[发明专利]光学组合物

说明书

发明领域

本发明涉及光学组合物，包含光学组合物的粘结层，包含光学组合物的光学系统，分别用于制备光学组合物、光学粘结层和光学系统的方法，以及光学组合物的用途。

发明背景

用于光学元件的粘合剂或光学粘结层应当提供光学透明的连接。这样的连接通常暴露于高光通量和可能的高温下。假如使用有机组分，暴露于光和高温通常可导致黄变，其导致粘合剂中的吸收而引起光损失。鉴于此，通常使用具有良好的温度稳定性和光稳定性的硅氧烷。

而且，为了调节光学粘结的折射率，例如提高折射率以从固态光发射装置获得高的光外耦合效率，可以使具有期望折射率的纳米颗粒与硅氧烷材料混合。然而，为了稳定所述颗粒，需要分散剂。由于常规分散剂是有机化合物，它们促使粘合剂/粘结层黄变。

专利申请US2010/0025711描述了一种光学粘结组合物和包含该组合物的LED光源。所述粘结层包含将LED模具(die)和光学元件粘结在一起的无定形有机聚硅氧烷网状结构。该光学粘结组合物包含表面-改性的金属氧化物纳米颗粒；具有式(R₁SiO_1.5)_n(OR₄)_n+2的倍半硅氧烷；和具有式(R₂)₂Si(OR₃)₂的二烷氧基硅烷，其中R₁至R₄为有机基团，且n为至少5的整数。然而，许多有机成分的存在使该组合物当暴露于光和高温比如固态光源的操作温度时易于黄变。

因此，本领域仍然存在对于提供能够稳定颗粒的光学组合物的需求，所述光学组合物提供可接受的低黄变风险。

发明详述

本发明的目的是克服该问题，和提供具有黄变风险降低的光学组合物。

根据本发明的第一方面，通过包含聚倍半硅氧烷、任选取代的聚硅氧烷和分散在所述聚硅氧烷中的颗粒的光学组合物实现了该目的及其它目的，所述聚倍半硅氧烷包含式[R-SiO_1.5]的重复单元，其中每个R独立地为氢或C₁-C₁₂烷基、芳基、烯烃、亚芳基、链烯基或烷氧基。

聚倍半硅氧烷能够将颗粒分散在合适的溶剂中，而无需任何其他的有机稳定剂。将颗粒掺入到光学组合物中可以引起插座效率(wall plug efficiency)增加。除了使黄变风险最小化之外，本发明的优点是其与市售可获得的产品的相容性。混合聚倍半硅氧烷与聚硅氧烷改善了材料的柔韧性，且降低了光学组合物的制备成本。

在一个实施方式中，聚倍半硅氧烷稳定光学组合物中的颗粒。

在另一个实施方式中，每个R独立地为C₁-C₁₂烷基或芳基，优选C₁-C₆烷基或芳基，更优选甲基(Me)或苯基(Ph)。

在另一个实施方式中，聚倍半硅氧烷具有的甲基数量与R的总数量的比值在0.2至0.8范围内，优选0.3至0.5范围内，和/或具有的苯基数量与R的总数量的比值在0.2至0.8范围内，优选0.5至0.7范围内。此外，光学组合物中羟基(OH)数量与R总数量(对应于重复单元的数量)的比值可以在0.02至0.1范围内。例如，OH与R的比值范围可以在0.035至0.07范围内。

光学组合物中聚倍半硅氧烷的数均分子量可以在800至1500范围内，优选1000至1200范围内。光学组合物中聚倍半硅氧烷的重均分子量可以在1500至2200范围内，优选1800至2000范围内。聚倍半硅氧烷可以至少部分为梯形结构。

基于聚倍半硅氧烷和聚硅氧烷的总重量，光学组合物具有的聚倍半硅氧烷的含量可以相当于至少约50％重量，例如至少约80％重量。此外，在本发明的实施方式中，聚倍半硅氧烷与聚硅氧烷的重量比在0.5至9的范围内，优选1至5范围内。

在本发明的实施方式中，聚硅氧烷可以为硅氧烷树脂。

在本发明的一个实施方式中，光学组合物包含具有如下粒径的颗粒：小于100nm，优选小于70nm，更优选小于50nm，甚至更优选小于30nm。由于透明性，小粒径可能是优选的。在另一个实施方式中，颗粒具有的粒径在50nm至5μm或100nm至5μm范围内，优选100nm至1000nm范围内，更优选200nm至500nm范围内。