封闭环境中的量子点制造技术

本发明专利技术提供了一种用于提供光（101）的照明设备（100），包括具有光透射窗（210）的闭合腔室（200）以及配置成向腔室（200）中提供光源辐射（11）的光源（10），其中腔室（200）还封闭波长转换器（300），波长转换器（300）配置成将光源辐射（11）的至少部分转换成波长转换器光（301），其中光透射窗（210）对于波长转换器光（301）是透射的，其中波长转换器（300）包括发光量子点（30），发光量子点（30）在利用光源辐射（11）的至少部分进行激励时生成所述波长转换器光（301）的至少部分，并且其中闭合腔室（200）包括填充气体（40），填充气体（40）包括氦气、氢气、氮气和氧气中的一个或多个并且在19℃处具有至少5%的相对湿度。

Quantum dots in a closed environment

The present invention provides a method for providing a light (101) lighting equipment (100), including a light transmission window (210) closed chamber (200) and (200) the chamber is configured to provide light source radiation (11) light source (10), the chamber (200) is closed in wavelength conversion is (300), wavelength converter (300) configured to light radiation (11) at least partially converted into optical wavelength converter (301), wherein the light transmission window (210) for optical wavelength converter (301) is transmitted, the wavelength converter (300) includes a light emitting quantum dot quantum, (30) point (30) in the use of radiation source (11) at least part of the generation of the wavelength converter light excitation (301) at least in part, and the closed chamber (200) includes filling gas (40), (40) includes a helium filled gas One or more of gas, hydrogen, nitrogen, and oxygen and having a relative humidity of at least 5% at 19 DEG C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】封闭环境中的量子点
本专利技术涉及包括发光纳米颗粒的照明设备。本专利技术还涉及这样的照明设备的生产过程。
技术介绍
照明设备中的发光纳米晶体的密封在本领域中是已知的。例如，WO2011/053635描述了一种光发射二极管（LED）设备，包括：（a）蓝光发射LED；以及（b）包括多个发光纳米晶体的密闭密封的容器，其中容器关于LED放置以促进发光纳米晶体的下转换。发光纳米晶体的示例包括核/壳发光纳米晶体，其包括CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS或CdTe/ZnS。例如，发光纳米晶体分散在聚合基质中。JP2012009712描述了一种光发射设备，其包括发射激光的半导体激光器以及接收从半导体激光器发射的激励光并且发射光的光发射部分。半导体激光器和光发射部分提供在气密空间中，并且具有不多于预定水分含量的水分含量的干燥空气填充在气密空间中。
技术实现思路
量子点（qdot或QD）当前作为固态照明（SSL）应用（LED）中的磷光体而被研究。它们具有若干优点，诸如可调谐发射和窄发射带，其可以有助于显著地增加基于LED的灯的效力，尤其是在高CRI处。典型地，在有机液体中供应qdot，其中量子点被诸如油酸盐（油酸阴离子）之类的有机配体所围绕，其有助于改进点的发射效率以及使它们稳定在有机媒介中。量子点上的二氧化硅涂层的合成在本领域中是已知的。Koole等人（在R.Koole,M.vanSchooneveld,J.Hilhorst,C.deMelloDonegá,D.’tHart,A.vanBlaaderen,D.Vanmaekelbergh和A.Meijerink,Chem.Mater,20,p.2503–2512,2008中）描述了支持以下方面的实验证据：所提出的通过油包水（W/O）的反微乳剂合成的单分散二氧化硅球体（直径~35nm）中的疏水性半导体纳米晶体（或量子点，QD）的合并机制。荧光光谱用于研究在添加各种合成反应物时发生在QD表面处的快速配体交换。发现，水解TEOS具有针对QD表面的高亲和性并且取代疏水性胺配体，其使得QD能够转移到胶束的亲水性内部，其中发生二氧化硅生长。通过使用较强的结合性硫醇配体阻碍配体交换，所合并的QD的位置可以从中心控制到离心并且最终被控制到二氧化硅球体的表面。它们能够制得具有前所未有的35%的量子效率的QD/二氧化硅颗粒。同样参见上文，QD的二氧化硅包封（因而）用于使QD稳定在空气中并且保护它们以防与外部的化学相互作用。反胶束方法在90年代作为制作具有小尺寸分散（参见下文）的小（~20nm）二氧化硅颗粒的方法而引入。该方法还可以用于制作二氧化硅涂敷的QD。QD周围的本生有机配体在二氧化硅壳生长期间被无机二氧化硅前驱体分子取代。QD周围的无机二氧化硅壳具有使QD更加稳定抵抗光致氧化的前景，因为有机配体被视为常规（例如，油酸或十六胺）加盖QD中的弱链。然而，如通过反胶束方法所生长的二氧化硅看起来相对多孔，从而相比于有时候所暗示的情况而言使其成为抵挡氧气或水的较差屏障。对于具有有机配体的QD，环境条件中的稳定性不及一般期望的情况，并且发现，特别地，水是引起这样的QD的降级的根本原因。这可能导致基于量子点的照明设备，其随时间而具有不及合期望的情况的量子效率（QE）稳定性和/或色点稳定性。例如，可能感知到大的初始QE下降，或者可能感知到光致增亮效应，和/或可能感知到寿命期间的色点改变。因而，本专利技术的一方面是提供一种可替换的照明设备，其优选地进一步至少部分地缓解以上描述的缺陷中的一个或多个。令人惊喜地观察到，二氧化硅涂敷的QD要求某一量的水以确保最佳性能（QE和稳定性二者）。特别地，当QD使用在密闭密封的灯泡内时，令人惊喜地看起来，包括充足量的水是重要的。这样的应用的具体示例是氦气冷却的LED灯泡，其中数个LED在氦气气氛之下被放置在密闭密封的玻璃灯泡中（使用用于常规白炽灯泡的过程）。由于氦气的独特冷却性质，在这样的灯架构中要求有限的附加热沉，从而节省大量成本。然而，当QD使用在这样的闭合、无水环境中时，看到的是，总体性能比在环境中更差，并且观察到增加的初始淬灭和光致增亮效应。令人惊喜地发现，向其中封闭QD的密封环境（例如，He或He/Q2填充的灯泡）添加显著相对湿度（在室温下）尤其防止初始淬灭和光致增亮效应。因而，在第一方面中，本专利技术提供了一种照明设备，其包括具有光透射窗的闭合腔室以及配置成向腔室中提供光源辐射的光源，其中腔室还封闭波长转换器，波长转换器配置成将光源辐射的至少部分转换成波长转换器光，其中光透射窗对于波长转换器光是透射的，其中波长转换器包括发光量子点，发光量子点在利用光源辐射的至少部分激励时生成所述波长转换器光的至少部分，并且其中闭合腔室包括填充气体，特别地包括氦气、氢气（H2）、氮气（N2）和氧气（O2）中的一个或多个，并且（填充气体）特别地具有在19℃处至少1%，诸如特别地至少5%，但是特别地低于100%（在19℃处）的相对湿度（RH），诸如在5-95%的范围中，比如10-85%。看起来，相比于具有其它气体条件（诸如无水气体）的设备，这样的设备可以具有大幅更稳定的色点。另外，看起来，这样的设备可以大幅更少地遭受初始QE下降和/或QD的光致增亮效应。填充气体特别地具有相对高的热导率，诸如所指示的氦气、氢气、氮气和氧气，甚至更特别地，氦气和氢气中的至少一个或多个。因而，填充气体还可以作为冷却气体而应用（可选地，与热沉（还参见下文）组合）。另外，特别地，填充气体是相对惰性的，诸如氦气、氢气和氮气，甚至更特别地，氦气和氮气。因而，填充气体可以特别地包括氦气。本文中的气体填充物被定义为没有H2O的气体（组合物）。H2O的存在由气体（组合物）（即，气体填充物）的相对湿度来指示。具有光透射窗的闭合腔室配置成托管波长转换器。波长转换器因而特别地由闭合腔室封闭。为此目的，腔室可以包括壁，所述壁提供所述闭合腔室。术语“壁”还可以是指多个壁并且可以可选地包括多于一个元件。例如，壁的部分可以通过包括光源以及例如电子器件和热沉的元件或支撑物来提供，并且可以例如还包括PCB（印刷电路板）。因而，光源还可以由腔室封闭。然而，光源还可以在腔室外部。另外，还可以可能的是，光源的部分在腔室外部，并且光源的部分，特别地光发射表面，可以在腔室内。当光源配置在腔室外部时，或者当这样的光源的光发射表面配置在腔室外部时，光源将配置成经由辐射透射窗向腔室中提供光源辐射。因而，在这样的实例中，腔室可以包括对于光源辐射的至少部分而言透射的辐射透射窗。腔室的（多个）壁特别地是气密性的，即，基本上没有气体从腔室泄漏出来，或者在闭合腔室之后从腔室外部引入到腔室中。因而，包括光透射窗（以及可选地辐射透射窗）的（多个）壁特别地是气密性的。气体腔室因而可以特别地是密闭密封的。在实施例中，（多个）壁可以例如包括无机材料。在又一实施例中，（多个）壁可以包括有机材料，例如覆盖有（例如，无机）气密材料的层。无机壁部分和有机壁部分的组合也可以是可能的。可选地，照明设备还包括与透射窗、光源和波长转换器中的一个或多个热学接触的热沉。与填充气体一起，这可以提供良好的热学控制并且将降低操作温度。术语“热学”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备（100），包括（i）具有光透射窗（210）的闭合腔室（200）以及（ii）配置成向腔室（200）中提供光源辐射（11）的光源（10），其中腔室（200）还封闭波长转换器（300），波长转换器（300）配置成将光源辐射（11）的至少部分转换成波长转换器光（301），其中光透射窗（210）对于波长转换器光（301）是透射的，其中波长转换器（300）包括发光量子点（30），发光量子点（30）在利用光源辐射（11）的至少部分进行激励时生成所述波长转换器光（301）的至少部分，并且其中闭合腔室（200）包括填充气体（40），填充气体（40）包括氦气、氢气、氮气和氧气中的一个或多个并且在19℃处具有至少5%的相对湿度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.20 EP 14189526.8;2014.09.30 US 62/0573341.一种照明设备（100），包括（i）具有光透射窗（210）的闭合腔室（200）以及（ii）配置成向腔室（200）中提供光源辐射（11）的光源（10），其中腔室（200）还封闭波长转换器（300），波长转换器（300）配置成将光源辐射（11）的至少部分转换成波长转换器光（301），其中光透射窗（210）对于波长转换器光（301）是透射的，其中波长转换器（300）包括发光量子点（30），发光量子点（30）在利用光源辐射（11）的至少部分进行激励时生成所述波长转换器光（301）的至少部分，并且其中闭合腔室（200）包括填充气体（40），填充气体（40）包括氦气、氢气、氮气和氧气中的一个或多个并且在19℃处具有至少5%的相对湿度。2.根据权利要求1所述的照明设备（100），其中波长转换器（300）包括其中嵌入发光量子点（30）的硅氧烷基质（310）。3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（100），其中发光量子点（30）包括无机涂层（45）。4.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（100），其中填充气体包括氦。5.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（100），其中至少80%的填充气体（40）包括He，填充气体在19℃处还具有至少5%的相对湿度，并且其中腔室在19℃处不包括液态水。6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（100），其中至少95%的填充气体（40）包括He和O2，并且其中气体包括至多25%的氧。7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（100），其中闭合腔室（200）包括灯泡形状的光透射窗（210）。8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（100），其中光源（10）配置成提供蓝色光源辐射（11），并且其中波长转换器（300）配置成将光源辐射（11）的至少部...

【专利技术属性】
技术研发人员：R库勒，D韦尔德曼，MR博默，K清水，LJM库普曼斯，CE蒂梅林，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL