TWI662722B

TWI662722B - 於封閉環境中的量子點

Info

Publication number: TWI662722B
Application number: TW104132244A
Authority: TW
Inventors: Rolf Koole; 羅夫庫爾; Dirk VELDMAN; 德克費爾德曼; Marcel Bohmer; 馬歇爾玻莫爾; Kentaro Shimizu; 清水　健太郎; Loes Loopmans; 羅司洛伯曼; Eugene Timmering; 尤金提摩林
Original assignee: Koninklijke Philips N. V.; 荷蘭商皇家飛利浦有限公司
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2019-06-11
Also published as: US20170276300A1; CN106716001B; KR20170065617A; US10156325B2; EP3201513A1; EP3201513B8; TW201622181A; CN106716001A; KR102362773B1; EP3201513B1; JP2017538244A; JP6748072B2; WO2016050517A1

Abstract

本發明提供一種用於提供光(101)之照明裝置(100)，其包括具有一光透射窗(210)之一封閉腔室(200)及經組態以將光源輻射(11)提供至該腔室(200)中之一光源(10)，其中該腔室(200)進一步封閉經組態以將該光源輻射(11)之至少部分轉換成波長轉換器光(301)之一波長轉換器(300)，其中該光透射窗(210)可使該波長轉換器光(301)透射，其中該波長轉換器(300)包括一旦使用該光源輻射(11)之至少部分激發便產生該波長轉換器光(301)之至少部分的發光量子點(30)，且其中該封閉腔室(200)包括一填充氣體(40)，該填充氣體(40)包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者，且具有在19℃至少5%之一相對濕度。

Description

於封閉環境中的量子點

本發明係關於一種照明裝置，其包含發光奈米粒子。本發明進一步係關於此照明裝置之生產程序。

該技術中已知照明裝置中之發光奈米晶體之密封。例如WO2011/053635描述一發光二極體(LED)裝置，其包括：(a)一發射藍光之LED；及(b)一氣密密封容器，其包括複數個發光奈米晶體，其中相對於LED放置容器以促進發光奈米晶體之降頻轉換。發光奈米晶體之實例包含包括CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS或CdTe/ZnS之核/殼發光奈米晶體。舉例而言，照明奈米晶體分散於聚合物基質中。

JP2012009712描述一發光裝置，其包括發射雷射光之一半導體雷射及接收自半導體雷射發射之激發光且發射光之一發光部分。在一氣密空間中提供半導體雷射及發光部分且在該氣密空間中填充具有不多於一預定水分含量之一水分含量之乾燥空氣。

當前將量子點(qdot或QD)作為固態照明(SSL)應用(LED)中之磷光體研究。其等具有可幫助尤其在高CRI下顯著增加基於LED之燈之效率之諸如一可調諧發射及一窄發射頻帶之若干優勢。通常言之，在一有機液體中提供qdot，其中量子點由諸如油酸鹽(油酸之陰離子)之有機配位體包圍，此幫助改良點之發射效率以及在有機介質中穩定其等。該技術中已知二氧化矽塗層在量子點上之合成。Koole等人(在2008年之R.Koole、M.van Schooneveld、J.Hilhorst、C.de Mello Donegá、D.’t Hart、A.van Blaaderen、D.Vanmaekelbergh及A.Meijerink、Chem.Mater，20，2503至2512頁中)描述支持疏水半導體奈米晶體(或量子點、QD)藉由油包水(W/O)反微乳液合成在單分散二氧化矽球(直徑~35nm)中之一提出之併入機構之實驗證據。螢光光譜用於調查一旦添加多種合成反應物便在QD表面處發生之快速配位體交換。發現水解的TEOS對於QD表面具有一高親和力且替換疏水胺配位體，此實現QD至其中發生二氧化矽生長之微胞之親水內部之傳遞。藉由使用較強結合硫醇配位體阻礙配位體交換，可控制併入QD之位置自居中至偏離中心且最終至二氧化矽球之表面。其等能夠產生具有35%之一空前量子效率之QD/二氧化矽粒子。QD之二氧化矽囊封(亦見上文)(因此)用於在空氣中穩定QD且保護其等免於與外部之化學交互作用。在90年代引入反微胞方法作為產生具有一小尺寸分散之小(~20nm)二氧化矽粒子之一方法(見下文)。此方法亦可用於產生塗佈二氧化矽之QD。在QD周圍之原生有機配位體在二氧化矽殼生長期間由無機二氧化矽前驅物分子替換。在QD周圍之無機二氧化矽殼具有使QD更穩定抵抗光氧化之希望，此係因為將有機配位體視為習知(例如，油酸或十六烷基胺)封端QD中之弱鏈。

然而，如由反微胞方法生長之二氧化矽似乎相對多孔，使其為比有時建議之較少好之抵抗氧或水之一障壁。對於具有有機配位體之QD，在周圍條件中之穩定性小於一般所要，且發現尤其水係此等QD之降級之根本原因。此可導致具有隨著時間小於所要之一量子效率(QE)穩定性及/或色點穩定性之基於量子點之照明裝置。舉例而言，可感知一大初始QE下降，或可感知一光增亮效應及/或可感知在使用壽命期間之一色點改變。

因此，本發明之一態樣係提供較佳進一步至少部分避免上文所述之缺點之一或多者之一替代照明裝置。

令人驚訝地觀察到塗佈二氧化矽之QD需要一特定量之水以確保最佳效能(QE及穩定性兩者)。尤其當QD用於一氣密密封之燈泡內時，令人驚訝地呈現包含一足夠量之水係重要的。此一應用之一特定實例係氦冷卻之LED燈泡，其中在氦氛圍下將若干LED放置於一氣密密封之玻璃燈泡中(使用用於習知白熾燈泡之程序)。由於氦之獨有冷卻性質，所以在此一燈架構中需要有限的額外散熱，從而顯著節約成本。然而，當在此一封閉、無水環境中使用QD時，可見整體效能比在周圍中更差，且觀察到增加之初始淬滅及光增量效應。令人驚訝地發現將一顯著相對濕度(在室溫下)添加至其中封閉QD之密封環境(例如，He或He/O₂填充之燈泡)尤其防止初始淬滅及光增量效應。

因此，在一第一態樣中，本發明提供一種照明裝置，其包括具有一光透射窗之一封閉腔室及經組態以將光源輻射提供至腔室中之一光源，其中腔室進一步封閉經組態以將光源輻射之至少部分轉換成波長轉換器光之一波長轉換器，其中光透射窗可使波長轉換器光透射，其中波長轉換器包括一旦使用光源輻射之至少部分激發便產生該波長轉換器光之至少部分之發光量子點，且其中封閉腔室包括一填充氣體，該填充氣體尤其包括氦氣、氫氣(H₂)、氮氣(N₂)及氧氣(O₂)之一或多者且(填充氣體)尤其具有在19℃至少1%(諸如尤其至少5%，但尤其低於100%(在19℃下)，諸如在5%至95%之範圍中，如10%至85%)之一相對濕度(RH)。似乎此裝置可比具有其他氣體條件(諸如無水氣體)之一裝置具有一實質上更穩定色點。此外，似乎此裝置可實質上較少遭受一初始QE下降及/或QD之光增亮效應。

諸如經指示之氦氣、氫氣、氮氣及氧氣(甚至更尤其氦氣及氫氣之至少一或多者)之填充氣體尤其具有一相對高導熱性。因此，可作為冷卻氣體(視情況與一散熱器組合(亦見下文))施加填充氣體。此外，尤其諸如氦、氫及氮(甚至更尤其氦及氮)之填充氣體相對惰性。因此，填充氣體可尤其包括氦。

在本文中將氣體填充定義為不具有H₂O之氣體(組合物)。H₂O之存在由氣體(組合物)(即，氣體填充)之相對濕度指示。

具有一光透射窗之封閉腔室經組態以裝載波長轉換器。波長轉換器因此尤其由封閉腔室封閉。為此，腔室可包括一壁，該壁提供該封閉腔室。術語「壁」亦可指複數個壁且可視情況包括一個以上元件。舉例而言，壁之部分可由一元件或包括光源及(例如)電子器件及一散熱器之支撐件提供，且可(例如)亦包含一PCB(印刷電路板)。因此，光源亦可由腔室封閉。然而，光源亦可在腔室之外部。此外，光源之部分在腔室之外部且光源之部分(尤其一發光表面)可在腔室內亦可行。當光源經組態以在腔室之外部時，或當此光源之發光表面經組態以在腔室之外部時，光源將經組態以經由一輻射透射窗而將光源輻射提供至腔室中。因此，在此例項中，腔室可包含可使光源輻射之至少部分透射之一輻射透射窗。

腔室之(若干)壁尤其氣密，即，在關閉腔室之後實質上無氣體自腔室洩露或自腔室之外部經引入至腔室中。因此，包含光透射窗(及視情況輻射透射窗)之(若干)壁尤其氣密。氣體腔室可因此尤其氣密密封。在一實施例中，(若干)壁可(例如)包含無機材料。在又一實施例中，(若干)壁可包含一有機材料，例如使用一(例如，無機)氣密材料層覆蓋。無機壁部分及有機壁部分之組合亦可行。

視情況，照明裝置進一步包括與透射窗、光源及波長轉換器之一或多者熱接觸之一散熱器。與填充氣體一起，此可提供一好的熱控制且將減小操作溫度。術語「熱」接觸在一實施例中可意為實體接觸且在另一實施例中可意為經由一(固體)熱導體接觸。

特定言之，光源係在操作期間發射(光源輻射)至少在選自200至490nm之範圍之一波長處之光之一光源，尤其在操作期間發射至少在選自400至490nm之範圍(甚至更尤其在440至490nm之範圍中)之波長處之光之一光源。此光可部分由波長轉換器奈米粒子使用(亦進一步見下文)。因此，在一特定實施例中，光源經組態以產生藍光。在一特定實施例中，光源包括一固態LED光源(諸如一LED或雷射二極體)。術語「光源」亦可係關於複數個光源，諸如2至20個(固態)LED光源。因此，術語LED亦可指複數個LED。

如上文中指示，光源經組態以將光源輻射提供至腔室中，該腔室包括波長轉換器。波長轉換器經組態以將光源輻射之至少部分轉換成波長轉換器光。因此，波長轉換器輻射耦合至光源。術語「輻射耦合」尤其意為光源及波長轉換器與彼此相關聯使得由光源發射之輻射之至少部分由波長轉換器接收(且至少部分轉換成發光)。

波長轉換器光之至少部分係諸如綠光、黃光、橙光及/或紅光之可見光。波長轉換器將光源輻射「波長轉換」成波長轉換器光。波長轉換器至少包括量子點。然而，波長轉換器亦可包含一或多個其他發光材料，在本文中亦指示為第二發光材料。此第二發光材料可(因此)視情況亦嵌入波長轉換器中。然而，此第二發光材料亦可配置於封閉腔室中之別處(或視情況亦在腔室外部)。

因此，波長轉換器可包含一或多個發光材料，但至少包括量子點。此等量子點負責波長轉換器光之至少部分。因此，發光量子點經組態以一旦使用光源輻射之至少部分激發便產生波長轉換器光之至少部分。波長轉換器之照明應自腔室逸出。因此，腔室包括一光透射窗。光透射窗包括可使由波長轉換器產生之可見光之至少部分透射之一固體材料。當光源經組態在腔室外部時，輻射透射窗可包括光透射窗。然而，視情況此等係來自腔室(壁)之不同部分。

因此，裝置尤其經組態以產生照明裝置光，該照明裝置光至少部分包括波長轉換器光但可視情況亦包括(剩餘)光源輻射。舉例而言，波長轉換器可經組態以僅部分轉換光源輻射。在此等例項中，裝置光可包括轉換器光及光源輻射。然而，在另一實施例中，波長轉換器亦可經組態以轉換全部光源輻射。

因此，在一特定實施例中，照明裝置經組態以提供包括光源輻射及轉換器光兩者之照明裝置光，例如光源輻射係藍光且轉換器光包括黃光或黃光及紅光或綠光及紅光或綠光、黃光及紅光等。在又一特定實施例中，照明裝置經組態以提供僅包括轉換器光之照明裝置光。此可例如在照射波長轉換器之光源輻射僅留下波長轉換器之下游側作為經轉換光(即，滲透至波長轉換器中之全部光源輻射由波長轉換器吸收)時發生(尤其在透射模式中)。

術語「波長轉換器」亦可係關於複數個波長轉換器。此等可配置於彼此下游，但亦可鄰近彼此配置(視情況亦甚至作為直接相鄰波長轉換器實體接觸)。複數個波長轉換器在一實施例中可包括具有不同光學性質之兩個或兩個以上子集。舉例而言，一或多個子集可經組態以產生具有一第一光譜光分佈之波長轉換器光(如綠光)，且一或多個子集可經組態以產生具有一第二光譜光分佈之波長轉換器光(如紅光)。可應用多於兩個或兩個以上之子集。當應用具有不同光學性質之不同子集時，(例如)可提供白光及/或裝置光之色彩(即，轉換器光及選用剩餘光源輻射(波長轉換器之剩餘下游))。尤其當應用其等之兩個或兩個以上子集可個別控制之與具有不同光學性質之兩個或兩個以上波長轉換器子集輻射耦合之複數個光源時，可調諧裝置光之色彩。產生白光之其他選項亦可行(亦見下文)。當照明裝置包括複數個光源時，則可視情況(使用一(外部)控制單元)獨立控制此等光源。

如上文中所指示，第二發光材料可包括選自由含有氮化物發光材料之二價銪或含有氮氧化物發光材料之二價銪組成之群之一或多個發光材料，諸如選自由以下組成之群之一或多個材料：(Ba,Sr,Ca)S：Eu、(Mg,Sr,Ca)AlSiN₃：Eu及(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈：Eu。

第二發光材料亦可包括選自由含有石榴石之三價鈰及含有氮氧化物之三價鈰組成之群之一或多個發光材料。在該技術中通常將氮氧化物材料亦指示為氮氧化物材料。可使用通式A₃B₅O₁₂：Ce³⁺指示含有石榴石之此鈰，其中A包括Y、Sc、La、Gd、Tb及照明單元之一或多者，且其中B包括Al及Ga之一或多者。特定言之，A包括Y、Gd及Ly之一或多者且B包括Al及Ga(尤其至少(或僅)Al)之一或多者。因此，含有石榴石之鈰可尤其包括(Y,Gd,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ce³⁺類)。此類內之成員之實例係Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺及Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺等。

第二發光材料亦可包括四價錳摻雜之材料。特定言之，G₂ZF₆：Mn類之成員可係相關的，其中G係選自鹼性元素(諸如Li、Na、K等)之群且其中Z係選自Si、Ge、Ti、Hf、Zr、Sn之群。在本文中亦將此類指示為係複合氟化物系統之類之K₂SiF₆：Mn類。此類內之材料具有立方氟矽鉀石或六邊形脫板磷鈣石類型之晶體結構。此類內之一成員之一實例係K₂SiF₆：Mn(IV；即，四價錳)。

第二發光材料亦可包括諸如二萘嵌苯衍生物之一有機發光材料。

術語「類」或「群」在本文中尤其指具有相同晶體結構之一群材料。此外，術語「類」亦可包含陽離子及/或陰離子之部分取代。舉例而言，在一些上文提及之類中，Al-O可部分由Si-N替換(或Si-N部分由Al-O替換)。

此外，指示使用銪(Eu)或鈰(Ce)或錳(Mn)摻雜上文指示之發光材料之事實不排除諸如Eu、Ce之共摻雜劑之存在，其中銪與鈰、Ce、Pr共摻雜，其中鈰與鐠、Ce、Na共摻雜，其中鈰與鈉、Ce、Mg共摻雜，其中鈰與鎂、Ce、Ca共摻雜，其中鈰與鈣等共摻雜等。在該技術中已知共摻雜且已知共摻雜有時增強量子效率及/或調諧發射光譜。

在一實施例中，光透射窗(及/或視情況亦輻射透射窗)可包括選自由一透射有機材料支撐件組成之群之一或多個材料，諸如選自由以下組成之群：PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(樹脂玻璃或有機玻璃)、乙酸丁酸纖維素(CAB)、聚矽氧、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(經乙二醇改質之聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基矽氧烷)及COC(環烯烴共聚物)。然而，在另一實施例中，光透射窗(及/或視情況亦輻射透射窗)可包括一無機材料。較佳無機材料係選自由以下組成之群：玻璃、(熔融)石英、透射陶瓷材料及聚矽氧。亦可應用包括無機及有機部分兩者之混合材料。尤其較佳為PMMA、透明PC或玻璃作為用於光透射窗(及/或視情況亦輻射透射窗)之材料。

光透射窗(及/或視情況亦為輻射透射窗)可係實質上透明，但可替代地(獨立地)經選擇以係半透明。舉例而言，材料可嵌入窗中以增加半透明度，且/或窗可經磨砂(諸如使用噴砂)(亦進一步見下文)。藉由提供一半透明光透射窗，腔室內之元件可較少可見或可係不可見，此可係所要的。因此，針對光透射窗及選用輻射透射窗，應用光(輻射)透射材料。特定言之，對於由發光材料(即，尤其發光量子點)產生且具有選自可見波長範圍之一波長之光，材料具有在50%至100%之範圍(尤其在70%至100%之範圍)中之一光透射。以此方式，支撐件蓋可使來自發光材料之可見光透射。可藉由將具有一第一強度之一特定波長處的光提供至材料且使在透射穿過材料之後量測之波長處之光的強度與在該特定波長處提供至材料之光的第一強度相關來判定透射或透光性(亦見CRC Handbook of Chemistry and Physics之E-208及E-406，第69版，第1088至1989頁)。

在一特定實施例中，封閉腔室包括一燈泡形狀之光透射窗。以此方式，可提供一類型之改裝白熾燈。然而，亦可應用如管狀腔室(T-燈，諸如一T8管)等之其他改裝類型的腔室。然而，腔室亦可係形成為其他形狀，且亦可用於替換一現有燈具。

如上文中指示，腔室包括一填充氣體，該填充氣體包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者，且具有在19℃至少1%(諸如尤其至少5%，但尤其低於100%，諸如在5%至95%之範圍中，如10%至85%(在19℃))之一相對濕度。上限尤其低於100%，使得當在低於19℃之一溫度使用光源時，(實質上)不存在水之冷凝。因此，尤其在19℃相對濕度係95%或更低，諸如90%或更低，如85%或更低，諸如至多80%。1%之下限尤其經選擇以提供所要穩定性效應(亦見上文)。尤其是相對濕度之至少5%之一下限可提供所要穩定性效應。為了腔室中之相對濕度之一判定，可應用該技術中已知之卡爾費休(Karl Fischer)分析。此分析亦稱為卡爾費休滴定法。相對濕度係以百分比表達之一氣體中存在之H₂O之量(水蒸氣之分壓)相對於氣體飽和將存在之量(水之平衡蒸氣壓)之一比率。

因此，似乎氦作為氛圍及/或視情況一或多個其他高導熱性氣體(ses)用於量子點係有利的。尤其氦氣及/或其他氣體用於冷卻。冷卻對於LED效率係重要的。尤其亦對於基於QD之LED，一較低溫度將通常意味著較長穩定性(使用壽命)及較高lm/W效率(歸因於較高QE)。然而，令人驚訝地一些H₂O之存在進一步係有利的。在一特定實施例中，至少70%(不包含H₂O)(諸如尤其至少75%，諸如至少80%)之填充氣體由He組成。百分比指體積百分比。此外，一些氧之存在可令人驚訝地亦係有利的。因此，在過去的解決方案中尋找試圖儘可能好的密封量子點免於水及氧，而在本發明中則故意將一些水及視情況亦一些氧提供至其中配置量子點的腔室中。在又一進一步實施例中，填充氣體包括(至少)氦及氧。在一特定實施例中，至少95%(諸如至少99%)之填充氣體(未考慮H₂O)由He及O₂組成，且其中氣體包括至多30%之氧，諸如至多25%之氧，如至多20%之氧。鑒於尤其是熱能管理及亦是照明裝置之穩定性，較大量之氧可能鮮少係所要的。可用之其他氣體可係選自(其他)惰性氣體、H₂及N₂(尤其H₂及N₂)。如上文中指示，RH係至少1%，甚至多於至少5%，諸如至少10%。特定言之，在19℃，腔室不含有液體水。

量子點可視情況亦被嵌入一基質中。舉例而言，量子點可(均勻)分散於(聚合物)基質中。特定關注的基質係矽氧烷(其等亦通常指示為聚矽氧)。當組合矽氧烷起始材料及QD時，可使用其中量子點經分散之已知的矽氧烷生產程序來獲得矽氧烷。因此，在一特定實施例中，波長轉換器包括其中嵌入發光量子點之矽氧烷基質。相關矽氧烷基質包括(例如)聚二甲基矽氧烷(PDMS)及聚二苯基矽氧烷(PDPhS)中之一或多者。然而，亦可應用其他基質，諸如矽氮烷及丙烯酸酯中之一或多者。雖然QD嵌入一基質中，但似乎如本文中界定之氣體條件對於光裝置(尤其QD)性質係有利的。此等基質對於水可能非完全不可滲透。因此，甚至當QD嵌入(聚矽氧)基質中時，如上文中指示之填充氣體係所要的。

可將量子點提供為裸粒子，或可(例如)提供為核-殼粒子。術語「殼」亦可指複數個殼。此外，核-殼粒子不必須係球形；其等亦可係(例如)量子棒類型或四足類型(或其他多足類型)等。在下文中提供進一步實例。裸粒子或核係光學活性部分。殼用作一類型之保護且通常包括諸如ZnSe核及ZnS殼之一類似類型之材料(亦見下文)。此等粒子在有機液體中商業上可購得，其中有機配位體附接至此等粒子用於較佳分散。在本文中，粒子之外層係最遠距於裸粒子或核之一中心部分之層。在ZnS殼之情況中，此外層將係QD之ZnS表面。然而，本發明不限於具有ZnS殼及ZnSe核之量子點。在下文中，描述若干替代量子點。

在此外層上，可提供(二氧化矽)塗層，藉此提供具有(二氧化矽)塗層之一裸量子點或具有(二氧化矽)塗層之核-殼量子點。使用二氧化矽塗佈量子點導致有機配位體由可充當更穩定無機配位體之二氧化矽前驅物分子之替換。另外，二氧化矽層可形成抵抗(例如)光氧化物物種之一保護障壁。特定言之，塗層完全覆蓋外層。在QD周圍提供二氧化矽塗層之適合方法尤其由Koole等人描述(見上文)且在其中引用參考。無奈米粒子封閉之二氧化矽粒子之合成首先由Stöber等人(J.Colloid Interface Sci.1968,62)揭露，其容許呈(例如)乙醇相之具有均勻尺寸及形狀之二氧化矽球之生長。產生二氧化矽球之第二方法使用呈無極相之微胞且稱為反微胞方法(或反微乳液方法)，且首先由Osseo-Asare(J.Colloids.Surf.1990,6739)建議。二氧化矽粒子在經界定之小水滴中生長，此導致可非常容易控制之一均勻尺寸分佈。藉由在二氧化矽中引入奈米粒子而擴展此方法。相較於Stöber方法，此方法之主要優勢係可塗佈疏水及親水粒子兩者，不需要正手上之配位體交換且對於粒子尺寸及尺寸分散存在更多控制。

本發明不限於此等方法之一者。然而，在一特定實施例中，尤其使用反-微胞方法在含有該量子點之微胞中執行塗佈程序，如Koole等人亦論述，其以引用之方式併入本文中。因此，塗佈程序尤其係其中將塗層(尤其一氧化物塗層，甚至更尤其二氧化矽塗層)提供至QD之外層之一程序，該塗佈程序尤其在其中封閉QD之微胞中執行。一微胞可尤其定義為分散於一液體介質中之表面活性劑分子之一聚集體。水溶液中之一典型微胞形成一聚集體，其中親水「頭」區域與周圍溶劑接觸，隔離微胞中心中之疏水單尾區域。一反微胞係相反的，其使用一無極溶液且其中親水「頭」指向內且疏水尾區域與無極介質接觸。因此，量子點亦可包括經塗佈之量子點，諸如例如包括二氧化矽塗層之核-殼QD。特定言之，塗層包括二氧化矽(SiO₂)塗層。替代或另外地，塗層可包括二氧化鈦(TiO₂)塗層、氧化鋁(Al₂O₃)塗層或氧化鋯(ZrO₂)塗層。尤其在一濕化學方法中提供塗層。此外，塗層尤其係一無機塗層。因此，在一實施例中，發光量子點包括一無機塗層。

雖然QD經塗佈，但似乎如本文中界定之氣體條件對於光裝置(尤其QD)性質係有利的。亦尤其可經由一濕化學程序獲得之此等塗層對於水可能非完全不可滲透。因此，甚至當QD經塗佈時，如上文中指示之填充氣體係所要的。

因此，在照明裝置之又一更特定實施例中，發光量子點包括一無機塗層，其中波長轉換器包括(矽氧烷)基質，其中具有該無機塗層之發光量子點經嵌入。

在本文中指示為波長轉換器奈米粒子之量子點或發光奈米粒子可(例如)包括選自由以下組成之群之II至VI族化合物半導體量子點：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe及HgZnSTe。在另一實施例中，發光奈米粒子可(例如)係選自由以下組成之群之III-V族化合物半導體量子點：GaN、GaP、GaAs、AlN、 AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs及InAlPAs。在又一進一步實施例中，發光奈米粒子可(例如)係選自由以下組成之群之I至III至VI2黃銅礦型半導體量子點：CuInS₂、CuInSe₂、CuGaS₂、CuGaSe₂、AgInS₂、AgInSe₂、AgGaS₂及AgGaSe₂。在又一進一步實施例中，發光奈米粒子可(例如)係諸如選自由以下組成之群之I至V至VI2半導體量子點：LiAsSe₂、NaAsSe₂及KAsSe₂。在又一進一步實施例中，發光奈米粒子可(例如)係諸如SbTe之IV至VI族化合物半導體奈米晶體。在一特定實施例中，發光奈米粒子係選自由以下組成之群：InP、CuInS₂、CuInSe₂、CdTe、CdSe、CdSeTe、AgInS₂及AgInSe₂。在又一進一步實施例中，發光奈米粒子可(例如)係選自具有諸如ZnSe：Mn、ZnS：Mn之內部摻雜劑之上文中描述之材料之II至VI族、III至V族、I至III至V族及IV至VI族化合物半導體奈米晶體之一者。摻雜劑元素可選自Mn、Ag、Zn、Eu、S、P、Cu、Ce、Tb、Au、Pb、Tb、Sb、Sn及Tl。在本文中，基於發光奈米粒子之發光材料亦可包括不同類型之QD，諸如CdSe及ZnSe：Mn。

似乎使用II至VI量子點尤其有利。因此，在一實施例中，基於半導體之發光量子點包括尤其選自由以下組成之群之II至VI量子點：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe及HgZnSTe，甚至更尤其選自由以下組成之群：CdS、CdSe、CdSe/CdS及CdSe/CdS/ZnS。然而，在一實施例中，應用無Cd之QD。在一特定實施例中，波長轉換器奈米粒子包括III至V QD，更具體言之包括基於InP之量子點，諸如核-殼InP-ZnS QD。應注意，術語「InP量子點」或「基於InP之量子點」及類似術語可係關於「裸」InP QD，但亦係關於其中一殼在InP核上之核-殼InP QD，諸如一核-殼InP-ZnS QD，如InP-ZnS QD棒中點。

發光奈米粒子(無塗層)可具有在約1至50nm之範圍中(尤其1至20nm，諸如1至15nm，如1至5nm)之尺寸；尤其至少90%之奈米粒子具有分別在經指示之範圍中之尺寸(即，例如至少90%之奈米粒子具有在2至50nm之範圍中之尺寸，或尤其至少90%之奈米粒子具有在5至15nm之範圍中之尺寸)。取決於奈米粒子之形狀，術語「尺寸」尤其係關於長度、寬度及直徑之一或多者。在一實施例中，波長轉換器奈米粒子具有在自約1至約1000奈米(nm)之一範圍中且較佳在自約1至約100nm之一範圍中之一平均粒子尺寸。在一實施例中，奈米粒子具有在自約1至50nm之一範圍中，尤其1至約20nm且一般至少1.5nm，諸如至少2nm之一平均粒子尺寸。在一實施例中，奈米粒子具有在自約1至約20nm之一範圍中之一平均粒子尺寸。

典型點可由諸如硒化鎘、硫化鎘、砷化銦及磷化銦之二元合金製成。然而，點亦可由諸如硫硒化鎘之三元合金製成。此等量子點可含有量子點體積內之少至100至100,000個原子，其等具有10至50個原子之一直徑。此對應於約2至10奈米。舉例而言，可提供具有約3nm之一直徑之諸如CdSe、InP或CuInSe₂之(球形)粒子。發光奈米粒子(無塗層)可具有球形、立方體、棒、導線、磁碟、多足等之形狀，其等具有在一維度中之少於10nm之尺寸。舉例而言，可提供具有20nm之長度及4nm之一直徑之CdSe之奈米棒。因此，在一實施例中，基於半導體之發光量子點包括核-殼量子點。在又一實施例中，基於半導體之發光量子點包括棒中點奈米粒子。亦可應用不同類型之粒子之一組合。舉例而言，可應用核-殼粒子及棒中點及/或可應用諸如CdS及CdSe之兩個或兩個以上前述奈米粒子之組合。此處，術語「不同類型」可係關於不同幾何形狀以及不同類型之半導體發光材料。因此，亦可應用兩個或兩個以上(上文指示)量子點或發光奈米粒子之一組合。因此，在一實施例中，量子點具有選自由一球、一立方體、一棒、一導線、一磁碟及一多足等組成之群之一形狀。亦可應用不同類型之粒子之一組合。此處，術語「不同類型」可係關於不同幾何形狀以及不同類型之半導體發光材料。因此，亦可應用兩個或兩個以上(上文指示)量子點或發光奈米粒子之一組合。

在一實施例中，奈米粒子或QD可包括半導體奈米晶體，該等半導體奈米晶體包含包括一第一半導體材料之一核及包括一第二半導體材料之一殼，其中殼安置於核之一表面之至少一部分上方。包含一核及殼之一半導體奈米晶體或QD亦稱為一「核/殼」半導體奈米晶體。

舉例而言，半導體奈米晶體或QD可包含具有化學式MX之一核，其中M可係鎘、鋅、鎂、汞、鋁、鎵、銦、鉈或其等之混合物，且X可係氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、銻或其等之混合物。適合用作半導體奈米晶體核之材料之實例包含(但不限於)ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包含上述之任何者之一合金及/或包含上述之任何者之一混合物(包含三元及四元混合物或合金)。

殼可係具有與核之組合物相同或不同之組合物之一半導體材料。殼包括在核之一表面上之一半導體材料之一保護膜，半導體奈米晶體可包含IV族元素、II至VI族化合物、II至V族化合物、III至VI族化合物、III至V族化合物、IV至VI族化合物、I至III至VI族化合物、II 至IV至VI族化合物、II至IV至V族化合物、包含上述之任何者之合金及/或包含上述之任何者之混合物(包含三元及四元混合物或合金)。實例包含(但不限於)ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包含上述之任何者之一合金及/或包含上述之任何者之一混合物。舉例而言，ZnS、ZnSe或CdS保護膜可生長於CdSe或CdTe半導體奈米晶體上。一保護膜塗佈程序描述於(例如)美國專利6,322,901中。藉由調整保護膜塗佈期間之反應混合物之溫度且監測核之吸收光譜，可獲得具有高發射量子效率及窄尺寸分佈之經保護膜塗佈之材料。保護膜可包括一或多個層。保護膜包括與核之組合物相同或不同之至少一半導體材料。較佳地，保護膜具有自約1至約10個單層之一厚度。一保護膜亦可具有大於十個單層之一厚度。在一實施例中，在一核上可包含一個以上保護膜。

在一實施例中，包圍「殼」材料可具有大於核材料之帶隙之一帶隙。在某些其他實施例中，包圍殼材料可具有小於核材料之帶隙之一帶隙。在一實施例中，殼可經選擇以便具有接近「核」基板之原子間距之一原子間距。在某些其他實施例中，殼及核材料可具有相同晶體結構。半導體奈米晶體(核)殼材料之實例包含(不限於)：紅色(例如，(CdSe)ZnS(核)殼)、綠色(例如，(CdZnSe)CdZnS(核)殼等)及藍色(例如，(CdS)CdZnS(核)殼)，亦進一步見上文之基於半導體之特定波長轉換器奈米粒子之實例。在本文中，術語「半導體奈米晶體」及「QD」互換使用。關於量子點之另一術語係發光奈米晶體。

因此，上文提及之外表面可係一裸量子點之表面(即，不包括一進一步殼或塗層之一QD)或可係諸如一核-殼量子點(如核-殼或棒中點)之一經塗佈量子點之表面，即，殼之(外)表面。接枝配位體因此尤其接枝至諸如一棒中點QD之外表面之量子點之外表面。

因此，在一特定實施例中，波長轉換器奈米粒子係選自由核-殼奈米粒子組成之群，其中核及殼包括以下之一或多者：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs及InAlPAs。一般言之，核及殼包括相同類材料，但基本上由不同材料組成，如包圍CdSe核之ZnS殼等。在一實施例中，量子點包括核/殼發光奈米晶體，該等核/殼發光奈米晶體包括CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS或CdTe/ZnS。

可以不同方法獲得如上文中描述之照明裝置。舉例而言，可在經指示填充氣體中完成處理之部分，藉此容許使用填充氣體填充腔室，接著為使用一封閉件封閉腔室。在另一實施例中，可實質上組裝照明裝置，但腔室可包含用於使用填充氣體填充腔室之一氣桿。在填充腔室之後，可使用一封閉件封閉氣桿。在可與先前實施例之一或多者組合之又一實施例中，可藉由釋放分量之一或多者之(封閉)腔室中之一材料而提供氣體氛圍之部分。

因此，在一進一步態樣中，本發明亦提供一種用於照明裝置之生產之程序，該照明裝置包括具有一光透射窗之一封閉腔室及經組態以將光源輻射提供至腔室中之一光源，其中腔室進一步封閉經組態以將光源輻射之至少部分轉換成波長轉換器光之一波長轉換器，其中光透射窗可使波長轉換器光透射，其中波長轉換器包括一旦使用光源輻射之至少部分激發便產生該波長轉換器光之至少部分之發光量子點，且其中封閉腔室包括一填充氣體，該填充氣體包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣及在19℃之氣態水之一或多者，該程序包括在一組裝程序中使用一光透射窗、光源及波長轉換器組裝腔室，其中將填充氣體(包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣之一或多者)及水提供至該腔室。在將填充氣體(及水(氣體))提供至腔室之後，可(諸如藉由氣密密封)封閉腔室。

在本文中，措辭「填充氣體(尤其)包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣及在19℃之氣態水中之一或多者」及類似措辭不意謂在此溫度下將填充氣體提供至腔室。相反地，可單獨提供氣體，可提供H₂O作為水等。然而，填充氣體係使得當腔室封閉且填充氣體在腔室中時，於19℃填充氣體包括氦及/或其他氣體及氣態水中之一或多者。此外，在此溫度下，腔室將尤其不包括液體水。

此外，措辭「填充氣體包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣(及在19℃之氣態水)中之一或多者」及類似措辭包含在實施例中腔室內之壓力(至少在燈之操作期間)可不同於約1巴，諸如(例如)0.5至1.5巴，如(例如)0.5至1巴，如0.7至0.9巴。舉例而言，腔室可包含在實質上大於1巴之一壓力下的氣體。然而，在腔室之壓力下且在19℃，腔室包括氣態水。此外，在此溫度及壓力下，腔室將尤其不包括液體水。諸如「包括包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者，且具有在19℃之至少5%但低於100%之一相對濕度之一填充氣體」及類似措辭之「填充氣體包括在19℃之氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者」的條件及類似條件尤其係就照明裝置不在操作中(在19℃)的情況。

因此，在一特定實施例中，於該填充氣體中執行組裝程序之至少部分。在又一特定實施例中，於使用一光透射窗、光源及波長轉換器組裝腔室之後且在將一氣體封閉件提供至該腔室之前，將氣體提供至該腔室。在又一進一步特定實施例中，於將一氣體封閉件提供至該腔室之後獲得填充氣體。在隨後實施例中，吾人可(例如)在腔室中包含沸石或可經組態以在其之使用壽命之部分期間於腔室水內釋放的其他材料。因此，在又一進一步實施例中，腔室進一步包括在其之使用壽命之至少部分期間釋放水之一材料。因此，可使用乾燥填充氣體來填充腔室且可單獨添加H₂O。在另一實施例中，將具有經指示之相對濕度的填充氣體提供至腔室(其中在關閉/密封腔室之後)。

術語「上游」及「下游」係關於品項或特徵相對於來自一光產生構件(此處尤其第一光源)之光之傳播之一配置，其中相對於來自光產生構件之一光束內之一第一位置，較接近光產生構件之光束中之一第二位置係「上游」，且較遠離光產生構件之光束內之一第三位置係「下游」。

照明裝置可係以下之部分，或被應用於以下中，例如：辦公室照明系統、家庭應用系統、商店照明系統、家用照明系統、強光照明系統、聚光照明系統、劇場照明系統、光纖應用系統、投影系統、自亮顯示系統、像素化顯示系統、分段顯示系統、警告標誌系統、醫療照明應用系統、指示符標誌系統、裝飾照明系統、攜帶型系統、自動化應用、溫室照明系統、園藝照明或LCD背光。

如上文中所指示，照明單元可用作一LCD顯示裝置中之背光單元。因此，本發明亦提供一LCD顯示裝置，其包括經組態為背光單元之如本文中界定的照明單元。在一進一步態樣中，本發明亦提供包括一背光單元之一液晶顯示裝置，其中背光單元包括如本文中界定之一或多個照明裝置。

熟習此項技術者已知本文中之術語白光。其尤其係關於具有以下之一相關色溫(CCT)之光：約2000與20000K之間，尤其是2700至20000K，用於一般照明尤其是在約2700K與6500K之範圍中，且用於背光目的尤其是在約7000K與20000K之範圍中，且尤其是在距BBL(黑體軌跡)約15SDCM(色彩匹配之標準差)內，尤其是在距BBL之約10SDCM內，甚至更尤其是在距BBL之約5SDCM內。

在一實施例中，光源亦可提供具有在約5000與20000K之間之一相關色溫(CCT)的光源輻射，例如直接磷光體轉換的LED(用於(例如)獲得10000K之具有磷光體薄層的藍色發光二極體)。因此，在一特定實施例中，光源經組態以提供具有在5000至20000K之範圍中，甚至更尤其是在6000至20000K之範圍中(諸如8000至20000K)之一相關色溫的光源輻射。相對高色溫之一優勢可係在光源輻射中可存在一相對高藍色分量。

在一特定實施例中，光源經組態以提供藍色光源輻射且波長轉換器經組態以將光源輻射之至少部分轉換成具有一綠色分量、一黃色分量、一橙色分量及一紅色分量之一或多者之波長轉換器光。以此方式，照明裝置可提供白光。此外，除了經組態以將激發光提供至量子點之光源之外，照明裝置亦可包含一或多個光源，尤其非主要經組態以將輻射提供至待由此等量子點波長轉換之量子點之固態光源。舉例而言，除了一UV及/或藍色LED之外，照明裝置亦可包含一藍色及/或綠色及/或黃色及/或橙色及/或紅色LED。使用此照明裝置，照明裝置光可進一步經色彩調諧。術語「綠色分量」及類似術語指示光譜將展示綠色(或另外指示)波長範圍中之強度。

術語「紫色光」或「紫色發射」尤其係關於具有在約380至440nm之範圍中之一波長之光。術語「藍色光」或「藍色發射」尤其係關於具有在約440至490nm之範圍中之一波長之光(包含一些紫色及青色色調)。術語「綠色光」或「綠色發射」尤其係關於具有在約490至560nm之範圍中之一波長之光。術語「黃色光」或「黃色發射」尤其係關於具有在約540至570nm之範圍中之一波長之光。術語「橙色光」或「橙色發射」尤其係關於具有在約570至600nm之範圍中之一波長之光。術語「紅色光」或「紅色發射」尤其係關於具有在約600至750nm之範圍中之一波長之光。術語「粉色光」或「粉色發射」指具有一藍色分量及一紅色分量之光。術語「可見」、「可見光」或「可見發射」指具有在約380至750nm之範圍中之一波長之光。

熟習此項技術者將瞭解諸如「實質上全部光」中或「實質上由其等組成」中之本文中之術語「實質上」。術語「實質上」亦可包含使用「整個」、「完全」、「全部」等之實施例。因此，在實施例中亦可移除形容詞實質上。適用之處，術語「實質上」亦可係關於90%或更高，諸如95%或更高，尤其99%或更高，甚至更尤其99.5%或更高，包含100%。術語「包括」亦包含其中術語「包括」意為「由其等組成」之實施例。術語「及/或」尤其係關於在「及/或」之前及之後提及之品項之一或多者。舉例而言，一措辭「品項1及/或品項2」及類似措辭可係關於品項1及品項2之一或多者。術語「包括」在一實施例中可指「由其等組成」但在另一實施例中亦可指「含有至少經界定之物種及視情況一或多個其他物種」。

此外，在描述中及在申請專利範圍中之術語第一、第二、第三及類似者用於區分類似元件且不必須用於描述一循序或時間順序。應瞭解，如此使用之術語在適當情況下可互換且本文中描述之本發明之實施例能夠以不同於本文中描述或繪示之序列操作。

尤其描述在操作期間之本文中之裝置。熟習此項技術者將清楚，本發明不限於操作方法或操作中之裝置。

應注意，上文提及之實施例繪示而非限制本發明，且熟習此項技術者將能夠設計許多替代實施例而不脫離隨附申請專利範圍之範疇。在申請專利範圍中，放置於括弧之間之任何參考符號不應理解為限制申請專利範圍。動詞「包括」及其詞形變化之使用不排除除一申請專利範圍中陳述之元件或步驟之外之元件或步驟之存在。一元件之前之冠詞「一」或「一個」不排除複數個此等元件之存在。可藉由包括若干不同元件之硬體且藉由一適當程式化電腦實施本發明。在列舉若干構件之裝置技術方案中，可由硬體之一個及相同品項體現若干此等構件。在互相不同之附屬技術方案中列舉某些措施之純事實並不指示此等措施之一組合不能擇優使用。

本發明進一步應用至包括描述中描述及/或所附圖式中展示之特徵化特徵之一或多者之一裝置。本發明進一步係關於包括描述中描述及/或所附圖式中展示之特徵化特徵之一或多者之一方法或程序。

可組合此專利中論述之多種態樣以提供額外優勢。此外，熟習此項技術者將瞭解，可組合實施例，且亦可組合兩個以上實施例。此外，一些特徵可形成用於一或多個分割申請案之基礎。

10‧‧‧光源

11‧‧‧光源輻射

30‧‧‧發光量子點

36‧‧‧外層

40‧‧‧填充氣體

45‧‧‧塗層

100‧‧‧照明裝置

101‧‧‧光

111‧‧‧帽

117‧‧‧散熱器

200‧‧‧封閉腔室

201‧‧‧壁

205‧‧‧支撐件

206‧‧‧氣桿/泵桿

207‧‧‧封閉件/氣體封閉件

210‧‧‧光透射窗

211‧‧‧輻射透射窗

240‧‧‧材料

300‧‧‧波長轉換器

301‧‧‧波長轉換器光

310‧‧‧基質/基質材料

C‧‧‧核

N‧‧‧虛線

S‧‧‧殼/曲線

d1‧‧‧塗層厚度

d2‧‧‧距離

現在將參考其中對應參考符號指示對應部分之隨附示意圖僅藉由實例描述本發明之實施例，其中：圖1a示意性描繪基於量子點之發光材料之一實施例；圖1b示意性描繪基於量子點之發光材料之一實施例；圖1c示意性描繪波長轉換器之一實施例；圖2a至圖2e示意性描繪一照明裝置之實施例；及圖3展示其中測試水之影響之一實驗。

示意圖並不一定按比例繪製。

圖1a示意性描繪一基於量子點之發光材料。藉由實例，描繪使用參考30指示之不同類型之QD。在左上方處之QD係無殼之一裸QD。使用C(核)指示QD。在右上方處之QD 30係一核-殼粒子，其中C再次指示核且S指示殼。在底部處，示意性描繪一核-殼QD之另一實例，但使用一棒中量子點作為實例。參考36指示外層，其在第一實例中係在外表面處之核材料且在隨後兩個實施例中係在QD 30之外表面處之殼材料。

圖1b示意性描繪發光材料之一實施例，但現在QD 30包含塗層45，尤其諸如二氧化矽塗層之氧化物塗層。使用參考d1指示塗層之厚度。厚度可尤其在1至50nm之範圍中。特定言之，塗層45在整個外層36上方可用。然而應注意，二氧化矽塗層可稍微可滲透。亦應注意，未經塗佈奈米粒子(即，仍未使用本發明之塗層塗佈)之外層36在塗佈程序之後(一般)不再係一外層，此係因為接著一外層將係塗層45之外層。然而，尤其使用參考36指示之本文中之術語外層指未經塗佈(核-殼)奈米粒子之外層。

圖1C示意性描繪一波長轉換器300。特定言之，波長轉換器包含一本體，諸如此處示意性描繪般。波長轉換器300包括一基質或基質材料310(諸如丙烯酸酯)，其中可嵌入量子點30。藉由實例，QD 30包含諸如二氧化矽塗層之塗層45。

圖2a示意性描繪一照明裝置100之一實施例，該照明裝置100包括具有一光透射窗210之一封閉腔室200及經組態以將光源輻射11提供至腔室200中之一光源10。此處，藉由實例，光源10亦封閉於腔室中。腔室200進一步封閉經組態以將光源輻射11之至少部分轉換成波長轉換器光301之一波長轉換器300。光透射窗210可使波長轉換器光301透射。波長轉換器300包括一旦使用光源輻射11之至少部分激發便產生該波長轉換器光301之至少部分之發光量子點30(未描繪)(作為發光材料)。此外，封閉腔室200包括一填充氣體40，該填充氣體40(例如)包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者且具有在19℃(例如)至少5%但低於100%之一相對濕度。特定言之，在19℃下腔室不包含液體水。

在此實例中，波長轉換器300可與諸如一固態光源(之一晶粒)之光源10之一發光表面實體接觸。

光源10配置於諸如一PCB之一支撐件205上。在此實施例中，支撐件提供使用參考201指示之壁之部分。壁201之另一部分由光透射窗210提供。參考101指示在操作期間由照明裝置100產生之光。此照明裝置至少包括波長轉換器光301但尤其在光源10實質上提供在光譜之藍色部分中之光時可視情況亦包含光源輻射11。藉由實例，照明裝置100進一步包含一散熱器117。在實施例中，散熱器可係支撐件205之部分。然而，散熱器亦可配置於別處。此外，術語「散熱器」可視情況亦指複數個散熱器。

圖2b至圖2c示意性描繪照明裝置100之兩個進一步實施例，其中圖2c使光源10配置於腔室外部。注意在兩個實施例中，波長轉換器300都配置於距光源10(尤其距其之發光表面)之一非零距離處。距離使用參考d2指示且可(例如)在0.1至100mm之範圍中，諸如1至100mm，如2至20mm。圖2c中之參考211指一輻射透射窗。注意視情況整個壁201透射輻射。參考240指釋放水之一材料。在圖2c中水釋放材料240作為層之組態僅係此材料可經配置之許多選項之一實例。

圖2d至圖2e示意性描繪可如何組裝照明裝置。舉例而言，一敞開腔室可具有壁201且包含波長轉換器300。此可經配置至在此實施例中配置於支撐件205(其可視情況亦包含一散熱器(見上文))上之光源10。此可導致除了用於氣體之一選用開口之外之一封閉腔室。此處，示意性描繪一氣桿或泵桿206。可引入氣體且此後可提供一封閉件以氣密封閉腔室。使用參考207指示之封閉件之一實施例可係諸如圖2e中示意性描繪之一密封件。此後，可將諸如一愛迪生(Edison)帽之(例如)一帽111提供至封閉腔室。氣體(即，填充氣體)可(例如)提供為具有所需濕度之填充氣體。然而，亦可添加乾燥填充氣體且自另一源添加水(氣體或液體)，此導致具有所要相對濕度之腔室200中之填充氣體。

在一進一步實例中，由CdSe核及ZnS殼組成之紅色發光量子點係使用如由Koole等人採用(見上文)之反微胞方法塗佈二氧化矽。其等併入至光學品質之聚矽氧中且降鑄造至一玻璃板上。在150℃下固化聚矽氧達兩個小時。在具有10W/cm²之一強度之450nm光下100℃之一溫度下測試含有薄膜之量子點之光學性質，使用耦合至一分光光度計之一積分球偵測發射光之強度。

乾燥氮之一流在樣品上方飛達一小時，在此時間段中發生輕微光增亮。隨後流動切換至潮濕氮，此導致光致發光之約2倍之一增加。切換返回至乾燥氮，90分鐘之後展示光致發光之一強減少。此結果證實此等塗佈二氧化矽之量子點需要水用於最佳發光。在圖3中描繪此等資料，其中在x軸上時間依據秒且在y軸上積分強度依據任意單位。在強度1處之虛線(N)指示標準化經透射雷射強度，且曲線(S)指示標準化經校正光致發光。

在一第二實施例中，塗佈二氧化矽之QD(在室溫下~610nm之最大峰值)混合至商業聚矽氧中。將YAG：Ce粉末添加至QD-聚矽氧混合物中，且將此摻合物分配至LED封裝中，在此後在150℃下固化磷光體-聚矽氧摻合物達兩個小時。調諧QD及YAG：Ce材料之濃度以達成2700K至3000K之一色溫(接近或在黑體線上)及高CRI(80、85、90或更高)。

在一第三實施例中，藉由焊接附接而將如第二實施例中描述之LED放置於金屬核(MC)PCB上，且在類似於用於建置習知白熾燈泡之程序之一程序中將LED安裝於一玻璃燈泡內部。玻璃燈泡容許氣密密封，且在密封之前，可調整燈泡內之氛圍。藉由金屬線穿過玻璃仍可有至LED之電連接(如亦針對習知玻璃燈泡完成)。各個玻璃燈泡含有1個LED，且在950毫巴之氣壓下密封多種燈泡。藉由使用乾燥(10ppmV)及水飽和空氣之一良好控制之混合物使用質量流量控制器而變動使用其填充燈泡之空氣之相對濕度。以此方式，使用0%(實際上0.05%至0.25%)、1%、10%及80%之相對濕度(RH)(在室溫下)填充燈泡。分析若干測試燈泡之氣體含量，此確認對密封玻璃燈泡內之濕度之控制(亦進一步在下文中見表中之資料)。

藉由在固定時間間隔量測光輸出及燈之光譜而測試具有多種濕度等級之密封玻璃燈泡內之LED之穩定性。在密封/填充之前、在密封/填充之後記錄光譜且隨後在I_F=150mA(V_F=~6V)下連續驅動LED。發現QD在此等驅動條件下在大約85℃之一平均溫度下。在固定時間間隔處，關閉LED以離線量測光輸出及光譜，此後重新安裝LED且在相同驅動電流設定下再次打開LED。

使用1960 CIE色圖，u’係隨時間遵循QD發射之適當參數，此係因為QD在約610至620nm處發射。一般認為在LED使用壽命期間大於0.007之u’之一偏移係不可接受的。一旦密封(所以不打開/關閉LED)，觀察到在乾燥條件(0%及1% RH)下封閉之LED展示u’之一顯著下降(即，QD發射之損耗)。在10% RH下密封之LED展示u’之一中等下降，且在80% RH中之LED展示u’之一增加(類似於未密封(即，周圍條件)之LED)。亦在80% RH下密封之無QD之一控制LED在密封時未展示任何改變。

接下來，當在150mA下驅動LED時，觀察到在乾燥條件(0%、1% RH)下之LED之一顯著進一步下降，且10% RH之LED展示一進一步中度下降。80% RH及敞開LED展示u’之一進一步增加(儘管小)。在50h資料點之後，觀察到0%、1%及10% RH之LED自初始下降恢復(儘管部分)直到500h，在500h之後其穩定且在1000h及進一步時間之後，其衰變。在80% RH及敞開條件下之LED自50h及進一步時間展示相當穩定之行為。在80% RH下之無QD之參考LED不展示顯著改變，此精確指出所觀察之效應與QD有關。

資料展示不想要0%且1%係較少所要的，80%與敞開相同且約5%至10% RH係此等燈之一關鍵填充值。一般言之，下限值可係5% RH但此可取決於燈類型及壓力。因此，選擇至少1%之值，甚至更多尤其至少5%，諸如至少10%。

上文中之實例展示塗佈二氧化矽之QD為了最佳效能需要其等之環境中之一控制量之水。在乾燥條件(在某些程度上0%、1%及10%)下，觀察到鑒於隨時間恆定之光輸出、CRI及CCT係非所要的QD發射之一顯著初始下降及恢復。在80% RH處，未觀察到此等效應。因此在此處揭示，在密封QD-LED之情況中，應密封一控制量之水，較佳高於10%且低於100%。80%至90%之上限係鑒於在較低溫度下可發生之可導致電子器件之非所要副作用(例如，短缺)或小滴之一非所要視覺外觀之水冷凝。

在使用一生產線中之習知程序密封玻璃燈泡期間，在一個且相同線上連續完成將桿熔化至燈泡中且實際密封燈泡。

在一實施例中，吾人可在LED燈泡內添加吸收/吸收過量水或避免水在(例如)LED處之冷凝(由於短缺)之二氧化矽粉末(例如，用於產生一「磨砂」LED燈泡)。若需要，此亦可容許高於100% RH(在RT處)之水封閉。同時，二氧化矽可充當對於水之「獲得者」使得自QD

有效帶走水。在該情況中，可需要水之較高(初始)負載。總之，當將二氧化矽粉末添加至燈泡時，(初始)最佳水凝聚可在RT處超過10%至80%。二氧化矽粉末或用於使一燈泡「磨砂」之其他粉末可溶於水。此將減小RH且因此影響QD量子效率。此將需要比預期之包含更多水，此係因為二氧化矽將溶於(顯著量)水且RH將下降。在二氧化矽中之水分等級已平衡之後燈泡中之最終RH仍應係>10% RH。二氧化矽粉末及/或如二氧化鈦之其他粉末可提供為腔室之(若干)壁之至少部分(尤其光透射部分)之內部表面處之塗層以提供一磨砂外觀。

使用其他LED及支撐件執行一進一步實例(見下文中之表)。使用實質上相同類型之LED及QD-YAG：Ce磷光體混合物，且再次LED在以下多種RH下(在室溫下)封閉於實質上相同類型之玻璃燈泡中：0%、1%、10%及80%。用於參考，未密封(「敞開」)含有一QD-LED之一玻璃燈泡且在80%之濕度下密封無QD之一LED(「參考LED」)。操作溫度在80℃至120℃之間。使用不同分量執行相同測試，且發現相同趨勢。下文中，提供一系列測試資料之一者。此表指示針對在室溫下在多種相對濕度下封閉於一玻璃燈泡中之LED，差量u’依據時間(依小時)而變化：

在-50h處之量測係在填充及密封之前之一量測，即，在周圍空氣中之一量測。其中在完成0h量測(及其他量測)之後，在0h處完成填充及密封(熔化泵桿)。

在一進一步實例中，由CdSe核及ZnS殼組成之紅色發光量子點係使用如由Koole等人(見上文)採用之反微胞方法塗佈之二氧化矽。其等併入至光學品質之聚矽氧中且降鑄造至玻璃板上。在150℃下固化聚矽氧達兩個小時。在具有10W/cm²之一強度之450nm光下在100℃之一溫度下測試含有薄膜之量子點之光學性質，使用耦合至一分光光度計之一積分球偵測發射光之強度。

文件中提及之全部相對濕度係在室溫(19℃)之相對濕度。舉例而言，19℃下80% RH等於1.77體積%之H₂O。

如該技術中已知，使用卡爾費休實驗以量測燈泡中之氣體之相對濕度。使用用於水之分析之一特定方法分析使用水/氣體混合物填充之燈泡。燈泡放置於使用乾燥氮沖洗之一破裂器中。基於一卡爾費休滴定法將氮沖洗氣體饋入至一水偵測器中。在若干空轉(各持續15分鐘)之後，燈泡破裂且將經釋放之水掃掠至水偵測器中用於分析。

Claims

一種照明裝置，其包括：(i)具有一光透射窗之一封閉腔室；及(ii)經組態以將光源輻射提供至該腔室中之一光源，其中該腔室進一步封閉(enclose)經組態以將該光源輻射之至少部分轉換成波長轉換器光之一波長轉換器，其中該光透射窗可使該波長轉換器光透射，其中該波長轉換器包括發光量子點(luminescent quantum dots)，該等發光量子點一旦使用該光源輻射之至少部分激發便產生該波長轉換器光之至少部分，其中該封閉腔室包括一填充氣體，該填充氣體包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者，該填充氣體具有在19℃至少5%之一相對濕度，其中至少80%之該填充氣體由He組成，且其中該腔室在19℃下不包括液體水。
如請求項1之照明裝置，其中該波長轉換器包括一矽氧烷基質，其中該等發光量子點係嵌入於該矽氧烷基質中。
如請求項1之照明裝置，其中該等發光量子點包括一無機塗層。
如請求項1之照明裝置，其中該封閉腔室包括一燈泡形狀之光透射窗。
如請求項1之照明裝置，其中該光源經組態以提供藍色光源輻射，且其中該波長轉換器經組態以將該光源輻射之至少部分轉換成具有一綠色分量、一黃色分量、一橙色分量及一紅色分量中之一或多者的波長轉換器光。
如請求項1之照明裝置，其中該光源包括一固態光源。
如請求項1之照明裝置，進一步包括與該透射窗、該光源及該波長轉換器中之至少一者熱接觸之一散熱器。
一種消費性照明系統，其包括如請求項1之照明裝置。
一種照明裝置，其包括：(i)具有一光透射窗之一封閉腔室；及(ii)經組態以將光源輻射提供至該腔室中之一光源，其中該腔室進一步封閉經組態以將該光源輻射之至少部分轉換成波長轉換器光之一波長轉換器，其中該光透射窗可使該波長轉換器光透射，其中該波長轉換器包括發光量子點，該等發光量子點一旦使用該光源輻射之至少部分激發便產生該波長轉換器光之至少部分，其中該封閉腔室包括一填充氣體，該填充氣體包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者，該填充氣體具有在19℃至少5%之一相對濕度，其中至少95%之該填充氣體由He及O₂組成，且其中該氣體包括至多25%之氧。
如請求項9之照明裝置，其中該波長轉換器包括一矽氧烷基質，其中該等發光量子點係嵌入於該矽氧烷基質中。
如請求項9之照明裝置，其中該等發光量子點包括一無機塗層。
如請求項9之照明裝置，其中該封閉腔室包括一燈泡形狀之光透射窗。
如請求項9之照明裝置，其中該光源經組態以提供藍色光源輻射，且其中該波長轉換器經組態以將該光源輻射之至少部分轉換成具有一綠色分量、一黃色分量、一橙色分量及一紅色分量中之一或多者的波長轉換器光。
如請求項9之照明裝置，其中該光源包括一固態光源。
如請求項9之照明裝置，進一步包括與該透射窗、該光源及該波長轉換器中之至少一者熱接觸之一散熱器。
一種消費性照明系統，其包括如請求項9之照明裝置。
一種用於一照明裝置之生產的程序，該照明裝置包括具有一光透射窗之一封閉腔室及經組態以將光源輻射提供至該腔室中之一光源，其中該腔室進一步封閉經組態以將該光源輻射之至少部分轉換成波長轉換器光之一波長轉換器，其中該光透射窗可使該波長轉換器光透射，其中該波長轉換器包括發光量子點，該等發光量子點一旦使用該光源輻射之至少部分激發便產生該波長轉換器光之至少部分，且其中該封閉腔室包括一填充氣體，該填充氣體包括氦氣、氫氣、氮氣及氧氣中之一或多者，該填充氣體具有在19℃至少1%之一相對濕度，該程序包括使用該光透射窗、該光源及該波長轉換器來組裝該腔室，其中將該填充氣體及水提供至該腔室，其中在將一氣體封閉件(gas closure)提供至該腔室之後，獲得該填充氣體，其中該腔室進一步包括在其之使用壽命(lifetime)之至少部分期間釋放(releases)水之一材料。
如請求項17之程序，其中該波長轉換器包括一矽氧烷基質，其中該等發光量子點係嵌入於該矽氧烷基質中。
如請求項17之程序，其中該等發光量子點包括一無機塗層或一二氧化矽塗層。
如請求項17之程序，其中至少80%之該填充氣體由He組成，該填充氣體具有在19℃至少5%之一相對濕度，且其中該腔室在19℃下不包括液體水。
如請求項17之程序，其中至少95%之該填充氣體由He及O₂組成，且其中該氣體包括至多25%之氧。
如請求項17之程序，其中該封閉腔室包括一燈泡形狀之光透射窗。
如請求項17之程序，其中該光源經組態以提供藍色光源輻射，且其中該波長轉換器經組態以將該光源輻射之至少部分轉換成具有一綠色分量、一黃色分量、一橙色分量及一紅色分量中之一或多者的波長轉換器光。
如請求項17之程序，進一步包括設置與該透射窗、該光源及該波長轉換器中之至少一者熱接觸之一散熱器。
如請求項17之程序，釋放水之該材料係一沸石(zeolite)。