[发明专利]用于LED光源的光学粘合组合物

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2006年11月20号提交的美国临时专利申请No.60/866448的优先权，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文。

技术领域

本发明涉及LED光源，并且尤其涉及具有使用光学粘合组合物粘合到LED管芯的光学元件的LED光源。

背景技术

LED光源具有提供常规光源的亮度、输出和运行寿命的固有潜能。不幸地是，LED光源在通常称为LED管芯的半导体材料中产生光，并且在基本上不降低亮度或增加LED光源表观发光面积的情况下，难以有效地从LED管芯中提取光。这种困难通常由于LED管芯(折射率n为2.4或更大)和空气(n＝1)之间的大折射率失配产生，使得在LED管芯中生成的大部分光发生全内反射并且不可以逸出管芯，从而降低亮度。

先前用于从LED管芯中提取光的方法包括使用封装LED管芯的封装剂。封装剂通常具有高于空气的折射率(对于典型的环氧封装剂，n约为1.5)，使得在管芯界面处与其周围的折射率失配降低。因此，浪费较少的光并且光源更为明亮。然而，需要进一步改善效率和亮度。另外，封装剂易受来自在LED管芯生成的热的大的温度漂移的影响，随着多个温度循环，其引起可以损坏管芯的应力。封装剂还可以黄化或者随时间推移降解。

提取器也可以用于从LED管芯中提取光。这些光学元件通常为透明聚合物或玻璃并且接触或紧邻LED管芯表面设置。提取器和LED管芯光学耦合使得光从LED管芯中提取出来。提取器的输入表面通常具有特定尺寸和形状以和LED管芯的主发光表面大体配合。然而，难以粘合提取器和LED管芯已经妨碍提取器的使用。已知的粘合方法需要高温(大于350℃)和高压，这两者会负面地影响LED光源的功能。已知的粘合方法还需要涉及到的制造方法，例如化学气相沉积法、多种形式的外延等，其限制了这些方法在选择应用场合方面的有效性。

发明内容

本文所公开的是光学粘合组合物以及包括该组合物的LED光源。LED光源可以包括：LED管芯；光学耦合到LED管芯的光学元件；以及包括无定形有机聚硅氧烷网的粘合层，有机聚硅氧烷网包括衍生自

(R¹SiO_1.5)_n

的倍半硅氧烷部分，其中R¹为有机基团，并且n为至少10的整数；粘合层将LED管芯和光学元件粘合在一起。

无定形有机聚硅氧烷网可以包括表面改性的金属氧化物纳米粒子，表面改性的金属氧化物纳米粒子包括金属氧化物纳米粒子和表面改性剂。可用的金属氧化物纳米粒子包括氧化锆、二氧化钛、氧化锌、氧化钽、氧化铌、氧化镧、氧化锶、氧化钇、二氧化铪、氧化锡、氧化锑、以及它们的组合。还可以使用上述的混合氧化物。在一个具体实例中，金属氧化物纳米粒子包括具有大于约1.8折射率的结晶氧化锆纳米粒子。可用的表面改性剂包括羧酸、膦酸、烷氧基硅烷或它们的组合或混合物。

光学元件通常为通过为光从LED管芯内部逸出提供便利而增加光源效率的光学提取器。

本文还公开了一种使用光学粘合组合物制备LED光源的方法。该方法包括a)提供LED管芯；b)提供光学元件；c)提供包括具有化学式(R¹SiO_1.5)_n(OR⁴)_n+2的倍半硅氧烷和具有化学式(R²)₂Si(OR³)₂的二烷氧基硅烷的光学粘合组合物，其中R¹至R⁴为有机基团，n为至少5的整数；以及d)通过使LED管芯和光学元件与光学粘合组合物接触，将LED管芯和光学元件粘合在一起。

本文所公开的LED光源可用于多种照明应用中，例如用于可以是侧光式或直下式的背光指示牌和液晶显示器。本文所公开的LED光源还可以用作用于LED标牌、汽车应用、投影应用和一般照明(包括建筑照明、调光(mood)照明和艺术照明)的光源。

本发明的这些方面以及其他方面在下面的具体实施方式中将显而易见。然而，在任何情况下上述发明内容都不应理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求的限定，在专利申请过程中可以对其进行修正。

附图说明