波長轉換元件的制作方法
【專利摘要】一種波長轉換元件(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轉換部分，其中所述波長轉換部分適于將第一波長的光轉換成第二波長的光，并且其中所述波長轉換部分共價連接至聚合物骨架和/或共價結合入聚合物骨架中。通過將波長轉換部分共價連接至聚合材料上可以提高聚合材料中包含的波長轉換分子的穩定性和壽命。
【專利說明】波長轉換元件
發明領域
[0001]本發明涉及包含聚合材料的波長轉換元件，所述聚合材料含有磷光體，并且涉及包含這樣的光轉換元件的發光裝置。
[0002]發明背景
[0003]基于發光二極管(LED)的照明裝置正越來越多地用于各種各樣的照明應用中。LED提供優于傳統光源(如白熾燈和熒光燈)的益處，包括壽命長、光效高、工作電壓低和快速調節光通量輸出。
[0004]有效的高功率LED經常基于藍色發光材料。為了產生具有期望顏色(例如白色)輸出的基于LED的照明裝置，可以使用合適的波長轉換材料(通常被稱為磷光體)，其將部分由LED發出的光轉換成更長波長的光，以便產生具有所期望的光譜特性的光組合。波長轉換材料可以直接應用到LED芯片(die)上，或其可以以距磷光體的一定距離布置(所謂的遠程配置)。
[0005]許多無機材料已被用作用于將由LED發出的藍光轉換為更長波長的光的磷光體材料。然而，無機磷光體具有其相對昂貴的缺點。此外，無機磷光體是光散射粒子，因此始終反射部分入射光，這導致器件的效率損失。此外，無機LED磷光體具有有限的量子效率和相對寬的發射光譜，特別是對于發紅光的LED磷光體，這導致額外的效率損失。
[0006]目前，正在考慮在LED中用有機磷光體材料替代無機磷光體，其中將藍光轉換為黃/橙光是理想的，例如，用于實現白光輸出。有機磷光體具有能夠容易地相對于位置和帶寬調節其發光光譜的優點。有機磷光體材料經常也具有高度的透明度，這是有利的，因為與使用更多的光吸收和/或反射磷光體材料的系統相比提高了照明系統的效率。此外，有機磷光體比無機磷光體便宜得多。然而，由于有機磷光體對于在LED的電致發光活動過程中所生成的熱敏感，有機磷光體主要用在遠程配置裝置中。
[0007]阻礙有機磷光體材料在基于遠程磷光體LED的照明系統中應用的主要缺點是其光化學穩定性差。已經觀察到有機磷光體在空氣存在下用藍光照射時迅速降解。
[0008]US2007/0273274 (Horiuchi等人)公開了包含發光裝置并包含布置在氣密空腔內的有機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境氣氛中氧濃度保持在IOOppm和優選在20ppm或更低的狀態下用有機磷光體填充，以避免磷光體的劣化。然而，在這樣的低氧濃度下執行此操作是困難和昂貴的。
[0009]因此，在本領域中仍然有對于采用有機磷光體材料的改進發光裝置的需求。
[0010]發明概述
[0011]鑒于以上所述的和其他的現有技術的缺陷，本發明的目的是提供包含壽命延長的磷光體的波長轉換元件。
[0012]根據本發明的第一個方面，通過包含具有聚合物骨架的聚合材料的波長轉換元件實現了這個和其他目的，所述聚合材料包含波長轉換部分，其中波長轉換部分適于將第一波長的光轉換成第二波長的光，并且其中波長轉換部分共價連接至聚合物骨架和/或共價結合入聚合物骨架中。[0013]本發明是基于認識到:通過共價連接波長轉換分子至聚合材料上可以獲得聚合材料中包含的波長轉換分子提高的穩定性和壽命。由此，降低了波長轉換分子的移動性，并且由此還降低了波長轉換分子的光化學降解，因為避免了例如通過聚集引起的波長轉換分子的淬滅。
[0014]可以通過將其結合入聚合材料中來提高有機磷光體材料的穩定性，并且最近在未公開的申請(EP 10181066.1)中已經對此有進一步的描述，其在此通過引用并入本文中。發明人令人驚訝地發現半結晶聚合物，如芳族聚酯，對于這個目的特別有用，因為它們在結晶后具有相對低的氧滲透性。
[0015]當應用于半結晶聚合物中時，共價連接發光分子的發明構思是特別有利的，因為降低了發光分子的移動性并由此避免該發光分子從晶體區域中推出而朝向例如具有聚合物末端的區域或具有雜質的區域，或者朝向彼此，這可能在半結晶聚合物的結晶過程中發生，并且因此可能降低發光分子的壽命和甚至產生其濃度猝滅(concentrationquenching)。
[0016]根據本發明，聚合材料包含聚酯或聚烯烴。
[0017]根據本發明，波長轉換部分源自茈。
[0018]在本發明的實施方案中，具有聚合物骨架的聚合材料可以包含無規聚酯共聚物，其包含波長轉換部分，無規聚酯共聚物可以包含以下通Snpivrvn4的至少兩種不同的重復單元:
[0019]
【權利要求】
1.一種波長轉換元件(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轉換部分，其中所述波長轉換部分適于將第一波長的光轉換成第二波長的光，并且其中所述波長轉換部分與所述聚合物骨架共價連接，其中所述具有聚合物骨架的聚合材料包含含有所述波長轉換部分的無規聚酯共聚物，其包，所述無規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單元:
2.根據權利要求1的波長轉換元件(110)，其中所述無規聚酯共聚物包含所述重復單元ηι、η3和n4的混合物，所述重復單元沿著所述聚合物骨架的長度隨機分布，并且聚合物骨架中通式Ii1和n3的重復單元的總數大于通式n4的重復單元的總數。
3.根據權利要求1的波長轉換元件(110)，其中所述無規聚酯共聚物包含所述重復單元ηι、η2和n4的混合物，所述重復單元沿著所述聚合物骨架的長度隨機分布，并且聚合物骨架中通式Ii1的重復單元的總數大于通式n2和n4的重復單元的總數。
4.根據權利要求1至3中任一項的波長轉換元件(110)，其中AA是以下芳族部分:
5.一種波長轉換元件(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轉換部分，其中所述波長轉換部分適于將第一波長的光轉換成第二波長的光，并且其中所述波長轉換部分與所述聚合物骨架共價連接，其中所述具有聚合物骨架的聚合材料包括含有所述波長轉換部分的無規聚烯烴共聚物，所述無規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單元
6.根據權利要求5的波長轉換元件(110)，其中所述無規聚烯烴共聚物包含所述通式Hi1和HI2的所述 至少兩種不同重復單元，其中X1獨立地是氫、氯、甲基；X2獨立地是C6H5或C02CnH2n+1，n為O或I至6的整數，或是腈；并且X3是所述波長轉換部分，其中所述連接基團包含-CO2-,用于所述波長轉化部分與所述聚烯烴的聚合物骨架的共價連接。
7.根據權利要求5或6的波長轉換元件(110)，其中所述波長轉換部分具有通式I或11，其在位置G1、B、J或Q中的一個位置處包含一個連接基團。
8.根據權利要求1或5的波長轉換元件(110)，其中所述聚合材料包含無規聚酯或無規聚烯烴共聚物，所述無規聚酯或無規聚烯烴共聚物包含選自通式Iiprvn3和n4或通式Hi1和m2的第一重復單元和包含選自通式Iiprvn3和n4或通式Hi1和m2的第二重復單元，其中通式n2、n4或通式m2的第一重復單元包含通式1、11或III之一的第一波長轉換部分，和其中通式n2、n4或通式m2的第二重復單元包含通式1、11或III之一的第二波長轉換部分，其中所述第一和第二波長轉換部分是不同的。
9.根據權利要求1的波長轉換元件(110)，其中所述無規聚酯共聚物包含所述通式Ii1和n4的不同重復單元，其中 AA是
10.根據權利要求5的波長轉換元件(110)，其中所述無規聚烯烴共聚物包含所述通式Hi1和HI2的所述兩種不同重復單元，其中X1是甲基；X2是醋酸酯；和X3是具有所述通式II的所述波長轉換成分，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。
11.根據前述權利要求任一項的波長轉換元件(110)，其中所述聚合材料中的所述波長轉換部分的含量為10重量％或更少，如I重量％或更少。
12.根據權利要求1或5的波長轉換元件(110)，其中所述波長轉換部分源自茈。
13.—種包含適于發射第一波長的光的光源(100)和根據前述權利要求任一項的波長轉換元件(110)的發光裝置(107)，其中所述波長轉換元件布置為接收所述第一波長的光，并且適于將至少部分所述第一波長的光轉換成第二波長的光。
【文檔編號】C09K11/06GK103650189SQ201280034534
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月29日 優先權日:2011年7月13日
【發明者】J·盧伯, R·A·M·希克梅特, R·T·韋格 申請人:皇家飛利浦有限公司