近年来，在稀土三基色荧光粉的广泛应用中，光衰问题始终是一个引起关注的焦点所在。为改进稀土三基色荧光粉尤其是BaMgAl10O17：Eu蓝粉（BAM粉）的光衰，人们提出：对荧光粉颗粒进行表面包膜处理，在粉体表面形成保护膜层，以减少短波紫外辐射的轰击、汞的吸附沉积等有害因素的影响；或在灯管玻璃表面涂敷保护膜层，以减少玻璃表面组分与汞之间的相互作用及向荧光粉涂层的迁移。这些措施均可降低荧光灯在使用过程中的光衰，提高荧光灯的光通维持率。在关于保护膜的研究报道中，各种膜层中Al2O3膜等的作用已得到肯定。而保护膜应用的实际效果则与所用材料性状、包膜条件、膜层包覆状态等相关。我们在试验中运用溶胶法，以纳米尺寸的铝溶胶对BAM粉体进行包膜处理，获得了包覆有氧化铝膜层的BAM荧光粉。以SEM、XPS等方法对BAM粉的表面形貌、组分进行研究；并以未经包膜处理的BAM粉作对照，进行了荧光粉表面汞的吸附沉积，也是引起荧光灯光衰的主要因素，还对BAM荧光粉表面吸附沉积的汞量变化进行了检测，研究包膜对于减少粉体表面汞的吸附沉积的效果。同时，我们又用铝溶胶对制荧光灯所用玻璃管进行涂膜处理，使玻璃表面先包覆上一薄层氧化铝膜，并对该膜层进行检测。然后在该膜层之上再涂敷荧光粉、制成荧光灯，测试获得了不同燃点时间的光衰数据。一系列实验结果说明，对BAM荧光粉进行表面包膜处理，能够保护粉体，增进表面稳定性，改善荧光粉的热劣化性能，减少汞的吸附沉积等，其协同效果是降低了荧光灯的光衰；而灯管涂膜处理也减少了荧光灯工作过程中某些玻璃组分和汞的影响，减轻灯管黑化现象，保护荧光粉，减轻劣化，灯管保护膜层的效果也可以从荧光灯光衰的降低得到确证。实验部分实验中，我们以铝溶胶作为包覆材料，应用sol-gel法，对BAM荧光粉进行表面包膜处理，对荧光灯玻管内表面进行涂膜处理。所用铝溶胶是由本研究室合成的，经SEM检测可知，溶胶粒子粒径为10nm左右。（1）ＢＡＭ荧光粉的处理与测试① BAM粉包膜处理采用溶胶法，以反应、吸附复合手段对BAM荧光粉包膜，经干燥、灼烧等处理后，获得表面具有氧化铝（γ—Ａｌ２Ｏ３）膜层的ＢＡＭ粉。② 荧光粉表面分析运用荷兰ＰｈｉｌｉｐｓＸＬ３０型扫描电镜仪（ＳＥＭ）测定样品开貌，运用Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ ＰＨＩ ５０００Ｃ ＥＳＣＡ Ｓｙｓｔｅｍ进行光电子能谱（ＸＰＳ）测定，分析荧光粉表面包覆的氧化铝膜层。③ 发光性能试验以未经表面包膜处理的同批号ＢＡＭ粉作对照，测试得到包膜处理后的ＢＡＭ粉的相对发光亮度；在空气中经５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃灼烧３０ｍｉｎ，待冷却后，测试其相对发光亮度的衰减，比较包膜ＢＡＭ粉的热稳定性；将包膜粉与对照粉分别制成７Ｗ双Ｕ形单色灯和１８Ｗ３Ｕ形单色灯，并燃点不同时间，进得单色灯燃点的光衰试验，研究了表面膜处理对荧光粉发光性的影响。④ 粉体表面汞量测定取燃点不同时间后的荧光灯管，采集灯管内壁的荧光粉样，经过化学处理后，以冷原子吸收（ＣＶＡＡＳ）法测定粉体表面吸附沉积的汞量，并以未包膜处理的同批号粉样对照，了解包膜对粉体表面汞的吸附沉积现象的改善效果。（２）荧光灯玻管的处理与测试① 灯管内表面涂膜处理采用与制灯生产中涂粉相似的工艺方法，将溶胶以适当的浓度与流速涂布于荧光灯管内的玻璃表面，经过４００～５００℃加热烘烤处理后，使灯管内表面具有一薄层十分透明的氧化铝（γ－Ａｌ２Ｏ３）膜层。试验采用不同浓度的溶胶Ａ与溶胶Ｂ作溶胶法涂膜比较，Ａ浓度为Ｂ浓度的两倍。② 玻璃表面膜层形态分析取已涂敷保护膜的灯管玻璃加以切割，运用荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ ＸＬ３０型扫描电镜仪（ＳＥＭ），从切割碎片剖面侧向拍摄，测量玻璃表面形成的膜层形态与厚度。③ 制灯后的光衰试验用以上涂膜处理后的玻璃灯管制成１８Ｗ３Ｕ形荧光灯，以未经涂膜处理的同批灯管作对照，测试了所制灯的光通和光效。将这些灯燃点不同时间，进行光衰试验，研究了灯管涂膜处理对荧光灯发光性能的改善效果。结果与讨论（１）包膜处理的ＢＡＭ荧光粉① 荧光粉的表面分析从ＳＥＭ照片中可以观察到：呈典型六角晶形的ＢＡＭ粉体边角清晰平整，经过包膜处理后，晶体表面明显有一层微小晶粒状的包覆层。ＸＰＳ分析则显示出，经溶胶法包膜处理后的荧光粉表面组分明显变化，含铝比例有了明显提高，结果见表１。根据各类原子所占面积计算可知，氧化铝膜层的包覆率达到９０％左右。这一膜层十分稳定，即使经过水洗、涂管、烤管和制灯等工序之后，测得粉体表面的氧化铝包覆率仍保持不变。②荧光粉的热稳定性以未经包膜处理的同批号ＢＡＭ粉样作对照，测试了包膜ＢＡＭ粉的相对发光亮度；并经空气中不同温度的灼烧，测试其发光亮度的衰减，比较了它们的热稳定性，见表２。试验结果显示，包膜处理荧光粉的初始发光亮度略低于对照样，但灼烧后的亮度衰减比率明显降低，经５５０℃灼烧后的亮度衰减比率为０％，而对照样则为７％。可见包膜处理改善了ＢＡＭ荧光粉的热劣化性能，提高了ＢＡＭ粉的热稳定性。③荧光粉制灯的光衰性能以包膜处理BAM粉与未包膜对照样，分别制成7W双U形单色灯二组和18W3U单色灯二组，燃点不同时间，测试得到各组单色灯的光衰数据见表3。试验结果显示：表面包膜处理荧光粉所制成灯的初始光通比对照样略有降低，但其工作过程中的光衰小于对照样，7W双U形单色灯1000小时后的光通维持率为79.8%，18W3U形单色灯1000小时后的光通维持率为70.3%和55.5%，包膜粉试样灯的光衰比对照样分别降低了6.1%和18.5%。可见，对荧光粉表面包膜处理是降低荧光灯光衰的一种有效方法。④包膜处理荧光粉的粉体表面汞量以冷原子吸收（CVAAS）法测定粉体表面吸附沉积的汞量，结果列于表4。从以上结果可以观察到：随着点灯时间延长、荧光灯的光衰增大，荧光粉表面吸附沉积的汞量也同时逐渐增大，而其中包膜荧光粉表面吸附沉积的汞量明显小于对照样。这一结果表明，包膜处理能够起到保护粉体、减少汞在其表面沉积吸附的作用。以上包膜BAM粉试验说明，通过以铝溶胶为铝胶为包覆材料的溶胶法处理，可以获得包覆稳定氧化铝膜层的BAM荧光粉，该包膜荧光粉的热稳定性得到提高，制灯后的光衰现象以及工作过程中发生的粉体表面吸附沉积汞的现象也得到明显改善。⑵涂膜处理的荧光灯管溶胶法获得的材料常常会具有一些特别的优越性。与采用超细γ－Ａｌ２Ｏ３粉调制成的涂敷液涂布玻璃管的方法比较，所获涂敷效果不同 。采用铝溶胶涂敷并经加热处理后的灯管玻璃仍然保持透明，与未经涂膜的玻管并无二致；仔细观察可见到玻璃表面覆盖有一层极薄的氧化铝（γ－Ａｌ２Ｏ３）膜层。该氧化铝的成膜厚度与涂管时采用的溶胶浓度、流管速度、涂布时间、加热温度等等因素相关。本实验中，将溶胶对玻管进行不同条件的垂直流管涂布，并经４００～５００℃加热烘烤处理后，一般的透明膜层厚度可达１００～５００ｎｍ，在玻璃表面覆盖均很完整。玻璃表面Ａｌ２Ｏ３膜层的ＳＥＭ照片显示的是：用溶胶Ａ垂直流管涂敷，经５００℃加热烘烤，形成的Ａｌ２Ｏ３膜层厚度为３００ｎｍ左右，在玻璃表面包覆得十分完整，覆盖均匀，即使经水洗处理，仍可保持。用以上溶胶A或溶胶B涂膜处理后的玻管分别制成18W3U形荧光灯，以未经涂膜处理的同批玻管制成的荧光灯作对照，测试了所制灯的光通和光效，并燃点不同时间，进行了涂膜灯管的光衰试验，所测得的结果数据如表５。从实验中观察到：涂膜玻管所制成的荧光灯的初始光通与对照样相近，其中浓度大些的溶胶Ａ涂管样的光通略低；随着点灯时间的延长，涂膜玻管所制灯的光通逐渐超过了对照样，光通的衰减低于对照样，溶胶Ａ涂管样的光衰改善尤为明显，１０００ｈ后的光衰低于对照样３．６％，３０００ｈ后的光衰低于对照样７．０％，５０００ｈ后的光衰低于对照样７．５％；涂膜玻管所制荧光灯的黑化现象也比对照样明显减轻。可见，运用溶胶法涂敷铝溶胶，能够在荧光灯玻管上形成均匀透明的氧化铝（γ－Ａｌ２Ｏ３）保护膜，减少荧光灯工作过程中某些玻璃组分和汞的影响，改善灯管黑化现象，保护荧光粉使减轻劣化程度，从而使荧光灯的光衰得以降低。以上一系列实验研究说明，运用以铝溶胶为包覆材料的溶胶法，对ＢＡＭ荧光粉进行表面膜处理，以及对荧光灯玻管涂敷保护膜，对于改善荧光灯的光衰是具有实际意义的。
信息来源：照明工程师社区
