CN112272662B - 包含对亚苯基乙烯的光学数据通信系统和特定的对亚苯基乙烯 - Google Patents
包含对亚苯基乙烯的光学数据通信系统和特定的对亚苯基乙烯 Download PDFInfo
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Abstract
包含对亚苯基乙烯的光学数据通信系统、包含对亚苯基乙烯的用于光学数据通信系统的接收器、包含对亚苯基乙烯的用于光学数据通信系统的发送器、对亚苯基乙烯在光学数据通信系统中的用途、特定的对亚苯基乙烯和它们的制备。
Description
本发明涉及包含对亚苯基乙烯(para-phenylenevinylenes)的光学数据通信系统、包含对亚苯基乙烯的用于光学数据通信系统的接收器、包含对亚苯基乙烯的用于光学数据通信系统的发送器、对亚苯基乙烯在光学数据通信系统中的用途、特定的对亚苯基乙烯和它们的制备。
发明背景
光学数据通信，尤其是光学无线通信(OWC)，如可见光通信(VLC)、自由空间光学通信(FSO)和Li-Fi(Light Fidelity)是快速发展的技术领域，它们旨在实现快速和安全的无线通信以替代或补充现有的无线技术。新的技术，如物联网(是工业4.0、IP等的基础)、可穿戴设备(即可作为植入物或辅助设备戴在身上的具有微控制器的智能电子设备)和移动通信的普遍增长导致数据流的快速增加和新通信通道的必要性。在光学数据通信系统中，通常在发送器中将电信号转化成光信号。光学光源通常是发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。调制光场随后在到达接收器之前经过自由空间路径传播。在接收器中，将光信号转化回电信号。
Li-Fi是为用于高速无线通信的利用强度变化的LED照明通过光照传输数据建立的术语。与LED照明在办公室、路灯和家庭中的广泛使用一起，Li-Fi是为现有照明基础设施附加的效益。
LED照明的一种常用方法是使用荧光粉转换的白光LEDs。采用双色、三色和四色法以优化在荧光粉转换的白光LEDs中用于生成白光的波光。
在所述LEDs，通常蓝光LED中，用黄色荧光粉作为频率(颜色)转换介质(converter)涂布例如InGaN以吸收一部分蓝光并以更长波长再发射以产生两色白光(双色模式)。
或者，可通过红色、绿色和蓝色的混合建立白光LEDs。在这种情况下，例如用红色、绿色和蓝色荧光粉涂布UV LED(三色模式)。
也已知基于四色模式的LEDs生成白光，通常通过组合蓝色、青色、绿色和红色(四色白光)。在这种情况下，例如用青色和绿色荧光粉涂布蓝光LED和红光LED。
尤其可用作远程荧光粉LEDs中的频率转换介质的有机化合物由于它们的可见光带隙、短辐射寿命和高光致发光量子产率(PLQY)而为OWC，尤其是为VLC，或Li-Fi提供许多潜在优点。实际上，发光二极管(LEDs)正在越来越大的程度上替代现有光源。
仍需解决的一个关键问题是商业白光LEDs的缓慢响应。迄今，还没有LED可直接发射白光。白光LEDs可由被作为频率(颜色)转换介质(荧光粉)(如上文提到)的一种或多种发光材料涂布或覆盖的发光LED芯片(发射波长取决于模式-双色、三色还是四色)制成。根据这一概念，将发光材料直接并且无中间空间地施加到LED光源(LED芯片)上。这一概念也被称为“phosphor on a chip”。在phosphor on a chip LEDs中，所用发光材料通常是吸收一部分LED发射并再发射宽光谱的无机材料。这种类型的LEDs通常生成冷白光(即它们具有大于6 000K的相关色温CCT)并且它们的平均显色指数CRI低，通常大约70至85。
为了提供具有低于6 000K的CCT的更舒适和自然的白光，可使用不同的概念。根据这一概念，将发光材料溶解或分散在距发光LED芯片一定距离的聚合物基质中。这种结构被称为“远程荧光粉”。
但是，常规荧光粉的光致发光寿命(荧光/磷光寿命或激发态寿命)太长(大于10纳秒至最多几微秒)以致无法支持数据传输的高速率。为了借助LED照明传输数据，IEEE802.15.7-2011标准规定了最多120Mhz的光学时钟频率，这需要纳秒级的LEDs开关时间。为了使数据传输足够快，另一选择是仅使用蓝光LED发射并滤出通过具有太长荧光寿命的荧光粉转换的其它波长。由于只有少量(通常大约6％)能量在光谱的蓝色部分中，这些系统的范围有限。已经推出能够经由双向线路实现无线网络的首款商业Li-Fi产品，如LucibelLi-Fi系统，但仍需要显著改进。
H.Chun等人在他们的题为"Visible Light Communication using a Blue GaNμLED and Fluorescent Polymer Colour Converter"的在线文章(https://pure.strath.ac.uk/portal/files/44580356/Chun_etal_IEEE_PTL_2015_Visible_light_communication_using_a_blue_GaN_uLED_and_fluores cent.pdf)中描述了使用由蓝光GaNμLED和黄色荧光共聚物生成的白光实现高速可见光通信的新型技术。通过这种技术改进μLED的蓝色电致发光和共聚物频率转换介质的黄色光致发光之间的比率。
M.T.Sajjad等人在Adv.Optical Mater.2015,3,536-540中描述了荧光性的发射红光的硼-二吡咯亚甲基(boron dipyrromethene)(BODIPY)-低聚芴星形分子作为用于VLC的频率转换材料。
M.T.Sajjad等人在Appl.Phys.Lett.110,013302(2017)中描述了使用星形有机半导体的共混物的用于可见光通信的饱和红色频率转换介质。M.T.Sajjad等人在他们的在线发表文章"A novel fast color-converter for visible light communication using ablend of conjugated polymers"(https://pure.strath.ac.uk/portal/files/41605644/Sajjad_etal_ACS_Photonic s_2015_Novel_fast_color_converter_for_visible_light_communication.pdf)中描述了使用半导体聚合物，特别是高荧光的发射绿光的聚[2,5-双(2/,5/-双(2//-乙基己氧基)苯基)-对亚苯基乙烯](BBEHP-PPV)和发射橙红光的聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-亚苯基乙烯](MEH-PPV)的共混物作为快速颜色转换介质以在用于可见光通信的混合型LEDs(hybrid LEDs)中替代商业荧光粉。有可能获得具有极高调制带宽的宽频带、平衡的频率转换介质以在用于可见光通信的混合型LEDs中替代商业荧光粉。所得频率转换介质利用了从发射绿光的BBEHP-PPV到发射橙红光的MEH-PPV的部分Forster能量转移。所实现的3dB调制带宽(电-电)是市售荧光粉LEDs的40倍高，和上述发射红光的有机频率转换介质的5倍高。
在OWC系统的接收器侧上，半导体光电二极管常用作在高频率下的光学检测器。但是，这些二极管的响应时间受结电容和载流子渡越时间限制，并与检测器尺寸成比例。在T.G.Tiecke等人,Optica,Vol.3,No.7,2016年7月,787-792中，提出一种在保持快速响应时间的同时提高光学接收器的有效面积和视场的方法。这通过使用被波长偏移染料掺杂的光波导管(发光集中器)实现。用通信信号调制的入射光与光入射角无关地被染料分子吸收并随后以不同波长再发射。一部分发射的光被纤维收集并导向小面积半导体光电二极管。其被称为发光集中器和作为发光检测器(LD)的光电二极管的组合系统。但是，在T.G.Tiecke等人中，没有提到具体的波长偏移染料。
US 2017/0346556 A公开了一种装置，其包含：配置为接收输入光信号的波长偏移元件，其中该波长偏移元件包含波长偏移材料，该材料配置为：吸收至少一部分接收的输入光信号；和由接收的输入光信号的吸收部分产生反射光信号；包含许多电浆子结构元件的电浆子光栅(plasmonic grating)，所述电浆子光栅配置为：接收至少一部分发射光信号；和将发射光信号的接收部分导向光检测器；和光检测器，其配置为：接收发射光信号的导向部分(directed portion)；和产生与发射光信号的导向部分对应的电流。作为波长偏移材料的一个实例，提出无机材料硒化镉/硫化镉(CdSe/CdS)量子点和硒化铅/硫化铅(PdSe/PdS)量子点。
但是，作为波长偏移材料的常规荧光粉的光致发光寿命(荧光/磷光寿命或激发态寿命)太长(大于10纳秒至最多几微秒)以致无法支持数据传输的高速率。
因此需要非常在保持良好发射效率的同时具有几纳米，优选更低的发光寿命，尤其是荧光寿命的荧光粉。
此外–在光学数据通信系统的发送器中使用荧光粉的情况下–应该同时有可能提供具有良好颜色再现和色温的照明装置。优选地，该照明装置应该具有低于6500K的CCT(相关色温)和大于80，更好地高于90的平均显色指数CRI。
因此本发明的一个目的是提供用于光学数据通信系统的具有短发光寿命，尤其是荧光寿命的有机发光化合物，尤其是有机荧光化合物。该有机发光化合物，尤其是有机荧光化合物应该尤其可用于光学数据通信系统的发送器和/或接收器，优选发射或接收在可见光谱范围内的电磁辐射，具有短激发态寿命和优选–当用于发送器时-良好的颜色再现显色性(color reproduction rendering)和/或色温。
优选地，该有机发光化合物，尤其是有机荧光化合物还应具有一个或多个下列特征：
-几纳秒级的短激发态寿命；
-高的光稳定性，尤其是在蓝光和/或白光照射条件下；
-高的热稳定性，尤其是在蓝光和/或白光照射条件下；
-对水分和氧气的高化学稳定性
-高发光量子产率(QY)。
已经发现，通过包含式(I)的对亚苯基乙烯的光学数据通信系统和包含所述对亚苯基乙烯的用于光学数据通信系统的接收器或发送器解决上述目的。
发明概述
本发明涉及一种光学数据通信系统，其包含至少一种式(I)的化合物
其中
n1和n2各自独立地为1、2或3，优选1或2，
m1和m2各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，且R11和R12各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或C1-C20烷氧基、C6-C30芳基或C7-C31烷芳基，优选H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基，
R2和R3各自独立地为氢、未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C2-C20烯基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C3-C20环烷基、未取代或取代的C6-C24芳基、具有由3至24个原子形成的未取代或取代的环的脂族杂环；具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；氨基、CN、CF3、COOC1-C20烷基、OCOC1-C20烷基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
A2是
A1是或
p是1或2，优选1，
o是0、1或2，
q、q’、q”、q”’、s、m3和m4各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r、r’、r”、r”’、t和t’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R4、R4’、R4”、R4”’、R6、R6’、R6”、R6”’、R7、R8、R8’、R13和R14各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
R5、R5’、R5”、R5”’、R9、R9’、R9”和R9”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，其中虚线是键合点。
本发明进一步涉及包含至少一种式(I)的化合物的用于光学数据通信系统的接收器和发送器，和式(I)的化合物在光学数据通信系统中的用途。
本发明的另一个方面涉及式(I)的特定新型化合物和它们的制备。
发明描述
在本发明中，术语“发光化合物”也被称为荧光粉。发光化合物可以是无机或有机化合物。
相应地，在本发明中，术语“荧光粉”和“发光化合物”可互换使用以描述发光材料。
术语“转换材料”或“颜色转换介质(color converter)”是指被第一波长的光子激发并发射不同的第二波长的光子的材料。
在本发明中，“荧光粉转换LED”是指具有涂布在其上的荧光粉材料层以将LED元件发射的光的颜色转换或改变成不同颜色的LED元件。
量子点是小到足以表现出量子力学性质的由半导体材料制成的纳米晶体。量子点表现出非常窄的发射光谱，即具有特别小的FWHM(半高全宽)。可通过控制晶体的尺寸调节这些点的颜色输出。在量子点的较小尺寸下，量子点发射较短波长的光。
在本发明中，术语给定光谱分布F(A)的“中心波长”被定义为下列平均值：Ac＝Ja^F(A)dA/Jf(A)dA。
在本发明中，“蓝光”被理解为是指在电磁谱的蓝色范围内的光，中心发射波长通常在350至500nm，优选420至495nm，更优选440至492nm的范围内。用于生成蓝光的合适的半导体材料是碳化硅、硒化锌和氮化物，如氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)和氮化铟镓(InGaN)。LEDs通常具有紧密围绕它们的峰值波长的窄波长分布。在蓝宝石衬底上制造标准InGaN基蓝光LEDs并且峰值发射波长通常以445至455nm为中心。
在本发明中，“红光”被理解为是指在电磁谱的红色范围内的光，中心发射波长通常在620至780nm，优选622至750nm的范围内。
在本发明中，“绿光”被理解为是指在电磁谱的绿色范围内的光，中心发射波长通常在495至577nm，优选492至570nm的范围内。
在本发明中，“黄光”被理解为是指在电磁谱的黄色范围内的光，中心发射波长通常在570至597nm，优选577至590nm的范围内。
在本发明中，“青色光”被理解为是指在电磁谱的青色范围内的光，中心发射波长通常在490至520nm的范围内。
白光LEDs无法通过波长区分。它们由于以Kelvin(K)测得的色温而呈现“冷”、“中性”或“暖”白色。
相关色温(CCT)是被人眼感觉发出与LEDs相同的白光的黑体辐射体的温度。相关色温(CCT)描述电光源发射的白光的颜色外观并以Kelvin测得。其根据CIE国际标准测定。来自白光源的CCT在1 500K至20 000K，尤其是2 000K至20 000K的范围内。具有较高CCT的白光与具有较低CCT的白光相比含有在短波长区(蓝光)中的相对较高强度和在较长波长区(红光)中的相对较低强度。因此，较高CCTs通常指示具有更显著的蓝色分量或冷色调的白光，而较低CCTs通常指示具有更显著的红色调或暖色调的光。具有4 500K至20 000K的CCT的白光通常被称为冷白光，具有2 700K至3 200K的CCT的白光通常被称为暖白光，具有3200K至4 500K的CCT的白光通常被称为中性白光。较暖的色温尤其适用于生活空间，尤其是在欧洲。根据地理区域和应用，在欧洲办公室通常更喜欢具有大约4000K的CCT的白光，而普通欧洲家庭通常更喜欢具有大约2700K至3000K的CCT的白光。在亚洲通常更喜欢具有大约5000K至6500K的CCT的白光，但有时也更喜欢具有大约2700K的CCT的白光。
显色性(color rendering)(CRI)是光源使物体的颜色对人眼如何呈现和多么好地展现颜色深浅(color shade)的细微变化的量度。根据CIE 17.4,InternationalLighting Vocabulary,显色性(CRI)被定义为“通过与在基准光源下的颜色外观的有意识或无意识比较，光源对物体的颜色外观的影响”。由八种柔和CIE标准(参考)色样R1至R8的色度差计算平均或一般显色指数Ra(CIE 13.3-1995)。负值也有可能。基准光源，如黑体辐射，被定义为具有100(这是最大值)的CRI指数(Ra)，即100的值是指该光源以与基准相同的方式显色。CRI评级越低，越不准确地再现颜色。对于许多一般室内照明应用，大于80的CRI值(Ra)是可接受的。对于一般照明，显色指数应该高于85。在需要准确显色的应用中，至少90的高CRI Ra通常非常理想，以使被光源照射的物体在人眼看来具有更自然的颜色。
CRI Ra不包括与六种高饱和颜色(R9-R14)对应的系数。其中，R9对应于浓烈的红色，其可影响对显色有益的红绿对比。通常，很好地再现红色的能力对准确显色而言是必不可少的，因为红色经常被发现混入加工色(processed colors)中。因此，如果光源无法正确地再现红色，带红色的物体会变暗沉。因此，具有高CRI Ra和具有正R9值的光源倾向于产生最鲜艳的颜色。
根据CIE 1931标准比色系统，颜色依据特定颜色曲线被人眼感知。标准发光度曲线VA虑及人眼敏感度的波长依赖性。发光度曲线具有683lm/W的最大可能值，是在555nm波长下的单色光(绿色)的情况。光通量是感知的光强度的量度。
如果在下文提到的具体实施方案中没有进一步规定所述残基，本申请的说明书中提到的残基通常具有以下优选含义：
术语“卤素”在每种情况下是指氟、溴、氯或碘，特别是氯、溴或碘。
在本文中和在烷氧基、COOC1-C20烷基、OCOC1-C20烷基、C8烷基氨基、C6-C10芳基氨基等的烷基部分中所用的术语“未取代或取代的C1-C20烷基”是指具有通常1至20("C1-C20-烷基")、1至18("C1-C18-烷基")、1至12("C1-C12-烷基")、1至8("C1-C8-烷基")或3至8("C3-C8-烷基")个碳原子的饱和直链或支链烃基团。烷基的实例尤其是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、新戊基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、2-甲基己基、1-乙基戊基、1-丙基丁基、2-乙基戊基、正辛基、1-甲基庚基、2-甲基庚基、1-乙基己基、2-乙基己基、1-丙基戊基、2-丙基戊基、正壬基等。
取代烷基，根据烷基链的长度，具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或多于5个)取代基。这些优选各自互相独立地选自未取代或取代的环烷基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的环烷硫基、未取代或取代的杂环烷基、未取代或取代的芳基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、未取代或取代的杂芳基、氟、氯、溴、碘、羟基、巯基、未取代或取代的烷氧基、未取代或取代的聚亚烷氧基、未取代或取代的烷硫基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、氰基、CF3、未取代或取代的烷基羰氧基、甲酰基、酰基、COOH、羧酸基(carboxylate)、-COORAr1、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1和E2是氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。特别地，取代烷基具有一个或多个，例如1、2或3个取代基，其选自未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1、E2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2各自互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。
取代烷基的具体实施方案是其中一个氢原子已被芳基(“芳烷基”，在下文中也称为芳基烷基或芳基亚烷基)，特别是苯基替代的烷基。芳基又可以是未取代或取代的，合适的取代基是下文对芳基提到的取代基。芳基-C1-C4-烷基的特定实例包括苄基、1-苯乙基、2-苯乙基(2-phenetyl)、1-苯基丙基、2-苯基丙基、3-苯基-1-丙基、2-苯基-1-丙基、萘基甲基、萘基乙基等。
取代烷基的进一步具体实施方案是其中这些基团中的一些或所有氢原子可被如上文提到的卤素原子替代的烷基，例如C1-C4-卤烷基。
该烷基优选是未取代的。
本文所用的术语“C2-C20烯基”是指具有通常2至20("C2-C20-烯基")、2至18("C2-C18-烯基")、2至10("C2-C10-烯基")、2至8("C2-C8-烯基")或2至6("C2-C6-烯基")个碳原子和在任何位置的一个或多个，例如2或3个双键的直链或支链烃基。取代烯基，根据烯基链的长度，具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或多于5个)取代基。这些优选各自互相独立地选自未取代或取代的环烷基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的环烷硫基、未取代或取代的杂环烷基、未取代或取代的芳基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、未取代或取代的杂芳基、氟、氯、溴、碘、羟基、巯基、未取代或取代的烷氧基、未取代或取代的聚亚烷氧基、未取代或取代的烷硫基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、氰基、CF3、未取代或取代的烷基羰氧基、甲酰基、酰基、COOH、羧酸基(carboxylate)、-COORAr1、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SOsRAr2，其中E1和E2是氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。特别地，取代烯基具有一个或多个，例如1、2或3个取代基，其选自未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1、E2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2各自互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。
该烯基优选是未取代的。
本文所用的术语“C1-C20烷氧基”是指经氧原子键合的烷基，即“烷氧基”可表示为-O-烷基，其中烷基如上文定义。优选的烷氧基是C1-C4-烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、丁氧基、1-甲基丙氧基(仲丁氧基)、2-甲基丙氧基(异丁氧基)或1,1-二甲基乙氧基(叔丁氧基)。
相应地，本文所用的术语“未取代或取代的烷氧基”是指-O-烷基，其中烷基是如上文定义未取代或取代的。
该烷氧基优选是未取代的。
本文所用的术语“C3-C20环烷基”是指具有通常3至20("C3-C20-环烷基")，优选3至8("C3-C8-环烷基")或3至6个碳原子("C3-C6-环烷基")的单环或双环或多环饱和烃基团。具有3至6个碳原子的单环基团的实例包含环丙基、环丁基、环戊基和环己基。具有3至8个碳原子的单环基团的实例包含环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。具有7至12个碳原子的双环基团的实例包含双环[2.2.1]庚基、双环[3.1.1]庚基、双环[2.2.2]辛基、双环[3.3.0]辛基、双环[3.2.1]辛基、双环[3.3.1]壬基、双环[4.2.1]壬基、双环[4.3.1]癸基、双环[3.3.2]癸基、双环[4.4.0]癸基、双环[4.2.2]癸基、双环[4.3.2]十一烷基、双环[3.3.3]十一烷基、双环[4.3.3]十二烷基和全氢萘基。多环的环的实例是全氢蒽基、全氢芴基、全氢基、全氢苉基和金刚烷基。
取代环烷基，根据环尺寸，可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或多于5个)取代基。这些优选各自互相独立地选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的烯基、未取代或取代的炔基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的环烷硫基、未取代或取代的杂环烷基、未取代或取代的芳基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、未取代或取代的杂芳基、氟、氯、溴、碘、羟基、巯基、未取代或取代的烷氧基、未取代或取代的聚亚烷氧基、未取代或取代的烷硫基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、氰基、CF3、未取代或取代的烷基羰氧基、甲酰基、酰基、COOH、羧酸基(carboxylate)、-COORAr1、-NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1和E2是氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。特别地，取代环烷基具有一个或多个，例如1、2或3个取代基，其选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1、E2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2各自互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。
该环烷基优选是未取代的。
术语“具有由3至24个原子形成的环的脂族杂环”是指具有通常3至24个环成员，优选4至10个环成员，更优选5至8个环成员，最优选5或6个环成员、除碳原子作为环成员外还包含一个、两个、三个或四个选自O、N、NRcc、S、SO和S(O)2的杂原子或含杂原子的基团作为环成员的非芳族、部分不饱和或完全饱和的杂环环，其中Rcc是氢、C1-C20-烷基、C3-C24-环烷基、杂环烷基、C6-C24-芳基或杂芳基。杂环烷基的实例尤其是吡咯烷基、哌啶基、咪唑烷基、吡唑烷基、噁唑烷基、吗啉基、噻唑烷基、异噻唑烷基、异噁唑烷基、哌嗪基、四氢噻吩基、二氢噻吩-2-基、四氢呋喃基、二氢呋喃-2-基、四氢吡喃基、2-噁唑啉基、3-噁唑啉基、4-噁唑啉基和二氧杂环己烷基。
取代脂族杂环基团，根据环尺寸，可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或多于5个)取代基。这些优选各自互相独立地选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的烯基、未取代或取代的炔基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的环烷硫基、未取代或取代的杂环烷基、未取代或取代的芳基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、未取代或取代的杂芳基、氟、氯、溴、碘、羟基、巯基、未取代或取代的烷氧基、未取代或取代的聚亚烷氧基、未取代或取代的烷硫基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、氰基、CF3、未取代或取代的烷基羰氧基、甲酰基、酰基、COOH、羧酸基(carboxylate)、-COORAr1、-NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1和E2是氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。特别地，取代脂族杂环基团具有一个或多个，例如1、2或3个取代基，其选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SOsRAr2，其中E1、E2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2各自互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。
该脂族杂环基团优选是未取代的。
对本发明而言，术语“C6-C24芳基”是指苯基和具有至少一个键合到分子其余部分上的稠合亚苯基环的双环或多环碳环。具有至少一个亚苯基环的双环或多环碳环的实例包括萘基、四氢萘基、茚满基、茚基、蒽基、芴基、芘基等。术语“芳基”优选是指苯基和萘基。
取代芳基，根据它们的环系的数量和尺寸，可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或多于5个)取代基。这些优选各自互相独立地选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的烯基、未取代或取代的炔基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的环烷硫基、未取代或取代的杂环烷基、未取代或取代的芳基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、未取代或取代的杂芳基、氟、氯、溴、碘、羟基、巯基、未取代或取代的烷氧基、未取代或取代的聚亚烷氧基、未取代或取代的烷硫基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、氰基、CF3、未取代或取代的烷基羰氧基、甲酰基、酰基、COOH、羧酸基(carboxylate)、-COORAr1、-NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1和E2是氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。特别地，取代芳基具有一个或多个，例如1、2或3个取代基，其选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和–SO3RAr2，其中E1、E2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2各自互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。
取代芳基优选是被至少一个烷基取代的芳基(“烷芳基”，在下文中也称为烷基芳基)。烷芳基，根据芳环系的尺寸，可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或多于9个)烷基取代基。该烷基取代基可以是未取代或取代的。在这方面，参考上文关于未取代和取代烷基的叙述。一个具体实施方案涉及烷芳基，其中烷基是未取代的。烷芳基优选是带有1、2、3、4或5，优选1、2或3，更优选1或2个烷基取代基的苯基。带有一个或多个烷基的芳基是例如2-、3-和4-甲基苯基、2,4-、2,5-、3,5-、2,6-二甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2-、3-和4-乙基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二乙基苯基、2,4,6-三乙基苯基、2-、3-和4-正丙基苯基、2-、3-和4-异丙基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二-正丙基苯基、2,4,6-三丙基苯基、2-、3-和4-异丙基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二异丙基苯基、2,4,6-三异丙基苯基、1-、3-和4-丁基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二丁基苯基、2,4,6-三丁基苯基、2-、1-和4-异丁基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二异丁基苯基、2,4,6-三异丁基苯基、2-、3-和4-仲丁基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二-仲丁基苯基、2,4,6-三-仲丁基苯基、2-、3-和4-叔丁基苯基、2,4-、2,5-、3,5-和2,6-二叔丁基苯基和2,4,6-三-叔丁基苯基。
该芳基优选是未取代的。
在本发明中，术语“具有由3至24个原子形成的环的杂芳基”(也称为杂芳基)包含杂芳族、单环或多环的基团。除环碳原子外，这些还具有1、2、3、4或多于4个杂原子作为环成员。杂原子优选选自氧、氮、硒和硫。杂芳基具有优选5至18，例如5、6、8、9、10、11、12、13或14个环原子。
单环杂芳基优选是5-或6-元杂芳基，如2-呋喃基(呋喃-2-基)、3-呋喃基(呋喃-3-基)、2-噻吩基(噻吩-2-基)、3-噻吩基(噻吩-3-基)、1H-吡咯-2-基、1H-吡咯-3-基、吡咯-1-基、咪唑-2-基、咪唑-1-基、咪唑-4-基、吡唑-1-基、吡唑-3-基、吡唑-4-基、吡唑-5-基、3-异噁唑基、4-异噁唑基、5-异噁唑基、3-异噻唑基、4-异噻唑基、5-异噻唑基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基、1,2,4-噁二唑-3-基、1,2,4-噁二唑-5-基、1,3,4-噁二唑-2-基、1,2,4-噻二唑-3-基、1,2,4-噻二唑-5-基、1,3,4-噻二唑-2-基、4H-[1,2,4]-三唑-3-基、1,3,4-三唑-2-基、1,2,3-三唑-1-基、1,2,4-三唑-1-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、3-哒嗪基、4-哒嗪基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基、2-吡嗪基、1,3,5-三嗪-2-基和1,2,4-三嗪-3-基。
多环杂芳基具有2、3、4或多于4个稠环。稠合上的环可以是芳族、饱和或部分不饱和的。多环杂芳基的实例是喹啉基、异喹啉基、吲哚基、异吲哚基、吲嗪基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并噻唑基、苯并噁二唑基、苯并噻二唑基、苯并噁嗪基、苯并吡唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、苯并三嗪基、苯并硒吩基、噻吩并噻吩基、噻吩并嘧啶基、噻唑并噻唑基、咔唑基(二苯并吡咯基)、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、萘并[2,3-b]噻吩基、萘并[2,3-b]呋喃基、二氢吲哚基、二氢吲嗪基、二氢异吲哚基、二氢喹啉基、苯并咪唑并[1,2-a]苯并咪唑基和二氢异喹啉基。
取代杂芳基，根据它们的环系的数量和尺寸，可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或多于5个)取代基。这些优选各自互相独立地选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的烯基、未取代或取代的炔基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的环烷硫基、未取代或取代的杂环烷基、未取代或取代的芳基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、未取代或取代的杂芳基、氟、氯、溴、碘、羟基、巯基、未取代或取代的烷氧基、未取代或取代的聚亚烷氧基、未取代或取代的烷硫基、未取代或取代的环烷氧基、未取代或取代的芳氧基、未取代或取代的芳基硫基、氰基、CF3、未取代或取代的烷基羰氧基、甲酰基、酰基、COOH、羧酸基(carboxylate)、-COORAr1、-NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1和E2是氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C2-C18-炔基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基，且RAr1和RAr2互相独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C3-C20-环烷基、未取代或取代的杂环基、未取代或取代的C6-C20-芳基或未取代或取代的杂芳基。特别地，取代杂芳基具有一个或多个，例如1、2或3个取代基，其选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1、E2、RAr1和RAr2如上文定义。
该杂芳基优选是未取代的。
术语“C7-C31烷芳基”是指被至少一个烷基取代的芳基(“烷芳基”，也称为烷基芳基)。烷芳基，根据芳环系的尺寸，可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或多于9个)烷基取代基。该烷基取代基可以是未取代或取代的。在这方面以及关于优选的烷芳基，参考上文关于未取代和取代烷基的叙述。
该烷芳基优选是未取代的。
术语“氨基”是指优选具有式-NE1E2的氨基，其中E1和E2各自独立地为氢、未取代或取代的C1-C18-烷基、未取代或取代的C2-C18-烯基、未取代或取代的C3-C20-环烷基或未取代或取代的C6-C10-芳基和氨基；或E1和E2与N原子一起形成3至24元环，优选4至10元环，更优选5至6元环，其是未取代的或被一个或多个，例如1、2或3个取代基取代，该取代基选自未取代或取代的烷基、未取代或取代的环烷基、未取代或取代的芳基、氟、氯、溴、羟基、烷氧基、聚亚烷氧基、巯基、烷硫基、氰基、CF3、NE1E2、-NRAr1CORAr2、-CONRAr1RAr2、-SO2NRAr1RAr2和-SO3RAr2，其中E1、E2、RAr1和RAr2如上文定义，或与一个或两个5或6元环稠合，该5或6元环可以是芳族或脂族的并且是未取代的或被一个或多个，例如1、2或3个上文提到的取代基取代。优选的氨基是C1-C8烷基氨基和C6-C10芳基氨基。烷基氨基或芳基氨基中的烷基和芳基被定义为上文提到的烷基和芳基。
词语“Ca-Cb X基团”中的“碳数a至b”是未被取代的X基团的碳数，并且不包括任选取代基的碳原子。
稠合环系可包含通过稠合连接的脂环族、脂族杂环、芳族和杂芳族环及其组合、氢化芳族环。稠合环系包含两个、三个或更多个(例如4、5、6、7或8个)环。根据稠合环系中的环的连接方式，区分邻位稠合，即各环与各相邻环共有至少一个边或两个原子，和对位稠合(peri-fusion)，其中一个碳原子属于多于两个环。优选的稠合环系是邻位稠合环系。
当在显示本发明的化合物的子结构的式中出现虚线时，其是指在剩余分子中的连接键。
式(I)的化合物
根据本发明的光学数据通信系统包含至少一种式(I)的化合物
其中
n1和n2各自独立地为1、2或3，优选1或2，
m1和m2各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，且
R11和R12各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基，R2和R3各自独立地为氢、未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C2-C20烯基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C3-C20环烷基、未取代或取代的C6-C24芳基、具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的脂族杂环；具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；氨基、CN、CF3、COOC1-C20烷基、OCOC1-C20烷基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
A2是
A1是
p是1或2，优选1，
o是0、1或2，
q、q’、q”、q”’、s、m3和m4各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r、r’、r”、r”’、t和t’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R4、R4’、R4”、R4”’、R6、R6’、R6”、R6”’、R7、R8、R8’、R13和R14各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
R5、R5’、R5”、R5”’、R9、R9’、R9”和R9”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或C7-C31烷芳基，其中虚线是键合点。
式(I)的化合物中的n1和n2各自独立地为1、2或3，优选1或2。
式(I)的化合物中的m1和m2各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2。
式(I)的化合物中的R11和R12各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基。
式(I)的化合物中的R2和R3各自独立地为氢、未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C2-C20烯基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C3-C20环烷基、未取代或取代的C6-C24芳基、具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的脂族杂环；具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；氨基、CN、CF3、COOC1-C20烷基、OCOC1-C20烷基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选氢、未取代或取代的C1-C8烷基、未取代或取代的C2-C8烯基、未取代或取代的C1-C8烷氧基、未取代或取代的C5-C6环烷基、未取代或取代的C6-C10芳基、具有由5或6个原子形成的环的未取代或取代的脂族杂环；具有由5至18个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；C1-C8烷基氨基、C6-C10芳基氨基、CN、CF3、COOC1-C8烷基、OCOC1-C8烷基或未取代或取代的C7-C11烷芳基，更优选氢、未取代或取代的C6-C10芳基、具有由5至18个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；C1-C8烷基氨基、C6-C10芳基氨基、CN、CF3或COOC1-C8烷基。
最优选地，R2和R3各自独立地为氢、C1-C8烷基氨基、C6-C10芳基氨基、CN、CF3、COO(C1-C8)烷基、
其中
R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87和R88各自独立地为氢或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选氢或未取代或取代的C1-C20烷基，更优选地，R81、R82、R84、R85、R87和R88是氢且R83和R86是未取代或取代的C1-C20烷基，优选未取代或取代的C3-C8烷基，
R91、R92、R93、R94、R95、R96、R97和R98各自独立地为氢或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基，例如苯基、萘基或芘基，或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选氢或未取代或取代的C1-C20烷基，
R99和R100各自独立地为氢或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基，例如苯基、萘基或芘基，或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选氢或未取代或取代的C1-C20烷基，其中虚线是键合点。
另外最优选地，R2和R3各自独立地为氢、CF3或CN，
其中
R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87和R88各自独立地为氢或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基，例如苯基、萘基或芘基，或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选氢或未取代或取代的C1-C20烷基，更优选地，R81、R82、R84、R85、R87和R88是氢且R83和R86是未取代或取代的C1-C20烷基，优选未取代或取代的C3-C8烷基。
A1是
q”、q”’、m3和m4各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r”和r”’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R4”、R4”’、R6”、R6”’、R13和R14各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选各自独立地为H、未取代或取代的C1-C8烷基或未取代或取代的C1-C8烷氧基、未取代或取代的C6-C10芳基或未取代或取代的C7-C11烷芳基，更优选H，
R5”和R5”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或C7-C31烷芳基，优选H或未取代或取代的C1-C8烷基、未取代或取代的C6-C10芳基或C7-C11烷芳基，更优选未取代的C1-C8烷基，其中虚线是键合点。
优选地，A1是其中
m3是0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r”和r”’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R6”、R6”’和R13各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选各自独立地为H、未取代或取代的C1-C8烷基或未取代或取代的C1-C8烷氧基、未取代或取代的C6-C10芳基或未取代或取代的C7-C11烷芳基，更优选H，
R5”和R5”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或C7-C31烷芳基，优选H或未取代或取代的C1-C8烷基、未取代或取代的C6-C10芳基或C7-C11烷芳基，更优选未取代的C1-C8烷基，其中虚线是键合点。
A2是
其中
q、q’、s各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r、r’、t和t’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R4、R4’、R6、R6’、R6”、R7、R8和R8’各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选各自独立地为H、未取代或取代的C1-C8烷基或未取代或取代的C1-C8烷氧基、未取代或取代的C6-C10芳基或未取代或取代的C7-C11烷芳基，更优选H，
R5、R5’、R9、R9’、R9”和R9”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或C7-C31烷芳基，优选H或未取代或取代的C1-C8烷基、未取代或取代的C6-C10芳基或C7-C11烷芳基，更优选H或未取代的C1-C8烷基，最优选地，R5和R5’是未取代的C1-C8烷基，其中虚线是键合点。
优选地，A2是式 (3)的基团，A2更优选是式(1)、(1’)或(2)的基团，A2最优选是式(1)或(！1)的基团，
其中
在式(1)和(1’)中：
r和r’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R5和R5’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或C7-C31烷芳基，优选H或未取代或取代的C1-C8烷基、未取代或取代的C6-C10芳基或C7-C11烷芳基，更优选H或未取代的C1-C8烷基，最优选未取代的C1-C8烷基，
其中虚线是键合点；
在式(2)中：
q和q’各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
R4和R4’各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选各自独立地为H、未取代或取代的C1-C8烷基或未取代或取代的C1-C8烷氧基、未取代或取代的C6-C10芳基或未取代或取代的C7-C11烷芳基，更优选H，
其中虚线是键合点；
在式(3)中：
s是0、1、2、3或4，优选0、1或2，
R7是H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选H、未取代或取代的C1-C8烷基或未取代或取代的C1-C8烷氧基、未取代或取代的C6-C10芳基或未取代或取代的C7-C11烷芳基，更优选H，
其中虚线是键合点。
另外最优选地，A2是式(1)的基团，其中r和r’是0且R5和R5’是未取代的C1-C8烷基。
优选地，R5、R5’、R5”和R5”’各自独立地为未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选未取代或取代的C1-C20烷基，更优选未取代或取代的C3-C8烷基，最优选未取代的C3-C8烷基。
最优选地，A1是
最优选地，A2是
在式(I)中，o优选是0。
进一步优选地，式(I)的化合物由式(Ia)的化合物表示
其中
n1和n2各自独立地为1或2，
R2和R3各自独立地为氢、CF3或CN，其中
R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87、R88各自独立地为氢或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基，例如苯基、萘基或芘基，或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选氢或未取代或取代的C1-C20烷基，更优选地，R81、R82、R84、R85、R87和R88是氢且R83和R86是未取代或取代的C1-C20烷基，优选未取代或取代的C3-C8烷基，
A2是p是1或2，优选1，
R5和R5’各自独立地为未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选未取代或取代的C1-C20烷基，更优选未取代或取代的C3-C8烷基，最优选未取代的C3-C8烷基，其中虚线是键合点。
更优选地，在式(I)和(Ia)中，
p是1；
o是0；
n1和n2各自独立地为1或2；
q、q’、q”、q”’、s、m3和m4是0；且
r、r’、r”和r”’是0。
优选的式(I)的化合物如下所示：
本发明进一步涉及式(I)的特定新型化合物，标作式(I＊)的化合物
其中
n1和n2各自独立地为1、2或3，优选1或2，
m1和m2各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，且
R11和R12各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基，R2和R3各自独立地为氢、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C3-C20环烷基、未取代或取代的C6-C24芳基、具有由3至24个原子形成的环的脂族杂环；具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；氨基、CN、CF3、COOC1-C20烷基、OCOC1-C20烷基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，其中在A2是式(3)的基团的情况下，R2和R3不同时为CN，并且在A2是式(2)的基团的情况下，具有由3至24个原子形成的环的杂芳基被至少一个C1-C20烷基取代；
A2是
A1是
p是1或2，优选1，
o是0、1或2，
q、q’、q”、q”’、s、m3和m4各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r、r’、r”、r”’、t和t’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R4、R4’、R4”、R4”’、R6、R6’、R6”、R6”’、R7、R8、R8’、R13和R14各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
R5、R5’、R5”、R5”’、R9、R9’、R9”和R9”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
其中虚线是键合点。
式(I＊)的新型化合物的残基、基团和指数的优选定义是上文关于式(I)的化合物提到的相同定义。
式(I)和式(I＊)的化合物例如通过偶联以下基团制备：
式(II)的基团
其中A1、A2、o和p已在上文定义且虚线是键合点
适用于获得单元的基团，
其中
R2、R3、n1、n2、R11、R12、m1和m2已在上文定义且虚线是键合点。合适的偶联方法是本领域技术人员已知的。
优选地，式(II)(见下式(II＊))的基团的膦酸酯由相应的卤化物在Arbuzov反应中制备。所述膦酸酯–在脱质子成相应的叶立德后–与基于式(III)和(IV)(见下式(III＊)和(IV＊))的醛在Wittig Horner Wadsworth Emmons反应中反应。
本发明因此进一步涉及一种制备根据式(I＊)的新型化合物的方法，其包含下列步骤：
(i)偶联式(II＊)的基团
X-(A1)o-(A2)p-X′(II＊)
与式(III＊)的基团和式(IV＊)的基团
其中
X和X‘各自独立地为膦酸酯基团(V)
其中Ra和Rb各自独立地为未取代或取代的C1-C20烷基，优选未取代或取代的C1-C20烷基，更优选乙基，
n1和n2各自独立地为1、2或3，优选1或2，
m1和m2各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，且
R11和R12各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，优选H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基，R2和R3各自独立地为氢、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C3-C20环烷基、未取代或取代的C6-C24芳基、具有由3至24个原子形成的未取代或取代的环的脂族杂环；具有由3至24个原子形成的环的未取代或取代的杂芳基；氨基、CN、CF3、COOC1-C20烷基、OCOC1-C20烷基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，其中在A2是式(3)的基团的情况下，R2和R3不同时为CN，并且在A2是式(2)的基团的情况下，具有由3至24个原子形成的环的杂芳基被至少一个C1-C20烷基取代；
A2是
A1是
p是1或2，优选1，
o是0、1或2，
q、q’、q”、q”’、s、m3和m4各自独立地为0、1、2、3或4，优选0、1或2，
r、r’、r”、r”’、t和t’各自独立地为0、1、2或3，优选0、1或2，
R4、R4’、R4”、R4”’、R6、R6’、R6”、R6”’、R7、R8、R8’、R13和R14各自独立地为H、未取代或取代的C1-C20烷基或未取代或取代的C1-C20烷氧基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
R5、R5’、R5”、R5”’、R9、R9’、R9”和R9”’各自独立地为H或未取代或取代的C1-C20烷基、未取代或取代的C6-C30芳基或未取代或取代的C7-C31烷芳基，
其中虚线是键合点。
在制备式(I＊)的新型化合物的方法中提到的残基、基团和指数的优选定义是上文关于式(I)的化合物提到的相同定义。
在本申请的实施例中提到该方法的具体反应条件。
本发明的式(I)和式(I＊)的化合物的特征在于短发光寿命。发光寿命(衰减时间、发射寿命τ0)根据本发明是测得的衰减时间(激发态寿命τv)和发光的量子产率的商，即发射寿命(发光寿命)τ0通过τ0＝τv/QY计算。在实施例部分中给出QY、τ0和τv的测量条件。
优选地，本发明的式(I)和式(I＊)的化合物的发光寿命τ0是0.1ns至5ns，更优选0.2ns至4.5ns，再更优选0.3ns至4ns，最优选0.4ns至3.5ns。
本发明的式(I)和式(I＊)的化合物的一个特定优点是具有极短发光寿命(衰减时间)。如此短的发光寿命支持数据传输的高速率。
光学数据通信系统
在根据本发明的光学数据通信系统中，在发送器中将电信号转化成光信号。调制光信号随后传播直至到达接收器。在接收器中，将光信号转化回电信号。
优选地，根据本发明的光学数据通信系统是自由空间光学数据通信系统。在所述自由空间光学数据通信系统中，调制光信号在到达接收器之前经过自由空间路径传播。
根据本发明的光学数据通信系统，优选自由空间光学数据通信系统可用于室内以及室外环境。用于室内和室外环境的光学数据通信系统，优选自由空间光学数据通信系统的通用设置是本领域技术人员已知的并例如描述在“Principles of LED lightcommunications”,S.Dimitrov,H.Haas,Cambridge University Press 2015,第2.1章至第2.4章中。
根据本发明的光学数据通信系统优选包含
-至少一个发送器(T)，和
-至少一个接收器(R)；
其中至少一种根据本发明的式(I)或(I＊)的化合物存在于光学数据通信系统的发送器和/或接收器中。
本发明进一步涉及包含至少一种根据本发明的式(I)或(I＊)的化合物的用于光学数据通信系统的接收器、包含至少一种根据本发明的式(I)或(I＊)的化合物的用于光学数据通信系统的发送器，和根据本发明的式(I)或(I＊)的化合物在光学数据通信系统中的用途。
优选地，根据本发明的光学数据通信系统包含：
(i)输入(A)，
(ii)发送器(T)，
(iii)光路(C)，
(iv)接收器(R)，和
(v)输出(E)，
其中至少一种根据本发明的式(I)或(I＊)的化合物存在于光学数据通信系统的发送器和/或接收器中。
在图1中显示光学数据通信系统的一般实例。在图1中：
A是输入(A)，
B是发送器(T)，
C是光路(C)，
D是接收器(R)，和
E是输出(E)。
发送器T
在发送器中，将电信号转化成光信号。通常，可用于根据本发明的光学数据通信系统，尤其是光学无线通信(OWC)系统的发送器是本领域技术人员已知的。参见例如“Principles of LED light communications”,S.Dimitrov,H.Haas,CambridgeUniversity Press 2015,第2.1章至第2.4章。
在本发明的一个实施方案中，至少一种根据本发明的式(I)或(I＊)的化合物存在于发送器中。
发送器通常包含具有数字-模拟转换器(DAC)的数字信号处理器(DSP)，其用于数字信息位(输入(A))的调制和将它们转化成模拟电流信号。电流驱动光发射器，即光源(L)。在输入(A)已经是模拟信号的情况下，省略将信号转换成模拟信号。
光源(L)
光源(L)通常是一个或多个发光二极管(LED)或一个或多个激光二极管(LD)，优选一个或多个LEDs。
光源(L)优选生成白光。适用于生成白光的LEDs和LDs是本领域技术人员已知的。
本发明的发送器中的合适光源(L)例如选自UV-LED、荧光粉转换的白光LED、有机LED和冷白光LED，所述冷白光LED通常具有4000K至20000K的相关色温。UV-LED是发射紫外线电磁辐射，即波长低于400nm的电磁辐射的发光二极管。
在本发明的一个优选实施方案中，使用荧光粉转换LEDs，更优选荧光粉转换的白光LEDs作为光源(L)。在荧光粉转换LEDs中，基于波长(颜色)转换介质和LEDs生成光。
采用二色、三色和四色法优化用于荧光粉转换的白光LEDs中生成白光的波长。上文(发明背景)提到了用于在LEDs中生成白光的合适的二色、三色和四色法。在所述方法中，使用一种或多种荧光粉作为颜色转换介质。在本发明的所述实施方案中在发送器中使用的颜色转换介质，优选在发送器中使用至少一种式(I)或(I＊)的化合物(优选作为至少一种颜色转换介质)的情况下，提供了通过颜色转换介质将(由辐射源发出的)调制的第一电磁辐射转换成调制的第二电磁辐射的优点，所述第二电磁辐射可在所需光谱范围内。
上文提到的颜色转换介质通常以频率转换介质的形式使用。下面描述合适的频率转换介质。
优选地，光源(L)因此包含用于发射第一电磁辐射的辐射源(L1)和用于发射第二电磁辐射的包含至少一种颜色转换介质的频率转换介质(L2)。
第一电磁辐射优选包含至少在350nm至500nm的光谱范围内的波长。在这一光谱范围内，可获得成本有效的辐射源。合适的辐射源，尤其是LEDs是本领域技术人员已知的。可用于提供在350nm至500nm的光谱范围(“蓝色”)内发光的LEDs的半导体是本领域技术人员已知的并在上文提到。此外，这一光谱范围有利于转换成更宽的可见光谱范围，特别是转换成白光。要指出，辐射源可以仅发射在上文提到的光谱范围或其一部分中的电磁辐射。此外，辐射源也可发射在这一光谱范围外的电磁辐射，只要至少一个发射波长在这一光谱范围内。
本发明的发送器的用于第一电磁辐射的辐射源(L1)是上文提到的光源，即一个或多个LEDs或一个或多个LDs，优选一个或多个LEDs。优选地，尤其在式(I)或(I＊)的化合物作为荧光粉(颜色转换介质)用于发送器的情况下，辐射源是发光二极管(LED)。特别地，辐射源是中心发射波长为350nm至500nm的“蓝光”LED。蓝光LED是发射蓝光的发光二极管。但是，通常也可使用发射具有在350nm至500nm之间的中心发射波长的电磁辐射的其它辐射源。
颜色转换介质(荧光粉)
在本发明的一个实施方案中在发送器中使用的颜色转换介质提供了将调制的第一电磁辐射转换成调制的第二电磁辐射的优点，所述第二电磁辐射可在所需光谱范围内。因此，所需光谱范围的全带宽可用于数据传输。因此，可提高这样的数据传输的距离和/或数据传输速率。
根据本发明的发送器的一个实施方案，调制的第二电磁辐射的波长为380nm至750nm。因此，发送器发出的可见光，特别是白光直接由该颜色转换介质生成，因此如果最终要发射可见光，不需要其它用于转换光的颜色的元件。
荧光粉材料用于将一个或多个LEDs发出的光转换成宽谱白光。合适的荧光粉转换的白光LEDs是本领域技术人员已知的并在上文中作出一般描述。
优选地，该颜色转换介质具有0.1至9ns的发光衰减时间。上文规定的频率转换介质的一个特定优点在于具有极短的衰减时间。如此短的衰减时间提供了转换的电磁辐射的调制保持基本不变的优点，从而有可能借助转换的调制电磁辐射实现信号传输。衰减时间越长，第一电磁辐射的调制变模糊(blurred)，以使信号传输受到负面影响。
在一个实施方案中，式(I)或(I＊)的化合物用作荧光粉材料(颜色转换介质)。式(I)和(I＊)的化合物的特征在于短发光寿命(衰减时间)，优选0.1ns至5ns，更优选0.2ns至4.5ns，再更优选0.3ns至4ns，最优选0.4ns至3.5ns。
频率转换介质(L2)
上文提到的颜色转换介质通常用于频率转换介质(L2)。
在一个实施方案中，本发明因此涉及包含至少一种式(I)或(I＊)的化合物的频率转换介质(L2)。
优选地，在一个实施方案中包含至少一种式(I)或(I＊)的化合物的频率转换介质(L2)远离负责第一电磁辐射的辐射源布置。优选地，辐射源的距离为0.01至10cm，优选0.1至8cm。如果该频率转换介质基于荧光粉，这样的布置也被称为远程荧光粉。根据这一概念，将发光材料(荧光粉)溶解或分散在距发光LED芯片一定距离的聚合物基质中。因此，该频率转换介质没有直接施加到辐射源上。这样的远程布置有利地延长了频率转换介质的寿命。
如果频率转换介质(L2)包含多于一种荧光粉，在本发明的一个实施方案中有可能多种荧光粉与彼此一起存在于一个层中。
在另一实施方案中，各种荧光粉存在于各种层中。
在一个具体实施方案中，频率转换介质(L2)具有多层结构，优选双层结构，其中各层包含至少一种荧光粉。在这一实施方案中，层之一，或多于一个而非所有层，或所有层包含散射体。下文描述了合适的散射体。优选散射体是TiO2。
在一个实施方案中，频率转换介质(L2)由多个聚合物层组成，它们已层压在一起以形成复合材料并且其中各种荧光粉和/或散射体可存在于不同聚合物层中。下面提到适用于聚合物层的聚合物(聚合物基质)。
在进一步实施方案中，频率转换介质(L2)的至少一个聚合物层已用玻璃纤维机械增强。
合适的频率转换介质(L2)可为任何所需几何布置。频率转换介质可以例如是膜、片或板的形式。同样地，含有荧光粉的基质可以是微滴形式或半球形式或具有凸面和/或凹面、平面或球面的透镜形式。“浇铸(casting)”是指用包含至少一种荧光粉的聚合物浇铸或完全包封LEDs或包含LEDs的组件的实施方案。在本发明的一个实施方案中，包含至少一种荧光粉的聚合物层(基质)为25至1000微米(μm)厚，优选35至400μm，特别是50至300μm。
在另一实施方案中，包含至少一种荧光粉的聚合物层为0.2至5mm厚，优选0.3至3mm，更优选0.4至1mm。
如果频率转换介质(L2)由一个层组成或它们具有层压结构，各层在一个优选实施方案中是连续的并且没有任何孔或中断。
聚合物基质材料
如上文提到，颜色转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物，优选布置为远程荧光粉。根据这一概念，将发光材料(荧光粉)溶解或分散在聚合物基质中。
本发明因此还涉及包含聚合物材料和至少一种式(I)或(I＊)的化合物的组合物。上文提到合适和优选的式(I)和(I＊)的化合物，并且合适和优选的聚合物材料是下文提到的聚合物基质材料。
用于根据本发明的频率转换介质(荧光粉)的聚合物基质优选选自聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚丁烯、有机硅、聚丙烯酸酯、环氧树脂、聚乙烯醇、聚(乙烯乙烯醇)共聚物(EVA、EVOH)、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丁酸乙烯酯(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺、聚甲醛、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、2,5-呋喃二甲酸酯聚酯及其混合物。在本发明的一个实施方案中，使用至少一种式(I)或(I＊)的化合物作为颜色转换介质。
优选地，聚合物基质材料包含选自聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其混合物的至少一种聚合物。
聚苯乙烯在此被理解为尤其是指由苯乙烯和/或苯乙烯衍生物的聚合产生的所有均聚物或共聚物。苯乙烯衍生物是例如烷基苯乙烯，如α-甲基苯乙烯、邻-、间-、对-甲基苯乙烯、对-丁基苯乙烯，尤其是对-叔丁基苯乙烯，烷氧基苯乙烯，如对-甲氧基苯乙烯、对-丁氧基苯乙烯、对-叔丁氧基苯乙烯。一般而言，合适的聚苯乙烯具有10000至1000000g/mol(通过GPC测定)，优选20000至750000g/mol，更优选30000至500000g/mol的数均分子量Mn。
在本发明的一个优选实施方案中，频率转换介质的聚合物基质包含或是苯乙烯或苯乙烯衍生物的均聚物。更特别地，聚合物基质由聚苯乙烯组成。
在本发明的进一步优选的实施方案中，聚合物基质包含或是苯乙烯共聚物，其在本申请中同样被视为聚苯乙烯。
苯乙烯共聚物可包含，作为另外的成分，例如丁二烯、丙烯腈、马来酸酐、乙烯基咔唑或丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或衣康酸酯作为单体。合适的苯乙烯共聚物通常包含至少20重量％的苯乙烯，优选至少40％，更优选至少60重量％的苯乙烯。在另一实施方案中，它们包含至少90重量％的苯乙烯。
优选的苯乙烯共聚物是苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯-1,1′-二苯乙烯共聚物、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物(ASA)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(MABS)。进一步优选的聚合物是α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物(AMSAN)。苯乙烯均聚物或共聚物可例如通过自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合或在有机金属催化剂(例如齐格勒纳塔催化)的影响下制备。这可产生全同立构、间同立构或无规立构聚苯乙烯或共聚物。它们优选通过自由基聚合制备。该聚合可作为悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合或本体聚合进行。合适的聚苯乙烯的制备例如描述在OscarNuyken,Polystyrenes and Other Aromatic Polyvinyl Compounds,in Kricheldorf,Nuyken,Swift,New York 2005,第73-150页和其中引用的参考文献；和Elias,Macromolecules,Weinheim 2007,第269-275页中。
在另一优选实施方案中，聚合物基质包含或是聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚对苯二甲酸乙二醇酯可通过乙二醇与对苯二甲酸的缩合获得。
在进一步优选的实施方案中，聚合物基质包含或是聚碳酸酯。聚碳酸酯是碳酸与芳族或脂族二羟基化合物的聚酯。优选的二羟基化合物是例如亚甲基二亚苯基二羟基化合物，例如双酚A。一种制备聚碳酸酯的方式是合适的二羟基化合物与光气在界面聚合中的反应。另一方式是与碳酸的二酯，如碳酸二苯酯在缩聚中的反应。合适的聚碳酸酯的制备例如描述在Elias,Macromolecules,Weinheim 2007,第343-347页中。
在进一步优选的实施方案中，聚合物基质包含至少一种2,5-呋喃二甲酸酯聚酯(A)，其可通过使(i)选自脂族C2-C20-二醇和脂环族C3-C20-二醇的至少一种二醇，与(ii)2,5-呋喃二甲酸和/或其成酯衍生物和(iii)任选地，选自1,2-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、3,4-呋喃二甲酸、对苯二甲酸和2,6-萘二甲酸和/或其成酯衍生物的至少一种附加二羧酸反应获得。
合适的脂族C2-C20-二醇优选是直链或支链C2-C15-烷二醇，尤其是直链或支链C2-C10-烷二醇，如乙烷-1,2-二醇(乙二醇)、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇(丙二醇)、丁烷-1,3-二醇、丁烷-1,4-二醇(丁二醇)、2-甲基-1,3-丙二醇、戊烷-1,5-二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、己烷-1,6-二醇、庚烷-1,7-二醇、辛烷-1,8-二醇、壬烷-1,9-二醇、癸烷-1,10-二醇等。合适的脂环族C3-C20-二醇优选是C3-C10-cycloalkylene二醇，如1,2-环戊烷二醇、1,3-环戊烷二醇、1,2-环己烷二醇、1,4-环己烷二醇、1,2-环庚烷二醇或1,4-环庚烷二醇。其它合适的脂环族C3-C20-二醇包括1,3-环己烷二甲醇和1,4-环己烷二甲醇，或2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁烷二醇或其组合。特别优选的二醇是C2-C6-烷二醇，特别是乙烷-1,2-二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,3-二醇、丁烷-1,4-二醇、戊烷-1,5-二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇及其混合物。更特别优选的是乙烷-1,2-二醇和丙烷-1,3-二醇。尤其优选的是乙烷-1,2-二醇。
更特别优选的还有生物衍生的("bio-derived")C2-C10-烷二醇，尤其是C2-C6-烷二醇，如乙烷-1,2-二醇和丙烷-1,3-二醇。生物基乙烷-1,2-二醇可由木质纤维素生物质来源通过其中所含的碳水化合物的转化获得。由生物质制备C2-C10-烷二醇的方法是本领域中已知的，例如从US 2011/0306804中。
优选地，二醇组分(i)完全由作为优选提到的一种二醇，尤其是乙烷-1,2-二醇构成。二醇组分(i)也可包含两种、三种或多于三种不同的二醇。如果使用两种、三种或多于三种不同的二醇，优选的是上文作为优选提到的那些。在这种情况下，基于组分(i)的总重量计，乙烷-1,2-二醇优选是主要组分。
2,5-呋喃二甲酸的成酯衍生物尤其是2,5-呋喃二甲酸的C1-C10-二烷基酯。特别优选的二酯是2,5-呋喃二甲酸的C1-C6-二烷基酯，尤其是二甲基酯和二乙基酯。组分(ii)也可包含两种、三种或多于三种不同的2,5-呋喃二甲酸二酯。2,5-呋喃二甲酸可由生物基的糖制成。最近在WO 2010/132740、WO 2011/043660、WO 2011/043661、US 2011/0282020、US2014/0336349和WO 2015/137804中报道了借助包含Co、Mn和/或Ce的催化剂使用2,5-二取代呋喃，如5-羟甲基糠醛的空气氧化制备2,5-呋喃二甲酸的途径。
制备2,5-呋喃二甲酸的二烷基酯的途径也例如描述在WO 2011/043661中。
优选地，组分(ii)完全由2,5-呋喃二甲酸或2,5-呋喃二甲酸的二酯构成。
优选地，2,5-呋喃二甲酸酯聚酯(A)选自聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸丙二醇酯)、聚(乙二醇-共聚-丙二醇-2,5-呋喃二甲酸酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸戊二醇酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸新戊二醇酯)及其混合物。
特别地，与根据本发明的频率转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物结合使用的聚合物基质材料选自聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸三亚甲基酯)和聚(2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯)。更优选地，与根据本发明的频率转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物结合使用的聚合物基质材料是聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)。
在另一具体实施方案中，与频率转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物结合使用的聚合物基质材料包含如上文定义的不同2,5-呋喃二甲酸酯聚酯(A)的混合物(共混物)，例如聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)和聚(2,5-呋喃二甲酸丙二醇酯)的共混物。
聚(2,5-呋喃二甲酸丙二醇酯)也被称为聚(2,5-呋喃二甲酸三亚甲基酯)；聚(2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯)也被称为聚(2,5-呋喃二甲酸四亚甲基酯)，聚(2,5-呋喃二甲酸戊二醇酯)也被称为聚(2,5-呋喃二甲酸五亚甲基酯)。
同样合适的是可通过使至少一种如上文定义的二醇组分(i)、如上文定义的组分(ii)和至少一种选自1,2-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、3,4-呋喃二甲酸、对苯二甲酸和2,6-萘二甲酸和/或其成酯衍生物的附加二酸或二酯组分(iii)反应获得的2,5-呋喃二甲酸酯聚酯(A)。1,2-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、3,4-呋喃二甲酸、对苯二甲酸和2,6-萘二甲酸的成酯衍生物尤其是C1-C10-二烷基酯。特别优选的酯是C1-C6-二烷基酯，尤其是二甲基酯和二乙基酯。当使用组分(ii)和组分(iii)的组合时，组分(ii)通常是基于组分(ii)和(iii)的总重量计的主要组分。实例是聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-1,2-环己烷二甲酸酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-1,4-环己烷二甲酸酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-对苯二甲酸酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-2,6-萘二甲酸酯)或聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-3,4-呋喃二甲酸酯)，优选聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-对苯二甲酸酯)、聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-2,6-萘二甲酸酯)或聚(2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯-共聚-3,4-呋喃二甲酸酯。
2,5-呋喃二甲酸酯聚酯(A)可如US 2,551,731中所述制备。
在一个优选实施方案中，使用已隔绝氧气聚合的聚合物。优选地，单体在聚合过程中包含总共最多1000ppm的氧气，更优选最多100ppm，尤其优选最多10ppm。
在本发明的一个实施方案中，合适的聚合物是光学透明聚合物。在另一实施方案中，合适的聚合物是不透明聚合物。
在本申请的意义上，光学透明是指完全光学透明以及半透明。因此，光学透明是指至少30％的入射光透过该聚合物进入，优选30％至100％，更优选至少50％，再更优选50％至100％，最优选至少80％，最优选80％至100％。
优选基于EN 410作为光透射TL(380-780nm)测定至少30％，优选30％至100％，更优选至少50％，再更优选50％至100％，最优选至少80％，最优选80％至100％的透光度(光透射率)。
不透明聚合物不允许光波透过。换言之，无法透视不透明聚合物。由于光波从聚合物表面反射而发生不透明性。
合适的基质聚合物可包含添加剂，如阻燃剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、自由基清除剂、抗静电剂作为附加成分。这种类型的稳定剂是本领域技术人员已知的。
合适的抗氧化剂或自由基清除剂是例如酚，尤其是位阻酚，如丁基羟基茴香醚(BHA)或丁基羟基甲苯(BHT)，或位阻胺(HALS)。这种类型的稳定剂例如由BASF以商品名出售。在一些情况下，抗氧化剂和自由基清除剂可用例如BASF以商品名出售的次级稳定剂，如亚磷酸酯或亚膦酸酯(phosphonites)补充。
合适的紫外线吸收剂是例如苯并三唑如2-(2-羟苯基)-2H-苯并三唑(BTZ)、三嗪如(2-羟苯基)-s-三嗪(HPT)、羟基二苯甲酮(BP)或草酰苯胺。这种类型的紫外线吸收剂例如由BASF以商品名出售。
在本发明的一个优选实施方案中，合适的基质聚合物不含任何抗氧化剂或自由基清除剂。
根据频率转换介质的厚度和聚合物类型设定颜色转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物在聚合物基质中的浓度。如果使用薄聚合物层，有机荧光着色剂的浓度通常高于在厚聚合物层的情况中。通常，颜色转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物在基质聚合物中的量也取决于要实现的相关色温CCT。技术人员会认识到，通过提高黄色荧光着色剂和红色荧光着色剂的浓度，将LED发射的光调节到更长波长以获得具有所需CCT的白光。
通常，红色着色剂的浓度通常在基于所用基质聚合物的量计0.0001至0.5重量％，优选0.001至0.1重量％的范围内。(a)黄色或黄绿色有机着色剂的浓度通常为基于所用基质聚合物的量计0.002至0.5重量％，优选0.003至0.4重量％。
例如考虑到CCT或显色指数(CRI)，可以有利地使用黄色着色剂和红色着色剂的混合物。黄色或黄绿色发光着色剂与红色着色剂的比率通常在1:1至25:1，优选2:1至20:1，更优选2:1至15:1，如10:1或3:1或4:1的范围内。技术人员容易认识到，着色剂的比率取决于所选光源。对于所需CCT，与由具有6 000至20 000K的CCT的白光LED生成光时黄色着色剂/红色着色剂的比率相比，在由具有420nm至480nm的中心发射波长的蓝光LED生成光时黄色着色剂/红色着色剂的比率高得多。
颜料/散射体
在一个具体实施方案中，颜色转换介质，在一个实施方案中式(I)或(I＊)的化合物，另外与至少散射体一起使用。优选地，该颜色转换介质另外与作为散射体的至少一种无机白色颜料一起使用。
本发明因此进一步涉及包含至少一种式(I)或(I＊)的化合物和至少一种散射体的组合物。上文提到合适和优选的式(I)和(I＊)的化合物，并且下文提到合适和优选的散射体。
优选地，该组合物包含至少一种式(I)或(I＊)的化合物、至少一种聚合物材料和至少一种散射体。合适和优选的聚合物材料是上文提到的聚合物基质材料。
合适的散射体是无机白色颜料，例如二氧化钛、硫酸钡、锌钡白、氧化锌、硫化锌、碳酸钙，具有0.01至10μm，优选0.1至1μm，更优选0.15至0.4μm的根据DIN 13320的平均粒度，尤其是基于TiO2的散射体。
散射体通常以0.01至2.0重量％，优选0.05至1重量％，更优选0.1至0.5重量％的量包括在包含至少一种颜色转换介质、至少一种聚合物基质和至少一种散射体的组合物中，在每种情况下基于聚合物基质计。
合适的光散射有机试剂的实例包括基于聚(丙烯酸酯)；聚(甲基丙烯酸烷基酯)，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；聚(四氟乙烯)(PTFE)的那些；基于有机硅的散射剂，例如水解聚(烷基三烷氧基硅烷)，及其混合物。这些光散射剂的尺寸(平均直径-重均)通常在0.5至50μm，优选1至10μm的范围内。这些散射剂通常以1至10重量％的量包含，在每种情况下基于包含散射体的层的聚合物计。可用的散射剂是例如3至5重量％的PMMA基散射剂和1.5至2重量％的有机硅基散射剂的混合物。
如EP-A 634 445中所述的含有具有核壳形态的基于丙烯酸乙烯酯的聚合物粒子以及TiO2的光散射组合物也合适。
优选地，所述至少一种散射剂是聚(甲基丙烯酸甲酯)基散射剂、有机硅基散射剂或TiO2。
频率转换介质(L2)可任选包含附加成分，如背衬层。
背衬层用于赋予频率转换介质机械稳定性。背衬层的材料类型不重要，只要其是透明的并具有所需机械强度。背衬层的合适材料是例如玻璃或透明刚性有机聚合物，如聚碳酸酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
背衬层通常具有0.1mm至10mm，优选0.2mm至5mm、更优选0.3mm至2mm的厚度。
在本发明的一个实施方案中，频率转换介质(L2)具有至少一个如WO 2012/152812中公开的对氧气和/或水的阻隔层。用于阻隔层的合适阻隔材料的实例是例如玻璃、石英、金属氧化物、SiO2、由M2O3和SiO2层的交替层组成的多层体系、氮化钛、SiO2/金属氧化物多层材料、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯(PVDC)、液晶聚合物(LCP)、聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丁酸乙烯酯(PBT)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺、聚甲醛、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、环氧树脂、衍生自乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)的聚合物和衍生自乙烯-乙烯醇(EVOH)的聚合物。
用于阻隔层的优选材料是玻璃或由AlO3和SiO2层的交替层组成的多层体系。
优选地，合适的阻隔层具有低透氧性。
更优选地，合适的阻隔层具有低透氧性和透水性。
频率转换介质(L2)的制备是本领域技术人员众所周知的。特别地，通过挤出、印刷、涂布或模制形成以远程布置存在的频率转换介质。
辐射源(L1)和频率转换介质(L2)优选布置在外壳内。该外壳对发送器发出的电磁辐射部分透明。将频率转换介质(L2)施加到外壳的透明部分的内表面上。
通过频率转换介质(L2)生成的光，优选白光是发送器(T)最终发射的第二电磁辐射。发送器(T)因此通常发射在可见光谱范围内的电磁辐射。
第二电磁辐射，即优选白光的光通量值优选至少在100lm至30 000lm的范围内。因此，在本发明的一个优选实施方案中，形成包含一方面发送数据，另一方面发射照明光的发送器(T)的光学数据通信系统。可在常规使用照明器、灯或任何其它照明设备的任何地方使用这样的光学数据通信系统。
此外，也可调暗发送器(T)的光源，从而也可生成无法察觉的较低光通量，以在照明设备没有用于照明时也可进行数据传输。
调制器(M)
此外，发送器(T)包含调制器(M)，优选适合根据要传输的数据调制由辐射源(L1)发射的第一电磁辐射。
将调制器(M)耦合到输入(A)。输入(A)将要传输的数据转移到调制器(M)以将这样的数据转换成调制信号。
例如，构成辐射源(L1)的蓝光LED发射蓝光作为第一电磁辐射，其根据要传输的数据进行调制。这种调制的蓝光被频率转换介质(L2)转换成调制的白光，其构成调制的第二电磁辐射。
与第一电磁辐射的调制对应地调制第二电磁辐射，即通过频率转换介质(L2)保持用于数据传输的调制。
通常通过例如具有直接检测的强度调制(IM/DD)实现光载波调制和解调。将所需波形调制到光载波的瞬时功率上，并且检测器生成与接收的瞬时功率成比例的电流；也就是说，仅检测光波的强度，没有频率或相位信息(例如提到H.Elgala等人,Indoor opticalwireless communication:Potential and state-of-the-art,TOPICS IN OPTICALCOMMUNICATIONS,2011年10月的IEEE Communications Magazine中的文章)。
在H.Elgala等人,Indoor optical wireless communication:Potential andstate-of-the-art,TOPICS IN OPTICAL COMMUNICATIONS(2011年10月的IEEECommunications Magazine中的文章)中也描述了合适的调制技术。
可使用单载波(SC)脉冲调制技术实现高平均功率效率，其中使用光脉冲的时间依赖特性传达信息。在几种技术中，广泛使用两种方案，开关键控(OOK)和脉冲位置调制(PPM)。OOK是最旧的格式之一并且在硬件实现和整合方面最简单。其也表现出复杂度和性能之间的良好折衷。在PPM中，在每符号时间的S个slots的一个中传输一个光脉冲。被占据的slot位置指示通过该符号传达的位组合(bit combination)。PPM与OOK相比扩大信号带宽，但提供更高的功率效率。此外，PPM的使用与OOK相比带来更大的系统复杂度，因为在接收器处需要slot层面和符号层面的同步，这对系统性能至关重要。
用于OW(光学无线)链路的多路副载波调制(Multiple-Subcarrier Modulation)MSM技术也通常合适。OFDM是多路副载波调制(MSM)的实际实现。OFDM是一种并行数据传输方案，其中可通过传输正交副载波实现高数据速率。OFDM系统不需要复杂的通道均衡器，使用频域信道估计法可容易地估计时变信道，并且可基于上行/下行(UL/DL)请求数据速率和服务质量(QoS)施加自适应调制。将OFDM与任何多路访问方案组合的可能性也使其成为用于室内OW应用的极好的优选方案。
如上文提到，根据本发明，优选调制第一电磁辐射。可通过控制辐射源实施这样的调制。根据另一实施方案，也可在辐射源已发出这种辐射后但在转换成第二电磁辐射前调制第一电磁辐射。在这种情况下，将调制器(M)布置在辐射源和频率转换介质之间。
根据另一实施方案中，如果频率转换介质是可控制的有源元件(activeelement)，可将调制器(M)耦合到频率转换介质。但是，在这种情况下也在第一电磁辐射转换前进行调制。
根据本发明，优选调整频率转换介质以与第一电磁辐射的调制对应地调制第二电磁辐射。特别地，由于根据本发明的发送器所用的频率转换介质的优选短衰减时间，调制保持基本不变。
接收器(R)
该光学数据通信系统还包含检测发送器(T)发出的调制电磁辐射的至少一部分的接收器。接收器(R)可包含检测器，例如光检测器(光电二极管)、摄像机或太阳能电池，如计算机或智能手机的摄像机，优选光检测器。光检测器可以是一个光检测器(PD)或PDs的阵列。在检测器，优选光检测器处，将光信号转换回电流。
通常设置接收器(R)的位置以被调制电磁辐射照射。
借助任选存在于接收器中的互阻抗放大器(TIA)电子预放大电流信号。互阻抗放大器(TIA)优选耦合到该检测器的输出。
接收器(R)通常进一步包含耦合到检测器，优选光电二极管，或耦合到任选存在的TIA的数据分析器。该数据分析器适合如本领域中已知的那样从检测到的调制电磁辐射提取数据。该数据分析器可包含例如具有模拟-数字转换器(ADC)的数字信号处理器(DSP)以将模拟电流信号转化成数字信号并解调信息位。解调的信息位形成输出(E)。在输出(E)是数字信号的情况下，省略将信号转换成数字信号。
此外，可将滤光片布置在检测器，优选光电二极管(PD或PDs阵列)前，以在光谱中选择发送器(T)发出的调制电磁辐射。此外，滤光片极大减少来自环境光的干扰。
为了收集调制电磁辐射和将其集中到通常小的检测器上，可使用如本领域技术人员已知的传统光学器件，如聚焦元件。在一些实施方案中，聚焦元件包括透镜。在一些实施方案中，聚焦元件包括复合抛物面聚光器(CPC)。
但是，由于常用作检测器的光电二极管的响应时间受结电容和载流子渡越时间限制并与检测器尺寸成比例，在本发明的一个优选实施方案中，尤其在接收器中使用至少一种式(I)或(I＊)的化合物的情况下，在根据本发明的接收器中使用波长偏移材料和检测器，优选光电二极管(PD或PDs)阵列的组合系统，而非如上述实施方案中提到的单独检测器。波长偏移材料可代替传统光学器件用于收集调制电磁辐射，或与传统光学器件一起用于收集调制电磁辐射。波长偏移材料是被染料，优选被至少一种式(I)或(I＊)的化合物掺杂的光波导管(通常聚合物基质材料)。在波长偏移材料和检测器，优选光电二极管的组合系统中，优选使用至少一种式(I)或(I＊)的化合物作为染料。用通信信号调制的入射光(即优选由发送器(T)发出的调制电磁辐射)与光入射角无关地被染料，优选被至少一种式(I)或(I＊)的化合物吸收并随后以不同波长再发射。至少一部分发射的光，在理想的情况下所有发射光，例如被纤维或片材收集，并导向检测器，优选光电二极管，更优选小面积光电二极管。
例如在T.G.Tiecke等人,Optica,Vol.3,No.7,2016年7月,787-792中和在US2017/0346556 A中提到合适的接收器的结构的一个实例。Tiecke等人的检测器含有特殊荧光纤维的球形束。在高尔夫球和网球的尺寸之间的该束能够吸收来自任何方向的(蓝色激光器)光并将其作为绿光再发射。将绿光集中到小接收器，其将光转换回数据。
在US 2017/075191 A1、Collins等人,Optics Letters,Vol.39,N0.7,2014年4月1日,1756-1759,Mulyawan等人,IEEE Photonics Technology Letters,Vol.29,No.3,2017年2月1日和Manousiadis等人,Optica,Vol.3,No.7,2016年7月,702-706中给出合适的接收器的进一步实例。
优选地，根据本发明的接收器包含含有至少一种式(I)或(I＊)的化合物的材料(波长偏移材料)。式(I)或(I＊)的化合物优选吸收发送器(T)发出的调制电磁辐射，即具有在第一波长段中的波长的光子，并发射一种或多种具有在第二波长段中的波长的光子。
该波长偏移材料优选是包括至少一种式(I)或(I＊)的化合物作为染料的固体，其优选存在于聚合物基质中。通常，将染料，尤其是至少一种式(I)或(I＊)的化合物，分子溶解在聚合物基质中。上文提到合适的聚合物基质材料。进一步合适的聚合物基质材料还有可UV固化或可热固化的树脂，如环氧树脂、丙烯酸酯或有机硅。
根据接收器的厚度和聚合物类型设定染料，优选式(I)或(I＊)的化合物在聚合物基质材料中的浓度。如果使用薄聚合物层，染料，优选式(I)或(I＊)的化合物的浓度通常高于在厚聚合物层的情况中。
通常，染料，优选式(I)或(I＊)的化合物的浓度通常在基于所用基质聚合物的量计0.0001至0.5重量％，优选0.001至0.5重量％的范围内。
染料可以粒子形式施加，其通常分子溶解在聚合物基质中。在进一步实施方案中，将染料溶解在装在容器(例如玻璃)中的液体中，其包括至少一种溶解形式的式(I)或(I＊)的化合物(波长偏移粒子)。
波长偏移材料可以片材形式存在，其可以是弯曲的和/或柔性的，或可由一个或多个纤维组成。
接收器优选另外包含聚焦元件，其将具有在第二波长段中的波长的光子聚焦和/或以其它方式导向检测器。在一些实施方案中，该聚焦元件包括透镜。在一些实施方案中，该聚焦元件包括复合抛物面聚光器(CPC)。在一些实施方案中，该聚焦元件包括配置为吸收具有在第二波长段中的波长的光子并发射在第三波长段中的光子的另一波长偏移材料。在这些实施方案中，检测器配置为检测具有在第三波长段中的波长的光子。在最后提到的实施方案中，波长偏移材料可配置为吸收和发射具有在多个不同(无重叠)波长段中的波长的光子。例如，波长偏移材料可包括一种或多种类型的染料。该染料可包括至少一种式(I)或(I＊)的化合物或本领域技术人员已知的不同染料。
优选将检测器的输出耦合到(如上文提到的)互阻抗放大器(TIA)，其将检测器产生的电流信号转化成电压。
从这一点开始，接收器类似于如上文提到的标准接收器拓扑。
根据本发明的光学数据通信系统的一个或多个组件的表面，尤其是接收器的一个或多个组件和/或发送器的一个或多个组件的表面可被涂布和/或结构化。合适的结构和涂层是本领域技术人员已知的。
接收器的一个或多个组件可例如被减反射涂层和/或用于改进性质，如脱模、耐热性、耐化学性、耐腐蚀性、低摩擦性能和耐候性的涂层，例如包含SiO2和/或含氟聚合物的涂层(氟涂层)涂布。
尤其地，光学数据通信系统中的纤维，尤其是接收器中的纤维在一个优选实施方案中被包层(cladding)涂布。包层是包围纤维芯的层(“涂层”)，厚度通常为纤维半径的1至10％。其折射率nclad低于ncore。纤维，尤其是塑料纤维的典型包层材料是PMMA或氟化聚合物(FP)(含氟聚合物)。合适的含氟聚合物是本领域技术人员已知的。光纤可具有一个包层或多个包层，各自具有比下方的包层低的折射率。包层提供折射率递减的界面，以实现反复TIR(全内反射)，其用于将光限定在纤维内并在纤维内传播。只有一个包层的纤维被称为单包层纤维，而具有更多包层的纤维被称为多包层纤维。
输入(A)和输出(E)
输入(A)和输出(E)通常是电数字或模拟信号形式的要转移的信息。通常，要转移的信息为数字信息位的形式。
光路(C)
光路(C)通常可以是本领域技术人员已知的适用于光通信的任何光路。优选地，光路(C)是自由空间，即光学无线通道。
光路在室内和/或室外环境中。优选地，光路在室内环境中。
室外光学无线通信可分为超远程自由空间链路(ultra long-range free spacelinks)、中/远程链路和短程链路。超远程自由空间链路例如用于卫星星座的联网。中/远程链路例如用于建筑物间网络或移动回程(mobile backhaul)。短程链路用于例如车辆间通信(car-to-car communications)。
室内光学无线通信可分为短程链路和超短程链路。短程链路是例如光学WLAN、飞行通信(in-flight communications)、车对基础设施通信(car-to-infrastructurecommunications)、室内定位和无线自动化。室内光学无线通信例如应用于家庭、办公室和仓库，从TV控制到移动电子设备如移动电话、数码相机、个人数字助理和笔记本电脑上的IrDA(Infrared Data Association)端口。超短程链路是例如芯片间互连和机身网络(in-body networks)。
更优选地，光路是在室内环境中的自由空间。
进一步的任选组件
此外，根据本发明的光学数据通信系统可进一步包含光学系统以将发送器(T)发出的调制电磁辐射进一步塑形。例如，光学放大透镜、准直器和/或扩散器可用于集中或加宽调制电磁辐射。
实施例
以下化学式和实施例用于例示本发明并且不应被解释为限制。
对比例1C
4,4‘-双[(N-咔唑)苯乙烯基]联苯基(BSB-Cz)(Zhang等人Optical Materials 32(2009)94-98)
实施例1.1
9.53克(57毫摩尔)咔唑、21.31克(114毫摩尔)4-溴苯甲醛、11.89克K2CO3(86毫摩尔)、1.80克(9.4毫摩尔)CuI在60毫升DMF中的混合物在140℃下反应19小时。将反应混合物冷却到室温、过滤、用DMF洗涤且滤液用冰稀释。将残留物过滤并用水和乙醇洗涤。获得11.36克(74％)米色固体。
实施例1.2：
0.9克(3.3毫摩尔)上文提到的实施例1.1的化合物的混合物与0.65克(1.4毫摩尔)4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯基(实施例1.3)、0.41克KOtBu(3.5毫摩尔)和40毫升THF在室温下反应4小时。
反应混合物用乙醇稀释，过滤且残留物用乙醇和戊烷洗涤并在减压下干燥。从1,2-二氯苯中重结晶0.95克黄色残留物。获得0.77克(79％)浅黄色固体。
实施例1.3：Michaelis
Arbuzov反应
5.8克(199.71毫摩尔)4,4`-双-氯甲基diphenyle与105克(600.00毫摩尔)亚磷酸三乙酯在159℃下反应4小时。蒸馏出过量亚磷酸三乙酯。残留物用甲苯稀释。过滤沉淀产物，用甲苯洗涤并在减压下干燥。获得53.2克(59％)白色固体。
熔点：111℃
实施例2
实施例2.1：
根据由相应的苄基氯进行合成。也可由相应的溴化物根据Michaelis Arbuzov反应的稍后实施例或上文提到的(1.3)Michaelis Arbuzov反应进行合成。
实施例2.2：
3.00克(11.06毫摩尔)4-(9H-咔唑-9-基)苯甲醛(实施例1.1)的混合物与2.69克(10.53毫摩尔)(4-氰苄基)-膦酸-二乙基酯、1.33克(11.6毫摩尔)KOtBu和100毫升THF在室温下反应4小时。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用水和乙酸乙酯后处理。过滤水层中的不溶残留物，用水洗涤并在减压下干燥。获得1.41克(36％)黄色固体。
由萃取除去有机相中的溶剂。将残留物与MTBE(甲基-叔丁基醚)混合、过滤并用MTBE和正戊烷洗涤。残留物在减压下干燥。获得1.12克(29％)黄色固体。
实施例2.3：
将1.08克(2.9毫摩尔)实施例2.2的相应的腈的混合物溶解在15毫升甲苯中并冷却到0℃。在10分钟内加入0.54克1M二异丁基氢化铝在甲苯(3.8毫升，3.8毫摩尔)中的溶液。该混合物在此温度下搅拌1小时。加入4.5毫升3M盐酸并加入2.0毫升1M盐酸。将反应混合物升温到室温。通过过滤分离沉淀产物、用乙酸乙酯洗涤并干燥。分离出0.65克(60％)橙色化合物。
TLC(环己烷：乙酸乙酯3:1)：Rf＝0.53
实施例2.4：
根据实施例1.2进行实施例2.3中提到的化合物和4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例1.3)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应，没有重结晶。
获得0.77克(71％)黄色固体。
TLC(环己烷:乙酸乙酯3:1)：Rf＝0
实施例3
根据实施例1使用相应的二己基咔唑作为原材料进行合成。根据X.Y.WangChemistry A European Journal 2015,21,24,8867-8873制造相应的4,7-二己基咔唑。
实施例3.1：
类似于实施例1.1进行3,6-二己基-9H-咔唑和4-溴苯甲醛的反应。反应时间为在140℃下23小时和在150℃下22小时。
将反应混合物冷却到室温并用MTBE和水萃取。有机层用MgSO4干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯。获得6.41克(49％)黄色结晶固体。
TLC(环己烷:丙酮10:1)：Rf＝0.62
实施例3.2：
根据实施例1.2进行实施例3.1中提到的化合物和4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例1.3)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
除去反应混合物的溶剂。残留物用水和二氯甲烷萃取。有机层用MgSO4干燥并除去溶剂。将残留物溶解在正戊烷中。加入丙酮。过滤出沉淀产物，用丙酮洗涤并在减压下干燥。获得0.86克(86％)黄色固体。
TLC(环己烷:丙酮10:1)：Rf＝1
实施例4
根据实施例2使用相应的二己基咔唑作为原材料进行合成。
实施例4.1：
类似于实施例2.2进行4-(3,6-二己基咔唑)-9-基)苯甲醛(实施例3.1)和4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例2.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
反应混合物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯。获得3.75克(91,8)绿黄色结晶固体。
TLC(环己烷:丙酮10:1)：Rf＝0.49
实施例4.2：
类似于实施例2.3进行上文提到的腈(实施例4.1)的反应。
反应混合物用水和MTBE后处理。将有机层干燥并除去溶剂。获得1.85克(87％)橙黄色结晶固体。
TLC(二氯甲烷:环己烷3:1)：Rf＝0.6
实施例4.3：
根据实施例1.2进行上文提到的化合物(实施例4.2)与4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例1.3)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
反应混合物用乙醇稀释。过滤出固体，用乙醇洗涤并干燥。获得0.92克(86％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0
实施例5
实施例5.1：
类似于实施例2.2进行4-二乙基氨基-苯甲醛和4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例2.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用盐酸溶液和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。获得5.66克(100％)金黄色固体。
实施例5.2：
类似于实施例2.3进行上文提到的腈(实施例5.1)的反应。
反应混合物用乙酸乙酯和水后处理。将有机层干燥并除去溶剂。获得1.97克(62％)橙色固体。
TLC(环己烷:乙酸乙酯2:1)：Rf＝0.59
实施例5.3：
根据实施例1.2进行上文提到的化合物(实施例5.2)与4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例1.3)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
反应混合物用乙醇稀释。过滤出固体并用乙醇和正戊烷洗涤。残留物用NMP重结晶且残留物用甲醇和正戊烷洗涤并干燥。获得0.37克(51％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0
实施例6
实施例6.1：
类似于实施例2.2进行4-[(E)-2[4-(二乙基氨基)苯基]乙烯基]-苯甲醛和膦酸二乙基苄基酯的反应。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用盐酸溶液和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯。获得0.13克(15％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0.66
实施例7
实施例7.1：
类似于实施例1.2进行4-二乙基氨基-苯甲醛和对苯二亚甲基二膦酸四乙酯的反应。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯。残留物用正戊烷后处理并获得1.32克(81％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0.5
实施例8
实施例8.1：
类似于实施例1.3进行2,7-双(溴甲基)-9,9-二己基-9H-芴和亚磷酸三乙酯的反应。
蒸馏出过量的亚磷酸三乙酯。残留物通过使用乙酸乙酯/甲醇的液相色谱法提纯。获得0.93克(79％)无色油。
TLC(乙酸乙酯:甲醇20:1)：Rf＝0.38
实施例8.2：
根据实施例1.2进行上文提到的化合物(实施例8.1)与4-[(E)-2-[4-(3,6-二己基咔唑-9-基)苯基]乙烯基]苯甲醛(实施例4.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。所得固体通过使用环己烷和二氯甲烷的液相色谱法提纯。获得0.29克(22％)绿黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝1
实施例9
实施例9.1：
根据实施例2.2进行4-[(E)-2-[4-(3,6-二己基咔唑-9-基)苯基]乙烯基]苯甲醛(实施例4.1)和4,4-双(二乙基膦酰基甲基)-联苯(实施例2.1)的Wittig HornerWadsworth Emmons反应。
反应混合物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯。获得0.12克(18.2％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)Rf＝0.76
实施例9.2：
类似于实施例2.3进行上文提到的腈(实施例9.1)的反应。
反应混合物用水和MTBE后处理。将有机层干燥并除去溶剂。获得96毫克(98％)橙黄色固体。
TLC/环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0.68
实施例9.4：
根据实施例1.2进行上文提到的化合物(实施例9.2)与2,7-双(二乙氧基磷酰基甲基)9,9-二己基-芴(实施例8.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
反应混合物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯。所得固体用正戊烷后处理。获得112毫克(47％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝1
实施例10
实施例10.1：
15毫克(0.112毫摩尔)对苯二甲醛的混合物与150毫克(0.224毫摩尔)2,7-双(二乙氧基磷酰基-甲基)-9,9-二己基芴(实施例8.1)、27毫克(0.236毫摩尔)KOtBu和10毫升THF在室温下反应4小时。
从该反应中除去溶剂。残留物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。在通过使用二氯甲烷/甲醇的液相色谱法进一步提纯后，获得30毫克(13％)黄色固体。
TLC(乙酸乙酯:甲醇10:1)：Rf＝0.6至1.0
实施例10.2：
根据实施例1.2进行上文提到的化合物(实施例10.1)与4-[(E)-2-[4-(3,6-二己基咔唑-9-基)苯基]乙烯基]苯甲醛(实施例4.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应
从该反应中除去溶剂。残留物用水和二氯甲烷后处理。将有机层干燥并除去溶剂。在通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法进一步提纯后，残留物用甲醇后处理。获得11毫克绿色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:1)：Rf＝1
实施例11
实施例11.1：
0.5克(3.7毫摩尔)对苯二甲醛的混合物与1.98克(7.75毫摩尔)4-(氰苄基)-膦酸-二乙基酯(实施例2.1)、0.89克(7.75毫摩尔)KOtBu和40毫升THF在室温下反应1小时。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用二氯甲烷和水后处理。过滤出不溶性固体。将有机层干燥并除去溶剂。这两种固体都用DMF重结晶。获得0.64克(52％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0.35
实施例12
实施例12.1：
0.5克(2.79毫摩尔)4-二乙基氨基-苯甲醛和0.37克(2.79毫摩尔)4-甲酰基苄腈的混合物与1.14克(2.93毫摩尔)对苯二亚甲基二膦酸四乙酯、0.67克(5.87毫摩尔)KOtBu和40毫升THF在室温下反应4小时。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用二氯甲烷和水后处理。将有机层干燥并除去溶剂。残留物通过使用环己烷和二氯甲烷的液相色谱法提纯。获得0.22克(21％)橙色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0.45
实施例13
实施例13.1：
2.00克(14.76毫摩尔)对苯二甲醛的混合物与3.78克(14.76毫摩尔)4-(氰苄基)-膦酸-二乙基酯(实施例2.1)、1.86克(16.24毫摩尔)KOtBu和50毫升THF在室温下反应3小时。
从反应混合物中除去溶剂。残留物用二氯甲烷和水后处理。将有机层干燥并除去溶剂。在在通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法进一步提纯后，获得1.59克(44％)黄色固体。
TLC(环己烷:二氯甲烷1:3)：Rf＝0.41
实施例13.2：
根据实施例1.2进行上文提到的化合物(实施例13.1)与2,7-双(二乙氧基磷酰基甲基)-9,9-二己基芴(实施例8.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
从反应混合物中除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯，并用甲醇洗涤。获得0.44克(74％)黄色固体。
TLC(环己烷:乙酸乙酯:甲醇10:10:1)：Rf＝0.93
实施例14
实施例14.1：
根据实施例1.2进行反式-4-均二苯乙烯甲醛与2,7-双(二乙氧基磷酰基甲基)-9,9-二己基芴(实施例8.1)的Wittig Horner Wadsworth Emmons反应。
从反应混合物中除去溶剂。残留物通过使用环己烷/二氯甲烷的液相色谱法提纯并用甲醇洗涤。获得0.5克(90％)黄色固体。
TLC(环己烷:乙酸乙酯:甲醇10:10:1)：Rf＝0.96
制备实施例1至14的荧光染料(荧光粉)的性质
用于测试材料的膜的制造：
在溶液中和在薄膜中表征根据实施例合成的荧光染料。对于薄膜，它们如下所述并入由聚合物组成的基质中。所用聚合物是PMMA(来自Evonik的6N)、聚苯乙烯(PS)(来自BASF的PS168 N)、环烯烃聚合物(来自Zeon的)和PC(聚碳酸酯)(来自Covestro的2808)。
将大约2.5克聚合物和0.01重量％-1重量％的染料溶解在大约5毫升二氯甲烷中，并将0.5重量％TiO2(Kronos 2220)分散在其中，在每种情况下基于所用聚合物的量计。使用涂施框架(applicator frame)将所得溶液/分散体涂布到玻璃表面上(湿膜厚度15-30μm)。在溶剂干燥后，该膜在真空中在50℃下干燥4小时。
量子产率的测量
用Hamamatsu Quantaurus测量分析样品的荧光量子产率(QY)。这通过在积分球(乌布利希球)中用370nm的光照射各样品进行。通过与在乌布利希球中无样品的基准测量比较，借助CCD光谱仪测定激发光的未吸收分数和样品发射的荧光。未吸收的激发光和发射的荧光的光谱强度的积分分别得出吸收度和荧光强度，并由此可计算各样品的荧光量子产率。
激发态寿命τv和发射寿命τ0的测定
通过用在10MHz下运行的具有370nm激发波长的脉冲二极管激光器(Picoquant)激发薄膜并用时间相关单光子计数(TCSPC)检测发射，测量制成的薄膜的激发态寿命(τv)。使用对衰减曲线的单指数或双指数拟合测定激发态寿命(τv)。
对于双指数拟合，根据下列方程计算平均寿命。
通过τ0＝τv/QY计算发射寿命τ0。
下表概括了结果。在发射最大值测定衰减速率。一些材料在不同基质中测量，且一些材料也在没有将TiO2添加到膜中的情况下测量，以观察散射体的影响。
1)荧光量子产率
2)激发态寿命
3)发射寿命
4)染料的发射最大值
5)PS，无TiO2：无TiO2的聚苯乙烯
6)DCM：二氯甲烷
由于TCSPC不能准确测量在1ns附近或以下的衰减时间，条纹照相机用于在1ns以下的更精确的时间分辨测量。使用具有Acton SpectraPro SP2300光谱仪的HamamatsuUniversal Streak Camera C10910。由Coherent Chameleon Ti：蓝宝石振荡器的输出的第二谐波生成在400nm的激发脉冲并且该条纹照相机以同步扫描模式运行。
1)荧光量子产率
2)激发态寿命
3)发射寿命
4)染料的发射最大值
5)PS，无TiO2：无TiO2的聚苯乙烯
6)DCM：二氯甲烷
Claims (13)
1.一种式(Ia)的化合物
其中
n1和n2为2，
R2和R3各自独立地为氢、CF3或CN，其中
R81、R82、R84、R85、R87和R88是氢且R83和R86是C1-C20烷基，A2是
p是1，
R5和R5’为C1-C8烷基，
其中虚线是键合点。
2.权利要求1的化合物，其中R83和R86是C3-C8烷基。
3.一种光学数据通信装置，其包含
-至少一个发送器，其包含具有数字-模拟转换器的数字信号处理器以及光源；所述数字-模拟转换器用于输入数字信息数位的调制和将它们转化成模拟电流信号，其中在输入已经是模拟信号的情况下，省略将信号转换成模拟信号，并且其中光源是荧光粉转换LED，其中光基于颜色转换介质和LED产生，其中所述颜色转换介质包含至少一种权利要求1的化合物；
-至少一个接收器。
4.一种光学数据通信装置，其包含
-至少一个发送器；
-至少一个接收器，其包含波长偏移材料和检测器的组合系统，其中所述波长偏移材料包含至少一种权利要求1的化合物。
5.根据权利要求3或4的光学数据通信装置，其是自由空间光学数据通信装置。
6.用于光学数据通信装置的接收器，其包含波长偏移材料和检测器的组合系统，其中所述波长偏移材料包含至少一种权利要求1的化合物。
7.用于光学数据通信装置的发送器，其包含具有数字-模拟转换器的数字信号处理器以及光源；所述数字-模拟转换器用于输入数字信息数位的调制和将它们转化成模拟电流信号，其中在输入已经是模拟信号的情况下，省略将信号转换成模拟信号，并且其中光源是荧光粉转换LED，其中光基于颜色转换介质和LED产生，其中所述颜色转换介质包含至少一种权利要求1的化合物。
8.权利要求1的化合物在光学数据通信装置中的用途，所述光学数据通信装置包含
-至少一个发送器，其包含具有数字-模拟转换器的数字信号处理器以及光源；所述数字-模拟转换器用于输入数字信息数位的调制和将它们转化成模拟电流信号，其中在输入已经是模拟信号的情况下，省略将信号转换成模拟信号，并且其中光源是荧光粉转换LED，其中光基于颜色转换介质和LED产生；和
-至少一个接收器；
其中所述发送器中的所述颜色转换介质包含至少一种权利要求1中定义的化合物。
9.权利要求1的化合物在光学数据通信装置中的用途，所述光学数据通信装置包含
-至少一个发送器；和
-至少一个接收器，其包含波长偏移材料和检测器的组合系统；
其中所述波长偏移材料包含至少一种权利要求1中定义的化合物。
10.权利要求1的化合物在光学数据通信装置中的用途，所述光学数据通信装置包含
-至少一个发送器，其包含具有数字-模拟转换器的数字信号处理器以及光源；所述数字-模拟转换器用于输入数字信息数位的调制和将它们转化成模拟电流信号，其中在输入已经是模拟信号的情况下，省略将信号转换成模拟信号，并且其中光源是荧光粉转换LED，其中光基于颜色转换介质和LED产生；和
-至少一个接收器，其包含波长偏移材料和检测器的组合系统；
其中所述发送器中的所述颜色转换介质包含至少一种权利要求1中定义的化合物，和/或
其中所述波长偏移材料包含至少一种权利要求1中定义的化合物。
11.制备根据权利要求1的化合物的方法，其包含下列步骤：
(i)偶联式(II*)的基团
X(A1)o(A2)pX'(II*)
与式(III*)的基团和式(IV*)的基团
其中
X和X‘各自独立地为膦酸酯基团(V)
其中Ra和Rb各自独立地为C1-C20烷基，
R11和R12为H，
o是0，
n1和n2为2，
R2和R3各自独立地为氢、CF3或CN，其中
R81、R82、R84、R85、R87和R88是氢且R83和R86是C1-C20烷基，A2是
p是1，
R5和R5’为C1-C8烷基，
其中虚线是键合点。
12.权利要求11的方法，其中R83和R86是C3-C8烷基。
13.权利要求11或12的方法，其中Ra和Rb为乙基。
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| Kum Hee Lee等.Blue electroluminescent materials based on 2,7-distyrylfluorene for organic light-emitting diodes.《Thin Solid Films》.2010,518(18),全文. * |
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