形成具有核-殼結構的磷光體粒子的方法
【技術領域】
[0001]本發明通常涉及磷光體材料。更特別地，本發明涉及用于制備具有核-殼結構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】
[0002]磷光體顯示出發光，并通常用于熒光燈、發光二極管(LED)和各種其他應用中。磷光體組合物通常包含摻雜有延長發光時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。玻璃管的內表面涂布有含有磷光體組合物的層，所述層通過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。通過應用電流以使汞蒸氣電離，從而產生主要具有紫外(UV)波長的輻射，所述輻射轉而被磷光體組合物吸收，從而導致磷光體組合物激發而產生通過玻璃管發射的可見光。
[0004]光源的光譜組成通常由其顯色指數(CRI)計量，所述顯色指數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。熒光燈的顯色性質和發射輸出可通過使用含有紅光、綠光和藍光發射磷光體的混合物的磷光體層而得以改進，所述磷光體層組合產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比例混合的作為藍光發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。如本領域已知，術語“激活的”指摻雜有銪、鈰、鋱和其他摻雜劑對于磷光體的發光的作用。
[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昂貴的金屬，且它們的價格影響磷光體組合物的成本。這樣，鋱目前對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綠色磷光體和使用綠色磷光體的發光系統的成本影響達到最小。
【發明內容】
[0006]本發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-殼結構，且所述殼具有比所述核更低的稀土含量。
[0007]根據本發明的一個實施例中，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殼在每個核粒子上沉積。
[0008]其中，所述方法不包括將單獨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]根據本發明的又一個實施例，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，使得每個磷光體粒子包括由殼圍繞的核，所述殼吸收紫外光子以發射綠色光譜光。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殼在每個核粒子上沉積。之后，將磷光體粒子沉積于玻璃封套的內表面上。
[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]本發明的技術效果在于能夠通過將材料的稀土含量限制至粒子的外殼，使得粒子的內核由不含任何故意添加的稀土金屬的礦物質材料形成，從而產生含有相對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]根據如下詳細描述，將更好地理解本發明的其他方面和優點。
【附圖說明】
[0013]圖1表不焚光燈、燈的玻璃管的部分橫截面圖，和設置有含有磷光體材料的層的管的內表面。
【具體實施方式】
[0014]圖1示意性地表示本領域已知類型的熒光燈10。燈10包括例如由鈉鈣硅酸鹽玻璃形成的細長玻璃封套12，所述細長玻璃封套12與一對基底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生包括紫外(UV)波長的輻射的至少一種成分。根據現有技術，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。間隔的一對電極16電連接至在玻璃封套12的相對端部處從基底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。如本領域已知，將合適的電流應用于電極16上導致汞蒸氣的電離以及主要具有UV波長的輻射的產生。UV輻射的光子由磷光體層22的磷光體組合物吸收，從而導致磷光體組合物的激發，以產生發射通過玻璃封套12的可見光。
[0015]在圖1表示的非限制性的實施例中，阻擋層24表示為在磷光體層22與玻璃封套12的內表面之間。阻擋層24可含有磷光體材料，例如常規鹵化磷酸鈣磷光體，和/或本領域已知類型的UV-反射材料(例如α -和γ -氧化鋁粒子的混合物)。可選擇的或另外的層的包括也是可預期的，并且在本發明的范圍內。
[0016]根據本發明的一個優選方面，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LnP04(其中Ln指鑭系稀土金屬(周期表的第IIIB族)，其中優選鑭、鋪和/或鋪)，并可在本文被指定為(La, Ce, Tb)P04。優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稱為LAP磷光體組合物。
[0017]LAP磷光體組合物吸收紫外光子(254nm波長)而發射綠色光譜光。為了使用燈10產生目測顯示為其他顏色的光，磷光體層22優選含有至少一種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還可含有藍色發光磷光體(如銪激活的鋁酸鋇鎂磷光體(BaMgAl1Q017:Eu 2+;BAM)和紅色發光磷光體(如銪激活的氧化釔磷光體(Y203:Eu 3+;Υ0Ε)。綠色發光磷光體、藍色發光磷光體和紅色發光磷光體可以以適當的比例存在于磷光體層22內，以產生可被認為是白光的光。可與本發明中使用的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)。可與本發明中使用的Tb摻雜的LnPOd.光體組合物組合使用的其他可能的藍色發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]根據本發明的一個優選方面，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相容的一種或多種礦物質材料形成，但不含任何故意添加的稀土金屬，優選不含超過可能的雜質水平的任何稀土金屬。
[0019]