第三章 发光类型.docVIP

阴极射线发光荧光灯即低压汞灯，它是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于低气压弧光放电光源。荧光灯内装有两个 灯丝。灯丝上涂有电子发射材料三元碳酸盐（碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙），俗称电子粉。在交流电压作用下，灯丝交替地作为阴极和阳极。灯管内壁涂有荧光粉。管 内充有400Pa-500Pa压力的氩气和少量的汞。通电后，液态汞蒸发成压力为0.8 Pa的汞蒸气。在电场作用下，汞原子不断从原始状态被激发成激发态，继而自发跃迁到基态，并辐射出波长253.7nm和185nm的紫外线(主峰值波长是 253.7nm，约占全部辐射能的70-80％；次峰值波长是185nm，约占全部辐射能的10％)，以释放多余的能量。荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出 可见光。荧光粉不同，发出的光线也不同，这就是荧光灯可做成白色和各种彩色的缘由。由于荧光灯所消耗的电能大部分用于产生紫外线，因此，荧光灯的发光效率 远比白炽灯和卤钨灯高，是目前最节能的电光源。 　　从荧光灯的发光机制可见，荧光粉对荧光灯的质量起关键作用。20世纪50年代以后的荧光灯大都 采用卤磷酸钙，俗称卤粉。卤粉价格便宜，但发光效率不够高，热稳定性差，光衰较大，光通维持率低，因此，它不适用于细管径紧凑型荧光灯中。1974年，荷 兰飞利蒲首先研制成功了将能够发出人眼敏感的红、绿、蓝三色光的荧光粉氧化钇（发红光，峰值波长为611nm）、多铝酸镁（发绿光，峰值波长为 541nm）和多铝酸镁钡（发蓝光，峰值波长为450nm）按一定比例混合成三基色荧光粉（完整名称是稀土元素三基色荧光粉），它的发光效率高（平均光效 在80lm/W以上，约为白炽灯的5倍），色温为2500K-6500K，显色指数在85左右，用它作荧光灯的原料可大大节省能源，这就是高效节能荧光灯 的来由。可以说，稀土元素三基色荧光粉的开发与应用是荧光灯发展史上的一个重要里程碑。没有三基色荧光粉，就不可能有新一代细管径紧凑型高效节能荧光灯的 今天。但稀土元素三基色荧光粉也有其缺点，其最大缺点就是价格昂贵电子束激发的发光。最常见的阴极射线发光是电视、雷达、示波器、计算机的荧光屏的发光。这是目前最重要的显示手段这 种发光的激发过程是:能量大约在几千电子伏以上的高速电子打到荧光粉表面时，大部分都可进入材料内部。产生速度越来越低的“次级”电子，直到发光体中出现 大量的能量在几电子伏到十几电子伏的低速电子。主要是这些低能量的电子激发发光材料。入射电子的能量一般大于几千电子伏，因此一个入射电子在一微米左右的 距离内可能产生上千个有激发能力的次级电子，激发密度很高。另一方面，由于次级电子的能量分布在几电子伏到十几电子伏的很宽范围内，因而能将发光体激发到 多种激发态。所以，许多物质在阴极射线激发下容易发光。　射入荧光屏的电子如不及时传导出去而积累起来，荧光屏就会带负电，并使后来到达的电子受 到排斥作用，因而使发光减弱下来。荧光粉多数是绝缘体，又涂在玻璃上，因此在制作阴极射线管时必须考虑如何导出入射的电子，以保持屏的电势不变。通常的办 法是在粉屏上薄薄地盖一层铝，将铝层接正极。也可以选择适当的电压，使逸出的次级电子数目和进入屏内的电子数目相等，避免电荷积累。　为了得到较 高的亮度，加速电子的电压通常在几千伏以上,彩色电视甚至高达二、三万伏。这样,发光屏的亮度就可亮到白天也可以看电视。投影电视是将荧光屏上的影像投射 到约1平方米的大屏幕上,这就要求原来的荧光屏有更高的亮度。军用飞机座舱里所用阴极射线管显示，亮度也要求很高。投影电视和座舱显示的荧光屏亮度一般为 日光灯表面亮度的几倍，甚至10倍以上。但并不是所有的阴极射线发光都使用高电压。所谓荧光数码管(也叫真空荧光管)就是只用20～30伏电压的阴极射线 发光显示。这里用的发光材料是ZnO,它的导电性能很好，因此可以用低压大电流激发而不导致电荷积累。由于电流达1毫安以上（电视上只达微安量级）,所以 亮度相当高。某些发光材料经过特殊处理，也可以在低压下发较强的光。　由于阴极射线发光需要在真空中进行，用它做的器件不能太大，是技术上的一个 限制。阴极射线发光还可以作为一种分析手段来研究物质的结构和成分。扫描电子显微镜就有专门的检测发光的部件，可以观察样品的阴极射线发光像，并同样品的 形貌像以及次级电子像进行对比。最近更发展到测量微区的阴级射线发光的强度、光谱和余辉，从而获得微区内物质的结构、缺陷和杂质情况的信息，这对材料科学 有很大的作用。电致发光电致发光(英文electroluminescent)，简称EL，是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子解级的跃进、变化、复合导致发光的一种物理现象。 本征跃迁即为带间跃迁，导带的电子跃迁到价带，与价带空穴