形成具有核-壳结构的磷光体粒子的方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及磷光体材料。更特别地，本发明涉及用于制备具有核-壳结构的粒子形式的含稀土的磷光体材料的方法，其中所述壳具有比所述核更低的稀土金属含量。
【背景技术】
[0002]磷光体显示出发光，并通常用于荧光灯、发光二极管(LED)和各种其他应用中。磷光体组合物通常包含掺杂有延长发光时间的活化剂的主体材料。已知多种磷光体组合物，包括掺杂有一种或多种稀土活化剂的稀土化合物和过渡金属化合物。
[0003]荧光灯通常包括玻璃管，所述玻璃管用作围合密封放电空间的透明玻璃封套，所述密封放电空间含有惰性气体和汞蒸气。玻璃管的内表面涂布有含有磷光体组合物的层，所述层通过例如氧化铝和卤化磷光体的紫外(UV)反射阻挡层而与管分隔。通过应用电流以使汞蒸气电离，从而产生主要具有紫外(UV)波长的辐射，所述辐射转而被磷光体组合物吸收，从而导致磷光体组合物激发而产生通过玻璃管发射的可见光。
[0004]光源的光谱组成通常由其显色指数(CRI)计量，所述显色指数为被光源照射的物体的心理-物理颜色符合指定条件下的参考发光体的那些心理-物理颜色的程度的量度。荧光灯的显色性质和发射输出可通过使用含有红光、绿光和蓝光发射磷光体的混合物的磷光体层而得以改进，所述磷光体层组合产生显示为白色的照明。作为非限制性的例子，已使用如下磷光体层:所述磷光体层含有以适当比例混合的作为蓝光发射磷光体的铕激活的铝酸钡镁磷光体(BaMgAl1(A7:Eu 2+;BAM)、作为绿光发射磷光体的铈和铽共激活的磷酸镧磷光体(LaP04:Ce3+，Tb3+;LAP)，和作为红光发射磷光体的铕激活的氧化钇磷光体(Y 203:Eu3+;Υ0Ε)的受控混合物。如本领域已知，术语“激活的”指掺杂有铕、铈、铽和其他掺杂剂对于磷光体的发光的作用。
[0005]铽目前用于所有高性能绿光磷光体中，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，特别是铽和铕为相对昂贵的金属，且它们的价格影响磷光体组合物的成本。这样，铽目前对绿色磷光体组合物的成本具有显著影响，希望使铽和可能的其他稀土金属对绿色磷光体和使用绿色磷光体的发光系统的成本影响达到最小。
【发明内容】
[0006]本发明提供了用于制备含稀土的磷光体材料的粒子的方法，其中所述粒子具有核-壳结构，且所述壳具有比所述核更低的稀土含量。
[0007]根据本发明的一个实施例中，提供了一种用于制备磷光体粒子的方法，所述磷光体粒子包括由壳围绕的核，所述壳吸收紫外光子以发射绿色光谱光。所述方法包括使核粒子与包含Na(La，Ce, Tb) P207的前体接触以形成混合物，然后将所述混合物加热至足以使Na(La, Ce, Tb) P207分解的温度，以形成和熔化NaPO 3焊剂，并在熔融NaPO 3焊剂的存在下引起(La，Ce，Tb)P04壳在每个核粒子上沉积。
[0008]其中，所述方法不包括将单独的焊剂材料添加至所述混合物中；所述前体由Na(La, Ce，Tb)P207组成；所述壳含有LnPO 4:Tb和LnP04:Ce,Tb中的至少一者；所述壳由LnP04:Tb和/或LnPO 4:Ce, Tb组成；Ln选自铈、铽、镧，和它们的组合；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组成；所述核粒子不含故意添加的稀土金属；所述方法中，将所述混合物加热至800°C以上的温度以使Na (La, Ce, Tb) P207分解；所述方法中，将所述混合物加热至800°C以上至约900°C的温度，以使Na(La，Ce, Tb)P207分解；所述方法还包括将所述磷光体粒子沉积于荧光灯的玻璃管的表面上，且所述磷光体粒子为所述表面上的磷光体层的成分。
[0009]根据本发明的又一个实施例，提供了一种用于制造荧光灯的方法。所述方法包括形成磷光体粒子，使得每个磷光体粒子包括由壳围绕的核，所述壳吸收紫外光子以发射绿色光谱光。所述形成步骤包括使核粒子与包含Na (La, Ce, Tb) P207的前体接触以形成混合物，然后将所述混合物加热至足以使Na (La, Ce, Tb) P207分解的温度，以形成和熔化NaPO 3焊剂，并在熔融NaP03焊剂的存在下引起(La，Ce, Tb)P0 4壳在每个核粒子上沉积。之后，将磷光体粒子沉积于玻璃封套的内表面上。
[0010]其中，所述前体由Na(La，Ce, Tb)P207组成；所述壳含有LnPO 4:Tb和LnP04:Ce，Tb中的至少一者；Ln选自铺、铺、镧，和它们的组合；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属；该方法中，将所述混合物加热至800°C以上至约900°C的温度，以使Na(La，Ce, Tb)P207分解。
[0011]本发明的技术效果在于能够通过将材料的稀土含量限制至粒子的外壳，使得粒子的内核由不含任何故意添加的稀土金属的矿物质材料形成，从而产生含有相对较低量的稀土金属离子(例如铺)的稀土激活的磷光体粒子。
[0012]根据如下详细描述，将更好地理解本发明的其他方面和优点。
【附图说明】
[0013]图1表不焚光灯、灯的玻璃管的部分横截面图，和设置有含有磷光体材料的层的管的内表面。
【具体实施方式】
[0014]图1示意性地表示本领域已知类型的荧光灯10。灯10包括例如由钠钙硅酸盐玻璃形成的细长玻璃封套12，所述细长玻璃封套12与一对基底20组合而限定、围合和密封灯10的放电空间14。放电空间14含有气体混合物，所述气体混合物具有可电离而产生包括紫外(UV)波长的辐射的至少一种成分。根据现有技术，这种气体混合物包括放电维持填充物以及少量的汞蒸气，所述放电维持填充物通常为低压下的一种或多种惰性气体(例如氩气)或一种或多种惰性气体和其他气体的混合物。间隔的一对电极16电连接至在玻璃封套12的相对端部处从基底20延伸的电触头18。磷光体材料存在于玻璃封套12的内表面处，以限定面向灯10的放电空间14的磷光体层22。如本领域已知，将合适的电流应用于电极16上导致汞蒸气的电离以及主要具有UV波长的辐射的产生。UV辐射的光子由磷光体层22的磷光体组合物吸收，从而导致磷光体组合物的激发，以产生发射通过玻璃封套12的可见光。
[0015]在图1表示的非限制性的实施例中，阻挡层24表示为在磷光体层22与玻璃封套12的内表面之间。阻挡层24可含有磷光体材料，例如常规卤化磷酸钙磷光体，和/或本领域已知类型的UV-反射材料(例如α -和γ -氧化铝粒子的混合物)。可选择的或另外的层的包括也是可预期的，并且在本发明的范围内。
[0016]根据本发明的一个优选方面，磷光体层22使用粒子形成，所述粒子中的至少一些含有稀土激活(掺杂)的磷光体组合物LnP04(其中Ln指镧系稀土金属(周期表的第IIIB族)，其中优选镧、铺和/或铺)，并可在本文被指定为(La, Ce, Tb)P04。优选的稀土激活的磷光体组合物包括掺杂至少铽离子的LnP04(LnP04:Tb)，更优选掺杂至少铈和铽离子的LnP04(LnP04:Ce, Tb)。所有这些稀土激活的磷光体组合物在本文统称为LAP磷光体组合物。
[0017]LAP磷光体组合物吸收紫外光子(254nm波长)而发射绿色光谱光。为了使用灯10产生目测显示为其他颜色的光，磷光体层22优选含有至少一种LnP04磷光体组合物的粒子以及其他磷光体组合物的粒子。作为特定的但非限制性的例子，磷光体层22还可含有蓝色发光磷光体(如铕激活的铝酸钡镁磷光体(BaMgAl1Q017:Eu 2+;BAM)和红色发光磷光体(如铕激活的氧化钇磷光体(Y203:Eu 3+;Υ0Ε)。绿色发光磷光体、蓝色发光磷光体和红色发光磷光体可以以适当的比例存在于磷光体层22内，以产生可被认为是白光的光。可与本发明中使用的Tb掺杂的LnPOd.光体组合物组合使用的其他可能的红色发光磷光体包括但不限于:铕激活的钒酸-磷酸钇(Y(P，V)04:Eu)以及铈和锰共激活的钆(CBM)。可与本发明中使用的Tb掺杂的LnPOd.光体组合物组合使用的其他可能的蓝色发光磷光体组合物包括但不限于:铕掺杂的卤化磷酸盐(SECA)和铕掺杂的铝酸钡镁(BAM)。
[0018]根据本发明的一个优选方面，在磷光体层22中使用的稀土激活的磷光体组合物的粒子不完全由稀土掺杂的LnP04形成。相反，粒子包括由壳围绕的核，稀土掺杂的LnP04磷光体组合物优选位于壳中。壳可完全由稀土掺杂的LnP04磷光体组合物组成，尽管可预期稀土掺杂的LnPOd.光体组合物可为壳的多种成分中的一种。核可由与壳的稀土掺杂的LnP04磷光体组合物可化学相容的一种或多种矿物质材料形成，但不含任何故意添加的稀土金属，优选不含超过可能的杂质水平的任何稀土金属。
[0019]