[发明专利]长余辉的发红光磷光体

说明书

本申请要求于1998年3月31日递交的临时申请60/079,959的申请日的优先权。

本申请涉及长余辉的发红光磷光体及其制备方法。更详细地说，本发明涉及由一种二价稀土活化的硫化锶基磷光体。

背景技术

能发出绿色、蓝绿色和蓝色的长余辉磷光体为人们所知已有一段时间。它们包括由稀土活化的硫化锌基磷光体和铝酸锶磷光体。

然而发橙色光和红色光的磷光体最近才有公布，而且它们在使用时有几个严重的缺陷。比如，Royce等人的US5650094，公布了稀土活化的二价钛酸盐磷光体，如CaTiO₃或Ca-Zn-Mg-TiO₃，但是它们只能发几分钟可见光。Lindmayer在US5043096中报道了一种以其稀土氧化物形式掺入三种稀土的且与一种卤化物如LiF混熔的硫化锶基磷光体。然而这种焙烧后的氟化物磷光体是被高度烧结的，必须粉碎以得到有用的粉末原料。然而粉碎使其发光能力减弱，因此该磷光体必须加热或退火以修补结晶缺陷。然而其发光能力无法完全恢复。据称，这些磷光体适用于油漆配方中的添加剂。

发红光磷光体是非常受欢迎的，因为它们在黑暗中，特别是发生停电事故时容易看见，比如用于漆黑剧院中的“出口”标志，标识消防设备，使其它安全装置及呼吸面具，消防栓等容易看见。上述安全装置和标志一直使用红色，因此它们对大多数人来说都很熟悉。另外，还可用于装饰和小物件上，比如玩具、汽车毂盖、体育用品等，红色也是一种非常受欢迎的鲜艳的颜色。

因此一直在寻求一种持久发红光的磷光体。

发明综述

我们已发现由二价铕活化和由一种卤化物如氯或溴，或由一种三价稀土共活化的硫化锶(SrS)焙烧后形成持久的发鲜红色光的磷光体。一种含卤化物的固体颗粒烧结的发红光磷光体在焙烧过程中可直接模制成所需要的形状，或者如果与三氧化二铝粉末混合，可直接制得磷光体粉末。用另外，把一种掺有任意三价稀土离子如钬(Ho)、铒(Er)、钕(Nd)等的SrS∶Eu放在硫蒸汽中焙烧，该硫蒸汽与含碳原料接触或从其上面流过，产生一种SC₂气氛。这种方法也直接得到粉末。

附图的简要说明

此图是一张用于制取本发明中的粉末稀土磷光体的燃烧炉的简图。

发明详述

本发明的持久发红光磷光体选自于下列通式：SrS∶Eu∶X和SrS∶Eu∶M，其中，X可以是氯或溴，M是一种三价稀土，包括镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)和镥(Lu)。它们都由下文描述的几种方法制得。

长余辉磷光体指的是磷光体材料的光谱发射，这种材料在用光激发后，移走光源后，发射几个小时红色或橙红色光线。

硫化锶中掺入二价铕作为主活化剂。加入的铕(Eu)的量为硫化物的0.01到2.0原子百分比，优选地约为0.1原子百分比。次要的一种卤化物和稀土的共活化剂可以几种方式加入。

一种制备卤化物磷光体的方法，包括把卤化铵NH₄X加入到铕活化的硫化锶中，其中X是氯或溴，然后在约900℃到1500℃的温度下加热，优选地约为1000℃到1300℃。在此高温下硫化锶通过下列方程式转变到氯化物中

由于氯化锶在约900℃熔融，在烧结之后，SrS∶Eu∶X形成烧结容器的形状。因此通过合理选择容器，可制得所需形状的固体磷光体。将模制的磷光体包裹以防潮，使用时固定到自行车、胶底运动鞋、夹克衫、墙壁等上以吸引注意力到由此标示的该物体上。这些磷光体具有持久的橙红色。

另外，SrS∶Eu原料在与卤化铵焙烧前可与重量百分比约为20％到60％的粉末状氧化铝混合。在这种情况下，氧化铝粉末延缓了磷光体的烧结，其产物仍旧是粉末原料。因此根本不需要会减弱磷光体发光能力的粉碎加工过程。最终得到的磷光体粉末可容易地加入一种基质中，如一种粉末或熔融塑料、纤维等中，这些塑料和纤维可把磷光体密封或包裹起来以抵御对其敏感的湿气。