“节能灯”离不开稀土荧光粉
“节能灯”离不开稀土荧光粉
节能灯是日常生活中常见的照明工具，但你是否知道，这种看似普通的灯具其实离不开稀土元素的贡献？本文将为你揭秘节能灯的工作原理，以及稀土荧光粉在其中的关键作用。
所谓“稀土”，指的是稀土元素，包括15种镧系元素加上钪和钇两种元素。所谓镧系元素，是指元素周期表中原子序数为57～71的15种化学元素的统称，包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。它们具有相似的化学性质，因此以镧系元素系列的方式单独存在于元素周期表中。
“稀土”其实既不“稀”也不“土”。稀土元素在地壳中的分布相对丰富，但矿藏中的“稀土”含量非常低。稀土的应用向来不是以量取胜，而是以超强的功能博得掌声，因此才有“工业维生素”的美名。
我们通常所说的“节能灯”，其实它的学名叫作“稀土三基色紧凑型荧光灯”。所谓“稀土三基色”，是说节能灯所使用的红、绿、蓝三种荧光粉，都是以稀土元素作为主要成分。所谓“紧凑型”，是指把荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体。
为什么节能灯要使用稀土三基色荧光粉呢？这还得从气体放电灯的发光原理说起。所谓气体放电灯，是指通过气体放电将电能转换为光能的一种电光源。最典型的照明用气体放电灯有日光灯和节能灯等。
节能灯于20世纪70年代诞生于荷兰的飞利浦公司。与日光灯一样，节能灯是一种充有氩气的低气压汞蒸气的气体放电灯,但灯管内壁涂有的荧光粉与日光灯是不同的。一般日光灯管内壁涂的是卤磷酸钙荧光粉，而节能灯内壁涂的是稀土三基色荧光粉。与相应的非稀土荧光粉相比，稀土荧光粉发光效率及光色质量等都会更好一些，使用寿命也会更长一些。
在节能灯的灯管里，参与发光的物质有氩原子、汞原子以及稀土荧光粉。它们就像情同手足的“三兄弟”，通过高度默契的合作完成了高品质的发光。
具体来讲，节能灯不需要启动器，它是使用电子镇流器启动的。电子镇流器使用半导体元件先将220V的交流电整流成直流电，再用电子技术将直流或低频交流电转换成高频高压电。当被加热到大约1160K的温度时，灯丝就开始发射电子了。灯管内的氩原子在这些电子的撞击下变得活跃起来，并不断地撞击汞原子，使得汞原子吸收能量跃迁到更高能级。
由于高能级是不稳定的，因此汞原子要自发地向低能级跃迁，在跃迁的过程中就会发出紫外线。然而，紫外线为不可见光，不具有照明价值。这时候，稀土荧光粉就该登场了！节能灯在放电过程中发出的紫外线激发稀土荧光粉就会发出可见光。
看来，稀土荧光粉还真讲义气，很懂得“投桃报李”：你给我紫外线，我回报你光明。这是因为在节能灯管内壁涂有稀土三基色荧光粉，使其发出的可见光呈现红、绿、蓝３种基色，这３种基色混在一起就能呈现出漂亮的白色光了。稀土三基色节能灯不但高效节能，而且使用寿命也比白炽灯高5～8倍。
本文节选自《百科知识》2024.7B