[发明专利]具有聚硅氧烷材料的波长转换器、制造方法和包含其的固态照明装置

说明书

本发明涉及波长转换器，其具有分散在聚硅氧烷基体中的发光材料和无机纳米颗粒，基于所述聚硅氧烷基体和所述纳米颗粒的总重量，所述无机纳米颗粒占至少10重量％。

技术领域

本发明涉及包含有机硅材料的固态照明装置。更具体地，本发明涉及使用有机硅树脂作为固态照明装置中的发光材料的基体材料。

背景技术

有机硅用于固态照明装置，如发光二极管(LED)封装，主要用作粘合剂、磷光体密封剂和光学件，例如用于光提取的透镜。在典型的一般照明应用中，LED封装的工作温度可以高达90℃至110℃。对于要求更高的应用如汽车前照灯，LED封装可能会经历约125℃至150℃的温度，其中一些局部区域达到高至175℃。在新兴的高照度激光激活远程磷光体(laser-activated remote phosphor，LARP)或大功率LED投影应用中，温度甚至可能高于汽车应用的温度。

大多数甲基有机硅在低于约150℃的温度下保持其光学和机械特性数千小时。另一方面，它们可以在高于约200℃的温度下仅在几天内形成开裂。目前可用的UL列出的光学有机硅的相对温度指数(RTI)在105℃至150℃的范围内。苯基有机硅甚至更不稳定，在高于150℃的温度下迅速变脆且变黄色。结果，标准的甲基或苯基有机硅不太可能在高温和/或高通量应用(例如LARP或更新的大功率的LED)中存在的极端条件下生存。因此，许多高温/高通量应用需要当前使用的有机硅的替代材料。

发明内容

在一方面，提供了波长转换器，其具有分散在由低粘度甲氧基甲基硅氧烷前体形成的高度交联的硅氧烷网络中的发光材料。

在另一方面，提供了用于制造具有聚硅氧烷基体的波长转换器的方法。

在又一方面，提供了包括所述波长转换器的固态照明装置，例如磷光体转换的LED(pc-LED)或激光二极管。

本发明的聚硅氧烷基体材料在高温和高通量应用中比标准甲基有机硅更稳定，并且可以包括以下另外的优点：

·基于高度交联的聚硅氧烷的波长转换器可以制造成具有比丝网印刷的基于有机硅的转换器更干净/更清晰(sharper)的边缘；

·波长转换器可以在室温(或者，如果需要加速固化过程，则可以使用稍高的温度)下使用廉价的过程来制造；

·由于制造过程不需要高温或溶剂，因此该过程与几乎所有磷光体相容，因此从蓝到红的不同颜色、包括组合(例如冷白和暖白混合)是可能的；

·该技术与流延(tape casting)和冲制相容，这简化了制造步骤并降低了成本；

·高度交联的聚硅氧烷基体材料比标准有机硅粘性低得多，可以对转换器元件进行冲制而不会弄脏工具；

·该制造方法与其他方法相比可以产生在亮度和色点方面更均匀的波长转换器；

·因为前体材料是液体，所以可以向转换器元件中并入不同的添加剂，例如纳米颗粒、金属烷氧基前体、有机分子、聚合物等；以及

·甲氧基甲基硅氧烷前体适合与溶剂一起使用或不与溶剂一起使用。

附图说明

图1是甲氧基官能化的甲基聚硅氧烷和/或甲氧基官能化的甲基聚硅氧烷前体的示例性结构，其中甲氧基含量为约32重量％。重复单元的数目n可以变化。

图2是如何可以向聚硅氧烷网络中并入具有羟基(-OH)的纳米颗粒的示意图。这仅用于说明目的。其并不旨在意味着四个聚硅氧烷单元将与各纳米颗粒结合，或者不意味着每个羟基将参与交联。

图3示出了呈液体树脂(11)和固化(虚线，12)形式的优选甲氧基甲基硅氧烷的衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)的以ATR单位(ATR U)计的光谱/曲线(υ-以cm^-1计的波数)。