经涂覆的发光颗粒、发光转换器元件、光源、照明器以及制造经涂覆的发光颗粒的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及被涂覆的发光颗粒。
[0002] 本发明还涉及制造经涂覆的发光颗粒的方法。
【背景技术】
[0003] 颗粒发光材料对水是敏感的，这意味着发光材料与水反应使得形成其它材料。这 可能显著地减弱包括发光材料的光转化元件的性能，其可能还导致危险的和/或有毒的流 体或固体材料的产生。
[0004] 颗粒发光材料通常被用作窄带光发射器以便以相对高的转换效率获得高质量白 光。基于硫化物的磷光体，诸如掺杂有铕的硫硒化钙（CaSeS)、硫化锶（SrS)、硫化钙（CaS)， 是用于该目的的潜在候选物。然而，这些基于硫化物的磷光体对水特别敏感，并且可以反应 形成氢氧化钙或氢氧化锶和硫化物气体。除磷光体性能方面的减弱之外，H2S的释放也是问 题，因为其是有毒、易燃且恶臭的气体。此外，基于Ca(Se，S)的磷光体在与水反应时还可能 释放小量H2Se气体，其是高度有毒的。因此需要利用涂层保护磷光体。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种包括水敏发光材料的经涂覆的发光颗粒，其抵抗水的影 响从而得以很好的保护，并且可以以相对高效的方式制造。
[0006] 本发明第一方面提供一种经涂覆的发光颗粒。本发明第二方面提供一种发光转换 器元件。本发明第三方面提供一种光源。本发明第四方面提供一种照明器。本发明第五方 面提供一种用于制造经涂覆的发光颗粒的方法。在从属权利要求中限定有利实施例。
[0007] 依照本发明第一方面的经涂覆的发光颗粒包括发光颗粒、第一涂层和第二涂层。 发光颗粒包括发光材料，其被配置成吸收第一频谱范围中的光并且将所吸收的光的一部分 朝向第二频谱范围的光转换。发光材料可以是对水敏感的。第一涂层形成针对水的第一屏 障(在发光颗粒周围)并且包括金属氧化物或基于氮化物、磷化物、硫化物的涂层。第二涂层 形成针对水的第二屏障(在具有第一涂层的发光颗粒周围）并且包括基于硅的聚合物或者 包括来自A1P04，Si02，A1203和LaP04的组的材料之一的连续层。第一涂层和第二涂层是 光透射的。第一涂层封装发光颗粒并且第二涂层封装具有第一涂层的发光颗粒。
[0008] 换言之，发光颗粒涂覆有混合型涂层，其包括均形成针对水的屏障的至少两个层。 具体地，两个层的组合提供针对水的良好屏障，并且发光材料不会由于与水的化学反应而 劣化，并且在使用期间屏障还保持其性质，因为第二涂层是相对抗刮擦的。
[0009]由于发光颗粒的水敏感性，因而看起来合理的是使用在涂覆过程中不将发光材料 暴露给水或者在非常有限的程度上将发光材料暴露给水的涂覆技术。在涂覆技术领域中， 已经建议层沉积技术(诸如原子层沉积、化学气相沉积或物理气相沉积）以在水敏颗粒周围 创建金属氧化物的抗水层。然而，这些金属氧化物薄层(或基于氮化物、磷化物或硫化物的 涂层）通常具有欠佳的抗刮擦性，使得发光颗粒涂层可能例如在磷光体元件的生产期间或 在使用期间受损。因而，为了利用这样的技术制造相对可靠的水屏障，金属氧化物层(或基 于氮化物、磷化物或硫化物的涂层）必须是相对厚的，这导致相对高的成本。
[0010] 本发明人已经意识到，尽管发光材料是水敏感的，但是可使用的涂覆技术不限于 层沉积技术。利用包括两个不同层并且可以利用两个不同涂覆技术提供的混合型涂层，可 以在发光颗粒周围制得高质量的水屏障，而同时制造成本保持在可接受的限度内并且单个 金属氧化物层的特定缺点得以克服。经涂覆的发光颗粒包括金属氧化物的第一薄涂层，其 足以针对水保护发光材料，使得第二涂层可以利用其中涉及水或其它液体的涂覆技术来制 造。其中涉及水的这样的涂覆技术一般便宜得多，并且它们提供在经涂覆的发光颗粒的外 部制造机械稳定的涂层的可能性。特别地，这样的机械稳定的涂层是抗刮擦的。根据本发 明的第二涂层例如利用溶胶凝胶技术来制造。
[0011] 发光材料可以是对水敏感的。在该文档的上下文中，这意味着发光材料与水反应 使得发光材料变为劣等(发光)特性和/或劣化。一般而言，当发光材料与水反应时，形成新 材料并且在特定情况下这样的材料可能是危险的或有毒的。
[0012] 在第一涂层和第二涂层的上下文中使用术语封装。当第一涂层封装发光颗粒时， 在本发明的上下文中，这意味着发光颗粒被第一涂层所围绕，或者第一涂层围封发光颗粒。 然而，未必就是第一涂层与发光颗粒直接接触。可以在发光颗粒与第一涂层之间提供其它 层。第二涂层封装提供有第一涂层的发光颗粒。因而，发光颗粒以及第一涂层被第二涂层 所围绕一一换言之，第二涂层围封第一涂层和发光颗粒。然而，未必就是第二涂层直接应用 于第一涂层的顶部，可以在第一涂层与第二涂层之间提供其它层。
[0013] 第一涂层和第二涂层形成针对水的屏障，这意味着基本上没有水可以贯穿涂层。 在实际实施例中，这意味着水相对难以穿过第一涂层和/或第二涂层。至少第一涂层和第 二涂层的组合不能被水贯穿。要指出的是，这涉及处于良好条件下时，即意味着未受损时的 第一涂层和第二涂层。当相应层局部受损时，不排除相应层允许某些水局部地贯穿相应层。
[0014] 第一涂层和第二涂层是光透射的，这意味着撞击在相应层上的光的至少一部分通 过相应层透射。因而，第一层和第二层可以是完全或部分透明的，或者可以是半透明的。在 实施例中，撞击在涂层上的90%以上的光通过涂层透射。第一涂层和/或第二涂层由于制 得涂层的材料的特性而是光透射的。例如，涂层可以由透明材料制得，即便层是相对厚的。 在另一实施例中，第一涂层和/或第二涂层足够薄使得相应层在相对厚的层中制造时变为 光透射的而同时制得层的材料不是透明或半透明的。
[0015] 在第一涂层中使用的金属氧化物的示例为Zn0，Ti02，Al203或Zr02。在第一涂层中 使用的透明氮化物、磷化物和硫化物的示例为TiN，Si3N4,Hf3N4,Zr3N4,InP，GaP或ZnS。
[0016] 可选地，发光材料包括硫化物（S)或者包括硒化物（Se)。存在具有绿色或橙色/ 红色频谱范围中的光发射谱的可用发光材料，其包括硫化物和硒化物。这些材料通常对水 是敏感的，并且尤其在化学反应期间形成包括硫化物或硒化物的气体时，可能形成有毒和/ 或危险的气体，诸如H2S或H2Se气体。根据本发明的混合型涂层的使用防止发生这些反应。 发光材料还可以选自正硅酸盐或硫代镓酸盐的组。这些材料也可以与水反应，其至少导致 劣化的发光材料。
[0017] 可选地，发光材料包括材料硫化I丐（CaS)、硫化锁（SrS)、硫硒化|丐（CaSeS)中的至 少一个。这些材料通常掺杂有铕（Eu)以获得其发光特性。该可选实施例的材料具有红色 频谱范围中的光发射谱并且具有相对窄的光发射谱(光发射谱的半高全宽小于100纳米， 并且可选地小于60纳米)。这些材料对于以相对高的转换效率获得高质量的白光而言是有 利的。
[0018] 可选地，发光颗粒的直径小于200微米。如果发光颗粒足够小，则其具有相对大的 表面积，因而光可以撞击到相对大的面积，因而相对大量的光可以被吸收以用于朝向第二 频谱范围的光转换。颗粒的直径被限定为与颗粒相交的所有可能假想线的所有交叉距离中 的最大者。在其它具体实施例中，可能有利的是具有足够大使得第一频谱范围的光(其为被 发光颗粒吸收的光）不能够通过发光材料部分透射的发光颗粒，这意味着在使用时较少的 第一频谱范围的光通过包括经涂覆的发光颗粒的层透射。
[0019] 可选地，第一涂层的厚度在从5-30纳米的范围内，并且在另一可选实施例中，第 一涂层的厚度在从10-20纳米的范围内。如果第一涂层具有这样的厚度，则其形成针对水 的有效屏障，并且要求相对小量的材料和/或处理时间来制造层。沿着垂直于第一涂层取 向的线测量厚度。
[0020] 可选地，第二涂层的厚度在从30-80纳米的范围内，并且在另一可选实施例中，第 二涂层的厚度在从40-60纳米的范围内。如果第二涂层具有这样的厚度，则其形成针对水 的有效屏障，并且要求相对小量的材料和/或处理时间来制造层。沿着垂直于第二涂层取 向的线测量厚度。
[0021] 可选地，经涂覆的发光颗粒还包括夹在第一涂层与第二涂层之间的第三涂层。第 三涂层是金属氧化物层、基于硅树脂的聚合物层、或来自A1P04,Si02,A1203和LaP04组的材 料之一的连续层中的一个。第三涂层是光透