[发明专利]新型颜色转换器

说明书

一种颜色转换器，其包括至少一个包含至少一种有机荧光着色剂的层和至少一个具有低氧渗透率的阻隔层。

本发明的主题为颜色转换器，其包括至少一个包含至少一种有机荧光着色剂的层和至少一个具有低氧渗透率的阻隔层。

本发明进一步提供了发光器件，其包括至少一个LED和至少一个颜色转换器，所述颜色转换器包括至少一个包含至少一种有机荧光着色剂的层和至少一个具有低氧渗透率的阻隔层。

本发明进一步提供了太阳能电池，其包括颜色转换器，所述颜色转换器包括至少一个包含至少一种有机荧光着色剂的层和至少一个具有低氧渗透率的阻隔层。

颜色转换器为能吸收特定波长的光并将其转换成其他波长的光的器件。

颜色转换器在各种工业应用中起作用，例如在包括发光二极管(LED)的发光器件以及在基于有机荧光染料的太阳能电池中。

由于其具有相当长的寿命和非常好的能量效率，发光二极管(LED)在发光技术中起着日益重要的作用。其发光基于电子-空穴配对(激子)在正向偏压半导体pn结的结点区域中的复合。该半导体的带隙大小决定了近似波长。LED可产生各种颜色。

稳定且具有能量效率的蓝光LED可通过颜色转换而发出白光。根据用于该目的的已知方法，将包含荧光着色剂的聚合物材料直接施加至LED光源(LED芯片)上。

通常将所述聚合物材料以近似滴状或半球状提供至LED芯片上，因此使得发光具有特定的光效应。其中将处于聚合物基体中的荧光着色剂直接且无中间空间地施加至LED芯片上的该类结构也称为“芯片上的磷光体”。在LED芯片上的磷光体中，迄今为止所用的荧光着色剂通常为无机材料。可例如由铈掺杂的钇铝石榴石构成的荧光着色剂吸收特定比例的蓝光并发出具有宽发射光谱带的较长波长的光，从而使得所转换的蓝光与所发出的光混合以产生白光。

为了改善该发光器件的颜色复制，可额外引入发红光的二极管以及所述的白光二极管。这可产生对许多人而言感觉更愉悦的光。然而，这在技术上更为复杂且成本更高。

在LED芯片上的磷光体中，聚合物材料和荧光着色剂经历较高的热和辐射应力。出于该原因，迄今为止有机荧光着色剂仍不适用于LED芯片上的磷光体中。有机荧光染料原则上可在其宽发射光谱带范围内产生良好的颜色复制效果。然而，迄今为止其稳定性不足以应付直接置于LED芯片上时的应力。迄今为止尚不清楚有机荧光染料的分解机理及其稳定性不足的直接原因。

为了通过颜色转换由蓝光产生白光，存在另一种构思，其中将通常包括载体和聚合物层的颜色转换器(也简称为“转换器”)置于距LED芯片一定的距离。该结构称为“远磷光体”。

主光源—LED与颜色转换器之间的空间距离将由热和辐射所产生的应力降至可借助合适的有机荧光染料满足稳定性要求的程度。此外，“远磷光体”构思的LED的能量效率甚至比“芯片上的磷光体”构思的那些更高。

有机荧光染料在这些颜色转换器中的应用提供了各种优点。首先，由于其显著更高的质量-比吸收率，有机荧光染料具有高得多的产率，这意味着有效辐射转换所需的材料要比无机辐射转换器情况下的显著更少。其次，其能实现良好的颜色复制且能产生令人愉悦的光。此外，其不需要任何包含稀土元素(其必须以昂贵且不便的方式开采并提供且仅以有限的程度获得)的材料。

因此，希望提供颜色转换器，其包含有机荧光染料且具有长寿命。

DE102008057720A1描述了远磷光体LED的构思且公开了包含无机辐射转换磷光体的转换层以及包埋入聚合物基体中的有机辐射转换磷光体的用途。所述聚合物基体例如为聚硅氧烷、环氧化物、丙烯酸酯或聚碳酸酯。

US2010/0230693A1描述了发光器件，其中荧光着色剂由聚硅氧烷材料包封成透镜状。然而未公开有机荧光着色剂的使用。

US2010/0291313A1描述了发光器件，其中LED无机荧光着色剂存在于远磷光体结构中。