专利名称：对湿度不敏感的场致发光磷光体的制作方法
技术领域：
本发明涉及场致发光磷光体，并且尤其涉及已经被处理成防潮的场致发光磷光体。更具体而言，本发明涉及水分吸收大大减少，寿命和效力显著增加的场致发光磷光体。
根据美国专利4，585，673；4，825，124；5，080，928；5，118，529；5，156，885；5，220，243；5，244，750和5，418，062可了解处理过的磷光体。从上述专利的某些专利可知，可采用一种涂料前体和氧气来涂覆保护性涂层。请参见，例如美国专利5，244，750和4，585，673。在上述专利的其它专利中，处理方法采用了化学蒸汽沉积作用，通过水解来涂覆保护性涂层。也已经报导，在大气压下，化学蒸汽沉积作用可被用于在硅、玻璃碳和玻璃基体上，由六(二甲氨基)二铝和无水氨前体沉积氮化铝涂层。请参见，例如“在200-250℃下大气压化学蒸汽沉积氮化铝薄膜”，Gordon等人，材料资源杂志(Journal MaterialResources)，Vol．6，No．1，Jan．1991；和“化学蒸汽沉积氮化铝薄膜”，Gordon等人，材料资源杂志(Journal Material Resources)，Vol．7，No．7，Jul．1992。同样，请参见美国专利5，139，825和5，178，911，Gordon，它们也分别公开了过渡金属氮化物和其它金属氮化物，例如镓和锡。美国专利5，856，009公开了一种将氮化硅涂层涂在已涂有抗热涂层的磷光体颗粒上的高温方法(即300-700℃)。美国专利申请S．N．09／175，787，申请日为10／20／98(在此引入作为参考)并且根据申请日为01／12／98的临时申请S．N．60／072，510要求了优先权，公开了一种采用难以按比例增加至商业量的高反应性六(二甲氨基)二铝的氮化物涂覆方法。提供一种制备防潮场致发光磷光体的方法将是本领域中的一个进步。如果该方法是在没有水或水蒸汽的情况下操作，将是更进一步的改进。增加通过这种方法制备的磷光体的效力和寿命，将是本领域中更进一步的改进。提供一种不依赖于氧气的方法，将仍然是本领域中更进一步的改进。提供一种具有例如金属氮化物涂层这样的非氧化物涂层的磷光体，将仍然是本领域中更进一步的改进，其中，上述涂层是在低温下，即大约100℃下，被直接涂在磷光体颗粒上，因此磷光体性能没有降低。提供一种采用可产生商业量涂覆磷光体的高反应性材料的方法，将仍然是本领域中更进一步的改进。
因此，本发明的一个目的在于消除现有技术的缺点。
本发明的另一目的在于增强防潮磷光体的效力。
本发明的另一目的还在于提供一种不使用水、水蒸汽或氧气，制备防潮磷光体的方法。
本发明的另一目的还在于提供一种制备商业量的涂有氮化物的磷光体的方法和装置，该方法和装置采用了高反应性材料。
在本发明的一个方面，通过提供一种具有金属氮化物涂层的磷光体颗粒来实现这些目的。涂层可贴合于颗粒表面。“贴合”指的是涂层是沿单独颗粒的表面轮廓进行涂覆的。
另外，通过一种制备场致发光磷光体的防潮颗粒的方法来实现上述目的，该方法包括的步骤为将一种惰性气体加入到装有磷光体颗粒的反应器中；将该反应器加热至一个反应温度；以避免限制性反应的方式，将一种氮化物涂层前体加入到反应器中；将一种反应助剂加入到反应器中；并且长时间保持惰性气流、反应助剂流和前体供给，足以使上述磷光体颗粒防潮。
通过提供一种制备防潮磷光体的方法，进一步实现上述目的，该方法包括的步骤为将一种惰性气体加入到一个反应器中；将磷光体颗粒加入到该反应器中；将反应器加热至一个反应温度；以避免限制性反应的方式，将一种氮化物涂层前体加入到反应器中；将一种反应助剂加入到反应器中；并且长时间保持惰性气流、反应助剂流和前体供给，足以涂覆上述磷光体颗粒。
在高湿度(即＞95％)条件下于灯泡中使用100小时之后，通过这种方法制备的氮化磷光体颗粒具有优良的功率和强量度值，并且可按适用的商业量制备，例如每批50公斤。
图1是一种用于涂覆磷光体的现有技术方法的示意图；和图2是本发明方法的示意图。
为了更好的理解本发明以及本发明的其它目的、优点和可能性，可参考与上述附图相关的下列公开内容和附加的权利要求书。
在列于图1的本发明现有技术实施方案中，涂覆反应是在一个气体流化床反应器中进行的，该反应器包括一根1英寸外径(2．54cm)玻璃管10，它含有作为气体分配器的粗孔率、适合的玻璃盘12，并且四周包围着用于保持反应器温度的加热器30。所采用的磷光体16为723型场致发光磷光体(ZnDCu)，可从宾州Towanda的Osram Sylvania公司购置，通过从供应装置18注入一种惰性气体例如氮气来使磷光体流化。氮化物涂层(它可包含一定量的氢气和氮化铝)是通过无水氨与六(二甲氨基)二铝(Al2(N(CH3)2)6)的反应来形成的。但是，没有理由认为将不形成其它有机金属氮化物，特别是例如那些包含镓或锡的氮化物。氮化铝前体是从麻省Newburyport的Strem化学品公司购置的，并且保存在不锈钢鼓泡器中。该鼓泡器的温度保持为100℃，并且通过来自供应装置22的净化氮气载体将前体输送至反应器。夹带了前体的氮气向上通过线路流经多孔玻璃分配器12，该分配器的温度保持为比鼓泡器温度高20-30℃。从麻省Gloucester的Matheson化学品公司购置的无水氨反应助剂24，在经含多孔玻璃末端28的中心玻璃管27进入流化床之前，先通过一个单位质量流量控制器26。在进入流化床之前，用净化氮气稀释无水氨。另外，氮气载体经Centorr净化器提纯后，再通过Matheson Nanochem气体净化器提纯。同样，将氨也通过Nanochem净化器。
气体处理系统是由不锈钢管和配件构成的。在玻璃反应器元件和气体线路之间采用了玻璃金属密封。
对于少量的磷光体，即在40克左右范围，本方法在上述装置中能正常工作。但是，当尝试在公斤级范围内将产量按比例增加至商业量时，就出现了问题。
已经证实，上述问题是由氮化物前体的反应性引起的，即本案例中的六(二甲氨基)二铝。该物质与粗孔率、适合的玻璃盘反应，使氮化物涂覆在圆盘孔隙的侧面上。在反应器温度升高的条件下，即温度为150-225℃左右，尤其如此。很短时间后，圆盘的孔隙被堵塞，阻止了在悬浮磷光体颗粒上所需要的氮化物涂层反应。
在图2所述的装置和方法中，提出了上述问题的解决办法。其中，反应器10a可以是一个直径大于10英寸、四周包围适合的加热器30a以使反应器达到150～225℃的涂覆温度的不锈钢容器，并且反应器内含有以避免限制性反应的方式加入的涂层前体。在所述实施方案中，通过由来自供应装置22a的氮气夹带前体来实现上述目的，并且从反应器10a顶部通过管道32加入夹带的前体，该管道的整个长度是敞开的并且未装有多孔玻璃末端。反应助剂，即稀释后的无水氨，可从容器10a底部加入，并且穿过多孔玻璃盘12a。最初供应的惰性气体也可从容器10a底部加入，并且穿过12a，其中，该惰性气体也可以是氮气，并且被用于最初流化磷光体颗粒。
因此，通过以避免限制性反应的方式加入氮化物涂层前体，可在一个经济的系统中制备商业量的涂有氮化物的磷光体。
尽管这里已列出并描述了目前考虑的本发明的最佳实施方案，但对本领域的技术人员而言，显而易见的是在不脱离附加权利要求书中所定义的本发明范围的条件下，可做各种变化和调整。
权利要求
1．一种制备场致发光磷光体防潮颗粒的方法，它包括的步骤为将一种惰性气体加入到装有磷光体颗粒的反应器中；将该反应器加热至一个反应温度；以避免限制性反应的方式，将一种氮化物涂层前体加入到反应器中；将一种反应助剂加入到反应器中；并且长时间保持惰性气流、反应助剂流和前体供给，足以使上述磷光体颗粒防潮。
2．权利要求1的方法，其中，在上述反应器末端含一个多孔圆盘，并且上述氮化物前体被加入到反应器中，这样前体就不穿过该圆盘。
3．一种通过流化床来制备商业量氮化物涂覆场致发光磷光体的装置，包括一个尺寸适合上述上述磷光体的商业量的反应器，该反应器第一端含多孔的气体分配盘，并且第二端与之有一定间隔；用于最初流化上述磷光体的惰性气体的至少第一供应装置，该惰性气体通过圆盘进入反应器；一台氮化物涂层前体的供应装置；一台用于夹带上述前体的载体的供应装置；一台反应助剂的供应装置，通过圆盘将该反应助剂输送至反应器；和夹带的涂层前体的输送装置，其中，涂层前体通过第二端进入反应器。
4．根据权利要求1的方法制备的一种磷光体颗粒。
全文摘要
在磷光体颗粒上进行了金属氮化物防潮处理。防潮指使该磷光体比未处理的颗粒在潮湿气氛中作用更长的条件。该磷光体的制法包括:将惰性气体加入反应器;将磷光体装入该反应器;将反应器加热至反应温度;以避免限制性反应的方式将氮化物涂层前体加入反应器;将反应助剂加入反应器;并保持惰性气流、反应助剂和前体供给足够长时间。由此法制得的磷光体,在>95%高湿度灯泡中使用100小时后,具有优良的有效功率和强亮度值,此法和装置可用于生产商业量的涂覆磷光体。
文档编号H05B33/14GK1289816SQ00129258
公开日2001年4月4日 申请日期2000年9月28日 优先权日1999年9月28日
发明者R·G·W·金格里希, 范振文 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司