发射辐射的构件、透明材料和填料颗粒以及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及发射辐射的构件。根据至少一个本申请的实施方案，所述发射辐射的构件包括辐射源(10)和在构件的辐射通路中设置的透明材料(50)，该透明材料包含聚合物材料(PM)和填料颗粒(60)。所述填料颗粒(60)包含无机填料材料(F)和在其表面上连接的膦酸衍生物或磷酸衍生物(65)，通过该膦酸衍生物或磷酸衍生物使所述填料颗粒(60)与所述聚合物材料(PM)交联。
【专利说明】发射辐射的构件、透明材料和填料颗粒以及其制备方法
[0001] 本发明涉及含有透明材料的发射辐射的构件，以及涉及所述透明材料本身、该透 明材料的可交联填料颗粒和用于制造所述发射辐射的构件、透明材料和填料颗粒的方法。
[0002] 在发射辐射的构件中，例如LED，辐射源通常用透明塑料塑封件包覆，从而保护其 免受有害的环境影响并且均匀地退耦（auskopplen)辐射。通常使用硅酮塑料，因为其容易 加工。然而，这些塑料通常只具有低的导热性（大约〇. 15到0. 20 W/mK)，从而在构件中可 能导致过热或热积聚，例如在高电流的情况下运行该构件时。这样的过热可能导致塑料的 提早老化，其表现为例如变黄或出现裂纹，这些情况会导致提早老化和甚至构件失灵。有 时，可以向透明塑料中添加填料，以便改进塑封件的导热性或光学性能。但是，常规的填料 在塑料塑封件制造中会沉淀或附聚，从而不能均匀地分布在塑料中。这会导致构件不利的 福射性能。
[0003] 本发明的目的是提供一种发射辐射的构件，其避免了上述的缺点并且具有改进的 含有填料颗粒的透明材料。进一步的目的是提供透明材料本身、透明材料的填料颗粒以及 分别用于制造所述发射辐射的构件、透明材料和填料颗粒的方法。
[0004] 这些目的的至少一个通过按照独立权利要求的发射辐射的构件、透明材料、填料 颗粒以及用于制造所述发射辐射的构件、透明材料和填料颗粒的方法而实现。从属权利要 求提供了有利的实施方案。
[0005] 本发明提供一种发射辐射的构件。根据本发明的至少一个实施方案，该发射辐射 的构件包括： -辐射源； -在构件的辐射通路中设置的透明材料，其包含聚合物材料和填料颗粒； 其中所述填料颗粒包含无机填料材料和在其表面上连接的膦酸衍生物或磷酸衍生物， 通过该膦酸衍生物或磷酸衍生物使所述填料颗粒与所述聚合物材料交联。
[0006] 所述发射辐射的构件下文也称为"构件"。在运行时，该构件可以发射出电磁辐射， 特别是位于光谱可见光区域的光(波长大约400至800纳米)。发射的辐射在CIE图表中可 以具有任意的颜色位置，例如白色。
[0007] 在本申请中，为了说明的目的，聚合物材料例如简称为"PM"，而无机填料材料简称 为"F"。无机填料材料也可称为"填料材料"。
[0008] "构件的辐射通路"可以理解为如下的可能路径：通过其可以使辐射从构件的辐射 源发出或退耦。在本申请中，"辐射通路"和"构件的辐射通路"具有相同的意思。
[0009] 在本申请中，"连接的"和"交联的"可以理解为第一材料、第一分子、第一分子部 分或第一原子通过共价键与第二材料、第二分子、第二分子部分或第二原子相连。与共价键 同义的是原子键或电子对键。与分子部分同义的是基序(Motiv)、嵌段或原子团。非共价相 互作用，例如范德华力、氢键、离子键或偶极相互作用，在本申请中不足以形成"连接"或"交 联"。非共价相互作用通常比共价键弱。但是，除了共价键之外也可以存在一种或多种非共 价相互作用。
[0010] 因此，根据本申请在透明材料或者在填料颗粒中使膦酸衍生物或磷酸衍生物通过 至少一个共价键连接到填料颗粒。同样地，在透明材料中使所述聚合物材料与填料颗粒通 过该膦酸衍生物或磷酸衍生物的至少一个共价键交联。特别可以使膦酸衍生物连接到填料 颗粒，因为其相比于相应的磷酸衍生物更稳定而不易于分解。也可以使多个膦酸衍生物和 /或磷酸衍生物连接到填料颗粒。
[0011] 所述透明材料对于从构件中发射的辐射是至少部分透明的。相对的透过率可以为 至少50%，尤其至少70%。通常，透明材料的透过率大于80%。所述透明材料可以是光学元件 的一部分或其形成一个完成的光学元件。这样的光学元件或者透明材料可以例如构成为透 镜。
[0012] 通过所述填料颗粒与所述聚合物材料的交联使所述填料颗粒(相对）固定在所述 透明材料中。这样可以有利地实现所述填料颗粒在透明材料中的特别均匀的分布。例如这 可以如下进行：在制备所述透明材料的过程中使所述填料颗粒与所述聚合物材料交联。由 此显著降低或避免填料颗粒在透明材料中的沉淀或附聚。有利的是这种作用不取决于填料 颗粒的尺寸，因为更大尺寸的填料颗粒也具有更多相连的膦酸衍生物或磷酸衍生物。也就 是说，特别小的填料颗粒(例如纳米级的）和大的填料颗粒(例如微米级的）都可以均匀地分 布在透明材料中。所述填料颗粒的特殊性能，例如散射光和/或导热的作用，因此也特别均 匀地分布在整个透明材料中。对于散射光的填料颗粒，由此可以实现使从构件中发射的辐 射具有特别均匀的辐射性能。此外，可以在CIE图表中获得稳定的颜色位置。使用导热的 填料颗粒可以更均匀地分布或导出热量，从而减少或避免过热或热积聚。由此特别改善了 构件的耐受性和使用寿命。
[0013] 根据另一个实施方案，所述构件可以是或包含发射光的二极管（LED)或发射有机 光的二极管（OLED)。所述构件特别是或包含LED。
[0014] 根据另一个实施方案，所述构件具有其中设置有辐射源的壳体。该壳体可以例如 是平的基材或包含具有光学斜角和反射的侧壁的凹槽。该壳体可以与载体基材相连或包含 载体基材。另外，所述构件可以具有导电接口，例如导体框、接合焊盘、接合引线或电极，以 便与辐射源接触。辐射源特别可以设置在壳体的凹槽中。
[0015] 根据另一个实施方案，所述辐射源包含含有半导体材料的芯片或由其组成。这样 的芯片可以例如是薄膜发光二极管芯片。薄膜发光二极管芯片的实例在EP 0905797 A2和 WO 02/13281 Al中描述，其公开内容由此通过引用加入本申请中。薄膜发光二极管芯片 类似于兰伯特表面辐射器，其因此很适合于例如照明或在例如汽车前大灯的探照灯中的应 用。
[0016] 根据另一个实施方案，所述透明材料是至少部分包覆所述辐射源的塑封件。所述 辐射源也可以部分或完全地直接被透明材料包覆着。如果所述辐射源设置在壳体的凹槽 中，则所述凹槽可以用透明材料部分或完全地填充。
[0017] 根据该实施方案的一个扩展方式，所述透明材料与所述辐射源导热接触。由此，在 运行辐射源时产生的热量可以通过所述透明材料导出。通过交联（即所述填料颗粒与所述 聚合物材料直接相连)，所述透明材料的导热性相比于常规的塑料材料(其中只分散有未共 价连接的相应填料材料）得到提高，因为通过直接连接可以实现更好的热传导。通常，所述 无机填料材料具有比所述聚合物材料更高的导热性。
[0018] 根据另一个实施方案，所述透明材料可以通过所述填料颗粒与所述聚合物材料的 交联获得，其方式是使所述聚合物材料与膦酸衍生物或磷酸衍生物进行反应，该膦酸衍生 物或磷酸衍生物具有式Ia和/或Ib表示的结构： 其中
【权利要求】
1. 发射辐射的构件，其包括： -辐射源（10); -在构件的辐射通路中设置的透明材料（50)，其包含聚合物材料（PM)和填料颗粒 (60)； 其中所述填料颗粒￠0)包含无机填料材料（F)和在其表面上连接的膦酸衍生物或磷 酸衍生物￠5)，通过该膦酸衍生物或磷酸衍生物使所述填料颗粒￠0)与所述聚合物材料 (PM)交联。
2. 权利要求1的构件， 其中所述透明材料（50)可以通过使所述填料颗粒（60)与所述聚合物材料（PM)交联 而获得，其方式是使所述聚合物材料（PM)与膦酸衍生物或磷酸衍生物进行反应，该膦酸衍 生物或磷酸衍生物具有式Ia和/或Ib表示的结构：
n = 0 或 1, X表不间隔基团， R = H、烷基、芳基、芳基烷基或硅烷基，和 FG表示可交联的基团或离去基团。
3. 权利要求2的构件， 其中在式Ia和Ib中在P-[X]n-嵌段的X选自亚烷基、亚芳基烷基、亚烷基芳基、亚 芳基、亚烷基-O-亚烷基、O-亚烷基、O-亚芳基烷基、O-亚烷基芳基、O-亚芳基和O-亚烷 基-〇-亚烧基。
4. 权利要求2或3的构件， 其中在式Ia和Ib中在P-DCn-FG-嵌段的FG选自乙烯基、环氧乙基、缩水甘油基、0-乙 烯基、0-烯丙基、0-链烯基、0-环氧烷基、0-缩水甘油基、0-烷基、0-芳基、S-烷基、S-芳 基和齒素。
5. 权利要求2至4任一项的构件， 其中在式Ia和Ib中在P-DCn-FG-嵌段的[X]n-FG选自乙烯基、烯丙基、环氧乙基、缩 水甘油基、〇-乙烯基、〇-缩水甘油基、
6. 上述权利要求任一项的构件， 其中所述聚合物材料（PM)包括硅酮、环氧树脂、硅酮-环氧化物-杂化材料或其组合。
7. 权利要求6的构件， 其中所述透明材料（50)可以通过使所述填料颗粒（60)与所述聚合物材料（PM)交联 而获得，其方式是使所述聚合物材料（PM)的选自Si-H、Si-OH或亚烷基-OH的官能团Y与 膦酸衍生物或磷酸衍生物的可交联基团或离去基团反应和该膦酸衍生物或磷酸衍生物具 有式Ia和/或Ib表不的结构。
8. 上述权利要求任一项的构件， 其中在所述透明材料（50)中使所述聚合物材料（PM)与所述填料颗粒（60)交联的所 述膦酸衍生物或磷酸衍生物￠5)具有式IIa和/或IIb表示的结构，
其中 n = 0 或 1, X表不间隔基团， R = H、烷基、芳基、芳基烷基或硅烷基，和 FG'表示使所述聚合物材料（PM)与所述膦酸衍生物或磷酸衍生物的[X]n-P-嵌段交联 的原子或原子团。
9. 上述权利要求任一项的构件， 其中所述无机填料材料（F)包括扩散剂、导热金属氧化物、转换器材料或其组合。
10. 用于制备透明材料（50)的方法，其包括下列步骤： A)提供聚合物材料（PM); B) 提供填料颗粒￠0)，其包含无机填料材料（F)和在其表面上连接的膦酸衍生物或 磷酸衍生物； C) 制备包含所述聚合物材料（PM)和所述填料颗粒￠0)的混合物； D) 固化该混合物，其中所述聚合物材料（PM)与所述填料颗粒（60)通过连接的膦酸衍 生物或磷酸衍生物交联，由此获得所述透明材料（50)。
11. 权利要求10的方法， 其中在步骤B)中所述填料颗粒￠0)包含在其表面上连接的膦酸衍生物或磷酸衍生 物，该膦酸衍生物或磷酸衍生物具有式Ia和/或Ib表示的结构：
其中 n = 0 或 1, X表不间隔基团， R = H、烷基、芳基、芳基烷基或硅烷基，和 FG表示可交联的基团或离去基团。
12. 权利要求10或11的方法， 其中在步骤B)中提供所述填料颗粒￠0)包括下列分步骤： BI)提供所述无机填料材料（F); B2)将组合物施加到所述无机填料材料（F)，其中所述组合物包含溶剂以及膦酸衍生 物或磷酸衍生物和该膦酸衍生物或磷酸衍生物具有式III表示的结构：
其中 n = 0 或 1, X表不间隔基团， FG表示可交联的基团或离去基团，和 Z = O-R或卤素，其中R彼此独立地选自H、烷基、芳基、芳基烷基、硅烷基或阳离子； B3)除去所述溶剂，其中形成具有在其表面上连接的膦酸衍生物或磷酸衍生物的填料 颗粒￠0)，该膦酸衍生物或磷酸衍生物具有式Ia和/或Ib表示的结构。
13. 权利要求10或11的方法， 其中在步骤B)中提供所述填料颗粒￠0)包括下列分步骤： BI)提供所述无机填料材料（F); B2)将组合物施加到所述无机填料材料（F)，其中所述组合物包含溶剂以及膦酸衍生 物或磷酸衍生物和该膦酸衍生物或磷酸衍生物具有式III表示的结构：
其中 n = 0 或 1, X表不间隔基团， FG表示可交联的基团或离去基团，和 Z = O-R或卤素，其中R彼此独立地选自H、烷基、芳基、芳基烷基、硅烷基或阳离子； B3'）输入能量，其中形成具有在其表面上连接的膦酸衍生物或磷酸衍生物的填料颗 粒（60)，该膦酸衍生物或磷酸衍生物具有式Ia或Ib表示的结构。
14. 用于制备发射辐射的构件的方法，其包括下列步骤： A0)提供辐射源（10)，和 B0)制备在所述构件的辐射通路中的透明材料（50)， 其中按照根据权利要求10至13任一项的方法获得所述透明材料（50)。
15. 填料颗粒￠0)，其包含无机填料材料（F)和在其表面上连接的膦酸衍生物或磷酸 衍生物，该膦酸衍生物或磷酸衍生物具有式Ia和/或Ib表示的结构：
其中 n = 0 或 1, X表不间隔基团， R = H、烷基、芳基、芳基烷基或硅烷基，和 FG表示可交联的基团或离去基团。
16. 透明材料（50)，其包含聚合物材料（PM)和填料颗粒（60)， 其中所述填料颗粒￠0)包含无机填料材料（F)和在其表面上连接的膦酸衍生物或磷 酸衍生物￠5)，通过该膦酸衍生物或磷酸衍生物使所述填料颗粒￠0)与所述聚合物材料 (PM)交联。
【文档编号】C08K9/04GK104334627SQ201380029375
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年4月5日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】K.施密特克, B.布劳内, M.克鲁帕 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司