波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其包含具有聚合物骨架的聚合材料，該聚合材料包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分適于將第一波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光，并且其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分共價(jià)連接至聚合物骨架和/或共價(jià)結(jié)合入聚合物骨架中。通過(guò)將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分共價(jià)連接至聚合材料上可以提高聚合材料中包含的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換分子的穩(wěn)定性和壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及包含聚合材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，所述聚合材料含有磷光體，并且涉及包含這樣的光轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光裝置。
[0002]發(fā)明背景
[0003]基于發(fā)光二極管(LED)的照明裝置正越來(lái)越多地用于各種各樣的照明應(yīng)用中。LED提供優(yōu)于傳統(tǒng)光源(如白熾燈和熒光燈)的益處，包括壽命長(zhǎng)、光效高、工作電壓低和快速調(diào)節(jié)光通量輸出。
[0004]有效的高功率LED經(jīng)?；谒{(lán)色發(fā)光材料。為了產(chǎn)生具有期望顏色(例如白色)輸出的基于LED的照明裝置，可以使用合適的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料(通常被稱(chēng)為磷光體)，其將部分由LED發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，以便產(chǎn)生具有所期望的光譜特性的光組合。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以直接應(yīng)用到LED芯片(die)上，或其可以以距磷光體的一定距離布置(所謂的遠(yuǎn)程配置)。
[0005]許多無(wú)機(jī)材料已被用作用于將由LED發(fā)出的藍(lán)光轉(zhuǎn)換為更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的磷光體材料。然而，無(wú)機(jī)磷光體具有其相對(duì)昂貴的缺點(diǎn)。此外，無(wú)機(jī)磷光體是光散射粒子，因此始終反射部分入射光，這導(dǎo)致器件的效率損失。此外，無(wú)機(jī)LED磷光體具有有限的量子效率和相對(duì)寬的發(fā)射光譜，特別是對(duì)于發(fā)紅光的LED磷光體，這導(dǎo)致額外的效率損失。
[0006]目前，正在考慮在LED中用有機(jī)磷光體材料替代無(wú)機(jī)磷光體，其中將藍(lán)光轉(zhuǎn)換為黃/橙光是理想的，例如，用于實(shí)現(xiàn)白光輸出。有機(jī)磷光體具有能夠容易地相對(duì)于位置和帶寬調(diào)節(jié)其發(fā)光光譜的優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)磷光體材料經(jīng)常也具有高度的透明度，這是有利的，因?yàn)榕c使用更多的光吸收和/或反射磷光體材料的系統(tǒng)相比提高了照明系統(tǒng)的效率。此外，有機(jī)磷光體比無(wú)機(jī)磷光體便宜得多。然而，由于有機(jī)磷光體對(duì)于在LED的電致發(fā)光活動(dòng)過(guò)程中所生成的熱敏感，有機(jī)磷光體主要用在遠(yuǎn)程配置裝置中。
[0007]阻礙有機(jī)磷光體材料在基于遠(yuǎn)程磷光體LED的照明系統(tǒng)中應(yīng)用的主要缺點(diǎn)是其光化學(xué)穩(wěn)定性差。已經(jīng)觀察到有機(jī)磷光體在空氣存在下用藍(lán)光照射時(shí)迅速降解。
[0008]US2007/0273274 (Horiuchi等人)公開(kāi)了包含發(fā)光裝置并包含布置在氣密空腔內(nèi)的有機(jī)磷光體的半透明疊層板。該空腔在其中真空或惰性氣體的環(huán)境氣氛中氧濃度保持在IOOppm和優(yōu)選在20ppm或更低的狀態(tài)下用有機(jī)磷光體填充，以避免磷光體的劣化。然而，在這樣的低氧濃度下執(zhí)行此操作是困難和昂貴的。
[0009]因此，在本領(lǐng)域中仍然有對(duì)于采用有機(jī)磷光體材料的改進(jìn)發(fā)光裝置的需求。
[0010]發(fā)明概述
[0011]鑒于以上所述的和其他的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供包含壽命延長(zhǎng)的磷光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，通過(guò)包含具有聚合物骨架的聚合材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件實(shí)現(xiàn)了這個(gè)和其他目的，所述聚合材料包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分適于將第一波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光，并且其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分共價(jià)連接至聚合物骨架和/或共價(jià)結(jié)合入聚合物骨架中。[0013]本發(fā)明是基于認(rèn)識(shí)到:通過(guò)共價(jià)連接波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換分子至聚合材料上可以獲得聚合材料中包含的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換分子提高的穩(wěn)定性和壽命。由此，降低了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換分子的移動(dòng)性，并且由此還降低了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換分子的光化學(xué)降解，因?yàn)楸苊饬死缤ㄟ^(guò)聚集引起的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換分子的淬滅。
[0014]可以通過(guò)將其結(jié)合入聚合材料中來(lái)提高有機(jī)磷光體材料的穩(wěn)定性，并且最近在未公開(kāi)的申請(qǐng)(EP 10181066.1)中已經(jīng)對(duì)此有進(jìn)一步的描述，其在此通過(guò)引用并入本文中。發(fā)明人令人驚訝地發(fā)現(xiàn)半結(jié)晶聚合物，如芳族聚酯，對(duì)于這個(gè)目的特別有用，因?yàn)樗鼈冊(cè)诮Y(jié)晶后具有相對(duì)低的氧滲透性。
[0015]當(dāng)應(yīng)用于半結(jié)晶聚合物中時(shí)，共價(jià)連接發(fā)光分子的發(fā)明構(gòu)思是特別有利的，因?yàn)榻档土税l(fā)光分子的移動(dòng)性并由此避免該發(fā)光分子從晶體區(qū)域中推出而朝向例如具有聚合物末端的區(qū)域或具有雜質(zhì)的區(qū)域，或者朝向彼此，這可能在半結(jié)晶聚合物的結(jié)晶過(guò)程中發(fā)生，并且因此可能降低發(fā)光分子的壽命和甚至產(chǎn)生其濃度猝滅(concentrationquenching)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，聚合材料包含聚酯或聚烯烴。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分源自茈。
[0018]在本發(fā)明的實(shí)施方案中，具有聚合物骨架的聚合材料可以包含無(wú)規(guī)聚酯共聚物，其包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，無(wú)規(guī)聚酯共聚物可以包含以下通Snpivrvn4的至少兩種不同的重復(fù)單元:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其包含具有聚合物骨架的聚合材料，所述聚合材料包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分適于將第一波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光，并且其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分與所述聚合物骨架共價(jià)連接，其中所述具有聚合物骨架的聚合材料包含含有所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分的無(wú)規(guī)聚酯共聚物，其包，所述無(wú)規(guī)聚酯共聚物包含以下通式nl、n2、n3、n4的至少兩種不同的重復(fù)單元:

2.根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述無(wú)規(guī)聚酯共聚物包含所述重復(fù)單元ηι、η3和n4的混合物，所述重復(fù)單元沿著所述聚合物骨架的長(zhǎng)度隨機(jī)分布，并且聚合物骨架中通式Ii1和n3的重復(fù)單元的總數(shù)大于通式n4的重復(fù)單元的總數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述無(wú)規(guī)聚酯共聚物包含所述重復(fù)單元ηι、η2和n4的混合物，所述重復(fù)單元沿著所述聚合物骨架的長(zhǎng)度隨機(jī)分布，并且聚合物骨架中通式Ii1的重復(fù)單元的總數(shù)大于通式n2和n4的重復(fù)單元的總數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中AA是以下芳族部分:
5.一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其包含具有聚合物骨架的聚合材料，所述聚合材料包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分適于將第一波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光，并且其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分與所述聚合物骨架共價(jià)連接，其中所述具有聚合物骨架的聚合材料包括含有所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分的無(wú)規(guī)聚烯烴共聚物，所述無(wú)規(guī)聚烯烴共聚物包含以下通式Hl1和Hl2的至少兩種不同的重復(fù)單元
6.根據(jù)權(quán)利要求5的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述無(wú)規(guī)聚烯烴共聚物包含所述通式Hi1和HI2的所述 至少兩種不同重復(fù)單元，其中X1獨(dú)立地是氫、氯、甲基；X2獨(dú)立地是C6H5或C02CnH2n+1，n為O或I至6的整數(shù)，或是腈；并且X3是所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，其中所述連接基團(tuán)包含-CO2-,用于所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化部分與所述聚烯烴的聚合物骨架的共價(jià)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分具有通式I或11，其在位置G1、B、J或Q中的一個(gè)位置處包含一個(gè)連接基團(tuán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述聚合材料包含無(wú)規(guī)聚酯或無(wú)規(guī)聚烯烴共聚物，所述無(wú)規(guī)聚酯或無(wú)規(guī)聚烯烴共聚物包含選自通式Iiprvn3和n4或通式Hi1和m2的第一重復(fù)單元和包含選自通式Iiprvn3和n4或通式Hi1和m2的第二重復(fù)單元，其中通式n2、n4或通式m2的第一重復(fù)單元包含通式1、11或III之一的第一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，和其中通式n2、n4或通式m2的第二重復(fù)單元包含通式1、11或III之一的第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分，其中所述第一和第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分是不同的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述無(wú)規(guī)聚酯共聚物包含所述通式Ii1和n4的不同重復(fù)單元，其中 AA是
10.根據(jù)權(quán)利要求5的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述無(wú)規(guī)聚烯烴共聚物包含所述通式Hi1和HI2的所述兩種不同重復(fù)單元，其中X1是甲基；X2是醋酸酯；和X3是具有所述通式II的所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成分，其中G1是Y,和G2、G3> G4> G5是氫，T是臆，R是氫，并且其中A和C是異丙基，B和Q是氫，和J是-(CH2) 30C0-連接基團(tuán)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述聚合材料中的所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分的含量為10重量％或更少，如I重量％或更少。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或5的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分源自茈。
13.—種包含適于發(fā)射第一波長(zhǎng)的光的光源(100)和根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(110)的發(fā)光裝置(107)，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件布置為接收所述第一波長(zhǎng)的光，并且適于將至少部分所述第一波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光。
【文檔編號(hào)】C09K11/06GK103650189SQ201280034534
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】J·盧伯, R·A·M·?？嗣诽? R·T·韋格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司