CN103384794A - 包含量子点的光学元件 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置，包括：光源，定位在反射单元的远端处；以及散热透光衬底，包括定位在所述反射单元的近端处的量子点，所述反射单元具有一个或多个反射侧壁并具有反射底壁，所述光源与包括量子点的所述透光衬底隔开一定距离。在某些实施例中，光源是LED。

Description

包含量子点的光学元件
要求的优先权
本申请要求于2010年12月23日提交的美国申请第61/426,646号的优先权，该专利整体结合于此以供参考。
技术领域
本公开的实施例涉及使用半导体纳米晶体（也叫做量子点）发光，以及其在用于照明应用的结构中的使用。
背景技术
发光装置（LED）在许多照明应用中是普遍的。LED一般用磷来产生白光。由LED产生的光的质量、颜色和方向性通常较差。可将包括量子点的光学元件与LED组合，以产生一定波长的光。
因此，本发明的一个目的是，增加包括这种光学元件（其包括量子点）的固态照明装置的性能。
发明内容
下面给出简要描述，以提供对于公开内容的一些方面的基本理解。此简要描述不是公开内容的总览。其目的不是确定公开内容的关键或重要要素或限定公开内容的范围。以下简要描述仅以简化的形式提供了公开内容的一些概念，作为以下提供的更详细的描述的前言。
本公开的实施例涉及LED光源和半导体纳米晶体（叫做量子点）的组合以用来发光。根据一个方面，该组合包括一个或多个LED、反射单元和量子点。根据一个方面，将反射单元相对于所述一个或多个LED定位，并且，其朝着量子点引导光。在另一方面中，将量子点定位在离所述一个或多个LED一定距离的地方，以接收所述一个或多个LED产生的光或从反射单元反射的光。量子点发出一种或多种一定波长的光。使用量子点的混合或组合或比例来实现一定的所需辐射输出。当受到适当的刺激时，这种量子点能够发出一定波长的红光和绿光。
量子点配方（formulation）还可包括在物理结构中，或另外形成物理结构。量子点配方可包括，例如，能聚合成所需物理结构（例如薄膜）的单体。
根据一个方面，将量子点构造为光学元件的一部分，所述光学元件定位于反射单元上或其附近，离所述一个或多个LED一定距离。根据本发明的一个方面，光学元件是一个或多个透光衬底，例如透明窗格玻璃（pane）。可将量子点构造为位于透光衬底的中心中的具有任何所需形状或空间方向（例如，单个区域，诸如圆形、正方形或其他形状的区域）的透光衬底的一部分，或构造为定位于透光衬底上的各种位置处的多个区域。量子点可位于透光衬底本身内、夹在两个透光衬底之间、或作为层附接至透光衬底的表面的，例如，利用层压物或薄膜。多层量子点能够与一个或多个透光衬底一起使用。透光衬底可以是平面的。或者，透光衬底可以是凸形或凹形的。进一步地，透光衬底可以是透镜。光学元件和量子点的组合在这里叫做量子光学元件。在此布置中，来自一个或多个LED的光以光束形式由反射单元朝着量子光学元件引导。然后，量子点吸收光，并相应地发出一定波长的光。根据一个方面，从一个或多个LED和/或量子点发出的光所产生的热量能够由透光衬底消散。
根据某些实施例，反射单元包括一个或多个具有反射面的壁部，反射面可能具有各种几何形状，以根据具体期望的照明应用，而产生所需区域的从反射单元发出的光束。在一个方面中，量子点吸收来自所述一个或多个LED的光，并发出一个或多个一定波长的光。由量子点发出的某些光远离反射单元被发出。由量子点发出的某些其他光朝着反射单元被发出，然后所述光由反射单元朝着量子光学元件反射。
根据本公开的另一方面，通过透光衬底连接器将透光衬底永久地或可移除地附接至反射单元。LED定位在远离透光衬底的一定距离处并被永久地或可移除地附接至反射单元。根据一个实施例，LED的发光部分定位在穿通反射单元的开口附近，从而如果必要，使得从LED发出的光可被反射单元的反射壁反射。反射单元的反射壁的几何形状选择为用于实现特定的所需面积的光输出，例如，窄光束或宽光束。另外，可包括滤波器、薄膜、涂层和其他光学元件，以提供所需特性的光输出。
根据本公开的其他方面，反射单元包括连接器，所述连接器具有将反射单元与底部单元连接的结构。连接器可以是整体的，例如，模制成单件的物品，或与反射单元制成一体，或与反射单元相分离，并且，连接器与底部单元中的相应结构配合。应理解，优选地，所述反射单元可移除地附接至底部单元，使得必要时，可移除并更换反射单元。
根据本公开的某些方面，可将LED与底部单元电连接。可通过硬连线或通过凸/凹或其他合适的连接器，来实现电连接，所述连接器允许将LED与底部单元可移除地电连接。
本公开的另一方面是散热器或耗散器的特征，所述散热器或耗散器用于由从LED或量子点或二者发出的光所产生的热能。根据此方面，透光衬底具有用作散热器或耗散器的几何形状，在这个意义上，透光衬底包括没有量子点的表面区域。根据此方面，量子点在其相对于透光衬底定位的地方产生热量，并且，没有量子点的区域将热量转移离开量子点，并将热量转移至周围环境，该周围环境可能包括与透光衬底接触的元件和/或大气。以此方式，对于与透光衬底接触的独立的散热器结构的需要减少了或变得不是那么必需。根据某些方面，底部单元也是散热器或热耗散器，在这个意义上，由LED或量子点产生的热量通过反射单元和/或LED转移至底部单元并进一步转移至周围环境。根据一个方面，反射单元的面向底部单元的外部可能可选地包括绝缘材料或涂层或由绝缘材料形成，使得，可防止从底部单元发出并与反射单元的外部接触的热量加热反射单元。
附图说明
结合附图，从说明性实施例的以下详细描述中，将更充分地理解本公开的以上和其他特征及优点，其中：
图1是本公开的量子光学元件模块的示意性横截面。
图2是本公开的量子光学元件模块的示意性横截面
图3是本公开的反射单元的顶视图。
图4是本公开的LED、反射单元和量子光学元件的组合的分解图。
图5是本公开的量子光学元件模块的示意性横截面。
图6是反射单元的透视图，示出了一透光衬底，在所述透光衬底的整个表面区域上具有量子点，并进一步示出了具有与图3所示结构不同的结构的透光衬底连接器。
图7是图3的反射单元的底视图。
图8示出了具有两层量子点的透光衬底。
图9示出了一透光衬底，其具有两层量子点且在这两层量子点之间具有带通滤波器。
图10是反射单元的透视图，示出了一透光衬底，在所述透光衬底的表面区域的与LED上方的圆形区域相对应的一部分上具有量子点。
图11示出了用于将电线与LED电连接的具体的电连接器设计。
图12示出了1931CIE色度图的一部分。
图13是具有ANSI八个额定CCT（K）公差的四边形的1931CIE色度图。
具体实施方式
本公开的实施例涉及将透光衬底与刺激光及反射单元一起使用以产生一个或多个波长的光，该透光衬底包括半导体纳米晶体（叫做量子点）。在各种照明应用中使用本公开的组合，并且，文中将其称作量子光学元件模块。
图1以示意性形式示出了本公开的量子光学元件模块10的基本元件。一个或多个LED20（例如，多个LED）定位在底壁或底部30上，或作为其一部分，所述底壁或底部30示出为是水平的或平面的。在所述一个或多个LED20周围，将反射单元壁40示出为圆锥形结构。然而，应理解，反射单元壁40可能是竖直的，或可能根据需要而具有一定角度。包括量子点的透光衬底（在这里叫做量子光学元件50）定位在距所述一个或多个LED一定距离处并位于反射单元40的边缘处。将一层量子点60定位在透光衬底70内。在此方面中，从LED朝着量子光学元件发出光。
图2以示意性形式示出了量子光学元件模块80，其中LED定位于弯曲底壁或弯曲底部90上。将弯曲底壁或弯曲底部90示出为相对于量子光学元件模块80的内部凸起。应理解，弯曲底壁或弯曲底部90也可能相对于量子光学元件模块80的内部凹入，尽管未特别地示出。通常，虽然本公开范围内的一个实施例可具有定位于水平面上的LED，但是也可将LED定位在凸面或凹面上，反射单元可放置在该凸面或凹面上。这些实施例提供了不同空间方向的光。例如，定位于凸面上的LED将提供更大的空间分布的光，而定位于凹面上的LED将提供窄得多的空间分布的光。
图3是根据本公开的反射单元的顶视图。该反射单元将与通常定位于反射单元的底部处的光源以及通常定位于距所述光源一定距离处的量子点一起使用。如可看到的，反射单元100包括位于远端输出端处的外缘120以及限定反射单元100的外端的开口，将其示出为通常是圆形的。反射单元100进一步包括具有反射面的壁部，即，反射壁130，所述反射壁被示出为具有抛物线形或圆锥形的截面，其终止于穿通反射单元100的底部区段的开口140处，所述开口的目的是接收光源。然而，应理解，反射壁130可以是竖直的，即，定位在相对于定位于开口140处的光源成0°的角度。当反射壁是竖直的时，可提供可能是反射的或可能不是反射的底壁。另外，可将反射壁130定位为相对于光源成一定的角度，该角度在大于0°和小于90°之间。根据一些实施例，反射壁130形成圆锥。根据另外的实施例，反射壁130是抛物线形反射壁。根据此方面，反射单元100包括凸或凹的抛物线形反射壁。根据其他方面，反射壁130可以是连续的、基本上连续的、部分连续的或不连续的，在某种程度来说在反射壁中可存在一个或多个开口。
优选地，透光衬底定位在外缘120处并且LED定位在开口140处，所述透光衬底包括位于所述透光衬底本身内的量子点或位于所述透光衬底附近的量子点。透光衬底和量子点的组合叫做量子光学元件。根据本公开，将量子光学元件与LED隔开一定距离，该距离的范围是从大约0.25英寸到大约4.0英寸，从大约0.3英寸到大约3.5英寸，从大约0.5英寸到大约3.0英寸，从大约0.75英寸到大约2.5英寸，从大约1.0英寸到大约2.0英寸，以及其之间的任何范围或值，无论是否重叠。在量子光学元件与LED之间可存在介质，例如空气、气体、硅树脂或真空。LED直接朝着量子光学元件发光。在一定程度上，由反射单元朝着量子光学元件引导从LED发出的光。量子点吸收LED所发出的光的至少一部分，转而发出一定波长的各向同性的光。量子点所发出的光的一部分被引导经过反射单元的输出端，并且，光的一部分被远离反射单元100的输出端朝着反射壁130向后发出，然后其通过量子光学元件被反射回，并作为通常以180度或更小的弧形进行照明的光束经过反射单元100的输出端。
多个示出为搭扣配合连接器的量子光学元件连接器150以及示出为圆形平边缘160定位于外缘120处，所述平面边缘靠近圆锥形或抛物线形反射壁130并与圆形外缘120连接。图3示出了三个独立的量子光学元件连接器，然而，可使用任意数量（例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个等等）的独立的量子光学元件连接器。应理解，在独立元件一起用来将量子光学元件固定至反射单元100的情况下，该多个独立的量子光学元件连接器在这里可叫做量子光学元件连接器。所示的搭扣配合连接器150是偏压的，并且，如图4更清楚地示出的，包括有角度的突出部（tab portion）170，其具有突出边缘（tab lip）180。在本公开的量子光学元件模块的装配过程中，将具有的直径大约等于由圆形平边缘160限定的开口的直径的圆形量子光学元件190压在有角度的突出部170上，这导致有角度的突出部170被向后偏压，远离圆锥形截面130。一旦量子光学元件移动经过了有角度的突出部170，搭扣配合连接器150便向前偏压或弹起至大约其原始位置，并使用突出边缘180将量子光学元件固定抵靠圆形平边缘160。
应理解，基于本公开而设想到替代的量子光学元件连接器结构。例如，反射单元100可包括螺纹区段，以与能够螺纹连接至外缘120的相应圆形螺纹连接件啮合，从而将量子光学元件保持在位。更进一步，可将量子光学元件布置成抵靠反射单元100，然后，由支架或其他结构固定，以对量子光学元件施加压力，从而将其固定抵靠反射单元100。更进一步，本公开考虑使用螺钉、金属搭扣、粘合剂、以及本领域的技术人员已知的其他连接器来使量子光学元件牢固地接合至反射单元100。
虽然将外缘120示出为是圆形的，但是外缘120可具有任何适当的几何形状，例如，椭圆形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形等等，并通常由反射单元100的所需反射壁结构决定，和或由量子光学元件的几何形状决定。图3所示的圆形几何形状从反射单元100的圆锥形或抛物线形反射壁130以及圆形量子光学元件190产生，如图4所示。圆锥形或抛物线形反射壁130从圆形平边缘部分160开始，然后，以接近圆锥或抛物线形形状的方式在直径上均匀地减小，直到终止于穿通反射单元100的底部区段的开口140为止。应理解，本公开考虑了其他壁部几何形状。例如，壁部可能是圆柱形的并垂直于底壁部分，或可由与底壁部分连接的各种数量（例如，3个、4个、5个、6个、7个、8个或更多个）的相交的竖直平壁形成。根据某些方面，底壁部分与侧壁部分是连续的。根据某些方面，反射壁可能是弯曲的、抛物线形的、贝塞尔花键的壁部等等。反射壁通常与底部反射壁区段一起形成或与底部反射壁区段互相连接，以围绕定位于反射单元100的底部或远端区段的一个或多个LED形成封闭或部分封闭的区域，并且，该反射壁用来朝着量子光学元件反射光。
反射壁130由反射材料的一层或涂层形成，或者，包括反射材料的一层或涂层。本公开范围内的反射材料包括高度反射性的塑料、铝、银、3MESR反射膜、反射二向色涂层或薄膜等等，或者，其组合或复合物或掺杂剂，或者，任何其他适当的反射材料。反射材料可能是白色的或有颜色的，以便于量子光学元件的调色。反射壁130的反射性质可能是镜面的或漫射的。
根据一个方面，如图5的示意性横截面所示，反射单元200的壁部包括一个或多个开口或透明区段或过滤区段，以允许箭头220指示的光从量子点各向同性地发出，以沿与量子光学元件190相反的方向穿过反射单元200。LED230发出光，其由量子点吸收，所述量子点转而各向同性地发出光220。这个实施例允许，以大于180度的围绕量子光学元件的弧形从量子光学元件发出光。
图6是具有透光衬底和量子点的量子光学元件190的透视图，所述量子光学元件通过透光衬底连接器150固定至反射单元100。将LED的发光部分250示出为定位在反射壁130的底部处的开口140内。透光衬底包括，均匀地分散在透光衬底的位于圆锥形反射壁部分130上方的部分中的量子点。透光衬底190的位于平边缘部分160上的部分没有量子点，因为来自LED的光不会直接撞击透光衬底的此区段。
根据某些方面，将图3的反射壁130或图1中示意性地示出的反射壁40设计为，到达窄光学元件的展度极限。根据一个方面，本发明的量子光学元件通过使用与光源组合的具体反射壁形状以将发光限制于相对小的初始发光区域的方式提供窄光束角度。这种反射壁形状包括圆锥或抛物线形，在将二维抛物线形围绕其对称轴线旋转360度以限定三维壁部形状的情况下，其可叫做抛物面。基于反射区段的壁部设计，被反射的光将朝着量子光学元件在某些区域的光束中被引导。壁部设计还将决定量子光学元件距LED的距离。改变量子光学元件距LED的距离将产生不同的光束特性。例如，本公开的实施例涉及反射壁的设计和使用，以改变从LED的发光图案。根据此方面，反射壁改变LED的发光图案，以匹配量子光学元件的发光轮廓，从而在最后组合的光束上产生均匀的颜色。
图4是LED240、反射单元100、量子光学元件190和准直器195的组合的分解图，所述准直器沿期望方向引导从量子点发出的光。准直器195具有接收来自量子光学元件的光的开口。开口的直径可能与量子光学元件的直径相同或基本上与之相等，或者，开口的直径可能小于量子光学元件的直径。如图4所示，准直器的开口的直径小于量子光学元件的直径。另外，准直器的开口的直径大约等于反射单元100的开口140的直径。另外，可在量子光学元件190的表面与准直器195之间设置热中间层或材料，以增加量子光学元件的散热能力。将图3所示的反射单元100设计为，与图4所示的单个LED240一起使用。根据图4，将开口140示出为圆形开口，具有的直径与LED的圆形发光元件250的直径相等或基本上相等。另外，准直器195的开口的直径等于或基本上等于LED的圆形发光元件250的直径。接着，使LED与底部260接触。将开口140设置成邻近LED的圆形发光元件250且位于所述圆形发光元件上方，以使得，从LED产生的光将进入反射单元100。应理解，开口140可以是任何所需形状，例如，椭圆形、正方形等等，并且，开口140的功能是允许将LED的发光部分暴露于反射壁130。应进一步理解，取决于量子光学元件的期望尺寸和形状，可将反射单元100与任意数量的LED一起使用。例如，可将多个LED放在底部上，并且，可将具有单个开口的反射单元放在所述多个LED上，该单个开口足够大，以包围所有LED或以其他方式允许所有LED发出光到反射单元中。或者，在反射单元100的底部区段中可存在多个开口140，每个开口140与LED的一个发光元件相对应。再或者，反射单元可具有比LED的数量少的开口，一个或多个开口与LED的两个或更多个发光元件相对应。根据此实施例，将多个LED发光元件定位为，将它们的光引导进入反射单元并朝着量子光学元件。
应理解，反射单元可不利用开口140。替代地，可使底部与反射壁制成一体，形成反射底壁部分，并且，可将该LED或多个LED直接放在底壁部分上，其中与LED连接的电连接器通过底壁部分定位且向外突伸出以进行电连接。更进一步，可将该LED或多个LED形成为底壁部分的组成部分，其中与LED连接的电连接器向外突伸出以进行电连接。
本公开范围内的LED包括任何传统的LED，例如，那些在商业上可从西铁城（Citizen）、日亚（Nichia）、欧司朗（Osram）、科锐（Cree）或Lumileds获得的。从LED发出的有用的光包括白光、近白光、蓝光、绿光，以及任何其他从LED发出的光。
根据本公开的某些方面，如图4所示的，将LED240安装至底部260，并且，LED240包括电导线270和280。可通过硬连线或通过凸/凹或其他合适的连接器（例如，插式电线连接器）来实现电连接，其允许将LED与底部可移除地电连接。根据一个方面，反射单元100与LED240接触，其中LED的发光部分250暴露于反射单元的反射壁，并且，当反射单元与底部连接时，反射单元在LED上提供压力。根据一个实施例，可将LED、反射单元和包括量子点的透光衬底的组合一起固定在量子光学元件模块中，量子光学元件模块具有电连接器和模块连接器，所述电连接器和模块连接器可与底部上的相应位置配合，以与LED电接合，并将模块固定至底部。应理解，量子光学元件模块可移除地附接至底部，使得如果需要则可移除并更换量子光学元件模块。
图4示出了一个用作将反射单元100固定至底部单元260的连接器的设计。开口290示出为位于开口140的相对侧上。开口290具有足够大的直径以容纳螺钉300，所述螺钉300与底部260中的相应螺纹区段310配合，以将反射单元100和LED240固定至底部。LED240具有开口320，螺钉300穿过开口320。根据一个方面，连接器（例如螺钉）具有有限的或一定的扭矩，该扭矩对LED提供所需压力，但不会在LED上提供过大的压力。另外，可增加机械挡块，挤压肋，塑胶叉或其他结构特征，以在装配过程中提供操作员反馈，从而，允许对LED施加所需压力，但不会在LED上提供过大的压力。
连接器的替代实施例包括，与反射单元制成一体或形成一体的连接器，或者，与反射单元分开并与底部中的相应结构配合（必要时，与底部电连接）的连接器。连接器的一个这种实例是接合于底部中的相应凹槽中的一个或多个突伸部，例如，是凸/凹类型的连接器的特征，例如，搭扣配合或压力配合连接器、夹子、热杆，卡环，销，金属搭扣等等。再或者，反射单元可包括与底部单元中的相应螺纹配合（例如，与典型的灯泡配合）的螺纹，或者，反射单元可包括适配于底部中的相应凹槽中的突伸部，其进一步使反射单元（由此使突伸部）扭曲并固定在底部单元中，所述底部单元例如通常与汽车大灯灯泡一起发现的。应理解，可将反射单元可移除地附接至底部，使得在必要时可移除并更换反射单元。
在一个方面中，将反射单元100固定至底部单元的该连接器或多个连接器还对与反射单元和底部接触的一个或多个LED提供压力，根据一些实施例，该底部用作散热器。该压力在反射单元100、一个或多个LED240和底部260之间提供热界面。根据此方面，连接器对LED提供压力，并由此对与LED接触的散热器提供压力，这可有利地通过散热器移除LED所产生的热量。
图7是反射单元100的底视图，其示出了图3的反射壁130的边缘330、外壁340、反射壁130的底部处的开口140、以及连接器开口290。开口140的外围包括水平表面350。开口290的外围包括水平表面360。根据一个实施例，水平表面360位于与水平表面350相同的平面中。可用热绝缘材料形成反射壁130的外壁340，或者，所述外壁可包括热绝缘材料或热绝缘材料的层或涂层。所述热绝缘材料包括塑料、MCPET、PET、吹制泡沫等等。这种热绝缘材料有效地抑制来自底部单元的热量通过外壁340进入反射单元。另外，可用传热（且可选地反射）涂层例如作为二向色涂层（例如，在MR16灯泡中使用的）而形成反射单元100。通过此实施例，在可见光被反射单元反射的同时，热量（即，红外辐射）从反射单元过滤掉。
如可在图7中进一步看到的，反射单元100包括多个支腿370，所述支腿从外壁340和边缘330的上部延伸，终止于和开口140相同的平面中，并距该开口一定距离。支腿370对反射单元100提供稳定的底部，并将外壁340升高至所述外壁待附接的底部之上。反射单元100进一步包括多个触点380，其从外壁340的下部延伸，终止于和开口140相同的平面中，并距该开口一定距离。在本公开的一个实施例中，触点380与图4所示的LED的底部390接触。
根据本公开的某些方面，可用各种材料制造反射单元100，所述材料包括金属、塑料、玻璃、陶瓷等等，及其复合物。特殊的材料包括聚碳酸酯、丙烯酸树脂、增强的或掺杂的塑料、ABS、聚乙烯等等。应理解，在反射单元的制造中，本质上可使用任何材料，因为总是可以对反射单元增加反射涂层。可根据已知的方法制造反射单元，所述方法例如，注射成型、压力成型、吹塑成型、铸造、锻造、机加工等等。
根据其他方面，量子点是纳米尺寸的颗粒，其可具有由量子限制而产生的光学特性。可将量子点的特定组成、结构和/或尺寸选择为在受到特定激励源刺激时，实现待从量子点发出的所需波长的光。本质上，可调节量子点，以通过改变其尺寸而在可见光谱上发光。见C.B.Murray，C.R.Kagan和M.G.Bawendi，Annual Review of Materal Sci（材料科学年度评论），2000，30:545-610，其全部结合于此以供参考。
量子点可具有范围从大约1到大约1000纳米（nm）的平均粒度，优选地，范围从大约1到大约100nm。在某些实施例中，量子点具有范围从大约1到大约20nm（例如，大约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、9或20nm）的平均粒度。在某些实施例中，量子点具有范围从大约1到大约10nm的平均粒度。量子点可具有小于大约150埃（
Figure BDA0000369979980000131
）的平均直径。在某些实施例中，具有范围从大约12到大约
Figure BDA0000369979980000132
的平均直径的量子点是特别理想的。然而，根据量子点的组成、结构和所需发光波长的不同，平均直径可在这些范围之外。
优选地，量子点包括半导体纳米晶体。在某些实施例中，半导体纳米晶体的平均粒度的范围是，从大约1到大约20nm，优选地，从大约1到大约10nm。然而，根据量子点的组成、结构和所需发光波长的不同，平均直径可在这些范围之外。
量子点可包括一种或多种半导体材料。
可包括在量子点（包括，例如，半导体纳米晶体）中的半导体材料的实例包括，但不限于，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、包括任何上述物质的合金、和/或包括任何上述物质的混合物，包括三元和四元混合物或合金。实例的非限制性列表包括ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括任何上述物质的合金、和/或包括任何上述物质的混合物，包括三元和四元混合物或合金。
在某些实施例中，量子点可包括核和壳，核包括一种或多种半导体材料，壳包括一种或多种半导体材料，其中，所述壳设置在所述核的外表面的至少一部分上，优选地，所述壳设置在所述核的全部外表面上。包括核和壳的量子点也叫做“核/壳”结构。
例如，量子点可包括具有结构式MX的核，其中，M是镉、锌、镁、汞、铝、镓、铟、铊、或其混合物，X是氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、锑、或其混合物。适于用作量子点核的材料的实例包括，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、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括任何上述物质的合金、和/或包括任何上述物质的混合物，包括三元和四元混合物或合金。
壳可以是具有与核的成分相同或不同的成分的半导体材料。在核的表面上，壳可包括外涂层，其包括一种或多种半导体材料。可包括在壳中的半导体材料的实例包括，但不限于，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、包括任何上述物质的合金、和/或包括任何上述物质的混合物，包括三元和四元混合物或合金。实例包括，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、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括任何上述物质的合金、和/或包括任何上述物质的混合物。例如，ZnS、ZnSe或CdS外涂层可生长在CdSe或CdTe半导体纳米晶体上。
在核/壳量子点中，壳或外涂层可包括一层或多层。外涂层可包括至少一种半导体材料，其与核的组分相同或不同。优选地，外涂层具有从大约1个到大约10个单层的厚度。外涂层还可具有大于10个单层的厚度。在某些实施例中，在核上可包括不止一个外涂层。
在某些实施例中，周围的“壳”材料的带隙可大于核材料的带隙。在某些其他实施例中，周围的壳材料的带隙可小于核材料的带隙。
在某些实施例中，可将壳选择为使其原子间隔接近“核”衬底的原子间隔。在某些其他实施例中，壳和核材料可具有相同的晶体结构。
量子点（例如，半导体纳米晶体）（核）壳材料的实例包括，但不限于：红色（例如，(CdSe)CdZnS（核）壳）、绿色（例如，(CdZnSe)CdZnS（核）壳，等等）、以及蓝色（例如，(CdS)CdZnS（核）壳）。
量子点可具有各种形状，包括，但不限于，球形、杆形、盘形、其他形状、以及各种形状颗粒的混合物。
制造量子点（包括，例如，但不限于，半导体纳米晶体）的方法的一个实例是，胶体生长处理。通过将M供体和X供体注入热的配位溶剂中而出现胶体生长。制备单分散量子点的优选方法的一个实例包括注入热的配位溶剂中的有机金属试剂（例如，二甲基镉）的热解。这允许不连续的成核，并导致宏观量的量子点的可控生长。该注射产生能够以可控方式生长的核子以形成量子点。可逐渐加热反应混合物以使量子点生长并逐渐冷却。样本中的量子点的平均尺寸和粒度分布两者都取决于生长温度。用于保持稳定生长的生长温度随着增加的平均晶体大小而增加。产生的量子点是量子点种群的成员。不连续成核和可控生长的结果是，可获得的量子点种群具有较窄的、单分散分布的直径。直径的单分散分布也可叫做粒度。优选地，单分散的颗粒种群包括这样的颗粒种群，其中，该颗粒种群中的至少大约60%落在特定的粒度范围内。优选地，单分散颗粒种群的直径的偏离小于15%rms（均方根），更优选地，小于10%rms，最优选地，小于5%。
例如，在美国专利6,322,901中描述了外涂覆处理的一个实例。通过在外涂覆和监测核的吸收光谱的过程中调节反应混合物的温度，可获得具有高发射量子效率和窄粒度分布的外涂覆材料。
量子点（包括，例如，半导体纳米晶体）的窄粒度分布允许在窄光谱宽度中发光的可能性。在Murray等人的文章（J.Am.Chem.Soc（美国化学学会志），115:8706(1993)）中；在Christopher Murray的论文中（“Synthesisand Characterization of II-VI Quantum Dots and Their Assembly into 3-DQuantum Dot Superlattices（II-VI量子点的合成和特性，及其装配成3-D量子点超点阵）”Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院），1995年9月），已经详细地描述了单分散半导体纳米晶体。以上文章全部结合于此以供参考。
成核之后量子点在配位溶剂中可控生长和逐渐冷却的过程，也可产生均匀的表面衍生和规则的核结构。当粒度分布增强时，可升高温度以保持稳定生长。通过增加更多的M供体或X供体，可缩短生长周期。M供体可以是无机化合物、有机金属化合物、或金属元素。例如，M供体可包括镉、锌、镁、汞、铝、镓、铟或铊，X供体可包括能够与M供体反应以形成通式为MX的材料的化合物。X供体可包括硫族化物供体或磷族化物供体，例如，膦硫族化物、二甲(硅烷基)硫族化物、双氧、铵盐、或三甲(硅烷基)磷族化物。适当的X供体包括，例如，但不限于，双氧，二(三甲硅烷基)硒化物（(TMS)2Se），三烷基硒化膦，例如，三正辛基硒化磷（TOPSe）或三正丁基硒化膦（TBPSe）、三烷基碲化膦，例如，三正辛基碲化膦（TOPTe）或六丙基磷酰基碲化胺（HPPTTe），二(三甲硅烷基)碲化物（(TMS)2Te），二(三甲硅烷基)硫化物（(TMS)2S），三烷基硫化磷，例如，三正辛基硫化磷（TOPS），铵盐，例如，卤化铵（例如，NH4Cl），三(三甲硅烷基)磷化物（(TMS)3P），三(三甲硅烷基)砷化物（(TMS)3As），或三(三甲硅烷基)锑化物（(TMS)3Sb）。在某些实施例中，M供体和X供体可以是同一分子内的一部分。
配位溶剂可帮助控制量子点的生长。配位溶剂是具有供体非共有电子对的化合物，例如，可用来与生长的量子点（包括，例如，半导体纳米晶体）的表面配位的非共有电子对。溶剂配位可使生长的量子点稳定。配位溶剂的实例包括，烷基膦、烷基氧化膦、烷基膦酸、或烷基次膦酸，然而，其他配位溶剂也可适合于量子点（例如，半导体纳米晶体）制造，所述配位溶剂例如为，嘧啶、呋喃和胺。适当的配位溶剂的其他实例包括，嘧啶、三正辛基膦（TOP）、三正辛基氧化膦（TOPO）、以及三羟丙基膦（trishydroxylpropylphosphine）（tHPP）、三丁基膦、三-十二烷基膦、二丁基亚磷酸盐、三丁基亚磷酸盐、三-十八烷基亚磷酸盐、三-十二烷基亚磷酸盐、三-十三烷基亚磷酸盐、三-异癸基亚磷酸盐、二-(2-乙基己基)磷酸盐、三-十三烷基磷酸盐、十六胺、油胺、十八胺、二-(2-乙基己基)胺、辛胺、二辛胺、三辛胺、十二胺/月桂胺、二月桂胺三月桂胺、十六胺、二-十八胺、三-十八胺、苯膦酸、正己基膦酸、十四烷基膦酸、辛基膦酸、十八烷基膦酸、丙烯二膦酸、苯膦酸、氨基己基膦酸、二辛醚、二苯醚、十四酸甲酯、辛酸辛酯、以及辛酸己酯。在某些实施例中，可使用工业级TOPO。
在某些实施例中，或者，可通过使用非配位溶剂来制备量子点。
可通过监测颗粒的吸收或发射谱线宽度，来估计反应的生长阶段的过程中的粒度分布。响应于颗粒的吸收光谱的变化而改变反应温度，可允许在生长过程中保持峰化的粒度分布。可在晶体生长的过程中对成核溶液增加反应物，以生长更大的晶体。例如，对于CdSe和CdTe，通过在特定的半导体纳米晶体平均直径下停止生长并选择半导体材料的适当组成，可在300nm到5μm（或从400nm到800nm）的波长范围上，连续地调节半导体纳米晶体的发射光谱。
可通过对量子点用不良溶剂（poor solvent，弱溶剂）（例如，甲醇/丁醇）进行粒度选择沉淀，来进一步改进量子点（包括，例如，半导体纳米晶体）的粒度分布。例如，可使量子点分散在10%丁醇的己烷溶液中。可一滴一滴地对此搅拌溶液添加甲醇，直到乳白光持续为止。用离心法分离上清液和絮凝物，可在样本中产生富含最大晶体的沉淀物。可重复此过程，直到看不到光学吸收光谱的进一步峰化为止。可在许多溶剂/非溶剂（包括，嘧啶/己烷和氯仿/甲醇）对中执行粒度选择沉淀。优选地，粒度选择的量子点（例如，半导体纳米晶体）种群与平均直径的偏离不大于15%rms，更优选地，小于或等于10%rms，最优选地，小于或等于5%rms。
优选地，半导体纳米晶体和其他类型的量子点具有附接至其的配合基。
配合基可来自在生长过程中可能包含在反应混合物中的配位溶剂。
可对反应混合物添加配合基。
配合基可来自包括在反应混合物中的用于合成量子点的试剂或前体。
在某些实施例中，量子点可包括附接至外表面的不止一种类型的配合基。
可通过重复暴露于过量的竞争配合基团（包括，例如，但不限于，配位基团），来改进包括来自生长过程等的配合基的量子点表面，以形成重叠层。例如，可用配位有机化合物（例如，嘧啶）处理封口量子点的分散，以产生容易地分散在嘧啶、甲醇和芳香烃中但是不能分散在脂肪族溶剂中的微晶。可用能够与纳米颗粒的外表面配位或结合的任何化合物（包括，例如但不限于，膦、硫醇、胺和磷酸盐）执行这种表面交换处理。
例如，可将量子点暴露于短链聚合物，所述短链聚合物表现出对表面的亲和性并终止在对悬浮液或分散介质具有亲和性的半族中。这种亲和性改进了悬浮液的稳定性并阻止量子点的絮凝。其他配合基的实例包括烷基膦、烷基氧化膦、烷基膦酸、或烷基次膦酸、嘧啶、呋喃和胺。更特别的实例包括但不限于，嘧啶、三正辛基膦（TOP），三正辛基氧化膦（TOPO），以及三羟丙基膦（tHPP）。可使用工业级TOPO。
在商业上可购买到适当的配位配合基，或通过普通的合成有机技术（例如，如在J.March的Advanced Organic Chemistry（高级有机化学）中描述的）来制备，其整体结合于此以供参考。
来自能够发光的量子点的发射可以是窄高斯发射带，其可通过改变量子点的大小、量子点的组成，或改变二者而在光谱的紫外线、可见光或红外区域的整个波长范围中调节。例如，可在可见光区域中调节包括CdSe的半导体纳米晶体；可在红外区域中调节包括InAs的半导体纳米晶体。能够发光的量子点种群的窄粒度分布可导致在窄光谱范围中发光。该种群可以是单分散的，优选地，在这种量子点的直径中表现出小于15%rms（均方根）的偏离，更优选地，小于10%，最优选地，小于5%。对于可见光中发射的这种量子点，可观察到不大于大约75nm，优选地不大于大约60nm，更优选地不大于大约40nm，最优选地不大于大约30nm的半峰全宽（FWHM）的窄范围中的光谱发射。发出红外光的量子点可具有不大于150nm或不大于100nm的FWHM。用发射能量表达，该发射可具有不大于0.05eV的FWHM，或不大于0.03eV。当发光量子点直径的分散度减小时，发射宽度减小。
量子点可具有例如大于10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%的发射量子效率。
量子点的窄FWHM会导致饱和色发射。单一材料系统的整个可见光谱上的可宽泛调节的饱和色发射，与任何种类的有机生色基团不匹配（例如，见Dabbousi等人，J.Phys.Chem.（物理化学学报），101，9463(1997)，其整体结合于此以供参考）。量子点的单分散种群将发出横跨窄范围的波长的光。
根据本公开的有用量子点是发出以红光为特征的波长的量子点。在某些优选实施例中，能够发红光的量子点发出这样的光，其具有范围从大约615nm到大约630nm的峰值中心波长，并具有位于之间的任何波长，无论是否重叠。例如，量子点能够发出具有大约630nm、大约625nm、大约620nm、大约615nm的峰值中心波长的红光。
根据本发明的有用量子点还可以是发出以绿光为特征的波长的量子点。在某些优选实施例中，能够发绿光的量子点发出这样的光，其具有范围从大约520nm到大约540nm的峰值中心波长，并具有位于之间的任何波长，无论是否重叠。例如，量子点能够发出具有大约520nm、大约525nm、大约535nm、大约540nm的峰值中心波长的绿光。
根据本发明的其他方面，量子点在半峰全宽（FWHM）下，表现出范围在大约25nm和大约60nm之间的窄发射轮廓。本公开的量子点的窄发射轮廓允许调节量子点和量子点的混合物以发出饱和色，从而增加超出传统LED照明显示器的颜色范围和功率效率以外的颜色范围和功率效率。根据一个方面，将绿色量子点与红色量子点进行组合、混合、或以其他方式一起使用，所述绿色量子点被设计为发出例如大约523nm的主要波长并具有FWHM为大约例如37nm的发射轮廓，所述红色量子点被设计为发出例如大约617nm的主要波长并具有FWHM为大约例如32nm的发射轮廓。可用蓝光刺激这种组合，以产生三原色白光。
取决于所需用途，根据本发明的量子点可包括在各种配方中。根据一个方面，量子点包括在可流动的配方中，或例如将包括在透明容器（其将暴露于光）中的液体中。这种配方可包括各种量的一种或多种类型的量子点以及一种或多种主体材料。这种配方可进一步包括一个或多个散射体。在一种配方中还可包括其他可选的添加剂或成分。在某些实施例中，一种配方可进一步包括一种或多种光引发剂。本领域的技术人员从本公开中将容易认识到，根据量子点的特殊预期应用，可包括额外的成分。
本公开范围内的光学材料或配方可包括主体材料，例如，在量子光学元件的情况中，主体材料的量可能是从大约50重量百分比到大约99.5重量百分比，以及位于之间的任何重量百分比，无论是否重叠。在某些实施例中，主体材料的量是从大约80到大约99.5重量百分比。特定的有用主体材料的实例包括但不限于，聚合物、单体、树脂、粘合剂、玻璃、金属氧化物、以及其他非聚合材料。优选的主体材料包括聚合和非聚合材料，其对预先选择的波长的光至少是部分透明的，优选是完全透明的。在某些实施例中，该预先选择的波长可包括电磁光谱的可见光（例如，400-700nm）区域中的光的波长。优选的主体材料包括交联聚合物和溶剂铸塑聚合物。其他优选的主体材料的实例包括但不限于，玻璃或透明树脂。特别地，从加工性的观点看，例如，不可固化的树脂、可热固化的树脂、或可光固化的树脂等树脂适合于使用。这种树脂（低聚物或聚合物的形式）的特定实例包括但不限于，三聚氰胺树脂、酚醛树脂、烷基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、马来树脂、聚酰胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、包含形成这些树脂的单体的共聚物等等。相关领域中的普通技术人员可确定其他适当的主体材料。
主体材料还可包括硅树脂材料。相关领域中的普通技术人员可确定包括硅树脂材料的适当的主体材料。
在本公开所考虑的发明的某些实施例和方面中，主体材料包括可光固化的树脂。在某些实施例中，例如，在使成分形成图案的实施例中，可光固化的树脂可为优选的主体材料。可能用可光聚合的树脂（例如，包含活性乙烯基的基于丙烯酸或甲基丙烯酸的树脂）、可光交联的树脂（通常包含光敏剂，例如，聚肉桂酸乙烯酯，二苯甲酮，等等）作为可光固化的树脂。当不使用光敏剂时，可能使用可热固化的树脂。这些树脂可单独使用，或者，两种或多种组合使用。
在本公开考虑的本发明的某些实施例和方面中，主体材料可包括溶剂铸塑树脂。在本领域的技术人员已知的溶剂中，可溶解以下聚合物（例如，聚氨酯树脂、马来树脂、聚酰胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、包含形成这些树脂的单体的共聚物等等）。在溶剂蒸发时，树脂形成半导体纳米晶体的固体主体材料。
在某些实施例中，在商业上可从Radcure和Sartomer获得的丙烯酸盐单体和/或丙烯酸盐低聚物是优选的。
量子点可以是封装的。在2009年3月4日提交的Linton的名为“Particles Including Nanoparticles,Uses Thereof,And Methods(包括纳米颗粒的颗粒，其使用和方法)”的国际申请PCT/US2009/01372和2009年9月9日提交的Nick等人的名为“Particles Including Nanoparticles,UsesThereof,And Methods(包括纳米颗粒的颗粒，其使用和方法)”的美国专利申请61/240932中，描述了封装材料、相关方法和其他可能有用的信息的非限制性实例，，以上每篇专利都全部结合于此以供参考。
优选地，包括在本公开范围内的光学材料中的量子点的总量的范围是从大约0.1重量百分比到大约10重量百分比，以及位于之间的任何重量百分比，无论是否重叠。包括在光学材料中的量子点的量可根据应用和包括量子点的形式（例如，薄膜、光学元件（例如毛细管）、封装薄膜等等）而在这种范围内变化，所述范围可根据具体最终用途而选择。例如，当光学材料用在具有更长通路长度的更厚的毛细管中时（例如，在用于大屏幕电视应用的BLU中），量子点的浓度可更接近0.5%。当光学材料用在具有更短通路长度的更薄的毛细管中时（例如，在用于移动或手持应用的BLU中），量子点的浓度可更接近5%。
用在光学材料中的量子点的比率由所使用的量子点的发射峰值决定。例如，当在光学材料中使用能够发绿光的具有范围从大约520nm到大约540nm的峰值中心波长（以及其之间的任何波长，无论是否重叠）的量子点、以及能够发红光的具有范围从大约615nm到大约630nm的峰值中心波长（以及其之间的任何波长，无论是否重叠）的量子点时，发绿光的量子点的重量百分比与发红光的量子点的重量百分比的比率的范围可以是，从大约9:1到大约2:1，以及其之间的任何比例，无论是否重叠。
或者，可将光学材料中的发绿光的量子点的重量百分比与发红光的量子点的重量百分比的以上比率表示为摩尔比。例如，绿色与红色量子点的以上重量百分比的比例可相当于，范围从大约24.75:1至大约5.5:1（以及任何其之间的比例，无论是否重叠）的绿色与红色量子点的摩尔比。
由包含这里描述的BLU的QD发出的三原色白光中的蓝-绿-红光输出强度的比率可在该范围内变化，其包括发蓝光的固态无机半导体发光装置（具有峰值中心波长的范围为从大约450nm到大约460nm（以及其之间的任何波长，无论是否重叠）的蓝光），以及包括以上范围的重量百分比比率内的发绿光量子点和发红光量子点的混合物的光学材料。例如，蓝光与绿光输出强度的比率范围由此可以是从大约0.75到大约4，绿光与红光输出强度的比率范围由此可以是从大约0.75到大约2.0。在某些实施例中，例如，蓝光与绿光输出强度的比率范围由此可以是从大约1.4到大约2.5，绿光与红光输出强度的比率范围由此可以是从大约0.9到大约1.3。
本公开的范围内的散射体的量可以是，例如，大约0.01重量百分比和大约1重量百分比之间。此范围之外的散射体的量也可能是有用的。可用在文中描述的本发明的实施例和方面中的光散射体（在这里也叫做散射体或光散射颗粒）的实例包括但不限于，金属或金属氧化物颗粒、气泡、以及玻璃和聚合珠（实心或空心的）。本领域的普通技术人员容易确定其他光散射体。在某些实施例中，散射体具有球形形状。散射颗粒的优选实例包括但不限于，TiO2、SiO2、BaTiO3、BaSO4和ZnO。可使用与主体材料不反应且能增加主体材料中的激发光的吸收通路长度的其他材料的颗粒。在某些实施例中，光散射体可具有高折射率（例如，TiO2、BaSO4等等）或低折射率（气泡）。
本领域的普通技术人员可容易地确定散射体的粒度和粒度分布的选择。该粒度和粒度分布可以基于散射颗粒与光散射体待分散于其中的主体材料的折射率不匹配，以及根据Rayleigh（瑞利）散射理论散射的预先选择的波长。可对散射颗粒的表面进行进一步处理，以改进主体材料中的分散性和稳定性。在一个实施例中，散射颗粒包括0.2μm粒度的TiO2（DuPont（杜邦）的R902+），浓度是从大约0.01到大约1重量百分比的范围。
在油墨容纳在具有边缘以限制由于全内反射而产生的损失的透明容器中的应用中，配方中的散射体的量是有用的。可相对于在配方中使用的量子点的量而改变散射体的量。例如，当散射体的量增加时，可减少量子点的量。
在某些实施例中，包括量子点和主体材料的配方可由包括量子点和液态运载体的油墨形成，其中，液态运载体包括以下的成分：其包括一个或多个能够交联的官能团。功能单元可以是例如，通过紫外线处理、热处理、或相关领域的普通技术人员容易发现的其他交联技术交联的。在某些实施例中，包括一个或多个能够交联的官能团的成分可以是液态运载体本身。在某些实施例中，其可以是助溶剂。在某些实施例中，其可以是具有液态运载体的混合物的组分。
以下是制造油墨的优选方法的一个具体实例。通过首先在氮气/真空条件下剥离溶剂，直到获得包含具有所需浓度的残余物的量子点为止，将溶液（其包括充分分散在有机溶剂中的具有所需发射特性的量子点）浓缩至蜡的浓度。然后，在氮气条件下添加所需的树脂单体，直到达到所需的单体与量子点的比率为止。然后，在无氧条件下使此混合物涡旋地混合，直到使量子点充分分散为止。然后，将树脂的最后的成分增加至量子点分散物中，然后，用超声波使其混合，以确保良好的分散。
然后，通过经由多种方法将油墨涂覆在待涂覆的表面上，之后在强烈照明下进行紫外线固化数秒以完全固化，来制备包括由这种成品油墨制备的光学材料的薄膜。制备薄膜的方法的实例包括但不限于，多种薄膜铸塑、旋转铸造和涂覆技术，其是众所周知的。可使用的几种涂覆技术的实例包括但不限于，丝网印刷、凹版印刷、开槽、挂幕和涂边。
触变体的实例包括但不限于，煅制的金属氧化物（例如，可经过表面处理或不处理的煅制二氧化硅（例如，可从Cabot公司获得的Cab-O-SilTM煅制二氧化硅产品））、煅制金属氧化物凝胶（例如，硅胶）。光学材料可包括一定量的触变胶，该量的范围从大约2到大约10重量百分比。也可将该范围之外的其他量确定为是有用的或所需的。
在某些实施例中，例如，可用装配有汞UVB灯泡的Dymax 500EC UV固化系统来固化油墨。在这种情况中，灯亮度（在离灯罩大约7’’的距离处测量为33mW/cm2）可以是特别有效的，其中毛细管被固化10-15s，并将每侧保持在离灯罩7’’的距离处。在固化之后，可密封毛细管的边缘。
在这里教导的本发明的某些方面和实施例中，将包括固化的量子点（其包含油墨）的光学元件暴露于光通量中一段时间，这段时间足够长，以增加光学材料的光致发光效率。
在某些实施例中，将光学材料暴露于光和热中一段时间，这段时间足够长，以增加光学材料的光致发光效率。
在某些优选实施例中，暴露于光或暴露于光和热中持续一段时间，直到光致发光效率达到基本上恒定的值为止。
在一个实施例中，例如，在用包含油墨的量子点填充光学元件、使之固化并密封（不管进行固化和密封步骤的顺序如何）之后，使光学元件暴露于25-35mW/cm2的光通量，所述光通量具有范围从大约365nm到大约470nm的波长，同时，在范围从大约25到80℃的温度下，暴露足够长的一段时间，以增加油墨的光致发光效率。在一个实施例中，例如，光具有大约450nm的波长，光通量是30mW/cm2，温度是80℃，并且，暴露时间是3小时。
根据本公开的量子点还可包括在多种结构中，例如，通过作为结构制造过程中的成分而包括。这种结构包括在照明装置中使用的各种透光衬底或薄膜。其他结构和装置包括：光学透明部件，包括分散或嵌于其中的量子点；薄膜，包括夹在隔离材料之间并密封于其中的量子点，例如，以形成量子光学元件；或者，薄膜，包括由隔离材料完全封装的量子点。
在某些优选实施例中，隔离材料对进入和离开光学元件的至少具有预定波长的光是光学透明的。在某些实施例中，隔离材料对进入和离开光学元件的至少预定波长的光是至少90%光学透明的。在某些实施例中，隔离材料对进入和离开光学元件的至少预定波长的光是至少95%光学透明的。在某些实施例中，隔离材料对进入和离开光学元件的至少预定波长的光是至少99%光学透明的。
在某些优选实施例中，隔离材料将不会变黄或褪色，从而明显改变光学元件的光学特性。
在某些优选实施例中，隔离材料在光学元件的有用的使用寿命的过程中，将不会部分或完全地分层。
在某些优选实施例中，隔离材料的特性将对光学材料的外部量子效率具有最小的影响。
在某些优选实施例中，可在对光学材料和光学材料的外部量子效率没有损害的条件下，形成隔离材料。
优选地，隔离材料是对氧气来说基本上不能透过的材料。在某些实施例中，阻挡层对氧气和水来说是基本上不能透过的。在其中光学材料没有以其他方式被保护以免受环境影响的实施例中，在光学材料上包含隔离材料可能是希望的。
适当的阻挡膜或涂层的实例包括但不限于，硬质金属氧化物涂层、薄玻璃层、以及可从Vitex系统公司获得的Barix涂层材料。本领域的普通技术人员能容易探知其他阻挡膜或涂层。
在以下专利中包括可与这里描述的本公开和发明结合使用的额外信息，所述专利为：2009年5月6日提交的Coe-Sullivan等人的名为“OpticalComponents,Systems Including An Optical Component,And Devices（光学元件、包括光学元件的系统和装置）”的国际申请PCT/US/2009/002796；2009年5月6日提交的Coe-Sullivan等人的名为“Solid State Lighting DevicesIncluding Quantum Confined Semiconductor Nanoparticles,An OpticalComponent For A Solid State Light Device,And Methods（包括量子限制半导体纳米颗粒的固态照明装置、用于固态照明装置的光学元件和方法）”的国际申请PCT/US/2009/002789；2010年4月28日提交的Modi等人的名为“Optical Materials,Optical Components,And Methods（光学材料、光学元件、和方法）”的国际申请PCT/US2010/032859；2010年4月28日提交的Modi等人的名为“Optical Materials,Optical Components,And Methods（光学材料、光学元件、装置和方法）”的国际申请PCT/US2010/032799；2008年6月25日提交的Linton等人的名为“Compositions And MethodsIncluding Depositing Nanomaterial（包括沉积纳米材料的组成和方法）”的国际申请PCT/US2008/007901；2008年9月12日提交的Coe-Sullivan等人的名为“Compositions,Optical Component,System Including An OpticalComponent,Devices,And Other Products（组分、光学元件、包括光学元件的系统、装置和其他产品）”的美国专利申请12/283609；2008年9月12日提交的Breen等人的名为“Functionalized Nanoparticles And Method（功能纳米颗粒和方法）”的国际申请PCT/US2008/010651；2009年7月28日提交的Breen等人的名为“Nanoparticle Including Multi-Functional LigandAnd Method（包括多功能配合基的纳米颗粒和方法）”的国际申请PCT/US2009/004345；2009年8月14日提交的Linton等人的名为“LightingDevices,An Optical Component For A Lighting Device,And Methods（照明装置、用于照明装置的光学元件和方法）”的美国专利申请61/234179；2009年10月19日提交的Linton等人的名为“An Optical Component,ProductsIncluding Same,And Methods For Making Same（光学元件、包括光学元件的产品及其制造方法）”的美国专利申请61/252743；2009年12月30日提交的Linton等人的名为“An Optical Component,Products Including Same,And Methods For Making Same（光学元件、包括光学元件的产品及其制造方法）”的美国专利申请61/291072；以及2007年11月21日提交的Clough等人的名为“Nanocrystals Including A Group Ilia Element And A Group VaElement,Method,Composition,Device And Other Products（包括IIIa族元素和Va族元素的纳米晶体、方法、组分、装置和其他产品）”的国际申请PCT/US2007/024320；以上每篇专利均整体结合于此以供参考。
根据本公开的某些方面，量子点或量子点模式可包括在透光衬底内，或者，其可包括在待附接至透光衬底的层或薄膜内，或其上。见为了所有目的而整体结合于此以供参考的PCT/US2010/045624。本公开范围内的透光衬底通常是平的，并可具有任何尺寸或几何形状，例如，圆形、椭圆形、矩形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形等等。另外，透光衬底可能是凹形的或凸形的。透光衬底的厚度在适合于薄膜、窗格、透镜等的厚度的范围内。透光衬底可能由各种透光或透明的材料形成，包括任何光学透明的材料。
根据某些方面，透光衬底可包括直接放在透光衬底中或通过使用附接至透光衬底的薄膜而放在透光衬底中的多层量子点。例如，透光衬底可包括2层、3层、4层、5层、6层和更多层。每层可包括特定的一种或多种类型的量子点，并布置在特定的几何形状中。如图8所示，在量子光学元件190中，朝着LED410设置的第一层400包括第一给定类型的量子点，例如，红色量子点。设置于第一层顶部上并远离LED410的第二层420包括第二设定类型的量子点，例如，绿色量子点。从LED410发出光430。通过此分层，从量子点发出的已从蓝色转换成红色的光子440不会被包括绿色量子点的层转换第二次，因为绿色量子点将不会吸收红色发射。在图9中示出了另一实施例。在图9中，在量子光学元件190中，在红色量子点的层460和绿色量子点的层470之间设置带通滤波器450。带通滤波器从绿色量子点的层反射回指向LED的任何各向同性的量子点发射，从而防止被红色量子点的层吸收。
图10是固定至与图6所示相似的反射单元的透光衬底的透视图。透光衬底190包括均匀地分散在圆形区域480中的量子点，该圆形区域与LED的发光部分250的面积大约相等或稍微大于LED的发光部分250的面积。透光衬底190的剩余部分490没有量子点，并能够用作量子点发出的光所产生的热能的散热器。这种透光衬底叫做散热透光衬底。
根据此方面，透光衬底的具有量子点位于其中的有效区域480比透光衬底的总面积小。根据本公开的此方面，量子点占据的面积小于透光衬底的表面积的90%、小于其80%、小于其70%、小于其60%、小于其50%、小于其40%、小于其30%、小于其20%、小于其10%。因为量子点占据的面积小于透光衬底190的总表面积，所以，透光衬底490的没有量子点的剩余面积可用作消散量子点产生的热量的散热器。
本公开的其他散热器方面包括，支持透光衬底的铝支架，其允许透光衬底和支架之间的热传递，并降低量子光学元件的温度。另外，可在界面处使用压敏粘合剂，以通过增加热传递而增加量子光学元件的散热能力。此外，可在透光衬底上使用二向色薄膜，以允许光通过透光衬底，但是沿与所发出的光的方向相反的方向反射热量。更进一步，可对反射单元100增加通风孔，以允许热量通过反射壁消散。更进一步，可将散热材料与包括反射单元的量子光学元件的各种部件组合，例如，通过将金属模制、包含或组合在塑料中，以产生促进热量从量子光学元件消散的复合物。
图11示出了用于LED510的具体电连接器设计500。电衬垫520连接LED510的照明元件530。附接至LED的金属夹540电连接电衬垫520，并被构造为与电线550牢固地接合。电线550被插入金属夹540，所述金属夹用于电力地将电线550固定在适当的位置。根据一个实施例，可将金属夹540包含在附接至LED的套筒内，以帮助将电线550引导至金属夹540中。该套筒可能是透明的，以进一步帮助将电线550引导至金属夹540中。
可选地，本公开的组合可在LED与量子点之间包括滤波器、薄膜、涂层和其他光学元件，以提供所需特性的输出光。另外，可选地，该组合可进一步在量子点和反射单元的外部包括滤波器、薄膜、涂层和其他光学元件，以进一步提供所需特性的输出光。根据一个方面，用光束成形器（例如，全内反射器）作为辅助光学元件，以对量子光学元件平面以外的光进行准直。另外，可添加漫射器，以使整个光束图案平滑，或改进颜色空间均匀性。
实例I
用3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸制备能够发出609nm的光的半导体纳米晶体
CdSe核的合成：在20mL的小瓶中，将1.75mmol的醋酸镉溶解在在140℃下的15.7mmol的三正辛基膦中，然后，将其干燥并脱气1小时。将31.0mmol的三辛基氧化膦和4mmol的十八烷基膦酸添加至三颈瓶，然后在110℃下干燥并脱气1小时。在脱气之后，对氧化物/酸的烧瓶添加Cd溶液，并在氮气下将混合物加热至270℃。一旦温度达到270℃，便将16mmol的三正辛基膦注入烧瓶。当随后快速注入2.3mL的1.5M TBP-Se时，使温度回到270℃。将反应混合物在270℃下加热5分钟，然后，从反应烧瓶移除加热的覆盖物，允许溶液冷却至室温。通过添加甲醇和异丙醇的3:1的混合物，将CdSe核从氮气气氛手套箱内的生长溶液中沉淀出。然后，将分离的核溶解在己烷中并用其形成核-壳材料（Abs/发射/FWHM(nm)=557/566/27）。
CdSe/CdZnS核-壳纳米晶体的合成：设置两个相同的反应，由此，将25.86mmol的三辛基氧化膦和2.4mmol的3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸（见*下文）装入50mL的四颈圆底烧瓶。然后，通过加热至120℃大约1小时，使混合物在反应容器中干燥并脱气。然后，将烧瓶冷却至70℃，并对相应的反应混合物添加己烷溶液，所述己烷溶液包含从上面分离的CdSe核（0.128mmol的Cd含量）。在减小的压力下移除己烷。分别用二甲基镉，二乙基锌和六甲基二硅硫烷作为Cd，Zn和S的前体。将Cd和Zn以等摩尔比例混合，同时，S相对于Cd和Zn多两倍。将两组Cd/Zn（0.35mmol的二甲基镉和二乙基锌）和S（1.40mmol的六甲基二硅硫烷）的样本均溶解在氮气气氛手套箱内的4mL的三辛基膦中。一旦前体溶液已制备，便在氮气下将反应烧瓶加热至155℃。在155℃下，在2小时的过程中，用注射泵将Cd/Zn和S的前体溶液一滴一滴地添加至相应的反应烧瓶中。在壳生长之后，将纳米晶体转移至氮气气氛手套箱，并通过添加甲醇和异丙醇的3:1的混合物，将其从生长溶液中沉淀出。然后，使分离的核-壳纳米晶体分散在甲苯中，并且，使来自两批的溶液组合，并用该溶液制造包括其的光学材料（Abs/发射/FWHM(nm)=597/609/31）。
3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的制备：从PCI合成公司（PCI Synthesis）（马萨诸塞州，纽伯里波特，Opportunity Way，01950）获得3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的制备通常使用以下合成方法：
Figure BDA0000369979980000321
3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的特征在于：熔点：199-200℃[Lit：200℃；参考文献：J.D.Spivack，FR1555941(1969)]；IR：3614cm-1，3593cm-1（弱，O-H伸缩）；1H-NMR(CD3OD)：δ7.10（d，芳香族，2H，JP-H=2.6Hz），5.01（s，交换的HOD），2.99（d，-CH2，2H，JP-H=21.2Hz），1.41（s，-CH3，18H）；13C-NMR(CD3OD)：δ152.9（芳香族），137.9（芳香族），126.2（芳香族），123.5（芳香族），34.41（d，-CH2，35.75，33.07，JP-C=537.2Hz），34.35（-C(CH3)3），29.7（-C(CH3)3）；31P-NMR(CD3OD)：δ26.8。
在3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的制备中包括的上述合成前体的特征在于：
3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基磷酸二乙酯：熔点：119-120℃[Lit：118-119℃；参考文献：R.K.Ismagilov，Zhur.Obshchei Khimii，1991，61，387]；IR：3451cm-1（弱，-OH伸缩），2953（弱，-CH3，C-H伸缩）；1H-NMR(CDCl3)：δ7.066（d，Ar-H，2H，JP-H=2.8Hz），5.145（s，1H，-OH），4.06-3.92（m，-CH2CH3，4H，H-H和大范围P-H耦合），3.057（d，Ar-CH 2 ，2H，JP-H=21.0Hz），1.412（s，-C(CH 3 )3，18H），1.222（t，-CH2CH 3 ，6H）；13C-NMR(CDCl3)：δ153.98（芳香族），136.22（芳香族），126.61（芳香族），122.07（芳香族），62.14（-OCH2CH3，JP-C=24.4Hz），33.63（Ar-CH2，JP-C=552.4Hz），34.53[-C(CH3)3]，30.54[-C(CH3)3]，16.66（-CH2 CH3，JP-C=24.4Hz）；31P-NMR(CDCl3)：δ28.43。
3,5-二叔丁基-4-羟基溴化苯：熔点：51-54℃[Lit：52-54℃；参考文献：J.D.McClure，J.Org.Chem.(有机化学学报)，1962，27，2365]；IR：3616cm-1（中，O-H伸缩），2954cm-1（弱，烷基C-H伸缩）；1H-NMR(CDCl3)：δ7.20（s，Ar-H，2H），5.31（s，-OH），4.51（s，-CH2，2H），1.44{s，[-C(CH 3 )3]，18H}；13C-NMR(CDCl3)：δ154.3（芳香族），136.5（芳香族），128.7（芳香族），126.3（芳香族），35.8[-C(CH3)3]，34.6（-CH2），30.5[-C(CH3)3]。
可用相关领域的普通技术人员容易探知的其他合成方法来制备3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。
实例II
能够发绿光的半导体纳米晶体的制备
ZnSe核的合成：将3.5mmol的二乙基锌溶解在25mL的三正辛基膦中，并与5mL的1M TBP-Se混合。将0.16mol的油胺装入250mL的三颈瓶中，在90℃下干燥并脱气1小时。在脱气之后，在氮气下将烧瓶加热至310℃。一旦温度达到310℃，便注入Zn溶液，并在270℃下将反应混合物加热15-30分钟，同时，定期取出等分试样的溶液，以监测纳米晶体的生长。一旦纳米晶体的第一吸收峰值达到350nm，那么，便通过将烧瓶温度降至160℃来停止反应，并且，不需要进一步提纯地来使用ZnSe核材料，以制备CdZnSe核。
CdZnSe核的合成：将11.2mmol的二甲基镉溶解在40mL的三正辛基膦中，并与12mL的1M TBP-Se混合。在1L的玻璃反应器中，装入0.414mol的三辛基氧化膦和40mmol的己基膦酸，在120℃下干燥并脱气1小时。在脱气之后，在氮气下将氧化物/酸加热至160℃，并且，在160℃下，用套管将整个ZnSe核反应混合物（见上文）转移至1L反应器中，就在经由注射泵在20分钟内添加Cd/Se溶液之后。然后，将反应混合物在150℃下加热16-20小时，同时，定期取出等分试样的溶液，以监测纳米晶体的生长。一旦CdZnSe核的发射峰值达到489nm，便通过将混合物冷却至室温来停止反应。通过添加甲醇和正丁醇的2:1的混合物，使CdZnSe核从氮气气氛手套箱内的生长溶液中沉淀出。然后，将分离的核溶解在己烷中，并用其制造核-壳材料。
CdZnSe/CdZnS核-壳纳米晶体的合成：将0.517mol的三辛基氧化膦和44.8mmol的苯甲基膦酸装入1L的玻璃反应器中。然后，通过加热至120℃大约1小时，使混合物在反应器中干燥并脱气。然后，将反应器冷却至75℃，并对反应混合物增加己烷溶液，所述己烷溶液包含分离的CdZnSe核（1.99mmol的Cd含量）。在减小的压力下移除己烷。分别用二甲基镉、二乙基锌和六甲基二硅硫烷作为Cd、Zn和S的前体。将Cd和Zn以3：10的比率混合，而S相对于Cd和Zn（组合的）多两倍。将Cd/Zn（6.5/15.2mmol的二甲基镉和二乙基锌）和S（43.4mmol的六甲基二硅硫烷）的样本均溶解在氮气气氛手套箱内的27mL的三辛基膦中。一旦制备好前体溶液，便在氮气下将反应器加热至150℃。在150℃下，在2小时的过程中，用注射泵一滴一滴地添加前体溶液。在壳生长之后，将纳米晶体转移至氮气气氛手套箱，并通过添加甲醇和异丙醇的3:1的混合物，将其从生长溶液中沉淀出。然后，使分离的核-壳纳米晶体溶解在甲苯中，并用其制造量子点复合材料。
实例III
包括半导体纳米晶体的光学元件的制备
用包括半导体纳米晶体（基本上根据实例I中描述的合成方法制备）的光学材料制备以下模式。半导体纳米晶体包括分散在甲苯中的发红光的半导体纳米晶体，并具有609nm下的光谱成分，大约31nm的FWHM，83%的溶液量子产率和16.4mg/ml的浓度。
在预先密封并在真空下净化20ml的盖有隔膜的小瓶（该小瓶包括磁性搅拌棒）后，通过注射器针头将3.1ml的16.4mg/ml的发红光的纳米晶体悬浮液添加到所述小瓶中，然后用氮气进行回填。通过真空剥离，从小瓶移除大约90%的溶剂。通过注射器，添加0.504g的RD-12，其是商业上可从Radcure公司（新泽西州，费尔菲尔德，9Audrey Pl，07004-3401，也叫做Actega Radcure公司，新泽西州，韦恩，Mansard Court，07470）获得的低粘度活性稀释剂。通过真空剥离，从小瓶移除剩余的溶剂。然后，通过注射器，向小瓶添加2.117g的DR-150，并用涡旋混合器使混合物混合。DR-150是商业上可从Radcure获得的可用紫外线固化的丙烯酸配方。接下来，将0.03g的TiO2（可从DuPont（杜邦）获得的纯钛R902+）添加到打开的小瓶中，并在用均化器进行混合后，用涡旋混合器对混合物进行混合。
然后，使小瓶在真空下封闭并脱气，并用氮气回填。然后，将封闭的小瓶放在超声波浴中50分钟。在样本处于超声波浴中时，应小心以避免温度超过40℃。在用样本制造薄膜之前均将样本储存在黑暗中。
用以下方式制造薄膜。布置预先清洗的（甲醇擦拭之后用丙酮擦拭）1’’×3’’的显微镜载玻片，然后将四个80微米的塑料衬垫翼片定位在载玻片下部上的1’’×1’’区域的转角处。将少量上述配方分配在该1’’×1’’的区域的中间。使第二个预先清洗的1’’×3’’的显微镜载玻片与第一个显微镜载玻片匹配，并用微孔结合装置将其夹在一起。使夹子位于衬垫上的中心。
将显微镜载玻片结构在DYMAX公司的具有H灯泡（225mW/cm2）的5000-EC UV灯固化灯中固化10秒。将其翻转至相对侧，并再次固化10秒。包含纳米晶体的层的厚度是大约80μm。本实例描述了用1’’×1’’的载玻片来制造量子光学元件。可使用不同尺寸、厚度和形状（例如，圆形、矩形、六边形等等）的玻璃片来制造量子光学元件。可结合将光学元件固定在光路中的支架一起来选择光学元件的形状、尺寸和厚度。
用以下方式制造和测试量子光学元件。将四个LED（可从Citizen（西铁城）电子有限公司获得的CL-191G）经由银粉漆附接至电路板，接着，用一层硅树脂传热化合物将该电路板安装至热电冷却器（TEC）台，以改进热接触。将TEC设置在25℃，并用设置在20.0mA的恒定电流源来驱动LED芯片。将上述LED装置定位在具有0.5英寸开口的6英寸直径的积分球的前面。将包含80微米的固化薄膜（所述固化薄膜包含上述红色半导体纳米晶体）的显微镜载玻片结构定位在LED装置和通向积分球的开口之间，与该开口平齐。用滤波器耦合的Avantes公司的分光光度计收集光谱数据。表1和图12中示出了光谱分析的结果。
表1
图12示出了1931CIE色度图的一部分。还画出了普朗克轨迹1931（在这里也叫做黑体辐射曲线或黑体轨迹）、标注在黑体辐射曲线上的相关色温点，以及相应的周围ANSI额定CCT公差四边形（或bin）。在图上示出了接近白色的LED，在积分球中测得x，y坐标是0.2937，0.4094。当将此实例中描述的薄膜放在LED上时，结果是具有0.4615、0.4168的CIE x，y坐标的暖白光，色温是2700K。产生的光是“白色的”。在某些实施例中，例如，Duv或离黑体曲线的距离小于0.007。白光在ANSI bin内，并基本上在黑体轨迹上。ANSI bin指的是黑体轨迹周围的八个额定CCT公差四边形，如图13所示，覆盖冷-暖白色空间，如在ANSIC78.377-2008标准中概述的，该标准整体结合于此以供参考。
当用在文中时，除非上下文明确指出，否则单数形式“a”、“an”和“the”包括复数。因此，例如，对发射材料的参考包括对一种或多种这种材料的参考。
申请人将所有引用的参考文献的全部内容特别地包含在本公开中。此外，当将一定的量、浓度、或其他值或参数作为范围、优选范围或上优选值和下优选值的列表给出时，应将其理解为，具体公开了由任何一对的任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值所形成的所有范围，不管是否独立公开了所述范围。在文中引用数值范围的情况下，除非另外说明，否则该范围旨在包括其端点，并且包括该范围内的所有整数和分数。当限定范围时，本发明的范围并不旨在限制于所引用的特定的值。
对于本领域的技术人员来说，通过考虑这里公开的本发明的本说明书和实践，本发明的其他实施例将是显而易见的。本说明书和实例旨在仅被认为是代表性的，本发明的真正的范围和实质由以下权利要求及其等价物表示。
虽然已经用对于结构特征和/或方法作用特定的语言描述了主题，但是，应理解，所附权利要求中定义的主题并非必须限制于上述特定的特征或作用。相反，将上述特定的特征和作用作为执行权利要求的实例形式而公开。

Claims (20)

1.一种照明装置，包括：
光源，定位在反射单元的远端处；以及散热透光衬底，包括定位在所述反射单元的近端处的量子点，所述反射单元具有一个或多个反射侧壁并具有反射底壁，所述光源与包括量子点的所述透光衬底隔开一定距离。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述透光衬底包括位于所述透光衬底的与所述光源的表面区域相对应的表面区域上的量子点。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，所述量子点被局限于大约等于或略大于所述光源的相应区域的区域。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述透光衬底包括局限于量子点的多个区域。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述透光衬底包括局限于量子点的多个区域，所述多个区域与多个LED相对应。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述量子点占据的区域小于所述透光衬底的表面区域的90%。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述量子点占据的区域小于所述透光衬底的表面区域的80%。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述量子点占据的区域小于所述透光衬底的表面区域的70%。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述量子点占据的区域小于所述透光衬底的表面区域的60%。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述量子点占据的区域小于所述透光衬底的表面区域的50%。
11.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述透光衬底的没有量子点的一部分是散热器。
12.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述透光衬底包括一层或多层量子点。
13.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述透光衬底包括定位在一层或多层量子点之间的带通滤波器。
14.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射单元包括反射壁，所述反射壁允许从所述量子点发出的光通过所述反射壁离开所述反射单元。
15.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述反射壁包括开口，以允许从所述量子点发出的光通过所述反射壁离开所述反射单元。
16.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述反射单元包括透明反射壁部分，以允许从所述量子点发出的光通过所述透明反射壁部分离开所述反射单元。
17.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射单元包括热反射外壁。
18.根据权利要求1所述的照明装置，与底部单元电连接。
19.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述LED、反射单元和所述透光衬底牢固地连接，以形成量子光学元件模块，所述量子光学元件模块具有用于与底部单元可移除地且电力地接合的连接器。
20.一种组件，包括多个照明装置，每个照明装置包括：
光源，定位在反射单元的远端处；以及散热透光衬底，包括定位在所述反射单元的近端处的量子点，所述反射单元具有一个或多个反射侧壁并具有反射底壁，且所述光源与包括量子点的所述透光衬底隔开一定距离，
其中，所述LED、反射单元和所述透光衬底牢固地连接，以形成量子光学元件模块，每个量子光学模块与底部单元可移除地且电力地接合。
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