉中增加荧光粉和玻壳表面的吸附性能。该粉极耐高温，性能稳定，在灯泡中不和任何材料发生反应，既不参与发光，也没有光衰，对灯泡输出光谱没有负作用。
本发明的有益效果是：不仅发光效率高，使用性能稳定、耐高温性能优良、色温在3600-5000K之间可以方便控制、成本适中，而且操作简便并能适用于静电涂粉工艺。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
现有技术中的7种高压汞放电灯泡常规荧光粉性能比较如下表所示：
从上述列表中可以看出，钒磷酸钇Y(V，P)O4:Eu3+荧光粉性能最好，但也同样只能提供3600K的单一色温，如有一些环境温度高的国家如南美、中东、东南亚等地区要求色温要高时将无法满足，并且成本高。
而本发明的工作原理是：高气体强度汞放电灯的可见辐射在蓝紫区有404.7和435.8nm，在绿光区有546.1nm，在黄光区有577和579nm.由于缺乏红色光辐射，故此灯的光色显蓝绿色。若用它作照明光源，则被照物体的颜色将显著地失真。因此，得设法改善灯的光色，添加红色成分的辐射，使灯的显色性获得提高。
高压汞放电的相对辐射输出功率如下表所示：
  波长【nm】紫外线   相对输出功率   波长【nm】可见光   相对输出功率
  253.7-UVC   30   404.7-蓝色   35
  313.0-UVB   60   435.8-蓝色   64
  365.0-UVA   100   546.1-绿色   65
  577.0-黄色   68
由上表可以看出，高压汞放电灯近一半的辐射功率分布在紫外区(不在可见光范围，对光通没有帮助)，主要是波长为365nm的长波紫外线。因此，可以利用这部分紫外辐射。通过某一种荧光粉转化为红色的辐射，从而使得灯泡的光色改善，效率提高。具体做法是在放电管的外面套上一个椭圆形玻壳，在玻壳的内表面通过静电喷涂工艺涂覆以能在365nm紫外线激发下转化辐射600nm以上红色光谱的荧光粉。这样做以后，不仅使得灯的流明输出获得10％以上提高，而且灯的显色性可获得极大的改进。
本发明的以钒磷酸钇Y(V，P)O4:Eu3+为主体，色温可调高性能通用型荧光粉最好的满足了需要。
本发明是由X％的原粉与Y％的添加粉混合配比后搅拌制成，原粉的构成如下表所示：
本发明所述的荧光粉是在上表成品粉中再额外单独添加高纯二氧化硅SiO2，通过添加比例的不同来实现不同的光色参数需要。以荧光高压汞灯250W为例，进行不同比例配比，所得到的荧光粉光电参数如下表所示：
从上表可以看出，不同添加比例的配比，色温可以达到连续分布效果，并且发光效率提高较多，相互间光电参数变化不大。随着原粉比例的下降，成本也大幅下降。
从生产使用上看，配制方法非常简单，只需要把两种粉混合在一起，搅拌10分钟左右即可，另外随着添加粉比例的增加，荧光粉消耗率也将下降，喷粉外观质量反而更好。
仍以荧光高压汞灯250W为例，使用配比：混合粉70％原粉+30％添加粉，燃点100小时和点燃2000小时参数如下表所示：
GGY250W/ED90.H/E39-4K  燃点时间：100H
GGY250W/ED90.H/E39-4K  燃点时间：2000H
上述批量生产抽样检测结果完成符合设计标准，部分指标高于预期，完全达标。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (2)

1.一种色温可调通用型高性能荧光粉，其特征在于：是由X％的原粉与Y％的添加粉混合配比后搅拌制成，其百分比为质量百分比，总量为百分之百；所述的原粉由钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu、二氧化硅粉SiO2以及氧化铝粉Al2O3组成，其中钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的质量百分比为92％，二氧化硅粉SiO2的质量百分比为6％，氧化铝粉Al2O3的质量百分比为2％，
其中，所述的钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的中心颗粒度为0.5±0.3mm；二氧化硅粉SiO2的中心颗粒度为0.3±0.1mm；氧化铝粉Al2O3的中心颗粒度为0.3±0.1mm；
其中，所述X的取值为90、80、70、60、50、40、30、20或10，所述Y对应的取值为10、20、30、40、50、60、70、80或90，
另外，所述的添加粉为二氧化硅粉SiO2。
2.如权利要求1所述的色温可调通用型高性能荧光粉，其特征在于：所述的钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的发射主峰为619±2nm，钒磷酸钇粉Y(V，P)O4:Eu的密实比重为4.3±0.2g/cm；二氧化硅粉SiO2的密实比重为2.5±0.2g/cm；氧化铝粉Al2O3的密实比重为3.6±0.2g/cm。
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