稀土发光材料、稀土荧光粉、用途功能技术介绍
自古以来，人类就喜欢光明而害怕黑暗，梦想能随意地控制光，现在我们已开发出很多实用的发光材料。在这些发光材料中，稀土元素起的作用很大，稀土的作用远远超过其它元素。
一、稀土发光材料
物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光，另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态（非稳定态）在反回到基态的过程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。稀土元素原子具有丰富的电子能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性能。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要的作用。
自1973年世界发生能源危机以来，各国纷纷致力于研制节能发光材料，于是利用稀土三基色荧光材料制作荧光灯的研究应运而生。1979年荷兰菲利浦公司首先研制成功，随后投放市场，从此，各种品种规格的稀土三基色荧光灯先后问世。随着人类生活水平的不断提高，彩电已开始向大屏幕和高清晰度方向发展。稀土荧光粉在这些方面显示自己十分优越的性能，从而为人类实现彩电的大屏幕化和高清晰度提供了理想的发光材料。
稀土荧光材料与相应的非稀土荧光材料相比，其发光效率及光色等性能都更胜一筹。因此近几年稀土荧光材料的用途越来越广泛，年用量增长较快。
根据激发源的不同，稀土发光材料可分为光致发光（以紫外光或可见光激发）、阴极射线发光（以电子束激发）、X射线发光（以X射线激发）以及电致发光（以电场激发）材料等。
二、光致发光材料—灯用荧光粉
灯用发光材料自70年代末实用化以来，促使稀土节能荧光灯、金属卤化物灯向大功率、小型化、低光衰、高光效、高显色、无污染、无频闪、实用化、智能化、艺术化方向发展。主要用于各类不同用途的光源，如照明、复印机光源、光化学光源等。其中三基色荧光粉（由红、绿、蓝三种稀土的荧光粉按一定比例混合而成）制成的节能灯，由于光效高于白炽灯二倍以上，光色也好，受到世界各国的重视。稀土发光材料的质量提高和应用技术的发展，推动了新一代节能光源的科研、生产、应用，并带动了许多相关行业的发展，配套能力不断增强。
荧光粉发光的原理是什么
一、"荧光粉"发光的启示
为了弄清荧光粉的化学成分，我们首先想到了荧火虫的发光，荧火虫的发光原理主要有以下一系列过程。
成光蛋白质＋成光酵素含氧成光蛋白质（发出绿光）
含氧成光蛋白质＋H2O成光蛋白质
这就是荧火虫为何能持续发光，并且光亮一闪一闪的原因，值得注意的是，荧火虫所发出的绿光是一种"冷光"，其结果转化率竟达97%。
其次，我们又注意了发光塑料的发光，发光塑料主要是在普通塑料中掺进一些放射性物质，如14C、35Sr、90Sr及Na、Th和发光材料ZnS、CaS这些硫化物在放射光线的照射下，被激发而射出可见光（冷光）。
荧光粉的化学成份由模糊的硅酸盐、钨酸盐，单一的元素Ba、Sr最后深化到标准的化学式，其化学组成为：
类别
化学式
颜色
密 度
红 粉
Y2O3：Eu
白
5.1±0.2
绿 粉
CeMgL11O19：Tb
白
4.2±0.2
蓝 粉
BaMgAl10O17：Eu
白
3.7±0.2
双峰蓝粉
BaMgA10O17：（Eu、Mn）
白
3.8±0.2
上转化荧光粉，即红外线激发荧光粉的成分为：
化学组成：YErYbF3
外 观：白色无机粉末
晶粒尺寸：30nm
激发波长：980nm
发光颜色：绿光
特 性：透光率较高，有较高的耐溶剂、耐酸碱性能 应对荧光粉危害的几种方法
由于荧光粉在充入日光灯管过程中，含有较多量的Hg，因此其危害的主要来源就是其散发的Hg蒸气，权威资料显示：
汞蒸气达0.04至3毫克时，会使人在2至3月内慢性中毒；达1.2至8.5毫克量，会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。
汞一旦进入人体内，可很快弥散，并积累到肾、胸等组织和器官中，慢性汞中毒会导致精神失常，植物神经紊乱，急性症状常头痛、乏力、发热、口腔及消化道齿龈红肿酸痛，靡烂出血，牙齿松动等，部分皮肤红色斑、丘疹，少数肾损害，个别肾疼、胸痛，呼吸困难，紫绀等急性间质性肺炎。
摄像机色彩矩阵
摄像机标定是获取摄像机内外参数的重要过程，其广泛应用于三维重建、机器人视觉伺服及位姿估计等领域，而摄像机色彩主要是由红色、蓝色与绿色三种色彩转化成三基色电信号，具有十分重要的作用和意义。彩色校正则是持续变换线性矩阵电路，从而达到改变画面色调的效果，创设出一种具有鲜明特色的画面质感。现阶段，我国摄像机色彩矩阵的应用情况还存在一系列漏洞，制约了摄像机色彩调整技术的发展。因此，深入对摄像机色彩矩阵的分析和探讨势在必行，具有划时代的重要意义。
一、摄像机彩色矫正中线性矩阵的作用
在彩色电视系统的专业摄像机中，光学图像可以被分解为三种颜色，即红色、蓝色、绿色，然后由三片CCD将其转变为三基色电信号。因此彩色电视系统既可以被称为光-电转换设备，也可以被称作彩色分光设备。在摄像机的显像部分，将其接收到的信号放大、解码，能将三基色信号还原，并在此基础上，分别对红色、蓝色、绿色三种颜色的荧光粉电子束的强度进行控制，可激发荧光粉还原图像。在彩色摄像机中，正确分解色光的依据是彩色显像管的三基色荧光粉的色度特征；摄像机输出信号在传输过程中确保其传输部分不失真，才能有效保证三基色信号比例不产生变化；在摄像机显像部分，准确的三基色信号能提升荧光粉的发光作用，从而切实的呈现出彩色图像。在摄像部分与显像部分，处于光转化为电与电转化为光的工作部分，在角度学中将其称为逆变换。这就要求显像管荧光粉的混色特性与摄像机的理想分光特性保持一致。在PAL制彩色电视机中，基准白采用，其荧光粉色坐标值如下表所示：
表1 荧光粉色坐标数值表
PAL制荧光粉的混色曲线可由上表中的坐标数值得出，即摄像机的理想光谱响应图。摄像机镜头的透过特性、摄像器件的光谱灵敏度以及分光系统的分光特性能对摄像机的光谱响应造成直接影响。如图1所示，其中a为镜头的透过率响应，b为分光系统的分光特性，c为摄像器材的光谱响应，d为输出电压的光谱响应。由于理想特性与实际曲线的差别较大，尤其是实际光谱响应中没有负值，但是理想特性中却存在负值，这就导致摄像机在输出时，其实际比例与应有值存在差异，从而造成彩色失真。此时必须对失真进行补偿，也就是彩色矫正。
RGB三基色合成白光
对于制作RGB三基色合成的白光LED，必须注意以下几个问题： （1） 三种LED芯片发出的光的主波长一般是：红光为615~620nm，绿光为 530~540nm，蓝光为460~470nm。要达到最佳光效，可在这三种光的主波长范围内经过实验选择最佳的主波长配比。如果为了提高显色指数，可采用蓝光（460nm）、绿光（525nm）、黄光（580nm）、红光(635nm)组合，这种光的主波长配比可得到最佳的显色指数（达95以上），光效可达35~40lm/W，最低色温可做到2700K。为了兼顾出光效率和显色指数，三种LED芯片发出的光的主波长和发光强度需要进行优化组合。根据所用的模式和材料多做几次实验，可得到最佳效果。 （2） 对于三种LED红、绿、蓝芯片的发光强度的比例，一般选择为3（红）：6（绿）：1（蓝），但是要考虑到不同芯片光衰不一样；而且当点亮发热后，三基色光的主波长漂移也不同。同时考虑这几个因素，进行综合的实验来得到最好的效果，所以上述的只作为参考的比例，而不是固定的结论。 （3） 如果将三种LED芯片简单地排列封装在一起，那么这样不能使三种LED的颜色光很好地混合成白光。图1给出了RGB三色混合的示意图，只有A区是三种颜色都有的区域，所以只有A区才是白光，其他区域都不是白光。RGB三种芯片发出的光能量主要分布在以光源光轴为中心的一定角度之内，因此不同位置上由不同芯片发出的光要传播一定距离后，才可能发生交叠进而混色。然而即使在传播一定距离后，仍然只有中心区域才出现白光，也就是说中心区域以外的区域仍然没有混合，并且发散角度比较大的光线在经过传播后远离中心，继而造成发光效率降低。 图1 RGB三基色的混合 因此，如何在较短传播距离内高效地混光，是封装高质量三基色白光LED的关键所在。只有通过特殊的封装设计，才能解决这个问题，如图2所示。采用这种结构后，三种光基本集中在一个区域进行混光，所以在制作三基色合成白光LED时，应该在热沉上和模粒上实现一些特殊的结构设计，从而使三种基色光能在集中的区域混合产生有效的白光。{{分页}}
