节能灯作为一种非常普及的照明灯,在它的使用过程中,自身的黑化问题不容忽视。它一方面影响灯的美观,另一方面影响灯的流明维持率,降低了节能灯的使用寿命。所以研究和解决节能灯的黑化问题非常具有现实意义。本文把在灯丝附近前后期出现的颜色的变化都用“黑化问题”来指代。黑化问题的一种简单描述是：前期靠近并围绕灯丝部分的灯管出现黄色,后期颜色变黑。本文先是用超景深显微镜观察了管内壁表面荧光粉层的涂覆情况,可以看到内壁的涂粉不可能完全均匀堆积,或多或少会有些孔洞。这些孔洞一方面是由于粉的颗粒的粒径分布并不是非常集中,另一方面是由于烤管时有机物及气体的排出时留下了孔洞。这些孔洞增加了表面的粗糙度,使荧光粉层受轰击的表面积间接增大,同时也使黑化物质更容易沉积。通过XRD测试了作为灯管所涂粉层原料的三基色荧光粉,荧光粉的示意性组成为红粉(Y0.95Eu0.02)2O3,绿粉Ce0.67Tb0.33MgAl11O19,蓝粉Ba0.956Mg0.912Al10.088O17(EU2+)。通过这三种荧光粉发射光谱(以254nm为激发波长)可知,这三种荧光粉中,红粉在610nm存在很强的发射峰(5D0→7F2),还存在较弱的发射峰5D0→7F0、5D0→7F1、SD0→7F3、5D0→7F4；绿粉最强的发射峰在543nm(5D4→7F5),另一个较强的峰在486nm(5D4→7F6),两个较弱的峰在584nm(5D4→7F4)、620nm(5D4→7F3);蓝粉最强发射峰出现在454nm,属于5d→4f的跃迁。也做了荧光灯管破坏后的黑化部位块的SEM分析,可清晰的观察到表面附着很细的粉末物质,荧光粉层颗粒的平均粒径大约为4.51μm。通过对灯管粉层黑化部位与非黑化部位的电子探针X射线显微镜测试结果的分析,得知黑化物质的成分为SrO,来源于灯丝的电子粉,同时还存在Hg的氧化物。然后从荧光粉的基本发光原理出发,探讨了反包埋式核-壳结构荧光粉的发光强度降低的问题。反包埋式核-壳结构荧光粉对于非核-壳结构荧光粉的强度降低,至少可以用以下几点来解释说明：(1)有效离子浓度的减少；(2)荧光粉作为壳层后缺陷分布概率增加；(3)核层阻断了某些能量传递的路径,增加了荧光粉无辐射跃迁的几率。造成反包埋式核-壳结构荧光粉强度降低的原因是复杂的,需要合适的数学模型作理论计算,以及精确的实验去验证。
