[發(fā)明專利]折射率匹配的復合材料和包含其的光源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380054373.0
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN104755966B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: M.措爾
• 申請（專利權）人: 奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司
• 主分類號: G02B1/04
• 分類號: G02B1/04;H01L33/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;楊思捷

公開了包括基質(zhì)和至少一種填料的復合材料。該基質(zhì)可以是包括無機核和聚合殼的核殼粒子組合體。可通過調(diào)節(jié)核的體積分數(shù)來調(diào)節(jié)核的折射率，以使該核殼粒子組合體的折射率匹配或基本匹配填料的折射率。因此可以獲得表現(xiàn)出填料的性質(zhì)的光學透明復合材料。還公開了制造這種復合材料的方法和包括這種復合材料的光源。

對相關申請的交叉引用

本申請要求2012年10月19日提交的美國臨時申請No. 61/716,141的權益。

領域

本公開大體上涉及復合材料，更特別涉及包括至少一種核殼粒子組合體和至少一種填料的復合材料。

背景

發(fā)光二極管（下文稱作“LED”或“LEDs”）可以生成在光譜特定區(qū)域中的可見光或不可見光。根據(jù)LED的材料組成，來自LED的光輸出可以是例如藍光、紅光、綠光、不可見的紫外光（UV）和/或近紫外光。當希望構造產(chǎn)生與LED的輸出顏色不同的發(fā)射顏色的LED光源時，已知利用光致發(fā)光將來自LED的具有第一波長或波長范圍的光輸出（即“初始光”或“激發(fā)光”）轉換成具有第二波長或波長范圍的光（即“二次光”或“發(fā)射光”）。

光致發(fā)光通常涉及用波長轉換材料，如熒光粉或熒光粉混合物吸收較高能量的初始光。初始光的吸收可以將該波長轉換材料激發(fā)至較高能態(tài)。當波長轉換材料回到較低能態(tài)時，其發(fā)射通常具有與初始光不同和更長的波長/波長范圍的二次光。二次光的波長/波長范圍取決于所用波長轉換材料的類型。因此，可以通過波長轉換材料的適當選擇獲得所需波長/波長范圍的二次光。這一過程可以被理解為“波長降頻轉換”，與包括波長轉換材料，如熒光粉的波長轉換結構結合以產(chǎn)生二次光的LED可以被描述為“熒光粉轉換LED”或“波長轉換LED”。

在已知構造中，將LED管芯，如III-氮化物管芯置于反光杯套件（package）和體積中，并在該管芯表面上直接沉積由波長轉換材料構成或包括波長轉換材料的共形層或薄膜。在另一已知構造中，可以在固體自立平面結構，如陶瓷板、含填料的聚合物材料（例如含熒光粉粒子填料的聚合物基質(zhì)）、單晶板或薄膜結構中提供波長轉換材料。這種板在本文中可以被稱作“波長轉換板”。在任何情況下，例如通過涂布、晶片鍵合、燒結、膠合等直接粘貼到LED管芯上的含波長轉換材料的結構可以被理解為是“芯片級轉換”構造或“CLC”。或者，遠離LED管芯安置的含波長轉換材料的結構可以被理解為是“遠程轉換”構造。

聚合物-熒光粉復合材料已被提出用作LED光源中的波長轉換結構。這種復合材料通常包括分散或以其它方式加載在聚合基質(zhì)，如有機硅中的一種或多種波長轉換材料，如熒光粉（例如黃色熒光粉、綠色銀光粉、紅色熒光粉等）的粒子。在許多情況中，此類復合材料中所用的聚合物具有1.3至1.6的折射率，而波長轉換熒光粉填料具有1.7至1.9的折射率。聚合基質(zhì)和填料之間的折射率差異可造成光在聚合物-熒光粉復合材料內(nèi)的明顯散射并可能由于高的全內(nèi)反射（TIR）而造成熒光粉-聚合物界面處的光損失。因此，這種聚合物-熒光粉復合材料的光學透明度低，并可能使這種復合材料不適合用作照明系統(tǒng)中的波長轉換材料。

此外，在波長轉換材料，如熒光粉將初始光轉換成二次光時，生成熱（例如Stokes熱）。由于它們的相對較低的熱導率，聚合物-熒光粉復合材料不能充分除去熒光粉粒子在轉換過程中生成的熱。這可能使熒光粉粒子過熱，以致可能降低它們的效力。過熱還可能造成熒光粉粒子和/或聚合基質(zhì)材料的降解。

因此，盡管已知的聚合物-熒光粉復合材料可用于一些用途，但由于它們的低光學透明度和/或低熱導率，它們在照明用途中的效用有限。

附圖簡述

應該參考下列詳述，它們應聯(lián)系下列附圖閱讀，其中類似數(shù)字代表類似部件：

圖1以橫截面圖解根據(jù)本公開的示例性核殼粒子。

圖2以橫截面圖解根據(jù)本公開的示例性核殼粒子組合體。