形成具有核-殼結(jié)構(gòu)的磷光體粒子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及磷光體材料。更特別地，本發(fā)明涉及用于制備具有核-殼結(jié)構(gòu)的粒子形式的含稀土的磷光體材料的方法，其中所述殼具有比所述核更低的稀土金屬含量。
【背景技術(shù)】
[0002]磷光體顯示出發(fā)光，并通常用于熒光燈、發(fā)光二極管(LED)和各種其他應(yīng)用中。磷光體組合物通常包含摻雜有延長(zhǎng)發(fā)光時(shí)間的活化劑的主體材料。已知多種磷光體組合物，包括摻雜有一種或多種稀土活化劑的稀土化合物和過(guò)渡金屬化合物。
[0003]熒光燈通常包括玻璃管，所述玻璃管用作圍合密封放電空間的透明玻璃封套，所述密封放電空間含有惰性氣體和汞蒸氣。玻璃管的內(nèi)表面涂布有含有磷光體組合物的層，所述層通過(guò)例如氧化鋁和鹵化磷光體的紫外(UV)反射阻擋層而與管分隔。通過(guò)應(yīng)用電流以使汞蒸氣電離，從而產(chǎn)生主要具有紫外(UV)波長(zhǎng)的輻射，所述輻射轉(zhuǎn)而被磷光體組合物吸收，從而導(dǎo)致磷光體組合物激發(fā)而產(chǎn)生通過(guò)玻璃管發(fā)射的可見(jiàn)光。
[0004]光源的光譜組成通常由其顯色指數(shù)(CRI)計(jì)量，所述顯色指數(shù)為被光源照射的物體的心理-物理顏色符合指定條件下的參考發(fā)光體的那些心理-物理顏色的程度的量度。熒光燈的顯色性質(zhì)和發(fā)射輸出可通過(guò)使用含有紅光、綠光和藍(lán)光發(fā)射磷光體的混合物的磷光體層而得以改進(jìn)，所述磷光體層組合產(chǎn)生顯示為白色的照明。作為非限制性的例子，已使用如下磷光體層:所述磷光體層含有以適當(dāng)比例混合的作為藍(lán)光發(fā)射磷光體的銪激活的鋁酸鋇鎂磷光體(BaMgAl1(A7:Eu 2+;BAM)、作為綠光發(fā)射磷光體的鈰和鋱共激活的磷酸鑭磷光體(LaP04:Ce3+，Tb3+;LAP)，和作為紅光發(fā)射磷光體的銪激活的氧化釔磷光體(Y 203:Eu3+;Υ0Ε)的受控混合物。如本領(lǐng)域已知，術(shù)語(yǔ)“激活的”指摻雜有銪、鈰、鋱和其他摻雜劑對(duì)于磷光體的發(fā)光的作用。
[0005]鋱目前用于所有高性能綠光磷光體中，例如(La，Ce, Tb) P04:Ce 3+，Tb3+ (LAP)、(Ce，Tb)MgAln019:Ce3+，Tb3+ (CAT)和 GdMgB501Q:Ce 3+，Tb3+ (CBT) 0 然而，稀土元素，特別是鋱和銪為相對(duì)昂貴的金屬，且它們的價(jià)格影響磷光體組合物的成本。這樣，鋱目前對(duì)綠色磷光體組合物的成本具有顯著影響，希望使鋱和可能的其他稀土金屬對(duì)綠色磷光體和使用綠色磷光體的發(fā)光系統(tǒng)的成本影響達(dá)到最小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了用于制備含稀土的磷光體材料的粒子的方法，其中所述粒子具有核-殼結(jié)構(gòu)，且所述殼具有比所述核更低的稀土含量。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于制備磷光體粒子的方法，所述磷光體粒子包括由殼圍繞的核，所述殼吸收紫外光子以發(fā)射綠色光譜光。所述方法包括使核粒子與包含Na(La，Ce, Tb) P207的前體接觸以形成混合物，然后將所述混合物加熱至足以使Na(La, Ce, Tb) P207分解的溫度，以形成和熔化NaPO 3焊劑，并在熔融NaPO 3焊劑的存在下引起(La，Ce，Tb)P04殼在每個(gè)核粒子上沉積。
[0008]其中，所述方法不包括將單獨(dú)的焊劑材料添加至所述混合物中；所述前體由Na(La, Ce，Tb)P207組成；所述殼含有LnPO 4:Tb和LnP04:Ce,Tb中的至少一者；所述殼由LnP04:Tb和/或LnPO 4:Ce, Tb組成；Ln選自鈰、鋱、鑭，和它們的組合；所述核粒子含有LaP04、A1203、Y203和Gd 203中的至少一者；所述核粒子由LaPO 4、A1203、Y203或Gd 203組成；所述核粒子不含故意添加的稀土金屬；所述方法中，將所述混合物加熱至800°C以上的溫度以使Na (La, Ce, Tb) P207分解；所述方法中，將所述混合物加熱至800°C以上至約900°C的溫度，以使Na(La，Ce, Tb)P207分解；所述方法還包括將所述磷光體粒子沉積于熒光燈的玻璃管的表面上，且所述磷光體粒子為所述表面上的磷光體層的成分。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于制造熒光燈的方法。所述方法包括形成磷光體粒子，使得每個(gè)磷光體粒子包括由殼圍繞的核，所述殼吸收紫外光子以發(fā)射綠色光譜光。所述形成步驟包括使核粒子與包含Na (La, Ce, Tb) P207的前體接觸以形成混合物，然后將所述混合物加熱至足以使Na (La, Ce, Tb) P207分解的溫度，以形成和熔化NaPO 3焊劑，并在熔融NaP03焊劑的存在下引起(La，Ce, Tb)P0 4殼在每個(gè)核粒子上沉積。之后，將磷光體粒子沉積于玻璃封套的內(nèi)表面上。
[0010]其中，所述前體由Na(La，Ce, Tb)P207組成；所述殼含有LnPO 4:Tb和LnP04:Ce，Tb中的至少一者；Ln選自鋪、鋪、鑭，和它們的組合；所述核粒子含有LaP04、Al203、Y20# Gd 203中的至少一者；所述核粒子不含故意添加的稀土金屬；該方法中，將所述混合物加熱至800°C以上至約900°C的溫度，以使Na(La，Ce, Tb)P207分解。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果在于能夠通過(guò)將材料的稀土含量限制至粒子的外殼，使得粒子的內(nèi)核由不含任何故意添加的稀土金屬的礦物質(zhì)材料形成，從而產(chǎn)生含有相對(duì)較低量的稀土金屬離子(例如鋪)的稀土激活的磷光體粒子。
[0012]根據(jù)如下詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1表不焚光燈、燈的玻璃管的部分橫截面圖，和設(shè)置有含有磷光體材料的層的管的內(nèi)表面。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1示意性地表示本領(lǐng)域已知類(lèi)型的熒光燈10。燈10包括例如由鈉鈣硅酸鹽玻璃形成的細(xì)長(zhǎng)玻璃封套12，所述細(xì)長(zhǎng)玻璃封套12與一對(duì)基底20組合而限定、圍合和密封燈10的放電空間14。放電空間14含有氣體混合物，所述氣體混合物具有可電離而產(chǎn)生包括紫外(UV)波長(zhǎng)的輻射的至少一種成分。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這種氣體混合物包括放電維持填充物以及少量的汞蒸氣，所述放電維持填充物通常為低壓下的一種或多種惰性氣體(例如氬氣)或一種或多種惰性氣體和其他氣體的混合物。間隔的一對(duì)電極16電連接至在玻璃封套12的相對(duì)端部處從基底20延伸的電觸頭18。磷光體材料存在于玻璃封套12的內(nèi)表面處，以限定面向燈10的放電空間14的磷光體層22。如本領(lǐng)域已知，將合適的電流應(yīng)用于電極16上導(dǎo)致汞蒸氣的電離以及主要具有UV波長(zhǎng)的輻射的產(chǎn)生。UV輻射的光子由磷光體層22的磷光體組合物吸收，從而導(dǎo)致磷光體組合物的激發(fā)，以產(chǎn)生發(fā)射通過(guò)玻璃封套12的可見(jiàn)光。
[0015]在圖1表示的非限制性的實(shí)施例中，阻擋層24表示為在磷光體層22與玻璃封套12的內(nèi)表面之間。阻擋層24可含有磷光體材料，例如常規(guī)鹵化磷酸鈣磷光體，和/或本領(lǐng)域已知類(lèi)型的UV-反射材料(例如α -和γ -氧化鋁粒子的混合物)?？蛇x擇的或另外的層的包括也是可預(yù)期的，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，磷光體層22使用粒子形成，所述粒子中的至少一些含有稀土激活(摻雜)的磷光體組合物L(fēng)nP04(其中Ln指鑭系稀土金屬(周期表的第IIIB族)，其中優(yōu)選鑭、鋪和/或鋪)，并可在本文被指定為(La, Ce, Tb)P04。優(yōu)選的稀土激活的磷光體組合物包括摻雜至少鋱離子的LnP04(LnP04:Tb)，更優(yōu)選摻雜至少鈰和鋱離子的LnP04(LnP04:Ce, Tb)。所有這些稀土激活的磷光體組合物在本文統(tǒng)稱為L(zhǎng)AP磷光體組合物。
[0017]LAP磷光體組合物吸收紫外光子(254nm波長(zhǎng))而發(fā)射綠色光譜光。為了使用燈10產(chǎn)生目測(cè)顯示為其他顏色的光，磷光體層22優(yōu)選含有至少一種LnP04磷光體組合物的粒子以及其他磷光體組合物的粒子。作為特定的但非限制性的例子，磷光體層22還可含有藍(lán)色發(fā)光磷光體(如銪激活的鋁酸鋇鎂磷光體(BaMgAl1Q017:Eu 2+;BAM)和紅色發(fā)光磷光體(如銪激活的氧化釔磷光體(Y203:Eu 3+;Υ0Ε)。綠色發(fā)光磷光體、藍(lán)色發(fā)光磷光體和紅色發(fā)光磷光體可以以適當(dāng)?shù)谋壤嬖谟诹坠怏w層22內(nèi)，以產(chǎn)生可被認(rèn)為是白光的光?？膳c本發(fā)明中使用的Tb摻雜的LnPOd.光體組合物組合使用的其他可能的紅色發(fā)光磷光體包括但不限于:銪激活的釩酸-磷酸釔(Y(P，V)04:Eu)以及鈰和錳共激活的釓(CBM)?？膳c本發(fā)明中使用的Tb摻雜的LnPOd.光體組合物組合使用的其他可能的藍(lán)色發(fā)光磷光體組合物包括但不限于:銪摻雜的鹵化磷酸鹽(SECA)和銪摻雜的鋁酸鋇鎂(BAM)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，在磷光體層22中使用的稀土激活的磷光體組合物的粒子不完全由稀土摻雜的LnP04形成。相反，粒子包括由殼圍繞的核，稀土摻雜的LnP04磷光體組合物優(yōu)選位于殼中。殼可完全由稀土摻雜的LnP04磷光體組合物組成，盡管可預(yù)期稀土摻雜的LnPOd.光體組合物可為殼的多種成分中的一種。核可由與殼的稀土摻雜的LnP04磷光體組合物可化學(xué)相容的一種或多種礦物質(zhì)材料形成，但不含任何故意添加的稀土金屬，優(yōu)選不含超過(guò)可能的雜質(zhì)水平的任何稀土金屬。
[0019]