磷光体装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于光转换，特别是用于蓝光转换成白光的磷光体装置(30)。磷光体装置(30)包括具有安装面(11)的基底(10)。磷光体装置(30)还包括具有磷光体混合物(21)的聚合物(20)，其中所述聚合物(20)布置在安装面(11)上，并且其中磷光体混合物(21)包含金属纳米颗粒(5)，并且其中金属纳米颗粒(5)的含量为1.5mmol/kg聚合物(20)至3.0mmol/kg聚合物(20)。本发明专利技术还提供了相应的方法。

Phosphor device and method

The present invention provides a phosphor device (30) for light conversion, especially for blue light conversion to white light. The phosphor device (30) includes a base (10) having an installation surface (11). The phosphor device (30) also includes a polymer (20) having a phosphor mixture (21), wherein the polymer (20) is arranged on the mounting surface (11), and the phosphor mixture (21) contains metal nanoparticles (5), in which the content of metal nanoparticles (5) is 1.5 mol/kg polymer (20) to 3.0 mmol/kg polymer (20). The invention also provides a corresponding method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磷光体装置和方法
本专利技术涉及用于光转换的磷光体装置及其制造方法。
技术介绍
尽管适用于用以转换光的任何磷光体装置，但是将主要就与所谓的金属纳米颗粒结合的黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体描述本专利技术。蓝色LED(发光二极管)光转换为白光通常通过利用磷光体来实现。这些通常包含稀土(镧系元素)或过渡金属离子作为发光元素的无机固态磷光体通常沉积在晶体主体中，例如硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐和磷酸盐的氧化物；硫化物/硫氧化物；氮化物/氮氧化物；和氟化物/氟氧化物。发射光的波长取决于这些沉积的离子的能级。还作为活化剂遇到的这些沉积的离子是Ce、Dy、Er、Eu、Gd、Ho、Nd、Pr、Sm、Tb、Tm和Yb。上述主体和活化剂现今用于制造在LED工业中应用的磷光体。例如，这样的磷光体描述于US8663500B2、US8674388B2和US8686626B2中。此外，现今将可调谐的量子点发射和磷光体一起使用。然而，已知在量子点中具有镉(Cd)和其他受限重金属的量子点分别是有毒的并且难以操纵。因此，开发与蓝色LED组合使用的具有更好的激发特性和发射特性的新磷光体装置仍然是具有挑战性的。因此，需要特别是环境友好的用于光转换的改进的磷光体装置。因此，需要与蓝色LED组合使用的具有更好的激发特性和发射特性的改进的磷光体装置。
技术实现思路
本专利技术提供了具有权利要求1的特征的磷光体装置和具有权利要求11的特征的用于制造磷光体装置的方法。用于光转换，特别是用于蓝光转换成白光的磷光体装置包括具有安装面的基底。磷光体装置还包括具有磷光体混合物的聚合物，其中所述聚合物布置在安装面上。最后，磷光体装置的磷光体混合物包含金属纳米颗粒，其中金属纳米颗粒的含量为1.5mmol/kg聚合物至3.0mmol/kg聚合物。用于制造磷光体装置的方法包括在基底的安装面上布置具有磷光体混合物的聚合物的步骤。所述方法还包括向磷光体混合物中添加金属纳米颗粒的步骤，其中金属纳米颗粒的含量为1.5mmol/kg聚合物至3.0mmol/kg聚合物。最后，所述方法还包括通过使具有磷光体混合物和金属纳米颗粒的聚合物交联来封装基底的安装面的步骤。基底可以是透明的或半透明的。基底可以是例如基本上平滑的或者可以在相对于聚合物的相反位置上粗糙化以散射光。具有磷光体混合物的聚合物可以通过例如水解或悬浮而安装或布置在安装面上。这里描述的聚合物可以在涂覆之前通过合适的溶剂来稀释。或者，聚合物可以作为箔。聚合物可以为交联的聚合物基体，其中这里描述的金属纳米颗粒与磷光体混合物一起均匀地分布在聚合物基体内。金属纳米颗粒特别地是导电的，致使它们的光学特性由表面等离子共振(SPR)引起。因此，这里描述的磷光体装置提供更好的光学特性和更高的发射效率。这里描述的磷光体装置可以用于例如多个领域，包括生产白色发光二极管(WLED)、照明系统、显示系统、机动车应用、可以高压灭菌的医疗设备、便携式系统、成像、光纤、传感器设计、无源光源和/或光致发光材料涂层。本专利技术利用了以下发现：特别地导电的金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)纳米颗粒的光学特性由这些金属的表面等离子共振(SPR)引起。其中当用特定波长的光激发时，自由电子在纳米级金属表面上共同振荡的这种现象导致光(特别是蓝光)的波长相关性吸收和散射。胶体金属纳米颗粒的尺寸、形状和组成特别地决定SPR的吸收特性和发射特性。金属纳米颗粒的可控合成提供了调整磷光体混合物的磷光体的光学特性的途径。参照附图，本专利技术的另一些实施方案是另一些从属权利要求和以下描述的主题。在一个实施方案中，磷光体混合物包含黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体。这里描述的磷光体的通式例如对于黄色磷光体可以为((YGd)3Al5O12：Ce)，对于绿色磷光体可以为(Lu3Al5O12：Ce)，以及对于红色磷光体可以为(CaAlSiN3：Eu)。详细地：M1-xAl1+ySi1N3：Eu1+z(红色磷光体)，其中M选自具有Ca、Ba的碱土金属或它们的混合物，并且其中0.0001≤x≤0.0022，0.001≤y≤0.055以及0.005≤z≤0.25。M3+xAl5+yO12+z：Ce1+x(绿色磷光体)，其中M选自具有Yb、Lu的镧系元素或它们的混合物，并且其中0.0005≤x≤0.0022，0.0001≤y≤0.005以及0.0015≤z≤0.25。以及最后(MGd)3+xAl5+yO12：Ce1+x(黄色磷光体)，其中M选自具有Sc、Y的过渡金属或它们的混合物，并且其中0.0001≤x≤0.0022以及0.0001≤y≤0.0005。通过使用基于这些式的磷光体混合物，与金属纳米颗粒结合可以有效地获得在3000K至4000K之间的相关色温(CCT)范围。同时，与金属纳米颗粒结合可以有效地实现有效带宽为500纳米至700纳米的暖白光。在一个实施方案中，黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体配置成以1∶3∶1的重量比或1∶5∶1的重量比混合。通过将黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体以这里描述的比例混合，可以有效地实现上述在3000K至4000K之间的相关色温(CCT)和带宽为500纳米至700纳米的暖白光。优选地，红色磷光体和绿色磷光体的重量分数分别为2.8％至4.5％和14.0％至21.0％。黄色磷光体可以在1.0重量％至4.0重量％的范围内。在一个实施方案中，金属纳米颗粒包含银纳米颗粒、金纳米颗粒、银涂覆的氧化锌纳米六角体或金涂覆的氧化锌纳米六角体。明显的是，还可以将这里描述的金属纳米颗粒的混合物添加到聚合物中或者更确切地说磷光体混合物中。这里描述的金属纳米颗粒可以如下缩写：银纳米颗粒(AgNP)、或金纳米颗粒(AuNP)、或银涂覆的氧化锌纳米六角体(Ag@ZnO纳米六角体)或金涂覆的氧化锌纳米六角体(Au@ZnO纳米六角体)。这些金属纳米颗粒有效地支持期望范围内的光转换(特别是暖白光)。换言之，可以容易地实现结合磷光体混合物的表面等离子共振现象。此外，这里描述的金属纳米颗粒特别地是无毒掺杂物并因此是环境友好的。因此，可以避免具有例如镉(Cd)的量子点的毒性作用。在一个实施方案中，金属纳米颗粒的直径优选在20纳米至100纳米的范围内。该范围对于这里描述的在3000K至4000K之间的相关色温CCT和带宽为500纳米至700纳米的暖白光是特别优选的。在一个实施方案中，聚合物包括双组分聚合物或双组分有机硅。通过特别地使用双组分聚合物或双组分有机硅，可以容易地封装安装面，因为双组分聚合物或双组分有机硅可以在交联之前容易地安装或布置在安装面上。在一个实施方案中，双组分有机硅包括折射率为1.52至1.56的聚苯基硅氧烷。聚苯基硅氧烷特别地对于老化而言保持其光学特性和机械特性。因此，通过使用安装或布置在基底的安装面上的这样的高折射率封装剂可以提高磷光体装置的效率。该材料特别地对在400纳米至700纳米范围内的波长是稳定的。或者，双组分有机硅可以包括聚甲基硅氧烷或者聚苯基硅氧烷和聚甲基硅氧烷的混合物。这里描述的有机硅可以在涂覆之前通过合适的溶剂来稀释。在一个实施方案中，基底包含聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚碳酸酯。这些透明或半透明的基底在长期操作下特别地对黄变稳定。或者，可以使用可固化有机硅作为封装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光转换，特别是用于蓝光转换成白光的磷光体装置(30)，包括：具有安装面(11)的基底(10)；具有磷光体混合物(21)的聚合物(20)，其中所述聚合物(20)布置在所述安装面(11)上，以及其中所述磷光体混合物(21)包含金属纳米颗粒(5)，以及其中所述金属纳米颗粒(5)的含量为1.5mmol/kg所述聚合物(20)至3.0mmol/kg所述聚合物(20)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.21 EP 16189940.61.一种用于光转换，特别是用于蓝光转换成白光的磷光体装置(30)，包括：具有安装面(11)的基底(10)；具有磷光体混合物(21)的聚合物(20)，其中所述聚合物(20)布置在所述安装面(11)上，以及其中所述磷光体混合物(21)包含金属纳米颗粒(5)，以及其中所述金属纳米颗粒(5)的含量为1.5mmol/kg所述聚合物(20)至3.0mmol/kg所述聚合物(20)。2.根据权利要求1所述的磷光体装置(30)，其中所述磷光体混合物(21)包含黄色磷光体(22)、绿色磷光体(23)和红色磷光体(24)。3.根据权利要求2所述的磷光体装置(30)，其中黄色磷光体(22)、绿色磷光体(23)和红色磷光体(24)配置成以1:3:1的重量比混合。4.根据权利要求2所述的磷光体装置(30)，其中黄色磷光体(22)、绿色磷光体(23)和红色磷光体(24)配置成以1:5:1的重量比混合。5.根据前述权利要求中任一项所述的磷光体装置(30)，其中所述金属纳米颗粒(5)包含银纳米颗粒、金纳米颗粒、银涂覆的锌氧化物纳米六角体或金涂覆的锌氧化物纳米六角体。6.根据权利要求5所述的磷光体装置(30)，其中所述金属纳米颗粒(5)的直径优选在20纳米至100纳米的范围内。7.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：德夫里姆·柯塞奥卢，卡德里耶·埃尔泰金，
申请(专利权)人：伟视达电子工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：土耳其,TR