磷光体颗粒涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种用于提供具有混合涂层的发光颗粒（100）的方法，该方法包括：（i）提供发光核（102），该发光核（102）包括在发光核（102）上的底漆层（105）；（ii）通过应用主原子层沉积工艺在底漆层（105）上提供主ALD涂层（120），主ALD涂层（120）包括具有两层或更多层（1121）的多层（1120），所述两层或更多层（1121）具有不同的化学成分，并且其中在主原子层沉积工艺中，金属氧化物前驱体选自包括Al、Zn、Hf、Ta、Zr、Ti、Sn、Nb、Y、Ga和V的金属氧化物前驱体组；（iii）通过应用主溶胶

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磷光体颗粒涂层
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求2020年6月29日提交的标题为“磷光体颗粒涂层”的美国申请号16/915422和2020年8月5日提交的标题为“磷光体颗粒涂层”的欧洲申请号20189538.0的优先权。所述申请以其全部内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及一种用于提供涂覆的发光材料的方法、这种发光材料、以及一种包括这种用于波长转换的发光材料的照明设备。

技术介绍

[0003]发光材料的涂覆在本领域中是已知的。例如，WO2014128676描述了涂覆的发光颗粒、发光转换器元件、光源、照明器、和制造涂覆的发光颗粒的方法。涂覆的发光颗粒包括发光颗粒、第一涂层和第二涂层。发光颗粒包括用于吸收第一光谱范围内的光并将所吸收的光转换成第二光谱范围内的光的发光材料。发光材料对水敏感。第一涂层形成对水的第一阻挡层，并包括金属氧化物或氮化物、磷化物、硫化物基涂层。第二涂层形成对水的第二阻挡层，并包括硅基聚合物或包括材料AlPO4、SiO2、Al2O3和LaPO4之一的连续层。第一涂层和第二涂层是透光的。第一涂层包封发光颗粒，并且第二涂层用第一涂层包封发光颗粒。

技术实现思路

[0004]对水分敏感的发光粉末材料可以涂有一层无定形或玻璃状材料，以降低水分侵蚀的分解速率。可以通过使悬浮体中溶解的无机前驱体反应（例如通过溶胶
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凝胶法）或通过气相沉积（例如化学气相沉积或原子层沉积（ALD）法）在颗粒表面沉积材料来施加涂层。
[0005]原子层沉积可能是在粉末颗粒上沉积各种无机材料的薄的保形涂层的合适方法。ALD层可以非常致密且保形，并且可以基本上不渗透像水蒸气和氧气这样的气体。
[0006]ALD工艺还允许沉积不同无机材料的多个薄层（纳米叠层），每个薄层可为该层提供物理性能（如防潮性、透光性、抗应力性、弹性等），这些物理性能对于不同的（纳米）层可能是不同的。
[0007]溶胶
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凝胶工艺可适用于提供（相对）较厚的层，该层可为涂覆有该层的材料提供机械保护。
[0008]已知的涂覆的发光颗粒可能表现出一个或多个缺点，例如由于湿气或例如溶剂导致的发光材料的分解、高温导致的降解、在处理发光颗粒期间的机械不稳定性。此外，许多已知的涂覆工艺也具有一个或多个缺点，例如团聚、涂覆的发光材料的量子效率降低（相对于未涂覆的材料）、非保形涂层。
[0009]似乎对于溶胶
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凝胶涂覆工艺，仅仅发光材料的性质可能是不够的。此外，当暴露于机械应力时，仅包含ALD涂层的湿敏发光颗粒也可能不耐用。进一步看来，具有溶胶
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凝胶涂层结合配置在溶胶
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凝胶涂层顶部的ALD涂层的湿敏发光颗粒可以提供具有降低的分解
速率的发光颗粒，这是由于在相对困难的条件下（例如在高达60℃的温度和90%的相对湿度下）湿气的侵袭。然而，对于更高的温度，例如可能在高功率LED应用中（例如在闪光灯和机动车应用中）产生的温度，可能需要替代的涂层结构。此外，ALD层似乎表现出固有（拉伸）应力，该应力可以随着层厚度的增加而增加。ALD涂层可以优选地作为薄层提供。然而，似乎特别薄的ALD层的沉积可能对表面污染敏感。待涂覆颗粒表面的可能污染可能导致（薄）ALD层中的针孔或其它不规则性。
[0010]因此，本专利技术的一个方面是提供一种替代的涂覆工艺，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。本专利技术的另一方面是提供一种替代的发光材料，其优选进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。在又一方面，本专利技术提供了一种包括发光材料的照明设备，其优选地进一步至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个。
[0011]本专利技术的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方案。
[0012]除其他之外，本专利技术在实施例中提出了一种涂层结构，该涂层结构包括至少两层，尤其是围绕发光核配置的至少三层。不同的层可以根据具有不同的功能来选择。涂层结构可以特别包括底漆（primer）层、通过原子层沉积提供的涂层（“ALD涂层”）和通过溶胶
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凝胶（沉积）工艺提供的涂层（“溶胶
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凝胶涂层”）。底漆层可以促进表面之间的良好粘附，并促进薄ALD涂层的沉积。ALD涂层可以保护发光核免受不希望的气体如水蒸气和氧气或其他化学物质的影响。溶胶
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凝胶涂层可以为发光核和ALD涂层提供机械保护。
[0013]因此，本文提供了一种用于发光粉末材料的混合涂覆方法，该方法包括通过应用ALD工艺在底漆层（在发光核的表面）沉积涂层，并通过应用溶胶
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凝胶型工艺连续沉积溶胶
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凝胶层，以获得均匀涂覆的发光颗粒。利用该方法，可以提供具有混合涂层的发光颗粒。
[0014]因此，在第一方面，本专利技术提供了一种为发光颗粒提供混合涂层的方法。在实施例中，该方法特别包括（以下阶段）（i）提供发光核（“核”），该发光核包含在发光核上的底漆层（“底漆涂层”或“底漆涂覆层”）（或“包含发光核的底漆层”）。该方法还包括：（ii）在底漆层上提供（主）原子层沉积涂层（“（主）ALD涂覆层”或“（主）ALD涂层”或“（主）ALD层”）。在实施例中，（主）ALD涂层尤其提供在包含发光核的底漆层上。该方法还包括：（iii）在（主）ALD涂层上提供（主）溶胶
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凝胶涂覆层（“主”溶胶
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凝胶涂层”或“（主）溶胶
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凝胶层”）。此外，（主）ALD涂层可以通过应用（主）原子层沉积工艺（“（主）ALD工艺”）提供到底漆层上。此外，在具体的实施例中，（主）ALD涂层可以包括具有两层或更多层不同化学成分的多层（或“叠层”）。在另外的具体实施例中，在（主）原子层沉积工艺中，金属氧化物前驱体选自包括Al、Zn、Hf、Ta、Zr、Ti、Sn、Nb、Y、Ga和V（以及可选的Si）的金属氧化物前驱体组。通过应用（主）溶胶
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凝胶涂覆工艺，特别地在（主）ALD涂层上提供（主）溶胶
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凝胶涂层。在另外的实施例中，主溶胶
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凝胶涂层可以具有不同于该多层中的一层或多层的化学成分。
[0015]在又一方面，本专利技术还提供了一种发光材料，其包含通过这种方法获得的发光颗粒。特别地，在又一个方面，本专利技术提供了包含发光颗粒的发光材料，其中发光颗粒包含发光核，该发光核包含在发光核上的底漆层，尤其是其中底漆层具有0.1
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10 nm、尤其是0.1
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7 nm、例如0.1
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5 nm或0.1
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4 nm的底漆层厚度（d1），并且其中底漆层具有不同于核的化学成分的化学成分；（主）ALD（即原子层沉积）涂层，尤其包括具有两层或更多层不同化学成分的多层，其中，在实施例中，（主）ALD涂层具有在5
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250 nm范围内的（主）ALD涂层厚度（d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种为发光颗粒提供混合涂层的方法，所述方法包括：（i）提供具有表面的颗粒发光材料；（ii）直接在所述表面的至少一部分上形成底漆层；（iii）在具有所述底漆层的颗粒发光材料上执行第一原子层沉积工艺以沉积第一ALD层，所述第一原子层沉积工艺使用选自包括Al、Zn、Hf、Ta、Zr、Ti、Sn、Nb、Y、Ga和V的金属氧化物组的金属氧化物第一前驱体；（iv）执行第二原子层沉积工艺以将第二ALD层沉积到所述第一ALD层上，所述第二原子层沉积工艺使用不同于第一前驱体的金属氧化物第二前驱体，并且选自包括Al、Zn、Hf、Ta、Zr、Ti、Sn、Nb、Y、Ga和V的金属氧化物组；以及（v）执行主溶胶
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凝胶涂覆工艺以直接在所述第二ALD层上形成主溶胶
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凝胶涂层，所述主溶胶
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凝胶涂层具有不同于所述第一ALD层和所述第二ALD层的化学成分。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述颗粒发光材料的表面的至少一部分上直接形成所述底漆层包括在所述颗粒发光材料上执行底漆溶胶
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凝胶涂覆工艺，所述底漆溶胶
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凝胶涂覆工艺使用金属醇盐前驱体。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述底漆溶胶
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凝胶涂覆工艺包括：将所述颗粒发光材料悬浮在醇
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氨水溶液混合物中；向所述混合物添加所述金属醇盐前驱体；搅拌含有金属醇盐的混合物，直到形成所述底漆层；用醇洗涤具有所述底漆层的所述颗粒发光材料；以及干燥具有所述底漆层的所述颗粒发光材料。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属醇盐前驱体是硅醇盐。5. 根据权利要求1所述的方法，还包括在形成所述底漆层之前在洗涤溶剂中洗涤所述颗粒发光材料，所述洗涤溶剂具有pH <7。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述洗涤溶剂包括有机酸。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述洗涤溶剂包括脂肪醇。8. 根据权利要求5所述的方法，其中所述洗涤溶剂包括弱酸和等于或小于50% wt/wt的水，并且洗涤所述颗粒发光材料进一步包括：连续对所述颗粒发光材料进行干燥处理。9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述底漆层具有0.1
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5 nm范围内的底漆层厚度，并且其中所述底漆层包括通过应用初级溶胶
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凝胶涂覆工艺提供的初级溶胶
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凝胶层。10.根据权利要求1所述的方法，其中：（i）所述底漆层的底漆层厚度（d1）在0.1
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5 nm的范围内，（ii）所述第一ALD层和所述第二ALD层形成主ALD涂层，并且所述主ALD涂层具有在5
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250 nm范围内的主ALD涂层厚度（d2）；和（iii）所述主溶胶
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凝胶涂层具有在50
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700 nm范围内的主溶胶
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凝胶涂层厚度（d3）。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物第一前驱体是Al，并且所述金属氧化物第二前驱体选自包括Al、Hf、Ta、Zr和Ti的金属氧化物。12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述主溶胶
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凝胶涂覆工艺包括：提供醇、氨、水、具有所述底漆层以及所述第一ALD层和所述第二ALD层的颗粒发光材
料、以及金属醇盐前驱体的混合物，同时搅拌所述混合物，并允许主溶胶
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凝胶涂层直接形成在所述第二ALD层上，所述金属醇盐前驱体是钛醇盐、硅醇盐和/或铝醇盐；以及从所述混合物中取出具有所述底漆层、所述第一ALD层和所述第二ALD层、以及所述主溶胶
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凝胶涂层的颗粒发光材料，并对取出的具有所述底漆层、所述第一ALD层和所述第二ALD层、以及所述主溶胶
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凝胶涂层的颗粒发光材料进行热处理。13.根据权利要求1所述的方法，其中在所述主溶胶
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凝胶涂覆工艺中，使用硅醇盐前驱体，并且所述硅醇盐前驱体选自由以下组成的组，，，和，并且在所述第一原子层沉积工艺和所述第二原子层沉积工艺中，应用选自由Al(CH3)3、HAl(CH3)2、Hf(N(CH3)2)4、Hf(N(CH2CH3)2)4、Hf[N(CH3)(CH2CH3)]4、TaCl5、Ta(N(CH3)2)5、Ta{[N(CH3)(CH2CH3)]3N(C(CH3)3)}、ZrCl4、Zr(N(CH3)2)4、TiCl4、Ti(OCH3)4、和Ti(OCH2CH3)4组成的组的金属氧化物第一前驱体和金属氧化物第二前驱体，和选自由H2O和O3组成的组的氧源。14.根据权利要求1所述的方法，包括：连续提供n个附加的ALD层，其中2≤n≤10，在所述第一ALD层和所述第二ALD层之间，每个附加的ALD层具有在1
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20 nm范围内的附加的ALD层涂层厚度（d21），一个或多个附加的ALD层包括选自HfO2、ZrO2、TiO2、Ta2O5的组的一种或多种金属氧化物，一个或多个附加的ALD层包括Al2O3，并且所述第二ALD由选自HfO2、ZrO2、TiO2、Ta2O5的组的一种或多种金属氧化物组成。15.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过应用另一原子层沉积工艺在主溶胶
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凝胶涂层上提供另一ALD涂层，在所述另一原子层沉积工艺中，另一金属氧化物前驱体选自包括Al、Zn、Hf、Ta、Zr、Ti、Sn、Nb、Y、Ga和V的金属氧化物组，所述另一ALD涂层具有10
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50 nm范围内的另一ALD涂层厚度（d4），并且另一ALD涂层具有不同于所述主溶胶
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凝胶涂层的化学成分的化学成分。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述另一ALD涂层包括具有不同化学成分的两层或更多层，所述层中的一层或更多层包括选自Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、SnO2、ZnO和Ta2O5的组的金属氧化物，并且所述两层或更多层具有不同于所述主溶胶
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凝胶涂层的化学成分的化学成分。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒发光材料的表面包括碱土元素、铝、和氧化物。18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述碱土元素包括锶。
19. 根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒发光材料选自由(M1)Li
d
Mg

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：亮锐有限责任公司，
类型：发明
国别省市：