专利名称：表面改性的转换无机发光材料的制作方法
表面改性的转换无机发光材料本发明涉及表面改性无机发光材料粒子，其上施用了金属、过渡金属或半金属氧 化物涂层，之后施用了有机涂层，本发明还涉及其制造方法。在含有LED无机发光材料的树脂的固化过程中，发生无机发光材料粒子的沉降。因此，发生无机发光材料在LED芯片上或在远程无机发光材料层中的不均勻和不可再现的 分布。结果，LEDs具有大的光分布差异；LED上的分布高度依赖于角度(
图1)，且一批中的 LED之间的光性质不均勻。LED生产商因此不得不进行复杂和昂贵的分拣，这导致适售LEDs 的低产率(具有符合要求的光性质的目标货物具有总产量的最多10%的产率。其余白色 LEDs被销毁或作为“开箱货物”通常以次商标名低价出售用于要求不高的用途)。从蓝色 LEDs和白色含无机发光材料的LEDs之间的差价清楚看出这种代价，其可高达100%。白色 LEDs的高初始成本又阻碍白色LEDs快速替代低效和寿命短的白炽灯泡、卤素灯和荧光灯。文献中已经描述了无机发光材料的官能化。A. Meijerink等人，Phys. Chem. Chem. Phys.，2004，6，1633-1636描述了如何用甘氨酸作为连接物使具有反应性表面的纳米无机 发光材料(其纳米粒子的固有性质具有大的表面积/体积比并用任何类型的键饱和高表面 能)与四甲基若丹明(染料)键合以观察电荷转移。但是，所述方法不适合使无机发光材 料与树脂键合和实现相容化。Y. T. Nien 等人，Materials Chemistry and Physics, 2005, 93, 79-83公开了纳米无机发光材料如何嵌在HMDS (六甲基二硅氮烷)中以使反应性和不稳 定的表面饱和。在这种情况下，没有发生键合，而是纳米无机发光材料仅嵌在SiO2基质中。US 2007/0092758公开了由无机发光材料、含硅烷的分散剂和有机树脂构成的无 机发光材料糊。将该无机发光材料、分散剂和粘合剂混合，并将无机发光材料分散在粘合剂 中。所用分散剂由特定的疏水有机基团、疏水基团和与亲水基团键合的硅烷醇锚定基团构 成。为了无机发光材料的均勻分布，尽管添加了分散剂，但必须对该糊施以研磨。这会造成 无机发光材料性能受损，例如由于高能量输入或由于来自研磨介质材料的污染。本发明的目的首先在于避免上述缺点，例如无机发光材料粒子在LED芯片上的不 均勻和不可再现的分布，其次在于制备容易嵌入各种粘合剂体系中的无机发光材料。令人惊讶地，现在已经发现，通过以有机硅或环氧树脂使无机发光材料表面相容 化，避免了由不均勻的无机发光材料层造成的这种光分布不均勻性。在该相容化过程中，为 无机发光材料表面提供官能化学基团和连接物。这些使该无机发光材料粒子与树脂的亲水 或疏水性质相配。这能够制备不易于絮凝出来的树脂和无机发光材料的均勻混合物。本发明因此涉及表面改性的无机发光材料粒子，其基于包含至少一种发光化合物 的发光粒子，其中排除(Ca，Sr，Ba) 2Si04和具有一种或多种活化剂离子(例如Eu、Ce和Mn) 和/或基于Fe、Cu和/或Zn的共掺杂剂的其它硅酸盐，且其中在所述发光粒子上施用至少 一种包含Si、Al、&、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或其混合物的无机层和之后施用有机 硅烷或聚有机硅氧烷(有机硅)和/或其混合物的有机涂层。该发光粒子优选包含下述化合物的至少一种(Y, Gd, Lu, Sc, Sm, Tb)3(Al，Ga)5012Ce (含或不含 Pr)、YSiO2N:Ce、Y2Si3O3N4:Ce、Gd2Si3O3N4: Ce、(Y, Gd, Tb, Lu) 3Al5_xSix012_xNx: Ce、BaMgAlltlO17:Eu (含或不含 Mn)、SrAl2O4:Eu、 Sr4Al14O25: Eu、(Ca, Sr, Ba) Si2N2O2: Eu、SrSiAl2O3N2: Eu、(Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu、(Ca, Sr, Ba) SiN2:Eu, CaAlSiN3:Eu、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、第III族氮化物、氧化物，它们在每种情况 下为单独的形式或为其与一种或多种活化剂离子(例如Ce、EU、Mn、Cr、Tb和/或Bi)的混 合物的形式，其中继续适用关于掺杂/共掺杂硅酸盐的上述限制。所述无机发光材料表面上的官能团形成缠结和/或交联或与树脂组分化学键合。 由此，可以在树脂中固定所述无机发光材料粒子的均勻分布。在树脂固化过程中，不发生无 机发光材料粒子的沉降。特别在通过湿化 学法制成的具有高的粒子性质(例如形态、粒度 分布)均勻性的无机发光材料的情况下，可以实现根据本发明有利的无机发光材料层。带有本发明的涂布无机发光材料的白色LED的光性质显示在图1(黑色曲线)中 CCT在LED上在整个角范围内均勻，即观察者在任何位置察觉到相同色温(“光颜色”)。相 反，带有传统无机发光材料的白色LEDs (通过混合及烧制制成)具有大的CCT差异，意味着 观察者在不同方向察觉到不同光颜色。。在官能化或表面改性过程中，首先由金属、过渡金属或半金属氧化物通过湿化学 或气相沉积(CVD)法在无机发光材料粒子表面上形成反应性羟基。所述无机涂层优选包含Si、Al、&、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或其混合物的 纳米粒子和/或层。硅氧化物/氢氧化物涂层特别优选，因为其具有特别大量的反应性羟 基，从而简化了有机涂层的进一步添加。该Al、Zr、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或其混合物的无机涂层优选是基本透 明的，即其对所用的各转换无机发光材料的激发光谱和发射光谱而言都必须确保90%至 100%的透明度。另一方面，对不符合该激发和发射波长的所有波长而言，本发明涂层的透 明度也可以为小于90%至100%。然后为该涂布的无机发光材料粒子提供有机硅烷或聚有机硅氧烷(有机硅)和/ 或其混合物的有机的、优选基本透明的涂层。该涂布也通过湿化学法或通过气相沉积法进 行。有机硅化合物在此与无机发光材料粒子的表面OH基团或与无机涂层反应。该有机硅 化合物的链在无机发光材料粒子周围形成大致多孔的层。通过硅化合物的有机链的改性， 控制无机发光材料粒子的所需疏水性、低聚物/聚合物链的结构和与树脂的偶联(物理的 和/或化学的)。所用有机硅烷优选是烷氧基硅烷。有机硅烷的实例是丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、 正辛基三甲氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、 十二烷基三甲氧基-硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷，优选正辛基三甲 氧基硅烷和正辛基三乙氧基硅烷。特别地，合适的低聚无醇有机硅烷水解产物是Sivento 以商品名"Dynasylan ”出售的产品，例如 Dyna-sylan HS 2926、Dynasylan HS 2909、 Dynasylan HS 2907、Dynasylan HS 2781、Dynasylan HS 2776、DynasylanHS 2627。此 夕卜，低聚乙烯基硅烷和氨基硅烷水解产物适合作为有机涂层。官能化的有机硅烷是，例如， 3_氨基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅 烷、β -(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、Y -异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷、1，3-双 (3-环氧丙氧丙基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷、脲基丙基三乙氧基硅烷，优选3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-(3， 4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷。特别优选使用下述化合物，单独或以混合物形式Silquest A-186 [β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷]Silquest Α-1310 γ -异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷
Silquest A-1110 γ-氨基丙基三甲氧基硅烷Silquest A-1524 、-脲丙基三甲氧基硅烷Silquest Α-174 、-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷Silquest Α-151 乙烯基三乙氧基硅烷在WO 98/13426中描述了聚合硅烷体系和聚有机硅氧烷的实例，并例如由 Sivento 以商品名Hy d r osil 出售。特别地，合适硅烷的选择取决于硅烷是与环氧树脂键合还是与有机硅树脂键合。 对于高功率LEDs (电连接负荷为最小1W)，使用具有长期辐射和温度稳定性的有机硅树脂， 而对于例如适用于背光用途的低功率或中功率LEDs (电连接负荷< 1W)，选择具有较低温 度和辐射稳定性的环氧树脂。本发明无机发光材料的粒度为1微米至40微米，优选2微米至20微米。本发明的涂层(由无机和有机涂层构成)的厚度为5纳米至200纳米，优选10纳 米至50纳米。该金属、过渡金属或半金属氧化物涂层的初级粒子的粒度为5纳米至50纳 米。本发明的涂层不是必须自动均勻的，而是也可以是粒子表面上的岛或小滴的形式。有 机涂层的厚度取决于有机基团的分子量，并可以为0. 5纳米至50纳米，优选1至5纳米。基于表面涂布的无机发光材料粒子，有机涂层的量为0. 02重量％至5重量％，优 选0. 1至2重量％。本发明还涉及制造表面改性的无机发光材料粒子的方法，其特征在于下述步骤a.通过将至少两种原材料和至少一种掺杂剂混合并在温度T > 150°C热处理，制 造无机发光材料粒子，b.在湿化学法或气相沉积法中，用包含Al、&、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或 其混合物的无机层涂布该无机发光材料粒子，c.施用有机硅烷或聚有机硅氧烷(有机硅)和/或其混合物的有机涂层。无机发光材料粒子的涂布特别优选通过湿化学法通过湿化学法通过上述氧化物 或氢氧化物在水分散体中的沉淀进行。为此，在反应器中将未涂布的无机发光材料悬浮在 水中，并通过在搅拌下同时计量加入至少一种金属盐和至少一种沉淀剂来用金属氧化物或 氢氧化物涂布。作为金属盐的替代品，也可以计量加入有机金属化合物，例如金属醇盐，其然后通 过水解形成金属氧化物或氢氧化物。涂布粒子的另一可能方式是通过在有机溶剂(例如乙 醇或甲醇)中的溶胶-凝胶法涂布。这种方法特别适用于水敏材料和适用于酸敏或碱敏物 质。用于制备无机发光材料的原材料如上所述包括基料(例如铝、钇和铈的盐溶液) 和至少一种掺杂剂(优选铕或铈)、以及任选地附加的含Gd、Lu、Sc、Sm、Tb、Pr和/或Ga的材料构成。合适的原材料是溶解和/或悬浮在无机和/或有机液体中的无机和/或有机物质，例如金属、半金属、过渡金属和/或稀土金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、羧酸 盐、醇化物、乙酸盐、草酸盐、商化物、硫酸盐、有机金属化合物、氢氧化物和/或氧化物。优 选使用以必需的化学计量比包含相应元素的混合的硝酸盐溶液、氯化物或氢氧化物溶液。湿化学制造通常具有优于传统固态扩散(混合和烧制)法的优点，即所得材料在 用于制备本发明的无机发光材料的粒子的化学计量组成、粒度和形态方面具有较高的均勻 性。关于由例如硝酸钇、硝酸铝和硝酸铈溶液的混合物构成的无机发光材料粒子的湿 化学制造，下述已知方法是优选的 与 NH4HCO3 溶液共沉淀(参见例如 Jander，Blasius Lehrhuch deranalyt. u. priip. anorg. Chem.[分析和制备无机化学教材]2002) 使用柠檬酸和乙二醇的溶液的Pecchini法(参见例如，Annual Reviewof Materials Research 第 36 卷2006，281-331)·使用脲的燃烧法·盐水溶液或盐有机溶液(原材料)的喷雾干燥·盐水溶液或盐有机溶液(原材料)的喷雾热解在根据本发明特别优选的上述共沉淀中，例如向相应无机发光材料原材料的氯化 物或硝酸盐溶液中加入NH4HCO3溶液，从而形成无机发光材料前体。在Pecchini法中，例如在室温向相应无机发光材料原材料的上述硝酸盐溶液中 加入由柠檬酸和乙二醇构成的沉淀剂，然后加热该混合物。提高粘度导致形成无机发光材 料前体。在已知燃烧法中，将相应无机发光材料原材料的上述硝酸盐溶液例如溶解在水 中，然后在回流下沸腾并用脲处理，从而缓慢形成无机发光材料前体。喷雾热解是气溶胶法之一，其特征在于将溶液、悬浮液或分散体喷到以各种方式 加热的反应空间(反应器)中，并形成和沉积固体粒子。与使用热气体温度< 200°C的喷雾 干燥相比，在作为高温法的喷雾热解中，除溶剂蒸发外，还发生所用原材料(例如盐)的热 分解和物质(例如氧化物、混合氧化物)的再形成。上述五种方法变体详细描述在DE 102006027133. 5 (Merck)中，其完全经此引用 并入本申请。本发明的表面改性的无机发光材料粒子可以通过各种湿化学法如下制造1)使成分均勻沉淀，然后分离出溶剂，然后单步或多步热后处理，其中这些步骤之 一可以在还原气氛中进行，2)例如借助喷雾法，细分所述混合物，除去溶剂，然后单步或多步热后处理，其中 这些步骤之一可以在还原气氛中进行，或3)例如借助喷雾法，细分所述混合物，除去溶剂并热解，然后单步或多步热后处 理，其中这些步骤之一可以在还原气氛中进行，4)然后通过湿化学涂布借助方法1-3制成的无机发光材料。优选通过沉淀和/或溶胶_凝胶法进行无机发光材料的湿化学制备。在上述热后处理中，优选至少部分在还原条件(例如使用一氧化碳、合成气体、纯氢、氢与惰性气体的混合物或至少真空或缺氧气氛)下进行煅烧。通常，也可以通过固态扩散法制备本发明的未涂布的无机发光材料，但这造成已 提到的缺点。在另一实施方案中，根据本发明可能有利的是，省略用无机氧化物涂布，并仅为无 机发光材料粒子提供有机涂层。上述方法能够制造无机发光材料粒子的任何所需外形，例如球粒、薄片或结构化 材料和陶瓷。此外，可以在大约250纳米至560纳米、优选380纳米至大约500纳米的宽范围内 激发本发明的无机发光材料。这些无机发光材料因此适合用发射紫外光或蓝光的一次光源 (例如LEDs)或传统放电灯(例如基于Hg)激发。本发明还涉及照明装置，其具有至少一个发射最大值为250纳米至530纳米、优选 380纳米至大约500纳米的一次光源，其中一次辐射部分或完全被本发明的表面改性的无 机发光材料转换成更长波长的辐射。这种照明装置优选发射白光或发射具有特定色点的光 (按需选色原理)。在本发明的照明装置的优选实施方案中，光源是发光的氮化铟铝镓， 特别是式 IniGajAlkN的氮化铟铝镓，其中0彡i，0彡j，0彡k，且i+j+k = 1。这种类型的光源的可能 形式是本领域技术人员已知的。它们可以是具有各种结构的发光LED芯片。在本发明照明装置的进一步优选的实施方案中，光源是基于ZnO、TCO(透明导电 氧化物)、ZnSe或SiC的发光构造，或基于有机发光层(OLED)的构造。在本发明的照明装置的进一步优选实施方案中，光源是表现出电致发光和/或光 致发光的光源。该光源还可以是等离子体或放电源。本发明的无机发光材料可以分散在树脂(例如环氧树脂或有机硅树脂)中，直 接位于一次光源上，或，取决于其用途，远离光源(后一布置也包括“远程无机发光材料技 术”)。远程无机发光材料技术的优点是本领域技术人员已知的，并例如在下述出版物中揭 示 Japanese Journ. of App 1. Phys.第 44 卷，No. 21 (2005)，L649-L651。在另一实施方案中，优选借助光导布置实现该照明装置在涂布的无机发光材料和 一次光源之间的光耦合。这能使一次光源安装在中心位置，并借助光导装置(例如光导纤 维)与无机发光材料光耦合。由此，可以获得配合照明愿望并仅由一种或不同的无机发光 材料(可设置形成光幕)和与一次光源耦合的光导体构成的灯。由此，可以在有利于电气 安装的位置安装强一次光源，并在无进一步电缆的情况下仅通过铺设光导体来在任何所需 位置安装包含与光导体耦合的无机发光材料的灯。本发明还涉及本发明无机发光材料的用途，用于发光二极管发出的蓝光或近紫外 光的部分或完全转换。本发明还涉及本发明无机发光材料的用途，用于电致发光材料中，例如电致发光 薄膜(也称作发光膜或光膜)中，其中例如使用硫化锌或Mn2+、Cu+或Ag+掺杂的硫化锌作 为发射体，其在黄绿区内发光。该电致发光薄膜的应用领域是，例如，广告、液晶显示屏(LC 显示器)和薄膜晶体管(TFT)显示器中的显示背光灯、自发光车辆执照牌、地板图案(与抗 压和防滑层压材料结合)、在显示和/或控制元件中，例如在汽车、火车、轮船和飞机、或家 用电器、花园设施、测量仪器或运动和休闲器材中。
下述实施例旨在例证本发明。但是，它们无论如何不应被视为限制。该组合物中 可用的所有化合物或组分是已知和可购得的，或可通过已知方法合成。实施例中指出的温 度始终以。C计。理所当然地，在说明书和在实施例中，该组合物中组分的添加量都始终合计 为100%。所给出的百分比数据应始终在给定背景下考虑。但是，它们通常总是涉及所示分
量或总量的重量。 实施例实施例1 用SiO2涂布YAG: Ce无机发光材料(产生活性羟基)在带有毛玻璃盖、加热罩和回流冷凝器的2升反应器中，将50克YAG:Ce无机发光 材料悬浮在1升乙醇中。加入17克氨水(25重量％的NH3)在170克水中的溶液。在65°C 在搅拌下逐滴缓慢加入(大约1毫升/分钟)48克原硅酸四乙酯(TEOS)在48克无水乙醇 中的溶液。在添加完成时，将该悬浮液再搅拌2小时，达到室温并过滤。残留物用乙醇洗涤 并干燥。实施例2 用Al2O3涂布YAG: Ce无机发光材料在带有加热罩的玻璃反应器中将50克YAG: Ce无机发光材料悬浮在950克去离子 水中。在80°C在搅拌下经2. 5小时向该悬浮液中计量加入每千克溶液包含98. 7克AlCl3 女6H20的600克水溶液。在此添加过程中，通过计量加入氢氧化钠溶液使pH值保持恒定 在6. 5。当计量加料完成时，将该混合物在80°C再搅拌1小时，然后冷却至室温，滤出无机 发光材料，用水洗涤并干燥。实施例3 用SiO2涂布氮化物无机发光材料在带有毛玻璃盖、加热罩和回流冷凝器的2升反应器中，将50克Sra5Baa5SiN2 = Eu 悬浮在1升乙醇中。加入17克氨水(25重量％的NH3)在170克水中的溶液。在65°C在搅 拌下逐滴缓慢加入(大约1毫升/分钟)35克原硅酸四乙酯(TEOS)在35克无水乙醇中的 溶液。在添加完成时，将该悬浮液再搅拌2小时，达到室温并过滤。残留物用乙醇洗涤并干
O实施例4 用Al2O3涂布氮化物无机发光材料在带有加热罩的玻璃反应器中将50克(Caa5Sra5)2Si5N8 = Eu悬浮在950克去离子 水中。在80°C在搅拌下经2. 5小时向该悬浮液中计量加入每千克溶液包含76. 7克AlCl3 女6H20的600克水溶液。在此添加过程中，通过计量加入氢氧化钠溶液使pH值保持恒定 在6. 5。当计量加料完成时，将该混合物在80°C再搅拌1小时，然后冷却至室温，滤出无机 发光材料，用水洗涤并干燥。用官能团涂布来自实施例1至4的无机发光材料实施例5a 用于环氧聚合物的硅烷(亲水变体，GE silanes，环氧硅烷；适用于环 氧树脂)在剧烈搅拌下将100克涂有SiO2和/或Al2O3并描述在上述实施例中的无机发 光材料悬浮在1350毫升去离子水中。使用5重量％ H2SO4将该悬浮液的pH值调节至pH =6.5，并将该悬浮液加热至751。然后在温和搅拌下经60分钟向该悬浮液中计量计入
Silquest Α-186 [β_(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷]和Silquest Α-1310 的4.0克ι ι混合物。在添加完成时，然后将该混合物搅拌15分钟以完成硅烷与该表面的偶联。用5重量％ H2SO4将pH值校正至6. 5。然后过滤该悬浮液并用去离子水洗涤至无盐。在130°C进行干燥20小时。然后用 20微米筛筛分由此获得的无机发光材料。
实施例5b 专用于有机硅_无机发光材料偶联的硅烷在剧烈搅拌下将100克涂有SiO2和/或Al2O3并描述在上述实施例中的无机发 光材料悬浮在1350毫升去离子水中。使用5重量％ H2SO4将该悬浮液的pH值调节至pH =6.5，并将该悬浮液加热至751。然后在温和搅拌下经75分钟向该悬浮液中计量计入 Silquest A-1110 [ γ -氨基丙基三甲氧基硅烷]和Silquest A-1524 [ γ -脲丙基
三甲氧基硅烷]的6.0克1 2混合物。在添加完成时，然后将该混合物搅拌15分钟以完 成硅烷与该表面的偶联。用5重量％ H2SO4将pH值校正至6. 5。然后过滤该悬浮液并用去离子水洗涤至无盐。在140°C进行干燥20小时。然后用 20微米筛筛分由此获得的无机发光材料。实施例5c 用于有机硅-无机发光材料偶联的乙烯基硅烷在剧烈搅拌下将100克涂有SiO2和/或Al2O3并描述在上述实施例中的无机发 光材料悬浮在1350毫升去离子水中。使用5重量％ H2SO4将该悬浮液的pH值调节至pH =6.8，并将该悬浮液加热至751。然后在温和搅拌下经90分钟向该悬浮液中计量计入 Silquest A-174 [ γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷]和Silquest Α-151 [乙 烯基三乙氧基硅烷]的6.0克1 2混合物。在添加完成时，然后将该混合物搅拌15分钟 以完成硅烷与该表面的偶联。用5重量％ H2SO4将pH值校正至6. 5。然后过滤该悬浮液并用去离子水洗涤至无盐。在140°C进行干燥20小时。然后用 20微米筛筛分由此获得的无机发光材料。实施例6 =LED的制造在Speedmixer (速度3000rpm，持续时间5分钟，室温)中制备下述混合物将50毫升两种树脂组分JCR 6122 a和b在各自情况下与8重量％的根据实施例 3a、b或c相容化的无机发光材料和1. 2%平均直径为0. 5微米的硅酸粉末混合。合并这两 种树脂混合物，搅拌并脱气。然后将10毫升引入喷射分配器或螺杆计量阀分配器的储罐。 将粘合的COB (板载芯片)粗制LED封装件置于分配阀下方。然后借助该分配器将包含树 脂混合物的滴滴落到粗制LED封装件的芯片上。将这些涂布的LEDs在干燥箱中在150°C调 节1小时。树脂在该过程中固化。附图描述下面参照数个示例性实施方案更详细解释本发明。图1显示了未涂布的无机发光材料(1)，并入树脂(3)中，在LED芯片⑵上方。 左图代表无机发光材料/树脂混合物刚刚被施用到芯片上后的状态。在树脂固化(4)后， 无机发光材料/树脂混合物的状态如下(右图)较大的无机发光材料粒子表现出强烈的 沉降趋势。粒子因此不均勻地自分布。这种分布状态在树脂固化后“冻结”。Sl显示了根据本发明涂布的无机发光材料(1)，并入树脂⑶中，在LED芯片(2) 上方。左图表明均勻的无机发光材料的均勻分布。无机发光材料表面与树脂性质的根据本 发明的相容化促进了这种均勻性。在固化过程中，分布不受影响，因为无机发光材料根据本 发明与树脂交联或化学键合。总之，LED上的无机发光材料层均勻(见右图)。
Ml显示了相对于聚合物链(2)具有两种不同结构的有机硅涂布的或硅烷涂布的 无机发光材料粒子(1)。一方面，表面键合的聚合物链改进了无机发光材料粒子在树脂中 的分散性 。另一方面，聚合物链可充当“间隔物”，并因此防止了无机发光材料粒子的附聚。 此外，实现了相容化的无机发光材料粒子与树脂的键合(与树脂的成分交联或反应)。
权利要求
表面改性的无机发光材料粒子，其基于包含至少一种发光化合物的发光粒子，其中排除(Ca，Sr，Ba)2SiO4和具有一种或多种例如Eu、Ce和Mn的活化剂离子和/或基于Fe、Cu和/或Zn的共掺杂剂的其它硅酸盐作为发光化合物，其特征在于至少一种包含Si、Al、Zr、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或其混合物的无机层和有机硅烷或聚有机硅氧烷(有机硅)和/或其混合物的有机涂层被施用在所述发光粒子上。
2.根据权利要求1的表面改性的无机发光材料粒子，其特征在于所述发光粒子包含至 少一种选自下述化合物的发光化合物(Y, Gd, Lu, Sc, Sm, Tb)3(Al, Ga) 5012:Ce (含或不含 Pr)、YSi02N:Ce、Y2Si303N4:Ce、 Gd2Si303N4:Ce、(Y, Gd, Tb, Lu)3Al5_xSix012_xNx:Ce、BaMgAl1(l017:Eu (含或不含 Mn)、SrAl204:Eu、 Sr4All4025:Eu> (Ca, Sr, Ba) Si2N202:Eu> SrSiAl203N2:Eu> (Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu> (Ca, Sr, Ba) SiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、第III族氮化物、氧化物，它们在每种情况 下为单独的形式或为其与一种或多种例如Ce、Eu、Mn、Cr、Tb和/或Bi的活化剂离子的混 合物的形式。
3.根据权利要求1和/或2的表面改性的无机发光材料粒子，其特征在于所述无机发 光材料粒子的粒度为1至40微米。
4.根据权利要求1至3的一项或多项的表面改性的无机发光材料粒子，其特征在于所 述无机涂层和有机涂层是基本透明的。
5.制造根据权利要求1的表面改性的无机发光材料粒子的方法，其特征在于下述步骤a.通过将至少两种原材料和至少一种掺杂剂混合并在>150°C的温度T热处理，制造 无机发光材料粒子，b.在湿化学法或气相沉积法中，用包含Al、Zr、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或其混 合物的无机层涂布所述无机发光材料粒子，c.施用有机硅烷或聚有机硅氧烷(有机硅)和/或其混合物的有机涂层。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于所述无机涂层和有机涂层是基本透明的。
7.根据权利要求5和/或6的方法，其特征在于所述无机发光材料是通过湿化学法由 有机和/或无机金属、半金属、过渡金属和/或稀土金属盐借助溶胶_凝胶法和/或沉淀法 制备的。
8.根据权利要求5至7的一项或多项的方法，其特征在于所述涂布是用至少一种无机 氧化物通过添加非挥发性盐和/或有机金属化合物的水溶液或非水溶液进行的。
9.根据权利要求5至8的一项或多项的方法，其特征在于所述原材料和掺杂剂是溶解 和/或悬浮在无机和/或有机液体中的无机和/或有机物质，例如金属、半金属、过渡金属 和/或稀土金属的硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、羧酸盐、醇化物、乙酸盐、草酸盐、卤 化物、硫酸盐、有机金属化合物、氢氧化物和/或氧化物。
10.根据权利要求5至9的一项或多项的方法，其特征在于所述无机发光材料粒子由下 述无机发光材料的至少一种构成(Y, Gd, Lu, Sc, Sm, Tb, Th, Ir, Sb, Bi)3(Al, Ga) 5012: Ce (含或不含 Pr)、YSi02N: Ce、 Y2Si303N4:Ce、Gd2Si303N4:Ce、(Y，Gd，Tb，Lu) 3Al5_xSix012_xNx:Ce、BaMgAl10017:Eu (含或不含Mn)、2SrAl204:Eu、Sr4Al14025:Eu、(Ca, Sr, Ba) Si2N202:Eu、SrSiAl203N2:Eu、(Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu、 (Ca，Sr, Ba)SiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、第III族氮化物、氧化物，它们 在每种情况下为单独的形式或为其与一种或多种例如Ce、Eu、Mn、Cr、Tb和/或Bi的活化 剂离子的混合物的形式，其中排除(Ca，Sr, Ba)2Si04和具有一种或多种例如Eu、Ce和Mn的 活化剂离子和/或基于Fe、Cu和/或Zn的共掺杂剂的其它硅酸盐。
11.根据权利要求5的方法，其特征在于省略工艺步骤b)，即用无机层涂布的步骤。
12.照明装置，其具有至少一个发射最大值为250纳米至530纳米、优选380纳米至500 纳米的一次光源，其中一部分或所有的这种辐射被根据权利要求1至6的一项或多项的表 面改性的无机发光材料粒子转换成更长波长的辐射。
13.根据权利要求12的照明装置，其特征在于所述光源是发光的氮化铟铝镓，特别是 具有式IniGajAlkN的氮化铟铝镓，其中0彡i、0彡j、0彡k，且i+j+k = 1。
14.根据权利要求12的照明装置，其特征在于所述无机发光材料直接位于所述一次光 源上和/或远离所述一次光源。
15.根据权利要求12的照明装置，其特征在于所述无机发光材料和一次光源之间的光 耦合是通过光导布置实现的。
16.根据权利要求12的照明装置，其特征在于所述光源是基于有机发光层的材料。
17.根据权利要求12的照明装置，其特征在于所述光源是表现出电致发光和/或光致 发光的光源。
18.根据权利要求1的至少一种表面改性的无机发光材料粒子的用途，用作根据按需 选色概念将一次辐射转换成特定色点的转换无机发光材料。
19.根据权利要求1的至少一种表面改性的无机发光材料粒子的用途，用于将蓝光或 近紫外光转换成可见白光。
全文摘要
本发明涉及表面改性的无机发光材料粒子，其基于包含至少一种发光化合物的发光粒子，其中排除(Ca，Sr，Ba)2SiO4和具有一种或多种活化剂离子(例如Eu、Ce和Mn)的其它硅酸盐作为发光化合物，且其中至少一种包含Si、Al、Zr、Zn、Ti的氧化物/氢氧化物和/或其混合物的无机层和有机硅烷或聚有机硅氧烷(有机硅)和/或其混合物的有机涂层被施用在所述发光粒子上。本发明还涉及制造方法。
文档编号C09K11/02GK101874094SQ200880117395
公开日2010年10月27日 申请日期2008年10月29日 优先权日2007年11月22日
发明者H·温克勒, R·派特里, R·鲁格尔, T·沃斯格罗内 申请人:默克专利有限公司