JP2014514684A

JP2014514684A - 新規な照明装置

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Publication number: JP2014514684A
Application number: JP2013554902A
Authority: JP
Inventors: ヴァーゲンブラストゲアハート; ケーネマンマルティン; デケイザーヘラルドゥス; イヴァノヴィチソリン; ペーパースミヘル; ミュラーマティアス; ゼントローベアト
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Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-06-19
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Abstract

少なくとも１つのＬＥＤと、本質的にポリスチレン又はポリカーボネートからなるマトリックス中に少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含む少なくとも１つの色変換体とを含む照明装置であって、ＬＥＤと色変換体がリモート蛍光体構造に存在する、前記照明装置。

Description

本発明は、その主題のために少なくとも１つのＬＥＤを含む照明装置と、本質的にポリスチレン又はポリカーボネートからなるマトリックス中に少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含む色変換体とを有し、その際、ＬＥＤと色変換体が、リモート蛍光体構造に存在している。

本発明は更に、本質的にポリスチレン又はポリカーボネートからなるマトリックス中に少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含む色変換体を提供する。

２０％のグローバルな電気エネルギー消費が照明目的のために要求されている。照明装置は、それらのエネルギー効率、色再現、耐用寿命、製造コスト及び使用性能に関して更なる技術的な開発の対象である。白熱電球及びハロゲンランプは、熱放射体であり、プランクの黒体放射則に近く且つ太陽光に極めて似ている放射特性で広いペクトルが放射されるので、非常に良好な色再現性を有する光を生み出す。白熱電球の欠点の１つは、非常に多量の電気エネルギーが熱に変換されるので、その高い電力消費量である。

コンパクト蛍光灯によって高い効率が保持されるので、電気的に励起した水銀蒸気の放出によって水銀の線形発光スペクトルを生成する。これらのコンパクト蛍光灯の内部では、蛍光体が希土類を含み、これらが水銀の発光スペクトルを幾らか吸収し且つ緑及び赤の光としてそれを発光する。コンパクト蛍光灯の発光スペクトルは、異なるラインから構成されており、遙かに劣った色の再現をもたらす。コンパクト蛍光灯の光は、太陽光又は白熱灯からの光よりも自然でなく且つ心地良くないと多くの人々に知覚されている。

より長い耐用年数及び非常に良好なエネルギー効率は、大部分が発光ダイオード（ＬＥＤ）によって示される。発光は、順方向バイアス半導体ｐｎ接合の接合領域における電子正孔対（励起）の再結合に基づいている。この半導体のバンドギャップのサイズは近似の波長を決定する。ＬＥＤは異なる色で製造され得る。

安定で且つエネルギー効率的な青色ＬＥＤは、色変換によって白色光を生成し得る。このために公知の方法によれば、放射線変換蛍光体を含むポリマー材料が、ＬＥＤ光源（ＬＥＤチップ）に直接適用される。頻繁に、ポリマー材料が、ほぼ液滴又は半球形態でＬＥＤチップに適用され、その結果として、特定の光の効果が発光に寄与する。ポリマーマトリックス中の放射線変換蛍光体が直接的に且つ間隔をあけずにＬＥＤチップに適用されるような構造は、「チップ上の蛍光体」とも呼ばれる。チップＬＥＤ上の蛍光体では、使用される放射線変換蛍光体は一般的に無機材料である。例えば、セリウムドープのイットリウムアルミニウムガーネットからなり得る、放射線変換蛍光体は、一定の割合の青色光を吸収し且つより長波の光を広い発光帯域で発光するので、透過した青色光と放射光とが混合されて白色光が生じる。

かかる照明素子（lighting element）の色再現を改善するために、上記の赤色発光ダイオード並びに白色光ダイオードを導入することが更に可能である。これによって多くの人々により心地良いと知覚される光を生成することが可能である。しかしながら、これは技術的な意味でより不利であり且つ費用がかかる。

チップＬＥＤ上の蛍光体では、ポリマー材料及び放射線変換蛍光体は、比較的高い熱及び放射応力がかけられる。このため、有機放射線変換蛍光体は、チップＬＥＤ上の蛍光体での使用期日に適していなかった。有機蛍光着色剤は、原則的に、それらの広い発光帯域のお陰で良好な色再現を生成し得る。しかしながら、それらはこれまで、ＬＥＤチップの直接的な配置の場合に熱及び放射応力に耐えるのに十分に安定ではない。

色変換によって青色光から白色光を生成するために、一般的にキャリア及びポリマーコーティングを含む、色変換体（単純に「変換体」とも呼ばれる）は、ＬＥＤチップから一定の距離離れているという更なる概念がある。かかる構造は「リモート蛍光体」と呼ばれる。

一次光源、ＬＥＤ、及び色変換体の間の空間距離は、熱及び放射から生じる応力を、安定性に対する要求が好適な有機蛍光染料によって達成され得る程度まで低減させる。更に、「リモート蛍光体」概念によるＬＥＤは、「チップ上の蛍光体」概念によるものよりも更に一層エネルギー効率が良い。これらの変換体での有機蛍光染料の使用には多くの利点がある。第一に、有機蛍光染料は、それらの実質的に高い質量比吸収（mass-specific absorption）のために遙かに高い収率が得られ、これは無機放射線変換体（inorganic radiation converter）の場合よりもかなり少ない材料しか効率的な放射線変換に必要ではない。第二に、それらは良好な色再現ができ且つ快い光を生成することが可能である。更に、それらは希土類を含む材料を全く必要としない。希土類は、費用がかかり且つ不便な方法で採鉱され且つ提供されなければならず、ある程度までしか利用できない。従って、適した有機蛍光染料を含み且つ寿命の長いＬＥＤ用の色変換体を提供することが望ましい。

ＤＥ１０２００８０５７７２０Ａ１号は、リモート蛍光体ＬＥＤの概念を記載しており、無機放射線変換蛍光体を含む変換層に加えて、ポリマーマトリックス中に埋込まれた有機放射線変換蛍光体の使用を開示している。記載されたポリマーマトリックスは、例えば、シリコン、エポキシド、アクリレート又はポリカーボネートである。

ＷＯ０３／０３８９１５Ａ号は、ペリレン染料のチップＬＥＤ上の蛍光体用の放射線変換蛍光体としての使用を記載している。この文献によるＬＥＤでは、有機染料は、ビスフェノールＡベースのエポキシ樹脂から構成されたマトリックス中に埋込まれている。

ＵＳ２００８０２５２１９８号は、ペリレン誘導体をベースとした赤色蛍光染料と更なる蛍光染料との組み合わせを含む色変換体を開示している。これらは透明な媒体中に埋込まれ、該媒体は、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロリド、ポリブテン、ポリエチレングリコール、エポキシ樹脂であってよい。

本発明の目的は、先行技術の欠点を有しておらず且つ特に寿命の長い、有機蛍光染料をベースとした照明装置及び色変換体を提供することであった。更に、それらは高い蛍光量子収率を有するべきである。

この目的は、初めに引用された照明装置及び色変換体によって達成された。

本発明の照明装置は、少なくとも１つのＬＥＤと少なくとも１つの色変換体を含む。色変換体も同様に、本発明の主題の一部を形成し且つ、本発明に従って、本質的にポリスチレン及び／又はポリカーボネートからなるマトリックス中に少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含む。

本発明の文脈において、色変換体は、特定の波長の光を吸収し、これを他の波長の光に変換することが可能な装置を意味することが理解されている。

ＬＥＤは、しばしば、例えば、４２０〜４８０ｎｍ、好ましくは４４０〜４７０ｎｍ、最も好ましくは４４５〜４６０ｎｍのピーク波長で発光する青色ＬＥＤに技術的に関連している。

放射線変換蛍光体及び吸収された波長の選択に従って、本発明の色変換体は、多種多様な色で発光することが可能である。しかしながら、多くの場合、白色光を得ることが目的である。

放射線変換蛍光体は、特定の波長の光を吸収し、これを別の波長の光に変換することが可能な全ての材料を含む。かかる材料は、蛍光体又は蛍光着色剤をも指す。

放射線変換蛍光体は、例えば、セリウムドープイットリウムアルミニウムガーネット、又は有機蛍光着色剤などの無機蛍光着色剤であってよい。有機蛍光着色剤は、有機蛍光顔料又は有機蛍光染料であってよい。

本発明の色変換体は、本質的にポリカーボネート又はポリスチレンからなるポリマーマトリックス中に埋込まれて存在する少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含む。適した有機蛍光着色剤は、原則的に、特定の波長の光を吸収し、これを別の波長の光に変換することができる全ての有機染料又は顔料であり、これらはポリマーマトリックスに溶解するか又は均一に分配することができ、且つ熱及び放射応力に対して十分な安定性を有する。

好ましい有機顔料は、例えば、ペリレン顔料である。

通常、適した有機顔料は、０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜１μｍのＤＩＮ１３３２０による平均粒子径を有する。

適した有機蛍光染料は、可視範囲のスペクトルで蛍光を発し、例えば、色指数に列記された緑色、橙色、又は赤色の蛍光を発する蛍光染料である。

好ましい有機蛍光染料は、官能化ナフタレン又はリレン誘導体である。

好ましいナフタレン誘導体は、ナフタレン単位を含む緑色、橙色、又は赤色の蛍光を発する蛍光染料である。

ハロゲン、シアノ、ベンズイミダゾールから選択される１つ以上の置換基、又はカルボニル官能基を有する１つ以上の基を有するナフタレン誘導体が更に好ましい。適したカルボニル官能基は、例えば、カルボン酸エステル、ジカルボキシイミド、カルボン酸、カルボキサミドである。

好ましいリレン誘導体はペリレン単位を含む。好ましい実施態様は、緑色、橙色、又は赤色の蛍光を発するペリレンに関する。

ハロゲン、シアノ、ベンズイミダゾールから選択される１つ以上の置換基、又はカルボニル官能基を有する１つ以上の基を有するペリレン誘導体が好ましい。適したカルボニル官能基は、例えば、カルボン酸エステル、カルボキシイミド、カルボン酸、カルボキサミドである。

好ましいペリレン誘導体は、例えば、ＷＯ２００７／００６７１７号の第１頁、第５行〜第２２頁、第６行に記載されているペリレン誘導体である。

特に好ましい実施態様では、適した有機蛍光染料は、以下の式ＩＩ〜ＶＩ

（式中、Ｒ^１は、直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキル基、ハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るＣ_４〜Ｃ_８シクロアルキル基、又はハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るフェニル又はナフチルである）
から選択されるペリレン誘導体である。

一実施態様では、式ＩＩ〜ＶＩ中のＲ^１は、ＷＯ２００９／０３７２８３Ａ１号の第１６頁第１９行〜第２５頁第８行に記載された、いわゆる燕尾置換（swallowtail substitution）された化合物を表す。好ましい実施態様では、Ｒ^１は１−アルキルアルキル、例えば、１−エチルプロピル、１−プロピルブチル、１−ブチルペンチル、１−ペンチルヘキシル又は１−ヘキシルヘプチルである。

式ＩＩ〜ＶＩでは、Ｘはオルト位及び／又はパラ位の置換基を表す。Ｘは好ましくは直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルである。「ｙ」は置換基Ｘの数を示す。「ｙ」は０〜３の数である。

更に好ましくは、式ＩＩ〜ＶＩ中のＲ^１は、２，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチル）フェニル又は２，６−二置換フェニル、特に好ましくは２，６−ジフェニルフェニル、２，６−ジイソプロピルフェニルである。

特に好ましくは、Ｘは、オルト位／パラ位のｔｅｒｔ−ブチル及び／又は第二級アルキル、特に、オルト位のイソプロピル又はオルト位のフェニルである。

この実施態様の特別な態様によれば、有機蛍光染料は、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）−ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）−ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシイミド及びそれらの混合物から選択される。

この実施態様の更に特別な態様によれば、有機蛍光染料は、Ｎ−（２，６−ジ（イソプロピル）フェニル）ペリレン−３，４−ジカルボン酸モノイミドである。

更に好ましい蛍光染料は、式ＶＩの染料、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６，７，１２−テトラフェノキシペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド（tetracarboxdiimide）（Ｌｕｍｏｇｅｎ（登録商標）Ｒｅｄ３００）である。

更に特に好ましい実施態様では、適した有機蛍光染料は、以下の式ＶＩＩ〜Ｘ

（式中、式ＶＩＩ〜Ｘ中のＲ^１は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキル基、ハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るＣ_４〜Ｃ_８シクロアルキル基、又はフェニル又はナフチルであり、その際、フェニル及びナフチルはハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得る）
から選択されるペリレン誘導体である。

一実施態様では、式ＶＩＩ〜Ｘ中のＲ^１は、ＷＯ２００９／０３７２８３Ａ１号の第１６頁第１９行〜第２５頁第８行に記載された、いわゆる燕尾置換された化合物を表す。好ましい実施態様では、Ｒ^１は１−アルキルアルキル、例えば、１−エチルプロピル、１−プロピルブチル、１−ブチルペンチル、１−ペンチルヘキシル又は１−ヘキシルヘプチルである。

特に好ましくは、式ＶＩＩ〜Ｘ中のＲ^１は、直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_６アルキル、特にｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、２−エチルヘキシルである。特に好ましくは、式ＶＩＩ〜Ｘ中のＲ^１もイソブチルである。

この実施態様の特別な態様によれば、有機蛍光染料は、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）及びそれらの混合物から選択される。

この実施態様の更に特別な態様によれば、有機蛍光染料は、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（イソブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（イソブチルカルボキシレート）及びそれらの混合物から選択される。

更に好ましい蛍光染料は、ディスパースイエロー１９９、ソルベントイエロー９８、ディスパースイエロー１３、ディスパースイエロー１１、ディスパースイエロー２３９、ソルベントイエロー１５９である。

好ましい実施態様では、少なくとも１種の有機蛍光着色剤は、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（イソブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（イソブチルカルボキシレート）、Ｎ−（２，６−ジ（イソプロピル）フェニル）ペリレン−３，４−ジカルボン酸モノイミド及びそれらの混合物から選択される。

好ましい実施態様では、色変換体は、少なくとも２種の異なる有機蛍光染料を含む。例えば、緑色の蛍光を発する蛍光染料は、赤色の蛍光を発する蛍光染料と組み合わされ得る。緑色の蛍光を発する蛍光染料は、特に、青色光を吸収し且つ緑色又は黄−緑色の蛍光を発するそれらの黄色染料を意味することが理解されている。適した赤色染料は、ＬＥＤの青色光を直接吸収するか又は存在する他の染料によって発する緑色光を吸収し、且つ赤色の蛍光を透過する。

あまり好ましくない実施態様では、本発明の色変換体は、単一の有機蛍光染料、例えば、橙色蛍光染料のみを含む。

本発明によれば、有機蛍光染料は、本質的にポリスチレン又はポリカーボネートからなるマトリックス中に埋込まれている。

有機蛍光着色剤が顔料である時、これらは一般的にマトリックス中に分散されて存在する。

有機蛍光染料は、マトリックス中に又は均一に分散した混合物として溶解して存在し得る。有機蛍光染料は好ましくはマトリックス中に溶解して存在する。

適したマトリックス材料は、本質的にポリスチレン及び／又はポリカーボネートからなる有機ポリマーである。

好ましい実施態様では、マトリックスはポリスチレン又はポリカーボネートからなる。

ポリスチレンは、本願明細書では、スチレン及び／又はスチレンの誘導体の重合から得られる全てのホモポリマー又はコポリマーを含むことが理解されている。

スチレンの誘導体は、例えば、アルキルスチレン、例えば、アルファ−メチルスチレン、オルト−、メタ−、パラ−メチルスチレン、パラ−ブチルスチレン、特にパラ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、アルコキシスチレン、例えば、パラ−メトキシスチレン、パラ−ブトキシスチレン、パラ−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレンである。

一般的に、適したポリスチレンは、１００００〜１００００００ｇ／モル（ＧＰＣによって測定）、好ましくは２００００〜７５００００ｇ／モル、更に好ましくは３００００〜５０００００ｇ／モルの平均分子量Ｍ_ｎを有する。

好ましい実施態様では、色変換体のマトリックスは、本質的に又は完全にスチレン又はスチレン誘導体のホモポリマーからなる。

本発明の更に好ましい実施態様では、マトリックスは、本質的に又は完全に、本出願の文脈において、同様にポリスチレンであると見なされる、スチレンコポリマーからなる。スチレンコポリマーは、更なる成分として、例えば、ブタジエン、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、ビニルカルバゾール又はアクリル酸のエステル、メタクリル酸又はイタコン酸をモノマーとして含み得る。適したスチレンコポリマーは、一般的に少なくとも２０質量％のスチレン、好ましくは少なくとも４０質量％、更に好ましくは少なくとも６０質量％のスチレンを含む。別の実施態様では、それらは少なくとも９０質量％のスチレンを含む。好ましいスチレンコポリマーは、スチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、スチレン−１，１’−ジフェニルエテンコポリマー、アクリル酸エステル−スチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＡＳＡ）、メチルメタクリレート−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＭＡＢＳ）である。

更に好ましいポリマーはアルファ−メチルスチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＡＭＳＡＮ）である。

スチレンホモポリマー又はコポリマーは、例えば、フリーラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合によって、又は有機金属触媒（例えば、チーグラーナッタ触媒）の影響下で調製され得る。これによりイタコン酸、シンジオタクチック、アタクチックポリスチレン又はコポリマーが得られる。それらは好ましくはフリーラジカル重合によって調製される。重合は、懸濁重合、乳化重合、溶液重合又はバルク重合として実施され得る。

適したポリスチレンの調製は、例えば、Oscar Nuyken, Polystyrenes and Other Aromatic Polyvinyl Compounds, in Kricheldorf, Nuyken, Swift, New York 2005, 第73頁〜第150頁及びそこに引用された参考文献；及びElias, Macromolecules, Weinheim 2007, 第269頁〜第275頁に記載されている。

ポリカーボネートは、カルボン酸と芳香族又は脂肪族ジヒドロキシル化合物とのポリエステルである。好ましいジヒドロキシル化合物は、例えば、メチレンジフェニレンジヒドロキシル化合物、例えば、ビスフェノールＡである。

ポリカーボネートの調製手段の１つは、界面重合における適したジヒドロキシル化合物とホスゲンとの反応である。別の手段は、縮合重合における、カルボン酸のジエステル、例えば、ジフェニルカーボネートとの反応である。

適したポリカーボネートの製造は、例えば、Elias, Macromolecules, Weinheim 2007, 第343頁〜第347頁に記載されている。

好ましい実施態様では、酸素の排除によって重合したポリスチレン又はポリカーボネートが使用される。モノマーは好ましくは、重合の間、合計１０００ｐｐｍ以下の酸素、更に好ましくは１００ｐｐｍ以下、特に好ましくは１０ｐｐｍ以下の酸素を含んでいた。

適したポリスチレン又はポリカーボネートは、更なる成分、添加剤、例えば、難燃剤、酸化防止剤、光安定剤、フリーラジカルスカベンジャー、静電防止剤を含んでよい。かかる安定剤は当業者に公知である。

本発明の好ましい実施態様では、適したポリスチレン又はポリカーボネートは酸化防止剤又はフリーラジカルスカベンジャーを全く含んでいない。

本発明の一実施態様では、適したポリスチレン又はポリカーボネートは透明なポリマーである。

別の実施態様では、適したポリスチレン又はポリカーボネートは不透明なポリマーである。

本発明の一実施態様では、マトリックスは、本質的に又は完全にポリスチレン及び／又はポリカーボネートと他のポリマーとの混合物からなるが、マトリックスは、好ましくは少なくとも２５質量％、更に好ましくは５０質量％、最も好ましくは少なくとも７０質量％のポリスチレン及び／又はポリカーボネートを含む。

別の実施態様では、マトリックスは、本質的に又は完全に、任意の比のポリスチレン又はポリカーボネートの混合物からなる。

別の実施態様では、マトリックスは、異なるポリスチレンとポリカーボネートとの混合物からなる。

一実施態様では、マトリックスはガラス繊維で機械的に強化されている。

驚くことに、有機蛍光着色剤の安定性は、他のマトリックス材料と比較してポリスチレン又はポリカーボネートで向上することが判明した。

本発明の実施のために、有機蛍光着色剤を含むマトリックスが存在する幾何学的構造は、あまり重要ではない。有機蛍光着色剤を含むマトリックスは、例えば、フィルム、シート又は小板の形で存在し得る。有機蛍光着色剤を含むマトリックスも同様に、液滴又は半球形で、又は凸形の及び／又は凹形の、平坦な又は球状の表面を有するレンズの形であってよい。

三次元の形状にもかかわらず、本発明の変換体は、例えば、単一層からなるか又は多層構造を有してよい。

本発明の色変換体が２種以上の蛍光着色剤を含む時、本発明の一実施態様では、複数の蛍光着色剤がある層では互いに並んで存在することが可能である。

別の実施態様では、異なる蛍光着色剤が異なる層に存在している。

本発明の一実施態様では、有機蛍光染料を含むポリマー層（マトリックス）は、２５〜２００マイクロメートル、好ましくは３５〜１５０μｍ、特に５０〜１００μｍの厚さである。

別の実施態様では、有機蛍光染料を含むポリマー層は、０．２〜５ミリメートル、好ましくは０．３〜３ｍｍ、更に好ましくは０．４〜１ｍｍの厚さである。

色変換体が１つの層からなるか又は層構造を有する時、好ましい実施態様では個々の層が連続的であり且つ穴又は中断が全くないので、ＬＥＤによって発した光は、いずれの場合にも少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含むマトリックスを通過しなければならない。

マトリックス中の有機蛍光着色剤の濃度は、ポリマー層の厚さを含む要因に依存する。薄いポリマー層が使用される場合、有機蛍光着色剤の濃度は、一般的に厚いポリマー層の場合よりも高い。有機蛍光染料の濃度は、いずれの場合もマトリックス材料の量を基準として、通常、０．００１〜０．５質量％、好ましくは０．００２〜０．１質量％、最も好ましくは０．００５〜０．０５質量％である。

有機顔料は、一般的に、いずれの場合もマトリックス材料の量を基準として、０．００１〜０．５質量％、好ましくは０．００５〜０．２質量％、更に好ましくは０．０１〜０．１質量％の濃度で使用される。

好ましい実施態様では、有機蛍光染料を含む層又はマトリックスのうち少なくとも１つは、光の散乱体を含む。

多層構造の更に好ましい実施態様では、蛍光染料を含む複数の層及び蛍光染料を含まずに散乱体を含む１つ以上の層が存在する。

適した散乱体は、０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜１μｍ、更に好ましくは０．１５〜０．４μｍのＤＩＮ１３３２０による平均粒径を有する、無機の白色顔料、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、リトポン、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、炭酸カルシウムである。

散乱体は、通常、いずれの場合にも散乱体を含む層のポリマーを基準として、０．０１〜２．０質量％、好ましくは０．０５〜０．５質量％、更に好ましくは０．１〜０．４質量％の量で含まれる。

本発明の色変換体は、任意に更なる成分、例えば、キャリア層を含んでよい。キャリア層は色変換体に機械的安定性を付与する働きをする。キャリア層の材料の種類は重要ではないが、但し、これが透明であり且つ所望の機械的強さを有することが条件である。キャリア層に適した材料は、例えば、ガラス又は透明な硬質有機ポリマー、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン又はポリメタクリレート又はポリメチルメタクリレートである。

キャリア層は、一般的に０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜５ｍｍ、更に好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さを有する。

本発明の色変換体は、ＬＥＤによって生じた光の変換に適している。

本発明の色変換体は、殆ど幾何学的な形で及び照明装置の構造とは無関係にＬＥＤと組み合わせて使用され得る。

好ましいのは、リモート蛍光体構造において本発明の色変換体を使用することである。色変換体は、本願明細書ではＬＥＤから空間的に離れている。一般的に、ＬＥＤと色変換体との距離は、０．１ｃｍ〜５０ｃｍ、好ましくは０．２〜１０ｃｍ、最も好ましくは０．５〜２ｃｍである。異なる媒体、例えば、空気、希ガス、窒素又は他のガス又はそれらの混合物が色変換体とＬＥＤとの間に存在してよい。

色変換体は、例えば、ＬＥＤの周りに同心円状に、又は平坦な層、小板又はシートの形で配置され得る。

本発明の色変換体及び照明装置は、ＬＥＤ光で照射する際に、先行技術から公知のものと比較して、長い寿命と高い量子収率を示し、且つ良好な色再現で快い光を発する。

本発明の照明装置は、室内、屋外の照明、オフィス及び車用の照明に、並びに懐中電灯、ゲームコンソール、街路照明、照光した交通標識に適している。

本発明は更に少なくとも１種の有機着色剤を含む色変換体の製造方法を提供する。

本発明の一実施態様では、有機蛍光染料を含む色変換体の製造方法は、有機蛍光染料が、マトリックス材料及び任意に分散粒子と一緒に有機溶媒中に溶解又は分散され、且つ均一に分散した染料を用いて溶媒を除去することによってポリマーフィルムに加工される、ポリマーフィルムの製造を含む。

本発明の他の実施態様は、ポリスチレン又はポリカーボネートの有機蛍光着色剤による押出及び／又は射出成形を含む。

図１は、横座標に露光時間（日数）を示し、縦座標に吸収された入射光（４５０〜４５５ｎｍ）のパーセンテージを示す。図２は、横座標に露光時間を示し、縦座標に相対的な蛍光強度を示す。図３は、横座標に露光時間を示し、縦座標に吸収された入射光（４５０〜４５５ｎｍ）のパーセンテージを示す。図４は、横座標に露光時間を示し、縦座標に相対的な蛍光強度を示す。

実施例
使用される材料：
ポリマー１：ＤＩＮＥＮＩＳＯ３０６による９６℃のビカー軟化温度を有するメチルメタクリレートの透明なホモポリマー（Ｅｖｏｎｉｋ社製のＰｌｅｘｉｇｌａｓ（登録商標））
ポリマー２：ビスフェノールＡとホスゲンとの重縮合をベースとした透明なポリカーボネート（Ｂａｙｅｒ社製のＭａｋｒｏｌｏｎ（登録商標）３１１９）
ポリマー３：１０４８ｋｇ／ｍ^３の密度及びＤＩＮＥＮＩＳＯ３０６による９８℃のビカー軟化温度を有するスチレンのホモポリマーをベースとした透明なポリスチレン（ＢＡＳＦＳＥ社製のＰＳ１６８Ｎ）
染料１：３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）と３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）との混合物からなる黄色／緑色の蛍光を発する蛍光染料。
染料２：黄色／緑色の蛍光を発する蛍光染料という名称のＮ−（２，６−ジ（イソプロピル）フェニル）ペリレン−３，４−ジカルボン酸モノイミド。
二酸化チタン：９４．０〜１００のＤＩＮ５３１６５による平均散乱粉末による硫酸塩法から得られるＴｉＯ_２ルチル顔料（ＫｒｏｎｏｓＴｉｔａｎ社製のＫｒｏｎｏｓ（登録商標）２０５６）

色変換体の製造：
約２．５ｇのポリマーと０．０３質量％又は０．０５質量％の染料（ポリマーの質量を基準とする）を約５ｍｌの塩化メチレンに溶解し、且つ０．１質量％又は０．５質量％のＴｉＯ_２をそこに分散させた。

得られた溶液／分散液は、ボックス型塗布棒を用いてガラス表面上に塗布した（湿潤膜厚４００μｍ）。溶媒を蒸発させた後、フィルムをガラスから剥がして、真空下の乾燥キャビネットで５０℃にて一晩乾燥させた。

直径１５ｍｍの円形のフィルム片は、このフィルムを打抜いて得られ、これは試験試料として働く。

以下の試料を製造して分析した：

試料の露光：
試料は、市販のＬｕｘｅｏｎＶ−ＳｔａｒシリーズのＧａＮ−ＬＥＤ（ＬｕｍｉｌｅｄｓＬｉｇｈｔｉｎｇ社製）、ＬＸＨＬ−ＬＲ５Ｃロイヤルブルーモデルから構成された露光装置で露光され、該装置は冷却装置上の反射器と一緒に構成された。ＬＥＤは、約５５０〜７００ｍＡで操作し、その際、全ての露光ステーションを同じ強度に設定した。照射は波長４５５ｎｍの光によって達成した。放射照度（luminance）は約０．０９Ｗ／ｃｍ^２であった。

試料の寿命の測定
分析のために、試料を露光ステーションから取り出し、これをＣ９９２０−０２量子収率測定システム（浜松社製）で分析した。これは４５０〜４５５ｎｍの光で積分球（ウルブリヒト球）のそれぞれの試料の照射を含んでいた。試料のないウルブリヒト球における基準測定と比較して、励起光と試料によって発光した蛍光の未吸収フラクションをＣＣＤ分光計によって測定する。未吸収の励起光又は発光した蛍光に対する強度の積分によって、それぞれの試料の吸収又は蛍光強度又は蛍光量子収率の程度が得られる。

それぞれの試験片を、２０日間の期間にわたって常に露光し、露光装置から取出してから、色変換体の吸収、蛍光強度及び蛍光量子収率の程度を測定した。

図１及び図３は、横座標で、露光時間（日数）を示し、縦座標で、吸収された入射光（４５０〜４５５ｎｍ）のパーセンテージを示す。３つの曲線の横にある数字は、試料番号に相当する。

全ての場合に、試料による光の吸収が露光時間と共に減少するが、ポリスチレン又はポリカーボネートから構成された本発明の色変換体の場合（試料２、３、５及び６）の減少は、本発明の色変換体ではない場合（試料１及び４）よりも遙かに遅かったことが判明した。

図２及び４は、横座標に、露光時間（日数）を示し、縦座標に、相対的な蛍光強度を示す。３つの曲線の横にある数字は試料番号に相当する。

全ての場合に、試料の蛍光強度が時間と共に減少するが、ポリスチレン又はポリカーボネートからなる本発明の色変換体の場合（試料２、３、５及び６）の減少は、本発明の色変換体ではない場合（試料１及び４）よりも遙かに遅かったことが判明した。

Claims

少なくとも１つのＬＥＤと、本質的にポリスチレン又はポリカーボネートからなるマトリックス中に少なくとも１種の有機蛍光着色剤を含む少なくとも１つの色変換体とを含む照明装置であって、ＬＥＤと色変換体がリモート蛍光体構造に存在する、前記照明装置。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤が有機蛍光染料である、請求項１に記載の照明装置。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤が緑色又は赤色又は橙色の蛍光を発する有機蛍光染料である、請求項１又は２に記載の照明装置。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤がナフタレン又はペリレン誘導体である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の照明装置。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤が以下の式

（式中、Ｒ^１は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキル基、ハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るＣ_４〜Ｃ_８シクロアルキル基、又はハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るフェニル又はナフチルであり；
Ｘはオルト位及び／又はパラ位の置換基を表し且つ直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルであり；
ｙは０〜３の数である）
から選択される、請求項１から４までのいずれか１項に記載の照明装置。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤が、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（２，６−ジイソプロピル−フェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（イソブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（イソブチルカルボキシレート）、Ｎ−（２，６−ジ（イソプロピル）フェニル）ペリレン−３，４−ジカルボン酸モノイミド及びそれらの混合物から選択される、請求項５に記載の照明装置。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤が、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド及びそれらの混合物から選択される、請求項６に記載の照明装置。
本質的にポリスチレン又はポリカーボネートからなるマトリックス中に少なくとも１種の有機蛍光染料を含む色変換体であって、少なくとも１種の有機蛍光染料が、以下の式

（式中、Ｒ^１は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキル基、ハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るＣ_４〜Ｃ_８シクロアルキル基、又はハロゲンによって又は直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルによって一置換又は多置換され得るフェニル又はナフチルであり；
Ｘはオルト位及び／又はパラ位の置換基を表し且つ直鎖状又は分枝鎖状のＣ_１〜Ｃ_１８アルキルであり；
ｙは０〜３の数である）
から選択される、前記色変換体。
少なくとも１種の有機蛍光染料が、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６−ジ（２，６−ジイソプロピル−フェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（ｓｅｃ−ブチルカルボキシレート）、３，９−ジシアノペリレン−４，１０−ビス（イソブチルカルボキシレート）、３，１０−ジシアノペリレン−４，９−ビス（イソブチルカルボキシレート）、Ｎ−（２，６−ジ（イソプロピル）フェニル）ペリレン−３，４−ジカルボン酸モノイミド及びそれらの混合物から選択される、請求項８に記載の色変換体。
少なくとも１種の有機蛍光染料が、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，７−ジ（２，６−ジイソプロピルフェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１，６−ジ（２，６−ジイソプロピル−フェノキシ）ペリレン−３，４：９，１０−テトラカルボキシジイミド及びそれらの混合物から選択される、請求項９に記載の色変換体。
少なくとも１種の有機蛍光着色剤がマトリックス中に溶解して存在する、請求項８から１０までのいずれか１項に記載の色変換体。
色変換体が少なくとも１種の無機白色顔料を散乱体として更に含む、請求項８から１１までのいずれか１項に記載の色変換体。
色変換体がフィルム、小板又はシートである、請求項８から１２までのいずれか１項に記載の色変換体。
ポリマーフィルムの製造を含む、請求項８から１３までのいずれか１項に記載の色変換体の製造方法であって、有機蛍光着色剤を、マトリックス材料及び任意に散乱粒子と一緒に有機溶媒中に溶解し、且つ該溶媒を除去することによってフィルムに加工する、前記製造方法。
請求項８から１４までのいずれか１項に記載の色変換体の製造方法であって、マトリックス材料を少なくとも１種の有機蛍光着色剤で押出及び／又は射出成形することを含む、前記製造方法。
請求項８から１６までのいずれか１項に記載の色変換体を、ＬＥＤによって生じた光の変換に用いる使用。
請求項７から１４までのいずれか１項に記載の色変換体を、少なくとも１つのＬＥＤと組み合わせてリモート蛍光体構造に用いる使用。