太阳城集团

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封闭环境中的量子点.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201580053295.1

申请日:

2015.09.16

公开号:

太阳城集团CN106716001A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 专利申请权的转移IPC(主分类):F21K 9/23登记生效日:20180404变更事项:申请人变更前权利人:皇家飞利浦有限公司变更后权利人:亮锐控股有限公司变更事项:地址变更前权利人:荷兰艾恩德霍芬变更后权利人:荷兰史基浦|||实质审查的生效IPC(主分类):F21K 9/23申请日:20150916|||公开
IPC分类号: F21K9/23(2016.01)I; F21K9/64(2016.01)I; F21V9/16; F21V31/00; F21Y115/10(2016.01)N 主分类号: F21K9/23
申请人: 皇家飞利浦有限公司
发明人: R.库勒; D.韦尔德曼; M.R.博默; K.清水; L.J.M.库普曼斯; C.E.蒂梅林
地址: 荷兰艾恩德霍芬
优先权: 2014.10.20 EP 14189526.8; 2014.09.30 US 62/057334
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 孙慧;陈岚
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201580053295.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.04.24|||2017.11.03|||2017.05.24

法律状态类型:

太阳城集团专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明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。

权利要求书

1.一种照明设备(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)的至少部分转换成具有
以下中的一个或多个的波长转换器光(301):绿色分量、黄色分量、橙色分量和红色分量。
9.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)包括固态光源。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100),还包括与以下中的一个或多个
热学接触的热沉(117):透射窗(210)、光源(10)和波长转换器(300)。
11.一种用于生产照明设备的过程,照明设备包括具有光透射窗(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,填充气体(40)在19℃处具有在19℃处至少1%
的相对湿度,过程包括在组装过程中组装具有光透射窗(210)的腔室(200)、光源(10)和波
长转换器(300),其中将填充气体(40)和水提供到所述腔室(200)。
12.根据权利要求11所述的过程,其中至少部分的组装过程在所述填充气体(40)中执
行。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的过程,其中在组装具有光透射窗(210)的腔室
(200)、光源(10)和波长转换器(300)之后,并且在将气体罩盖(207)提供给所述腔室(200)
之前,向所述腔室(200)提供气体。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的过程,其中在向所述腔室(200)提供气体罩盖
(207)之后获取填充气体(40)。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的过程,其中腔室(200)还包括在其寿命的至少
部分期间释放水的材料(240)。

说明书

封闭环境中的量子点

技术领域

本发明涉及包括发光纳米颗粒的照明设备。本发明还涉及这样的照明设备的生产
过程。

背景技术

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,其中容器太阳城集团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。

发明内容

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. van
Schooneveld, J. Hilhorst, C. de Mello Donegá, D. ’t Hart, A. van Blaaderen,
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,其随太阳城集团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,本发明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,本发明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”接
触在实施例中可以意指物理接触并且在另一实施例中可以意指经由(固体)热学导体接触。

特别地,光源是在操作期间至少在选自200-490nm范围的波长处发射(光源辐射)
光的光源,特别地,在操作期间至少在选自400-490nm范围的波长处发射光的光源,甚至更
特别地在440-490nm范围中。该光可以部分地由波长转换器纳米颗粒使用(进一步还参见下
文)。因而,在具体实施例中,光源配置成生成蓝光。在具体实施例中,光源包括固态LED光源
(诸如,LED或激光二极管)。术语“光源”还可以涉及多个光源,诸如2-20个(固态)LED光源。
因而,术语LED还可以是指多个LED。

如上文所指示的,光源配置成向腔室中提供光源辐射,所述腔室包括波长转换器。
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。因而,波长转换器在辐射
上耦合到光源。术语“在辐射上耦合”特别地意指光源和波长转换器彼此相关联使得由光源
发射的辐射的至少部分由波长转换器接收(并且至少部分地转换成发光)。

波长转换器光的至少部分是可见光,诸如绿色、黄色、橙色和/或红色光。波长转换
器将光源辐射“波长转换”成波长转换器光。波长转换器至少包括量子点。然而,波长转换器
还可以包括一个或多个其它发光材料,其在本文中还被指示为第二发光材料。这样的第二
发光材料(因而)可以可选地还嵌入在波长转换器中。然而,这样的第二发光材料还可以布
置在闭合腔室中的其它地方(或者可选地还在腔室外部)。

因而,波长转换器可以包括一个或多个发光材料,但是至少包括量子点。这些量子
点负责用于波长转换器光的至少部分。因而,发光量子点配置成在利用光源辐射的至少部
分的激励时生成波长转换器光的至少部分。波长转换器的发光应当从腔室逸出。因而,腔室
包括光透射窗。光透射窗包括固体材料,其对于由波长转换器生成的可见光的至少部分是
透射的。当光源配置在腔室外部时,辐射透射窗可以包括光透射窗。然而,可选地,这些是与
腔室(壁)不同的部分。

因而,设备特别地配置成生成照明设备光,其至少部分地包括波长转换器光,但是
其可以可选地还包括(其余)光源辐射。例如,波长转换器可以配置成仅部分地转换光源辐
射。在这样的实例中,设备光可以包括转换器光和光源辐射。然而,在另一个实施例中,波长
转换器还可以配置成转换所有光源辐射。

因而,在具体实施例中,照明设备配置成提供照明设备光,其包括光源辐射和转换
器光二者,例如前者为蓝光,并且后者包括黄光,或者黄光和红光,或者绿光和红光,或者绿
光、黄光和红光等。在又一具体实施例中,照明设备配置成提供仅包括转换器光的照明设备
光。这可以例如在辐照波长转换器的光源辐射作为经转换的光仅离开波长转换器的下游侧
(即,穿透到波长转换器中的所有光源辐射被波长转换器吸收)时发生(特别地,在透射模式
中)。

术语“波长转换器”还可以涉及多个波长转换器。这些可以布置在彼此的下游,但
是还可以布置成邻近彼此(可选地,甚至还与直接相邻的波长转换器物理接触)。所述多个
波长转换器可以在实施例中包括具有不同光学性质的两个或更多子集。例如,一个或多个
子集可以配置成生成具有第一频谱光分布的波长转换器光,比如绿光,并且一个或多个子
集可以配置成生成具有第二频谱光分布的波长转换器光,比如红光。可以应用多于两个或
更多的子集。当应用具有不同光学性质的不同子集时,例如,可以提供白光和/或设备光
(即,转换器光和可选的其余光源辐射(保留在波长转换器的下游))的颜色。特别地,当应用
多个光源时,其中两个或更多子集可以被单独地控制,其在辐射上与具有不同光学性质的
所述两个或更多波长转换器子集耦合,设备光的颜色可以是可调谐的。制得白光的其它选
项也是可能的(同样参见下文)。当照明设备包括多个光源时,则这些可以可选地被独立地
控制(利用(外部)控制单元)。

如上文指示的第二发光材料可以包括一个或多个发光材料,其选自包括以下各项
的组:含二价铕的氮化物发光材料,或者含二价铕的氧氮化物(oxonitride)发光材料,诸如
选自包括以下各项的组的一个或多个材料:(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Mg,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,
Sr,Ca)2Si5N8:Eu。

第二发光材料还可以包括选自包括以下各项的组的一个或多个发光材料:含三价
铈的石榴石和含三价铈的氧氮化物。氧氮化物材料在本领域中通常还被指示为氮氧化物材
料。这样的含铈石榴石可以利用通式A3B5O12:Ce3+指示,其中A可以包括Y、Sc、La、Gd、Tb和照
明单元中的一个或多个,并且其中B包括Al和Ga中的一个或多个。特别地,A包括Y、Gd和Ly中
的一个或多个,并且B包括Al和Ga中的一个或多个,特别地至少(或仅有)Al。因而,含铈石榴
石可以特别地包括(Y,Gd,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce3+类别。在该类别内的成员的示例是Y3Al5O12:
Ce3+和Lu3Al5O12:Ce3+等。

第二发光材料还可以包括四价锰掺杂的材料。特别地,G2ZF6:Mn类别的成员可以是
相关的,其中G选自碱性元素(诸如,Li、Na、K等)的组,并且其中Z选自Si、Ge、Ti、Hf、Zr、Sn的
组。该类别在本文中还指示为K2SiF6:Mn类别,其是复合氟化物系统的类别。该类别内的材料
具有立方体氟硅钾石或六边形Demartinite类型的晶体结构。该类别内的成员的示例是
K2SiF6:Mn(IV;即,四价锰)。

第二发光材料还可以包括有机发光材料,诸如二萘嵌苯衍生物。

本文中的术语“类别”或“组”特别地是指具有相同晶体学结构的材料的群组。另
外,术语“类别”还可以包括阳离子和/或阴离子的部分置换。例如,在以上提及的一些类别
中,Al-O可以部分地被Si-N取代(或者反过来)。

另外,将以上指示的发光材料指示为掺杂有铕(Eu)或铈(Ce)或锰(Mn)的事实不排
除共掺质的存在,诸如Eu,Ce,其中铕与铈共掺杂,Ce,Pr,其中铈与镨共掺杂,Ce,Na,其中铈
与钠共掺杂,Ce,Mg,其中铈与镁共掺杂,Ce,Ca,其中铈与钙共掺杂等等。共掺杂在本领域中
是已知的并且已知有时增强量子效率和/或调谐发射频谱。

在实施例中,光透射窗(和/或可选地还有辐射透射窗)可以包括选自包括透射有
机材料支撑物的组的一个或多个材料,诸如选自包括以下各项的组:PE(聚乙烯)、PP(聚丙
烯)、PEN(聚乙烯萘)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
(Plexiglas或Perspex)、乙酸丁酸纤维素(CAB)、硅树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙
二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)和
COC(环烯共聚物)。然而,在另一个实施例中,光透射窗(和/或可选地还有辐射透射窗)可以
包括无机材料。优选的无机材料选自包括以下各项的组:玻璃、(熔融)石英、透射陶瓷材料
和硅树脂。还可以应用混合材料,包括无机和有机部分二者。特别优选的是PMMA、透明PC或
者玻璃作为用于光透射窗(和/或可选地还有辐射透射窗)的材料。

光透射窗(和/或可选地还有辐射透射窗)可以基本上透明,但是可以可替换地(独
立地)选择为半透明的。例如,材料可以嵌入在窗中以增加半透明度和/或窗可以是磨砂的
(诸如,利用喷砂处理)(进一步还参见下文)。通过提供半透明的光透射窗,腔室内的元件可
以较不可见或者可以是不可见的,其可能是合期望的。因而,对于光透射窗和选项辐射透射
窗,应用光(辐射)透射材料。特别地,对于由发光材料(即,特别地发光量子点)生成并且具
有选自可见波长范围的波长的光,材料具有在50-100%的范围中,特别地在70-100%的范围
中的光透射。以此方式,支撑盖体对于来自发光材料的可见光是透射的。透射或光可渗透性
可以通过向材料提供具有第一强度的特定波长处的光并且将在透射通过材料之后所测量
的该波长处的光的强度与在该特定波长处向材料提供的光的第一强度相关来确定(还参见
CRC化学和物理手册的E-208和E-406,第69版,1088-1989)。

在具体实施例中,闭合腔室包括灯泡形状的光透射窗。以此方式,可以提供一种翻
新的白炽灯。然而,也可以应用其它翻新类型腔室,比如管状腔室(T型灯,诸如T8灯管)等。
然而,腔室还可以以其它形状形成并且还可以用于取代现有照明灯具。

如上文所指示的,腔室包括填充气体,其包括氦气、氢气、氮气和氧气中的一个或
多个并且具有19℃处至少1%,诸如特别地至少5%的相对湿度,但是特别地低于100%,诸如在
5-95%,比如10-85%的范围中(在19℃处)。上界特别地低于100%,使得当光源使用在比19℃
低的温度处时,(基本上)不存在水的凝结。因而,特别地,19℃处的相对湿度为95%或更低,
诸如90%或更低,比如85%或更低,诸如在最大80%处。特别地选取1%的下限以提供期望的稳
定性效果(同样参见上文)。特别地,至少5%相对湿度的下限可以提供期望的稳定性效果。对
于腔室中的相对湿度的确定,可以应用Karl Fischer分析,其在本领域中是已知的。该分析
还称为Karl Fisch滴定法。相对湿度是以百分比表述的气体中所存在的H2O量(水蒸气的局
部压力)相对于如果气体饱和则将存在的量的比值。

因而,看起来对于量子点而言,氦气作为气氛,和/或可选地,一个或多个其它高热
导率气体是有益的。特别地,氦气和/或其它气体用于冷却。冷却对于LED效率是重要的。特
别地,同样对于基于QD的LED,较低温度一般将意味着较长的稳定性(寿命)和较高的lm/W效
率(由于较高QE所致)。然而,令人惊喜的是,一些H2O的存在进一步有益。在具体实施例中,
至少70%(不包括H2O),诸如特别地至少75%,诸如至少80%的填充气体包括He。百分比是指体
积百分比。另外,一些氧气的存在也可以令人惊喜地是有益的。因而,在过去的解决方案中
所力图的是尝试尽可能良好地密封量子点以防水和氧气,而在本发明中,向其中布置量子
点的腔室中有意地提供一些水,以及可选地还有一些氧气。在又另外的实施例中,填充气体
包括(至少)氦气和氧气。在具体实施例中,至少95%,诸如至少99%的填充气体(没有考虑
H2O)包括He和O2,并且其中气体包括最多30%的氧气,诸如最多25%的氧气,比如最多20%的氧
气。鉴于其它热学能量管理以及还有照明设备的稳定性,较大量的氧气可能较不合期望。可
以可用的其它气体可以选自(其它)惰性气体,H2和N2,特别地H2和N2。如上文所指示的,RH是
至少1%,甚至更多地,至少5%,诸如至少10%。特别地,在19℃处,腔室不包含液态水。

量子点可以可选地还嵌入在基质中。例如,量子点可以(均匀地)分散在(聚合)基
质中。特别感兴趣的基质是硅氧烷(其通常还被指示为硅树脂)。当组合硅氧烷起始材料和
QD时,可以利用已知的硅氧烷生产过程来获取其中分散量子点的硅氧烷。因而,在具体实施
例中,波长转换器包括其中嵌入发光量子点的硅氧烷基质。相关的硅氧烷基质包括例如聚
二甲基硅氧烷(PDMS)和聚二苯基硅氧烷(PDPhS)中的一个或多个。然而,也可以应用其它基
质,诸如硅氮烷和丙烯酸酯中的一个或多个。即便将QD嵌入在基质中,看起来的是,如本文
中限定的气体条件对于光设备(特别地,QD)性质也是有益的。这样的基质可能对于水而言
不是完全不可渗透的。因而,甚至在QD嵌入(硅树脂)基质中时,如以上指示的填充气体也是
合期望的。

量子点可以提供为裸露颗粒,或者例如可以提供为核-壳颗粒。术语“壳”还可以是
指多个壳。另外,核-壳颗粒未必是球形的;它们还可以例如具有量子棒类型或者四角状类
型(或其它多荚类型)等。在下文提供另外的示例。裸露颗粒或核是光学有效部分。壳用作一
种保护并且通常包括类似类型的材料,诸如ZnSe核和ZnS壳(同样参见下文)。这样的颗粒在
商业上在有机液体中可得到,其中有机配体附连到这样的颗粒以得到更好的分散。在本文
中,颗粒的外层是最远离裸露颗粒或核的中心部分的层。在ZnS壳的情况下,该外层将是QD
的ZnS表面。然而,本发明不限于具有ZnS壳和ZnSe核的量子点。以下描述数个可替换的量子
点。

在这样的外层上,可以提供(二氧化硅)涂层,从而提供具有(二氧化硅)涂层的裸
露量子点或者具有(二氧化硅)涂层的核-壳量子点。利用二氧化硅涂敷量子点导致通过二
氧化硅前驱体分子对有机配体的取代,所述二氧化硅前驱体分子可以充当更加稳定的无机
配体。此外,二氧化硅层可以形成抵挡例如光致氧化物种的保护屏障。特别地,涂层完全覆
盖外层。在QD周围提供二氧化硅涂层的合适方法尤其由Koole等人(参见上文)以及其中引
用的参考文献所描述。在没有封闭纳米颗粒的情况下的二氧化硅颗粒的合成首先由Stöber
等人(J. Colloid Interface Sci. 1968, 62)开发,其允许均一尺寸和形状的二氧化硅球
体在例如乙醇相中的生长。制作二氧化硅球体的第二种方法使用非极性相中的胶束并且被
称为反胶束方法(或反微乳剂方法),并且由Osseo-Asare, J. Colloids. Surf. 1990,
6739首先提出。二氧化硅颗粒生长在经限定的水滴中,其导致可以相当容易地控制的均一
尺寸分布。该方案通过将纳米颗粒引入在二氧化硅中而扩展。相比于Stöber方法,该方案的
主要优点在于,可以涂敷疏水性和亲水性颗粒二者,不要求事先的配体交换,并且存在颗粒
尺寸和尺寸分散之上的更多控制。

本发明不限于这些方法之一。然而,在具体实施例中,涂敷过程在包含所述量子点
的胶束中执行,特别地使用反胶束方法,如同样在通过引用并入本文的Koole等人中讨论。
因而,涂敷过程特别地是其中向QD的外层提供涂层(特别地,氧化物涂层,甚至更特别地二
氧化硅涂层)的过程,并且该涂敷过程特别地在其中封闭QD的胶束中执行。胶束可以特别地
限定为分散在液体介质中的表面活性剂分子的聚集体。含水溶液中的典型胶束与接触周围
溶剂的亲水“头”区形成聚集体,从而螯合胶束中心中的疏水单尾区。反胶束是相反情况,其
使用非极性溶液并且其中亲水“头”指向内并且疏水尾区与非极性介质接触。因而,量子点
还可以包括经涂敷的量子点,诸如例如包括二氧化硅涂层的核-壳QD。特别地,涂层包括二
氧化硅(SiO2)涂层。可替换地或者此外,涂层可以包括二氧化钛(TiO2)涂层、氧化铝(Al2O3)
涂层或者氧化锆(ZrO2)涂层。涂层特别地在湿法化学方案中提供。另外,涂层特别地是无机
涂层。因而,在实施例中,发光量子点包括无机涂层。

即便涂敷QD,看起来如本文中限定的气体条件对于光设备(特别地,QD)性质而言
也是有益的。而且,特别地经由湿法化学过程可获得的这样的涂层可能对于水而言不是完
全不可渗透的。因而,甚至当涂敷QD时,如上文指示的填充气体也是合期望的。

因而,在照明设备的又一更具体的实施例中,发光量子点包括无机涂层,其中波长
转换器包括(硅氧烷)基质,其中嵌入具有所述无机涂层的发光量子点。

在本文中指示为波长转换器纳米颗粒的量子点或发光纳米颗粒可以例如包括选
自包含以下各项的组的II-VI族化合物半导体量子点:CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe,
ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS,
HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe,
HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS,
HgZnSeTe和HgZnSTe。在另一实施例中,发光纳米颗粒可以例如是选自包括以下各项的组的
III-V族化合物半导体量子点:GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs,
GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs,
GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs和InAlPAs。在又一实施例中,发
光纳米颗粒可以例如是选自包括以下各项的组的I-III-VI2黄铜矿类型的半导体量子点:
CuInS2, CuInSe2, CuGaS2, CuGaSe2, AgInS2, AgInSe2, AgGaS2和AgGaSe2。在又一实施例
中,发光纳米颗粒可以例如是I-V-VI2半导体量子点,诸如选自包括LiAsSe2, NaAsSe2和
KAsSe2的组。在又一实施例中,发光纳米颗粒可以例如是IV-VI族化合物半导体纳米晶体,
诸如SbTe。在具体实施例中,发光纳米颗粒选自包括以下各项的组:InP, CuInS2, CuInSe2,
CdTe, CdSe, CdSeTe, AgInS2和AgInSe2。在又一实施例中,发光纳米颗粒可以例如是II-
VI、III-V、I-III-V和IV-VI族化合物半导体纳米晶体之一,其选自以上描述的具有内部掺
杂剂的材料,诸如ZnSe:Mn, ZnS:Mn。掺杂剂元素可以选自Mn, Ag, Zn, Eu, S, P, Cu,
Ce, Tb, Au, Pb, Tb, Sb, Sn和Tl。在本文中,基于发光纳米颗粒的发光材料还可以包括
不同类型的QD,诸如CdSe和ZnSe:Mn。

看起来尤其有利的是使用II-VI量子点。因而,在实施例中,基于半导体的发光量
子点包括II-VI量子点,特别地选自包括以下各项的组:CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe,
ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS,
HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe,
HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS,
HgZnSeTe和HgZnSTe,甚至更特别地选自包括以下各项的组:CdS, CdSe, CdSe/CdS和CdSe/
CdS/ZnS。然而,在实施例中,应用无Cd的QD。在具体实施例中,波长转换器纳米颗粒包括
III-V QD,更特别地基于InP的量子点,诸如核-壳InP-ZnS QD。要指出的是,术语“InP量子
点”或者“基于InP的量子点”以及类似术语可以涉及“裸露的”InP QD,但是还涉及核-壳InP
QD,其具有InP核上的壳,诸如核-壳InP-ZnS QD,比如InP-ZnS QD棒中点。

发光纳米颗粒(没有涂层)可以具有在大约1-50nm,特别地1-20nm,诸如1-15nm,比
如1-5nm的范围中的尺寸;特别地,至少90%的纳米颗粒分别具有在所指示的范围中的尺寸,
(即,例如至少90%的纳米颗粒具有在2-50nm范围中的尺寸,或者特别地,至少90%的纳米颗
粒具有在5-15nm范围中的尺寸)。取决于纳米颗粒的形状,术语“尺寸”特别地涉及长度、宽
度和直径中的一个或多个。在实施例中,波长转换器纳米颗粒具有在从大约1到大约1000纳
米(nm)的范围中的平均颗粒大小,并且优选地在从大约1到大约100nm的范围中。在实施例
中,纳米颗粒具有在从大约1-50nm的范围中的平均颗粒大小,特别地1到大约20nm,并且一
般地至少1.5nm,诸如至少2nm。在实施例中,纳米颗粒具有在从大约1到大约20nm范围中的
平均颗粒大小。

典型的点可以由二元合金制成,诸如硒化镉、硫化镉、砷化铟和磷化铟。然而,点还
可以由三元合金制成,诸如硒硫化镉。这些量子点可以在量子点体积内包含像100到100,
000个那么少的原子,其中直径为10至50个原子。这对应于大约2到10纳米。例如,可以提供
(球形)颗粒,诸如CdSe、InP或CuInSe2,其中直径为大约3nm。发光纳米颗粒(没有涂层)可以
具有球形、立方体、棒、线、盘、多荚等形状,其中一个维度上的大小小于10nm。例如,可以提
供具有长度20nm和直径4nm的CdSe的纳米棒。因而,在实施例中,基于半导体的发光量子点
包括核-壳量子点。在又一实施例中,基于半导体的发光量子点包括棒中点纳米颗粒。也可
以应用不同类型的颗粒的组合。例如,可以应用核-壳颗粒和棒中点,和/或可以应用前述纳
米颗粒中的两个或更多个的组合,诸如CdS和CdSe。此处,术语“不同类型”可以涉及不同几
何形状以及不同类型的半导体发光材料。因而,还可以应用(以上指示的)量子点或发光纳
米颗粒中的两个或更多个的组合。因而,在实施例中,量子点具有选自包括以下各项的组的
形状:球体、立方体、棒、线、盘和多荚等。还可以应用不同类型的颗粒的组合。此处,术语“不
同类型”可以涉及不同几何形状以及不同类型的半导体发光材料。因而,也可以应用(以上
指示的)量子点或发光纳米颗粒中的两个或更多个的组合。

在实施例中,纳米颗粒或QD可以包括半导体纳米晶体,其包括包含第一半导体材
料的核以及包含第二半导体材料的壳,其中壳部署在核的表面的至少部分之上。包括核和
壳的半导体纳米晶体或QD还称为“核/壳”半导体纳米晶体。

例如,半导体纳米晶体或QD可以包括具有化学式MX的核,其中M可以为镉、锌、镁、
汞、铝、镓、铟、铊或其混合物,并且X可以是氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、锑或其混合物。适于用
作半导体纳米晶体核的材料的示例包括但不限于ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS,
CdSe, CdTe, MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe,
InAs, InN, InP, InSb, AlAs, AIN, AlP, AlSb, TIN, TIP, TlAs, TlSb, PbO, PbS,
PbSe, PbTe, Ge, Si, 包括前述任一项的合金和/或包括前述任一项的混合物,包括三元
和四元混合物或合金。

壳可以是具有与核的组成相同或不同的组成的半导体材料。壳包括核表面上的半
导体材料的外涂层。半导体纳米晶体可以包括IV族元素、II-VI族化合物、II-V族化合物、
III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、
II-IV-V族化合物、包括前述任一项的合金和/或包括前述任一项的混合物,包括三元和四
元混合物或合金。示例包括但不限于ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe,
MgS, MgSe, GaAs, GaN, GaP, GaSe, GaSb, HgO, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InN, InP,
InSb, AlAs, AIN, AlP, AlSb, TIN, TIP, TlAs, TlSb, PbO, PbS, PbSe, PbTe, Ge,
Si, 包括前述任一项的合金和/或包括前述任一项的混合物。例如,ZnS, ZnSe或CdS外涂层
可以生长在CdSe或CdTe半导体纳米晶体上。例如在美国专利6,322,901中描述外涂敷过程。
通过在外涂敷期间调节反应混合物的温度并且监视核的吸收谱,可以获得具有高发射量子
效率和窄尺寸分布的经外涂敷的材料。外涂层可以包括一个或多个层。外涂层包括至少一
个半导体材料,其与核的组成相同或不同。优选地,外涂层具有从大约一个到大约十个单层
的厚度。外涂层还可以具有大于十个单层的厚度。在实施例中,多于一个外涂层可以包括在
核上。

在实施例中,周围的“壳”材料可以具有比核材料的带隙更大的带隙。在某些其它
实施例中,周围的壳材料可以具有比核材料的带隙小的带隙。在实施例中,壳可以选取成以
便具有与“核”衬底的原子间距接近的原子间距。在某些其它实施例中,壳和核材料可以具
有相同的晶体结构。半导体纳米晶体(核)壳材料的示例包括但不限于:红色(例如,(CdSe)
ZnS(核)壳)、绿色(例如,(CdZnSe)CdZnS(核)壳等)以及蓝色(例如,(CdS)CdZnS(核)壳),进
一步还参见以上例如基于半导体的特定波长转换器纳米颗粒。在本文中,术语“半导体纳米
晶体”和“QD”可互换地使用。用于量子点的另一术语是发光纳米晶体。

因而,以上提及的外表面可以是裸露量子点(即,不包括另外的壳或涂层的QD)的
表面,或者可以是经涂敷的量子点的表面,诸如核-壳量子点(比如,核-壳或棒中点),即壳
的(外)表面。接枝配体因而特别地接枝到量子点的外表面,诸如棒中点QD的外表面。

因此,在具体实施例中,波长转换器纳米颗粒选自包括核-壳纳米颗粒的组,其中
核和壳包括以下中的一个或多个:CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe,
HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe,
CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS,
CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe,
GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP,
AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs,
GaInPAs, InAlNP, InAlNAs和InAlPAs。一般而言,核和壳包括相同类别的材料,但是本质
上包括不同的材料,比如围绕CdSe核的ZnS壳等。在实施例中,量子点包括核/壳发光纳米晶
体,其包括CdSe/ZnS, InP/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdTe/CdS或CdTe/ZnS。

如上文所述的照明设备可以以不同方式可获得。例如,处理的部分可以在所指示
的填充气体中完成,从而允许要利用填充气体填充的腔室紧随有利用罩盖对腔室的闭合。
在另一个实施例中,照明设备可以基本上是经组装的,但是腔室可以包括用于利用填充气
体填充腔室的气体柱。在填充腔室之后,可以利用罩盖闭合气体柱。在可以与前面的实施例
中的一个或多个组合的又一实施例中,气体气氛的部分可以由释放组分中的一个或多个的
(闭合)腔室中的材料来提供。

因而,在另外的方面中,本发明还提供了一种用于照明设备的生产的过程,该照明
设备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,填充气体在19℃处包括氦气、氢气、氮气和氧气以及气态水中的一个或多个,所述
过程包括在组装过程中组装具有光透射窗的腔室、光源和波长转换器,其中将填充气体(包
括氦气、氢气、氮气和氧气中的一个或多个)和水提供到所述腔室。在将填充气体(和(水)
气)提供到腔室之后,可以闭合腔室(诸如,通过密闭密封)。

在本文中,短语“填充气体(特别地)在19℃处包括氦气、氢气、氮气和氧气以及气
态水中的一个或多个”以及类似短语不意味着在该温度处向腔室提供填充气体。相比之下,
气体可以分离地提供,可以将H2O提供为水等。然而,填充气体使得当腔室闭合并且填充气
体处于腔室中时,在19℃处,填充气体包括氦气和/或其它气体中的一个或多个,以及气态
水。另外,在该温度处,腔室将特别地不包括液态水。

另外,短语“填充气体包括氦气、氢气、氮气和氧气(以及19℃处的气态水)中的一
个或多个”以及类似短语包括,在实施例中,腔室内的压力——至少在灯的操作期间——不
同于大约1巴,诸如例如0.5-1.5巴,比如例如0.5-1巴,比如0.7-0.9巴。例如,腔室可以包括
在大幅大于1巴的压强处的气体。然而,在腔室的该压力处以及在19℃处,腔室包括气态水。
另外,在该温度和压力处,腔室将特别地不包括液态水。条件“填充气体在19℃处包括氦气、
氢气、氮气和氧气中的一个或多个”以及类似条件,诸如“包括填充气体,该填充气体包括氦
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%但是低于100%的相对湿度”
以及类似短语特别地涉及照明设备不在操作中(在19℃处)的情形。

因而,在具体实施例中,组装过程的至少部分在所述填充气体中执行。在又一具体
实施例中,在组装具有光透射窗的腔室、光源和波长转换器之后,并且在向所述腔室提供气
体罩盖之前,向所述腔室提供气体。在又一具体实施例中,在向所述腔室提供气体罩盖之
后,获取填充气体。在后一个实施例中,人们可以例如在腔室中包括沸石或其它材料,其可
以配置成在其寿命的部分期间在腔室内释放水。因而,在又另外的实施例中,腔室还包括在
其寿命的至少部分期间释放水的材料。因而,腔室可以填充有干燥填充气体,并且H2O可以
分离地添加。在另一个实施例中,向腔室提供具有所指示的相对湿度的填充气体(其中在腔
室闭合/密封之后)。

术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光生成部件(此处特别地,第一
光源)的光的传播的布置,其中相对于来自光生成部件的光束内的第一位置,光束中更接近
光生成部件的第二位置为“上游”,并且光束内更远离光生成部件的第三位置为“下游”。

照明设备可以是例如办公照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家用照明系
统、重点照明系统、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自点亮显示系
统、像素化显示系统、分段式显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示符标志系
统、装饰性照明系统、便携式系统、机动车应用、温室照明系统、园艺照明或LCD背光照明的
部分或者可以应用于其中。

如上文所指示的,照明单元可以用作LCD显示设备中的背光照明单元。因而,本发
明还提供了一种LCD显示设备,包括如本文中限定的照明单元,其被配置为背光照明单元。
本发明还在另外的方面中提供了一种包括后向照明单元的液晶显示设备,其中后向照明单
元包括如本文中限定的一个或多个照明设备。

本文中的术语白光对于本领域中的技术人员是已知的。其特别地涉及具有大约
2000和20000K,特别地2700-20000K之间的相关色温(CCT)的光,以用于特别地在大约2700K
和6500K的范围中的一般照明,以及用于特别地在大约7000K和20000K的范围中的背光照明
目的,并且特别地在距BBL(黑体轨迹)大约15 SDCM(颜色匹配标准偏差)内,特别地在距BBL
大约10 SDCM内,甚至更特别地在距BBL大约5 SDCM内。

在实施例中,光源还可以提供具有大约5000和20000K之间的相关色温(CCT)的光
源辐射,例如直接磷光体转换的LED(具有磷光体薄层的蓝光发射二极管以用于例如获取
10000K)。因而,在具体实施例中,光源配置成提供具有在5000-20000K的范围中,甚至更特
别地在6000-20000K,诸如8000-20000K的范围中的相关色温的光源辐射。相对高的色温的
优点可以在于,可以存在光源辐射中的相对高的蓝色分量。

在具体实施例中,光源配置成提供蓝色光源辐射,并且波长转换器配置成将光源
辐射的至少部分转换成具有绿色分量、黄色分量、橙色分量和红色分量中的一个或多个的
波长转换器光。以此方式,照明设备可以提供白光。另外,除配置成向量子点提供激励光的
光源之外,照明设备还可以包括一个或多个光源,特别地为不主要配置成向量子点提供辐
射以便由这些量子点进行波长转换的固态光源。例如,除UV和/或蓝色LED之外,照明设备还
可以包括蓝色和/或绿色和/或黄色和/或橙色和/或红色LED。利用这样的照明设备,照明设
备光可以进行进一步的颜色调谐。术语“绿色分量”以及类似术语指示光学频谱将示出绿色
(或以其它方式指示的)波长范围中的强度。

术语“紫色光”或“紫色发射”特别地涉及具有在大约380-440nm范围中的波长的
光。术语“蓝色光”或“蓝色发射”特别地涉及具有在大约440-490nm范围中的波长的光(包括
一些紫色和青色色调)。术语“绿色光”或“绿色发射”特别地涉及具有在大约490-560nm范围
中的波长的光。术语“黄色光”或“黄色发射”特别地涉及具有在大约540-570nm范围中的波
长的光。术语“橙色光”或“橙色发射”特别地涉及具有在大约570-600范围中的波长的光。术
语“红色光”或“红色发射”特别地涉及具有在大约600-750nm范围中的波长的光。术语“粉色
光”或“粉色发射”是指具有蓝色和红色分量的光。术语“可见”、“可见光”或“可见发射”是指
具有在大约380-750nm范围中的波长的光。

本文中诸如在“基本上所有光”中或者在“基本上包括”中的术语“基本上”将由本
领域技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括具有“完整地”、“完全地”、“所有”等的实施
例。因而,在实施例中,也可以移除修饰性的基本上。在适用的情况下,术语“基本上”还可以
涉及90%或更高,诸如95%或更高,特别地99%或更高,甚至更特别地99.5%或更高,包括100%。
术语“包括”还包含其中术语“包括”意指“由……构成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及
在“和/或”之前和之后提及的项目中的一个或多个。例如,短语“项目1和/或项目2”以及类
似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在实施例中可以是指“由……
构成”,但是在另一个实施例中也可以是指“至少包含所限定的物种以及可选地一个或多个
其它物种”。

另外,在说明书中以及在权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似的元
件并且未必用于描述顺序或太阳城集团次序。要理解到,如此使用的术语在适当的情境之下是可
互换的,并且本文描述的本发明的实施例能够以除本文描述或图示的之外的其它顺序进行
操作。

本文中的设备尤其在操作期间进行描述。如对于本领域技术人员将是清楚的,本
发明不限于操作的方法或者操作中的设备。

应当指出的是,以上提及的实施例说明而非限制本发明,并且本领域技术人员将
能够设计许多可替换的实施例而不脱离随附权利要求的范围。在权利要求中,置于括号之
间的任何参考标记不应当解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除
权利要求中陈述的那些之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多
个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于经适当编程
的计算机而实现。在枚举若干部件的设备权利要求中,这些部件中的若干个可以通过同一
个硬件项目体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施
的组合不能用于获益。

本发明还应用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或
多个的设备。本发明还太阳城集团包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个
或多个的方法或过程。

在本专利中讨论的各种方面可以组合以便提供附加优点。另外,本领域技术人员
将理解到,实施例可以组合,并且还可以组合多于两个的实施例。另外,特征中的一些可以
形成用于一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现在将仅作为示例参照随附示意图来描述本发明的实施例,其中对应参考符号指
示对应部分,并且其中:

图1a示意性描绘了基于量子点的发光材料的实施例;

图1b示意性描绘了基于量子点的发光材料的实施例;

图1c示意性描绘了波长转换器的实施例;

图2a-2e示意性描绘了照明设备的实施例;以及

图3示出其中测试水的影响的实验。

示意图未必按照比例。

具体实施方式

图1a示意性描绘了基于量子点的发光材料。作为示例,描绘了利用参考标记30指
示的不同类型的QD。左上部处的QD是没有壳的裸露QD。利用C(核)指示该QD。右上部处的QD
30是核-壳颗粒,其中C再次指示核,并且S指示壳。在下部,示意性描绘了核-壳QD的另一示
例,但是将棒中量子点用作示例。参考标记36指示外层,其在第一示例中是外部表面处的核
材料,并且其在后两个实施例中是QD 30的外部表面处的壳材料。

图1b示意性描绘了发光材料的实施例,但是现在QD 30包括涂层45,特别地氧化物
涂层,诸如二氧化硅涂层。涂层的厚度利用参考标记d1指示。厚度可以特别地在1-50nm的范
围中。特别地,涂层45在整个外层36之上可得到。然而要指出的是,二氧化硅涂层可以在某
种程度上是可渗透的。还要指出的是,未经涂敷的纳米颗粒(即,尚未涂敷有本发明的涂层)
的外层36(一般)在涂敷过程之后不再是外层,因为那时候外层将是涂层45的外层。然而,特
别地利用参考标记36指示的本文中的术语外层是指未经涂敷的(核-壳)纳米颗粒的外层。

图1c示意性描绘了波长转换器300。特别地,波长转换器包括主体,诸如此处示意
性地描绘的那样。波长转换器300包括量子点30可以嵌入其中的基质或基质材料310,诸如
丙烯酸酯。作为示例,QD 30包括涂层45,诸如二氧化硅涂层。

图2a示意性描绘了照明设备100的实施例,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。此处,作为示例,光源10也
封闭在腔室中。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。光透射窗210对于波长转换器光301是透射的。波长转换器
300包括发光量子点30(未描绘)(作为发光材料),其在利用光源辐射11的至少部分的激励
时生成所述波长转换器光301的至少部分。另外,闭合腔室200包括填充气体40,例如包括He
气、H2气、N2气和O2气中的一个或多个,并且在19℃处具有例如至少5%但是低于100%的相对
湿度。特别地,在19℃处,腔室不包括液态水。

在该示例中,波长转换器300可以与光源10的光发射表面物理接触,光源10诸如是
固态光源(的管芯)。

光源10布置在支撑物205上,支撑物205诸如PCB。在该实施例中,支撑物提供利用
参考标记201指示的壁的部分。壁201的另一部分由光透射窗210提供。参考标记101指示由
照明设备100在操作期间生成的光。该照明设备至少包括波长转换器光301,但是可以可选
地还包括光源辐射11,特别是在光源10基本上提供频谱的蓝色部分中的光时。作为示例,照
明设备100还包括热沉117。在实施例中,热沉可以是支撑物205的部分。然而,热沉还可以布
置在其它地方。另外,术语“热沉”可以可选地还是指多个热沉。

图2b-2c示意性描绘了照明设备100的两个另外的实施例,其中后者具有布置在腔
室外部的光源10。要指出的是,在两个实施例中,波长转换器300布置在距光源10的非零距
离处,特别地距其光发射表面的非零距离处。该距离利用参考标记d2指示并且可以例如在
0.1-100nm,诸如1-100nm,比如2-20nm的范围中。图2c中的参考标记211是指辐射透射窗。要
指出的是,可选地,整个壁201是辐射透射的。参考标记240是指释放水的材料。图2c中的水
释放材料240作为层的配置仅是可以布置这样的材料的许多选项的示例。

图2d-2e示意性描绘了可以如何组装照明设备。例如,开放腔室可以提供有壁201
并且包括波长转换器300。这可以布置到光源10,在该实施例中,布置在支撑物205(其可以
可选地还包括热沉(参见上文))上。这可以导致除用于气体的可选开口之外的闭合腔室。此
处,示意性描绘了气体柱或泵柱206。可以引入气体,并且此后可以提供罩盖以密闭密封腔
室。利用参考标记207指示的罩盖的实施例可以是密封件,诸如在图2e中示意性地描绘的那
样。此后,例如可以向闭合腔室提供帽体111,诸如Edison帽体。气体,即填充气体,例如可以
被提供为具有所要求的湿度的填充气体。然而,还可以添加干燥的填充气体,并且可以从另
一个源添加水(气体或液体),从而导致腔室200中的填充气体具有所要求的相对湿度。

在另外的示例中,使用如由Koole等人适配的反胶束方法对包括CdSe核和ZnS壳的
红色发射量子点进行二氧化硅涂敷(参见上文)。将它们并入到光学质量硅树脂中并且滴铸
到玻璃板上。在150℃处持续两小时固化硅树脂。在100℃的温度处以强度10W/cm2的450nm
光来测试包含量子点的膜的光学性质,从而使用耦合到分光光度计的积分球来检测所发射
的光的强度。

干燥氮气流持续一小时在样品之上流动,在该太阳城集团帧中发生轻微的光致增亮。随
后,将流切换到潮湿的氮气,其导致光致发光中的以大约因子2的增加。90分钟之后切换回
到干燥氮气示出光致发光中的强烈降低。该结果论证了这些二氧化硅涂敷的量子点需要水
以得到最优发光。在图3中描绘了这些数据,其中在x轴上是以秒计的太阳城集团,并且在y轴上是
以任意单位计的积分强度。强度1处的点线(N)指示归一化的透射激光强度,并且曲线(S)指
示归一化的经校正的光致发光。

在第二实施例中,将二氧化硅涂敷的QD(在室温处~610nm的峰值最大值)混合到商
用硅树脂中。将YAG:Ce粉末添加到QD-硅树脂混合物,并且将该掺和物分散到LED封装中,在
此之后,在150C处持续2小时固化磷光体-硅树脂掺和物。对QD和YAG:Ce材料的浓度进行调
谐以便实现2700K-3000K的色温(接近于黑体线或在黑体线上)以及高CRI(80、85、90或更
高)。

在第三实施例中,通过焊料附连将如在第二实施例中描述的LED放置在金属核
(MC)PCB上,并且在类似于用来构建常规白炽灯泡的过程中将其安装于玻璃灯泡内部。玻璃
灯泡允许密闭密封并且可以在密封灯泡内的气氛之前进行调节。去到LED的电气连接仍旧
通过穿过玻璃的金属线而是可能的(如同样针对常规玻璃灯泡所做的那样)。每一个玻璃灯
泡包含1个LED,并且在950毫巴的空气压力处密封各种灯泡。利用其填充灯泡的空气的相对
湿度通过使用干燥(10ppmV)和水饱和空气的良好控制的混合物而变化,其中利用质量流控
制器。以该方式,利用0%(实际上0.05-0.25%)、1%、10%和80%的相对湿度(RH)(在室温处)填
充灯泡。分析几个测试灯泡的气体含量,其确认了在密封的玻璃灯泡内的湿度之上的控制
(进一步还参见下文表格中的数据)。

通过在固定太阳城集团间隔处测量灯的光输出和频谱,太阳城集团稳定性对具有各种湿度水平
的密封玻璃灯泡内的LED进行测试。在密封/填充之前,在密封/填充之后,记录频谱,并且随
后在IF = 150 mA(VF = ~6V)处连续地驱动LED。发现,QD在这些驱动条件之下处于大致85℃
的平均温度处。在固定间隔处,关断LED以离线测量光输出和频谱,在此之后重新安装它们
并且再次在相同驱动电流设置处接通它们。

使用1960 CIE色圈图,u’是随太阳城集团而跟随QD发射的适当参数,因为QD在610-620nm
附近发射。在LED寿命跨度内大于0.007的u’中的漂移一般被视为是不可接受的。在密封时
(因此没有接通/关断LED),观察到在干燥条件之下(0%以及1% RH)封闭的LED示出u’中的显
著下跌(即,QD发射中的损失)。在10% RH之下密封的LED示出u’中的中等下跌,并且在80%
RH中的LED示出u’中的增加,其类似于没有密封(即,环境条件)的LED。同样在80% RH处密封
的没有QD的对照LED在密封时没有示出任何改变。接下来,当在150mA处驱动LED时,对于在
干燥条件之下(0%,10% RH)的LED观察到明显进一步的下跌,并且10% RH LED示出进一步的
中等下跌。80% RH和敞开的LED示出u’中的进一步增加,虽然是小的。在第50个数据点之后,
观察到0%,1%和10% RH LED从初始下跌恢复(虽然是部分地)直至500h,在此之后,其稳定并
且在1000h之后以及进一步衰退。80% RH和敞开条件处的LED示出从50h起以及进一步的相
当稳定的行为。在80% RH处的没有QD的参考LED没有示出显著改变,其确定了所观察的效应
是与QD相关的。

数据示出0%是不想要的并且1%是较不合期望的,80%与敞开相同,并且在大约5-
10% RH的量级中的是用于这些灯的临界填充值。一般地,较低的值可以是5% RH,但是这可
以取决于灯类型和压力。因而,选取至少1%的值,甚至更特别地至少5%,诸如至少10%。

以上示例示出了二氧化硅涂敷的QD要求在其环境中的受控量的水以得到最优性
能。在干燥条件之下(一定程度上,0%,1%和10%),观察到QD发射中的显著初始下跌和恢复,
其鉴于随太阳城集团的恒定光输出、CRI和CCT而不是期望的。在80% RH处,没有观察到这些效应。
因此,此处公开了在QD-LED密封的情况下,应当封闭受控量的水,优选地在10%以上,并且在
100%以下。鉴于可能在较低温度处发生的水凝结,其可能导致对电子器件的不想要的负面
效应(例如,短路)或者所不期望的液滴的视觉外观,上限为80-90%。

在生产线中使用常规过程对玻璃灯泡进行密封期间,柱向灯泡中的融合以及灯泡
的实际密封在同一条线上相继地完成。

在实施例中,人们可以在LED灯泡内添加二氧化硅粉末(例如,用于制作“磨砂”LED
灯泡),二氧化硅粉末吸附/吸收过量的水以避免例如在LED处的水的凝结(鉴于短路的缘
故)。这还可以允许高于100% RH(在RT处)的水封闭,如果期望的话。同时,二氧化硅可以充
当用于水的“吸取剂”,因而有效地从QD带离水。在该情况下,可能需要利用水的较高(初始)
加载。总结起来,在向灯泡添加二氧化硅粉末时,(初始)最优水浓度可以在RT处超出10%-
80% RH。用于使灯泡呈“磨砂”状的二氧化硅粉末或其它粉末可能占用水。这将减少RH并且
因而影响QD量子效率。这将要求包括比所预期的情况更多的水,因为二氧化硅将占用(显著
量的)水并且RH将下跌。在二氧化硅中的湿气水平已经平衡之后,灯泡中的最终RH应当仍然
>10% RH。二氧化硅粉末和/或其它粉末,比如二氧化钛,可以提供为腔室的(多个)壁的至
少部分(特别地,光透射部分)的内表面处的涂层,以提供磨砂外观。

另外的示例利用其它LED和支撑物来执行(参见以下表格)。使用基本上相同类型
的LED和QD-YAG:Ce磷光体混合物,并且再次在各种RH(在室温处):0%、1%、10%和80%之下在
基本上相同类型的玻璃灯泡中封闭LED。为了参考,包含QD-LED的一个玻璃灯泡没有密封
(“敞开”),并且没有QD的一个LED在80%湿度之下密封(“ref LED”)。操作温度在80-120℃之
间。利用不同组分执行相同测试,并且发现相同趋势。在下文提供测试数据系列中的一个。
该表格指示针对在室温处的各种相对湿度之下在玻璃灯泡中封闭的LED的作为太阳城集团(以小
时计)的函数的增量u’。


-50h处的测量是在填充和密封之前的测量;即,环境空气中的测量。填充和密封
(融合泵柱)在0h处完成,其中在0h测量(以及其它测量)之后完成。

在另外的示例中,使用如由Koole等人适配的反胶束方法(参见上文)对包括CdSe
核和ZnS壳的红色发射量子点进行二氧化硅涂敷。将它们并入光学质量硅树脂中并且滴铸
到玻璃板上。在150℃处持续两小时固化硅树脂。在100℃的温度处在强度10W/cm2的450nm
光处测试包含量子点的膜的光学性质,从而使用耦合到分光光度计的积分球检测所发射的
光的强度。

在本文档中提及的所有相对湿度是在室温(19℃处)的相对湿度。例如,19℃处的
80% RH等于1.77vol%的H2O。

如本领域中已知的Karl Fischer实验用于测量灯泡中的气体的相对湿度。使用用
于分析水的特定方法来分析填充有水/气体混合物的灯泡。将灯泡定位在利用干燥氮气净
化的裂解器中。基于Karl-Fisher滴定法将净化氮气馈送到水检测器中。在若干空转之后
(每一个持续15分钟),灯泡裂解并且所释放的水被扫到水检测器中以用于分析。

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封闭 环境 中的 量子
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