專利名稱：制備使用壽命長的電熒光物質(zhì)的方法
本申請要求申請日為1998年6月2日的暫時專利申請文件No.60/087,697的權(quán)益。
本發(fā)明涉及帶有涂層的顆粒，特別是帶有共形涂層(conformal coating)的顆粒。更具體地說，本發(fā)明涉及熒光物質(zhì)(phosphor)，特別是帶有涂層的電熒光物質(zhì)(eleetroluminescent phosphor)，涂層保護(hù)電熒光物質(zhì)，防止電螢光物質(zhì)吸收水分，以大幅度地增加其壽命與效率。
從美國專利US4,585,673、US4,828,124、US5,080,928、US5,118,529、US5,156885、US5,220,243、US5,244,750和US5,418,062中可以了解到帶有涂層的熒光物質(zhì)。從上述的某些專利中可知，涂層前體和氧氣可以用以涂覆保護(hù)性的涂層。比如參見美國專利US5,244,750和US4,585,673。在這些專利的其它幾項專利中，涂覆方法是采用化學(xué)蒸汽沉積、通過水解來形成保護(hù)性涂層。另外，美國專利申請S.N.(代理人編號97-2-742，申請日為1998年9月16日，并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，其內(nèi)容也包含在本申請中作為參考文獻(xiàn))也公開了一種利用化學(xué)蒸汽沉積、并使用氧氣/臭氧作為反應(yīng)試劑來涂覆熒光物質(zhì)顆粒的方法。后一方法在無水或水蒸汽的條件下操作。在進(jìn)一步增強(qiáng)這種帶有涂層的熒光物質(zhì)的效率和壽命方面，這將是進(jìn)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)明的另一目的是增強(qiáng)帶有涂層的熒光物質(zhì)的作用效果。
本發(fā)明的又一目的是提供一種不用水或水(蒸汽)的熒光物質(zhì)涂覆方法。
在本發(fā)明的一個方面，這些目的是通過一種涂覆螢光物質(zhì)顆粒的方法來實現(xiàn)的向反應(yīng)器中引入惰性氣體；將熒光物質(zhì)顆粒加入到反應(yīng)器中并使之流化；加熱反應(yīng)器到反應(yīng)溫度；向所述的反應(yīng)器中引入涂層前體并使溫度保持足夠長的時間，使熒光物質(zhì)顆粒被涂層前體飽和；進(jìn)一步向反應(yīng)器中引入涂層前體；向反應(yīng)器中引入氧氣/臭氧的混合物；維持惰性氣體流、氧氣/臭氧混合物流以及進(jìn)一步供給涂層前體，并使其保持足夠長的時間以涂覆熒光物質(zhì)顆粒。
這種方法得到的燈發(fā)光壽命超過1000小時，其效率超過5.3流明/瓦(lm/watt)，24小時的光輸出量高于23英尺-朗伯。
為了更好地理解本發(fā)明、以及本發(fā)明的其它的、進(jìn)一步的目的、優(yōu)點和適用性，可以參考下文及所附的權(quán)利要求。
實施例進(jìn)行了三個涂覆實驗，用來研究預(yù)處理對帶有涂層的電熒光物質(zhì)的發(fā)光性能的影響。在所有實施例中所應(yīng)用的熒光物質(zhì)均為ZnS:Cu，這是一種已知的Osram Sylvania Inc.公司制造的電熒光材料SYLVANIA 728型、Towanda、PA，在每次實驗中均向反應(yīng)器中加入2.5kg的該物質(zhì)。
流化床反應(yīng)器(反應(yīng)器)是一個直徑為2英寸、高為36英寸的石英管。反應(yīng)物的實際高度約18英寸，反應(yīng)器中有一個操作速度為60轉(zhuǎn)/分的振動混合器。用一個外部爐加熱。熱電偶設(shè)置在粉末床的中間部位，用以控制反應(yīng)器的溫度在±3℃的波動范圍內(nèi)。氧氣/臭氧混合物的制備是使氧以4.6升/分鐘的流速通過臭氧發(fā)生器，從而使混合物中的臭氧含量達(dá)5-7％。該氣體混合物通過位于振動盤上方的振動混合器的空心軸上環(huán)形分布的一系列小孔進(jìn)入反應(yīng)器中。在所有實施例中，涂層前體均為三甲基鋁(TMA)，惰性氣體均為氮氣。
第一個試驗(EL 236B)作為對比，其中TMA和氧氣/臭氧同時進(jìn)入反應(yīng)器中，開始涂覆過程，就象在上述待審定申請中所描述的那樣。
第二個試驗(EL 234B)在開始涂覆過程之前以氧氣/臭氧混合物作為預(yù)處理劑。在反應(yīng)器溫度到達(dá)180℃后，6％的臭氧流以4.6升/分鐘的流速流入到反應(yīng)器中。熒光粉首先用氧氣/臭氧飽和30分鐘，然后再引入TMA開始涂覆過程。
第三個試驗(EL 235B)增加了涂層前體的預(yù)處理步驟。這一步驟包括在2.5升/分鐘的TMA/N2物流中懸浮熒光顆粒。在引入氧氣和臭氧之前，將熒光物質(zhì)表面用TMA涂層前體在180℃下飽和10分鐘。在預(yù)處理步驟完成后，三個涂覆實驗都在相同的流速條件下、在180℃下進(jìn)行48小時。帶有涂層的熒光物質(zhì)在MylarTM中進(jìn)行發(fā)光測試。結(jié)果示于表Ⅰ中。
所有樣品的發(fā)光性能都很好，即它們的壽命超過1000小時，效率超過5.3流明/瓦(lm/watt)，24小時的光輸出量高于23英尺-朗伯。從表1的測試數(shù)據(jù)可以看出，用氧氣/臭氧進(jìn)行預(yù)處理對樣品的發(fā)光性能影響很小。但是用涂層前體預(yù)處理過的樣品(EL 235B)具有較好的發(fā)光性能，在1000小時時其光輸出量的損耗要少一些，并且其效率好，壽命長。
盡管這里已經(jīng)展示并描述了現(xiàn)今考慮到的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，可以從中得到各種不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍的變化和改進(jìn)，這是顯而易見的。
權(quán)利要求
1．一種涂覆熒光物質(zhì)顆粒的方法，該方法的步驟包括向反應(yīng)器中引入惰性氣體；向所述反應(yīng)器中加入熒光顆粒；加熱所述反應(yīng)器到反應(yīng)溫度；向所述反應(yīng)器中引入涂層前體、并持續(xù)足夠長的時間使所述熒光顆粒被所述涂層前體飽和；繼續(xù)向所述反應(yīng)器中引入涂層前體；向所述反應(yīng)器中引入氧氣/臭氧混合物；維持所述惰性氣體流、氧氣/臭氧混合物流以及進(jìn)一步的涂層前體的供應(yīng)，使之持續(xù)足夠長的時間，以涂覆所述的熒光物質(zhì)顆粒。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述的涂層前體為三甲基鋁。
3．權(quán)利要求1的方法，其中所述的氧氣/臭氧混合物中含約5-6wt％的臭氧。
4．權(quán)利要求1的方法，其中所述的惰性氣體為氮氣。
5．權(quán)利要求1的方法，其中所述的反應(yīng)溫度約180℃，所述的飽和時間約10分鐘。
6．權(quán)利要求1的方法，其中涂覆所述熒光物質(zhì)的足夠時間為大約40-70小時之間。
7．權(quán)利要求1的方法，其中所述的熒光物質(zhì)顆粒在攪拌條件下加入到所述的反應(yīng)器中。
8．權(quán)利要求7的方法，其中所述的攪拌是在引入所述的氧氣/臭氧混合物的過程中一直維持的。
9．按照權(quán)利要求1的方法制備的帶有涂層的熒光物質(zhì)。
10．按照權(quán)利要求1的方法制備的帶有涂層的電熒光物質(zhì)。
11．按照權(quán)利要求1的方法制備的帶有涂層的顆粒。
全文摘要
一種涂覆熒光物質(zhì)顆粒的方法，該方法包括向反應(yīng)器中引入惰性氣體和向反應(yīng)器中加入熒光物質(zhì)顆粒。然后將反應(yīng)器加熱到反應(yīng)溫度，引入涂層前體，并使反應(yīng)溫度維持足夠長的時間使熒光物質(zhì)顆粒被涂層前體飽和。然后，繼續(xù)向反應(yīng)器中引入涂層前體及氧氣/臭氧混合物。惰性氣體物流、氧氣/臭氧混合物流、進(jìn)一步的涂層前體均供應(yīng)足夠長的時間，以涂覆熒光物質(zhì)顆粒。
文檔編號C09K11/08GK1237611SQ99108010
公開日1999年12月8日 申請日期1999年6月1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