波长转换元件的制作方法
【专利摘要】一种波长转换元件(110)，其包含具有聚合物骨架的聚合材料，该聚合材料包含波长转换部分，其中所述波长转换部分适于将第一波长的光转换成第二波长的光，并且其中所述波长转换部分共价连接至聚合物骨架和/或共价结合入聚合物骨架中。通过将波长转换部分共价连接至聚合材料上可以提高聚合材料中包含的波长转换分子的稳定性和寿命。
【专利说明】波长转换元件
发明领域
[0001]本发明涉及包含聚合材料的波长转换元件，所述聚合材料含有磷光体，并且涉及包含这样的光转换元件的发光装置。
[0002]发明背景
[0003]基于发光二极管(LED)的照明装置正越来越多地用于各种各样的照明应用中。LED提供优于传统光源(如白炽灯和荧光灯)的益处，包括寿命长、光效高、工作电压低和快速调节光通量输出。
[0004]有效的高功率LED经常基于蓝色发光材料。为了产生具有期望颜色(例如白色)输出的基于LED的照明装置，可以使用合适的波长转换材料(通常被称为磷光体)，其将部分由LED发出的光转换成更长波长的光，以便产生具有所期望的光谱特性的光组合。波长转换材料可以直接应用到LED芯片(die)上，或其可以以距磷光体的一定距离布置(所谓的远程配置)。
[0005]许多无机材料已被用作用于将由LED发出的蓝光转换为更长波长的光的磷光体材料。然而，无机磷光体具有其相对昂贵的缺点。此外，无机磷光体是光散射粒子，因此始终反射部分入射光，这导致器件的效率损失。此外，无机LED磷光体具有有限的量子效率和相对宽的发射光谱，特别是对于发红光的LED磷光体，这导致额外的效率损失。
[0006]目前，正在考虑在LED中用有机磷光体材料替代无机磷光体，其中将蓝光转换为黄/橙光是理想的，例如，用于实现白光输出。有机磷光体具有能够容易地相对于位置和带宽调节其发光光谱的优点。有机磷光体材料经常也具有高度的透明度，这是有利的，因为与使用更多的光吸收和/或反射磷光体材料的系统相比提高了照明系统的效率。此外，有机磷光体比无机磷光体便宜得多。然而，由于有机磷光体对于在LED的电致发光活动过程中所生成的热敏感，有机磷光体主要用在远程配置装置中。
[0007]阻碍有机磷光体材料在基于远程磷光体LED的照明系统中应用的主要缺点是其光化学稳定性差。已经观察到有机磷光体在空气存在下用蓝光照射时迅速降解。
[0008]US2007/0273274 (Horiuchi等人)公开了包含发光装置并包含布置在气密空腔内的有机磷光体的半透明叠层板。该空腔在其中真空或惰性气体的环境气氛中氧浓度保持在IOOppm和优选在20ppm或更低的状态下用有机磷光体填充，以避免磷光体的劣化。然而，在这样的低氧浓度下执行此操作是困难和昂贵的。
[0009]因此，在本领域中仍然有对于采用有机磷光体材料的改进发光装置的需求。
[0010]发明概述
[0011]鉴于以上所述的和其他的现有技术的缺陷，本发明的目的是提供包含寿命延长的磷光体的波长转换元件。
[0012]根据本发明的第一个方面，通过包含具有聚合物骨架的聚合材料的波长转换元件实现了这个和其他目的，所述聚合材料包含波长转换部分，其中波长转换部分适于将第一波长的光转换成第二波长的光，并且其中波长转换部分共价连接至聚合物骨架和/或共价结合入聚合物骨架中。[0013]本发明是基于认识到:通过共价连接波长转换分子至聚合材料上可以获得聚合材料中包含的波长转换分子提高的稳定性和寿命。由此，降低了波长转换分子的移动性，并且由此还降低了波长转换分子的光化学降解，因为避免了例如通过聚集引起的波长转换分子的淬灭。
[0014]可以通过将其结合入聚合材料中来提高有机磷光体材料的稳定性，并且最近在未公开的申请(EP 10181066.1)中已经对此有进一步的描述，其在此通过引用并入本文中。发明人令人惊讶地发现半结晶聚合物，如芳族聚酯，对于这个目的特别有用，因为它们在结晶后具有相对低的氧渗透性。
[0015]当应用于半结晶聚合物中时，共价连接发光分子的发明构思是特别有利的，因为降低了发光分子的移动性并由此避免该发光分子从晶体区域中推出而朝向例如具有聚合物末端的区域或具有杂质的区域，或者朝向彼此，这可能在半结晶聚合物的结晶过程中发生，并且因此可能降低发光分子的寿命和甚至产生其浓度猝灭(concentrationquenching)。
[0016]根据本发明，聚合材料包含聚酯或聚烯烃。
[0017]根据本发明，波长转换部分源自茈。
[0018]在本发明的实施方案中，具有聚合物骨架的聚合材料可以包含无规聚酯共聚物，其包含波长转换部分，无规聚酯共聚物可以包含以下通Snpivrvn4的至少两种不同的重复单元:
[0019]
【权利要求】
1.一种波长转换元件(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长转换部分，其中所述波长转换部分适于将第一波长的光转换成第二波长的光，并且其中所述波长转换部分与所述聚合物骨架共价连接，其中所述具有聚合物骨架的聚合材料包含含有所述波长转换部分的无规聚酯共聚物，其包，所述无规聚酯共聚物包含以下通式nl、n2、n3、n4的至少两种不同的重复单元:
2.根据权利要求1的波长转换元件(110)，其中所述无规聚酯共聚物包含所述重复单元ηι、η3和n4的混合物，所述重复单元沿着所述聚合物骨架的长度随机分布，并且聚合物骨架中通式Ii1和n3的重复单元的总数大于通式n4的重复单元的总数。
3.根据权利要求1的波长转换元件(110)，其中所述无规聚酯共聚物包含所述重复单元ηι、η2和n4的混合物，所述重复单元沿着所述聚合物骨架的长度随机分布，并且聚合物骨架中通式Ii1的重复单元的总数大于通式n2和n4的重复单元的总数。
4.根据权利要求1至3中任一项的波长转换元件(110)，其中AA是以下芳族部分:
5.一种波长转换元件(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长转换部分，其中所述波长转换部分适于将第一波长的光转换成第二波长的光，并且其中所述波长转换部分与所述聚合物骨架共价连接，其中所述具有聚合物骨架的聚合材料包括含有所述波长转换部分的无规聚烯烃共聚物，所述无规聚烯烃共聚物包含以下通式Hl1和Hl2的至少两种不同的重复单元
6.根据权利要求5的波长转换元件(110)，其中所述无规聚烯烃共聚物包含所述通式Hi1和HI2的所述 至少两种不同重复单元，其中X1独立地是氢、氯、甲基；X2独立地是C6H5或C02CnH2n+1，n为O或I至6的整数，或是腈；并且X3是所述波长转换部分，其中所述连接基团包含-CO2-,用于所述波长转化部分与所述聚烯烃的聚合物骨架的共价连接。
7.根据权利要求5或6的波长转换元件(110)，其中所述波长转换部分具有通式I或11，其在位置G1、B、J或Q中的一个位置处包含一个连接基团。
8.根据权利要求1或5的波长转换元件(110)，其中所述聚合材料包含无规聚酯或无规聚烯烃共聚物，所述无规聚酯或无规聚烯烃共聚物包含选自通式Iiprvn3和n4或通式Hi1和m2的第一重复单元和包含选自通式Iiprvn3和n4或通式Hi1和m2的第二重复单元，其中通式n2、n4或通式m2的第一重复单元包含通式1、11或III之一的第一波长转换部分，和其中通式n2、n4或通式m2的第二重复单元包含通式1、11或III之一的第二波长转换部分，其中所述第一和第二波长转换部分是不同的。
9.根据权利要求1的波长转换元件(110)，其中所述无规聚酯共聚物包含所述通式Ii1和n4的不同重复单元，其中 AA是
10.根据权利要求5的波长转换元件(110)，其中所述无规聚烯烃共聚物包含所述通式Hi1和HI2的所述两种不同重复单元，其中X1是甲基；X2是醋酸酯；和X3是具有所述通式II的所述波长转换成分，其中G1是Y,和G2、G3> G4> G5是氢，T是臆，R是氢，并且其中A和C是异丙基，B和Q是氢，和J是-(CH2) 30C0-连接基团。
11.根据前述权利要求任一项的波长转换元件(110)，其中所述聚合材料中的所述波长转换部分的含量为10重量％或更少，如I重量％或更少。
12.根据权利要求1或5的波长转换元件(110)，其中所述波长转换部分源自茈。
13.—种包含适于发射第一波长的光的光源(100)和根据前述权利要求任一项的波长转换元件(110)的发光装置(107)，其中所述波长转换元件布置为接收所述第一波长的光，并且适于将至少部分所述第一波长的光转换成第二波长的光。
【文档编号】C09K11/06GK103650189SQ201280034534
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月13日
【发明者】J·卢伯, R·A·M·希克梅特, R·T·韦格 申请人:皇家飞利浦有限公司