[发明专利]用于将纳米荧光粉结合到微光学结构中的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将纳米荧光粉结合到微光学结构的工艺以及相应 的发光器。

背景技术

在现在常规的白色LED中，所使用的主要光源为蓝光InGan半导体， 根据半导体混合晶体的组成其发射谱带介于400和480nm之间。

通过强烈吸收蓝光并且根据其组成在560-580nm的宽带下发光的荧 光粉(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce(YAG:Ce)涂层发射白光。结果 形成白色LED光源，其在非常高的色温5000K下获得高的色彩再现指数 CRI≈80以及光产率高达30Im/W(M.Born，T.J ü stel，Umweltfreundliche Lichtquellen[Enviormentally Friendly Light Sources]，Physik Journal 2 (2003)43)。

但是，LED的连续传播和自动发光需要解决一些技术问题。

首先，现在的白色LED的光产率仍然不足。一方面，这一点需要进一 步开发半导体，另一方面相对于其量子产率和发射光谱优化荧光粉。其次， 白色LED的色彩再现指数特别是在低色温下的色彩再现指数还太低(CRI <70)以至于不能广泛应用于通常的照明。当前对红光荧光粉的开发是解 决所述问题的唯一可能。

微光学结构用于影响安装在其内部的系统的光学特性。

例如，可通过共振现象增强反蛋白石内部的荧光粉激发。

但是为工业应用该系统，重要的是促进以荧光粉(或者着色剂)对较 大量微光学系统以容易进行的方式填充。

意外的是，现在发现了一种合适的浸渍工艺，其中包括反蛋白石的微 光学系统通过扩散被填充纳米荧光粉或者纳米荧光粉前体的分散液。

发明内容

因此，本发明涉及一种制备具有包括至少一种着色剂的规则排列的腔 的光电材料的工艺，其中

a)规则排列蛋白石模板球，

b)对球间隙填充一种或多种壁材料前体，

c)形成壁材料、去除蛋白石模板球，

d)将着色剂引入腔，其中通过利用孔扩散的溶液浸渍将溶解的着色剂 前体引入反蛋白石的腔，

e)去除溶剂，

f)在后续步骤中将前体转变为着色剂。

为实现本发明，包括具有基本单分散尺寸分布的腔结构的光电材料为 具有三维光电结构的材料。三维光电结构通常是指具有规则、三维调制介 电常数(因此也是折射率)的系统。如果周期性调制长度近似对应于(可 见)光波长，则该结构以三维衍射光栅的方式与光相互作用，这一点从由 角度决定的颜色现象可清楚。

认为蛋白石结构的反结构(具有基本单分散尺寸分布的腔结构)通过 在固体材料中最紧密堆积而排列的规则球形中空体形成。这种反结构相对 于常规结构的优点在于形成了介电常数差低得多的光电带隙(K.Busch等 人，Phys.Rev.Letters E，198，50，3896)。

包括腔的光电材料因此必须具有固体壁。根据本发明合适的为下面的 壁材料，其具有介电特性并且对各色剂吸收带波长基本具有非吸收作用， 以及对可由吸收波长激励的着色剂发光波长基本透明。光电材料的壁材料 应当使得着色剂吸收带波长辐射的至少95％通过。

这里的阵列基本由优选交联的辐射稳定有机聚合物例如环氧树脂组 成。在本发明的变化中，该阵列基本由腔周围的无机材料优选为金属硫属 元素化物或者金属磷属元素化物组成，这里特别可提及二氧化硅、氧化铝、 氧化锆、铁氧化物、二氧化钛、二氧化铈、氮化镓、氮化硼、氮化铝、氮 化硅和氮化磷、或者其混合物。根据本发明特别优选光电材料壁基本由氧 化物或者硅、钛、锆和/或铝的混合氧化物组成，优选由二氧化硅组成。

根据本发明待采用的具有规则排列的腔结构的三维反结构即微光学系 统例如可通过模板合成制造：

图1反蛋白石的制备图