專利名稱:高效和長壽命的場致發(fā)光磷光體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及包膜顆粒,尤其是具有敷形涂膜的顆粒。更具體地說,本發(fā)明涉及磷光體,尤其是涉及在其表面上具有涂膜的場致發(fā)光磷光體,其涂膜保護磷光體免于吸濕并大幅度延長壽命和提高效率。
包膜磷光體是眾所周知的,參見US4585673;4828124;5080928;5118529;5156885;5220243;5244750和5418062。由剛剛提到的一些專利已知,涂膜母體和氧氣可用以涂覆保護涂膜。例如,參見US5244750和4585673。這些專利中的其它幾個專利中的涂膜方法采用化學(xué)氣相沉積法,提供水解來涂覆保護涂膜。另外,上述1998年9月16日提交的美國專利申請09/153978公開了一種采用化學(xué)氣相沉積涂覆磷光體顆粒的方法,并使用了氧/臭氧反應(yīng)試劑。后一種方法是在沒有水或水蒸氣的情況下進行的。上述1998年10月22日提交的美國專利申請09/177226公開了一種氧/臭氧改進方法,通過在開始進行沉積前,首先用母體使磷光體飽和,而進一步延長其壽命和提高效率。進一步提高這類包膜磷光體的效率并延長其壽命將是本領(lǐng)域的一大進展。
因此,本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
本發(fā)明的另一個目的是提高包膜磷光體的操作性。
本發(fā)明的再一個目的是提供磷光體涂覆法的裝置,所述方法不使用水或水蒸氣。
在本發(fā)明的一個方面中,這些目的是通過一種涂覆磷光體顆粒的方法實現(xiàn)的,其步驟包括向反應(yīng)容器中輸入惰性氣體;向所述反應(yīng)容器中加入磷光體顆粒;加熱所述反應(yīng)容器至反應(yīng)溫度;向所述反應(yīng)容器中加入含有碳的涂膜母體,其時間足以用所述母體飽和所述磷光體顆粒;連續(xù)地向所述反應(yīng)容器中加入母體料流;向所述反應(yīng)容器中輸入氧/臭氧混合物,所述氧/臭氧混合物含有低于4.4%(重量)的臭氧;并且保持所述的惰性氣體流、氧/臭氧混合物料流并進一步提供母體,其時間足以涂覆所述磷光體顆粒。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在上述方法中,當(dāng)臭氧發(fā)生器在大大低于最高效率的情況下操作并且涂膜母體含有碳時,所產(chǎn)生的磷光體顆粒將具有一層涂膜,所述涂膜含有約2200-6300ppm的碳。當(dāng)將這些磷光體顆粒用于制備場致發(fā)光燈時,使得燈的效率達6.1-7.7流明/瓦特,遠超過對照值的3.3流明/瓦特。
為了更好地理解本發(fā)明,以及本發(fā)明的一些或其它目的、優(yōu)點和性能,參見下面公開的內(nèi)容和所附的權(quán)利要求書。
現(xiàn)在更詳細地描述本發(fā)明,本發(fā)明提供了一種制備高效和長壽命的場致發(fā)光(EL)磷光體的方法,該方法通過用有機、含金屬的母體,例如三甲基鋁(TMA)來涂覆這類磷光體。該方法采用化學(xué)氣相沉積,在單個磷光體顆粒上沉積涂膜,尤其是以這種方式涂覆磷光體,使得涂膜中含有大量的碳。
首先使環(huán)繞TMA鼓泡管的惰性氮氣流(流速為5.0升/分鐘)流入空的、直徑為4英寸、作流化床使用的石英管的底部。向長度為36英寸的石英管中裝入10.0kg銅摻雜的硫化鋅(ZnS∶Cu)場致發(fā)光磷光體,例如由Osram Sylvania制造公司,Towanda,PA銷售的Sylvania型728。在床高為約18英寸的流化床反應(yīng)器中,用氮氣流懸浮磷光體顆粒。接通振動混合器,并以60轉(zhuǎn)/分鐘的速度運行,通過外部爐使床溫加熱到約180℃。在涂覆過程中,用置于粉末中部的熱電偶控制反應(yīng)器的溫度在±3℃范圍內(nèi)。當(dāng)溫度接近180℃時,用通過TMA鼓泡管的氮氣流引發(fā)TMA預(yù)處理步驟,流速為2.0升/分鐘。使TMA鼓泡管保持在34℃的溫度下,并保持TMA汽壓恒定。將含有汽化TMA涂膜母體的第二股氮氣流與流速為5.0升/分鐘、通過TMA鼓泡管流入流化床反應(yīng)器底部的氮氣流混合。該稀釋的TMA母體蒸汽流過置于管反應(yīng)器下并用來支承磷光體顆粒床的金屬熔體。在用TMA母體飽和磷光體顆粒表面10分鐘后,使流速為16.5升/分鐘的氧氣通過由PCI臭氧和控制體系公司制造的GL-1型臭氧發(fā)生器。通過改變流過變壓器的直流電流來控制發(fā)生器的臭氧產(chǎn)生速率。通過設(shè)定各種臭氧輸出速率,從臭氧發(fā)生器中產(chǎn)生不同量的臭氧。通過一系列呈圓周狀分布于振動混合器管軸上的孔,使氧/臭氧混合物流入反應(yīng)器中,開始涂覆過程,所述振動混合器置于振動盤上。在涂覆實驗結(jié)束(約70小時)時,收集最終產(chǎn)品,用于進行化學(xué)分析和燈評估。
實施例進行四種涂膜實驗,研究包膜EL磷光體的碳濃度對燈性能的影響。摻入到涂膜中的碳濃度受涂覆環(huán)境下臭氧濃度的影響。如上所述,通過改變流過變壓器的直流電流來控制臭氧濃度。通過用PCI制造的系列#400臭氧監(jiān)測器測定該濃度。在整個實驗中,向臭氧發(fā)生器中通入恒定流速為16.5升/分鐘的氧氣。實驗結(jié)果列于表1中。
表1
基礎(chǔ)試樣為未涂覆的硫化鋅銅EL磷光體。所示的碳量是殘余的雜質(zhì)。下面的兩個試樣TH9和TH13代表對照組,其中臭氧發(fā)生器是在現(xiàn)有技術(shù)的最好狀態(tài)下運行的。該狀態(tài)代表容量為約100%。臭氧的平均濃度為約4.3%。在本發(fā)明的一個方面中,即下一個試樣TH14,臭氧輸出被控制在65%,其結(jié)果是產(chǎn)生的臭氧量為3.0%(重量)。最后一個測試TH15保持臭氧濃度恒定在2%(重量),臭氧輸出控制在38%。對涂膜磷光體的總碳量、鋁、BET、顆粒大小進行了分析和燈測試,結(jié)果示于表1中。
在燈中,所有的涂膜試樣都運行的很好,其效率超過6.1流明/瓦特,24小時光輸出為約19呎朗伯?;诨瘜W(xué)分析和燈測試,兩個對照組試樣TH9和TH13很好地重復(fù)。兩個試樣在涂膜中均含有約2200ppm的碳并且該薄膜使EL燈的效率從3.3流明/瓦特提高到6.2流明/瓦特。通過使臭氧濃度從43%(重量)降低到3.0%(重量),TH14的碳濃度明顯地增加到4400ppm。較高的碳濃度使效率和壽命稍有增加。當(dāng)TH15的臭氧濃度降低到2.0%(重量)時,最終涂膜的碳含量為6300ppm。TH15的半衰期要稍好于TH14,但效率提高到7.7流明/瓦特。從而得到了明顯的改進。
因此,顯而易見,通過向含金屬的涂膜中摻入大量的碳類物質(zhì),提高了EL燈的效率和延長了壽命。
盡管我們已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,但是,很顯然,對于本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員來說,各種改變和改進都不脫離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.涂覆磷光體顆粒的方法,其步驟包括向反應(yīng)容器中輸入惰性氣體;向所述反應(yīng)容器中加入磷光體顆粒;加熱所述反應(yīng)容器至反應(yīng)溫度;向所述反應(yīng)容器中加入包括碳的涂膜母體,其時間足以用所述母體飽和所述磷光體顆粒;連續(xù)地向所述反應(yīng)容器中加入母體料流;向所述反應(yīng)容器中輸入氧/臭氧混合物,所述氧/臭氧混合物含有低于4.4%(重量)的臭氧;以及保持所述的惰性氣流、氧/臭氧混合物料流并進一步提供母體,其時間足以涂覆所述磷光體顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述母體是三甲基鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述氧/臭氧混合物含有約2-4.3%(重量)的臭氧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述惰性氣體是氮氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述反應(yīng)溫度為約180℃,所述飽和時間為約10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中足以涂膜所述磷光體的所述時間為40-70小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,在攪拌下,將所述的磷光體顆粒加入到所述反應(yīng)容器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法,其中在輸入所述氧/臭氧混合物期間保持所述攪拌。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1方法制備的包膜磷光體,其中所述涂膜含有約2200-6300ppm的碳。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1方法制備的包膜場致發(fā)光磷光體,其中所述涂膜含有約2200-6300ppm的碳。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1方法制備的包膜顆粒,其中所述涂膜含有約2200-6300ppm的碳。
全文摘要
一種通過化學(xué)氣相沉積涂覆磷光體顆粒的方法。步驟如下:向反應(yīng)容器中輸入惰性氣體;向所述反應(yīng)容器中加入磷光體顆粒;加熱所述反應(yīng)容器至反應(yīng)溫度;向所述反應(yīng)容器中加入包括碳的涂膜母體;連續(xù)地向所述反應(yīng)容器中加入母體料流;向所述反應(yīng)容器中輸入氧/臭氧混合物,所述氧/臭氧混合物含有低于4.4%(重量)的臭氧;以及保持所述的惰性氣流、氧/臭氧混合物料流并進一步提供母體。該方法制備的磷光體在涂膜中含有2200—6300ppm的碳,并使燈的效率大于6.1流明/瓦特。
文檔編號C09K11/02GK1254768SQ9910769
公開日2000年5月31日 申請日期1999年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月2日
發(fā)明者范振文, R·G·W·金格里希, D·E·本亞明 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司