[发明专利]有机磷光体官能化纳米颗粒及包含其的组合物

说明书

提供了一种磷光体官能化纳米颗粒，其包含：无机纳米颗粒核；表面聚合物刷，所述表面聚合物刷包含键合到无机纳米颗粒核表面的多个长链聚合物(长链聚合物各自的分子量大于500)和键合到无机纳米颗粒核表面的多个短链聚合物(短链聚合物各自的分子量小于长链聚合物平均分子量的二分之一；以及一种或更多种有机磷光体，所述有机磷光体键合到所述多个短链聚合物的一个或更多个和所述无机纳米颗粒核的至少之一。所述无机纳米颗粒核表面上的短链聚合物的接枝密度(σ_SC)大于所述无机纳米颗粒核表面上的长链聚合物的接枝密度(σ_LC)。还提供了包含本发明纳米颗粒的聚合物基体、LED、光学系统、照明装置和固定装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年4月1日提交的美国临时申请No.61/807,111的优先权，其内容通过引用并入本文。

政府权利声明

本发明在国家科学基金会授予的EEC-0812056和国家科学基金会授予的DMR-0642573的美国政府支持下完成。美国政府享有本发明的一定权利。

技术领域

本发明一般性涉及纳米颗粒，并且更具体地，涉及磷光体官能化纳米颗粒以及掺有该磷光体官能化纳米颗粒的聚合物基体、光学系统和产品。

背景技术

白色发光二极管(LED)的诸多优越特性如高效、低能耗、长寿命和优异的可靠性等促进其渗透到市场中，用于大尺寸平板背光照明、道路照明以及博物馆和住宅照明。产生白光最常用的方法是将以短波长(蓝光、紫光或紫外光)发射的半导体芯片与波长转换磷光体结合，所述波长转换磷光体吸收由二极管发射的一部分光并且在更长波长下进行二次发射。常规的磷光体由无机基质物质(inorganic host substance)如钇铝石榴石(YAG)构成，所述无机主物质包含光学活性掺杂剂(通常是一种稀土元素或稀土化合物)。无机磷光体的应用常常受到稀土元素的资源枯竭、颜色调节困难以及在聚合物树脂中不均匀分散的限制。通常，无机磷光体以粉末形式与树脂混合，而散射导致光学效率显著降低。

因此，为了改善高亮度白色LED在更高的发光效率和更好的显色能力方面的性能，迫切需要高度透明且有效的光转换材料。

虽然讨论了常规技术的一些方面以便于理解本发明的公开内容，但是本申请人不以任何方式放弃这些技术方面，并且预期所要求保护的发明可涵盖本文中所讨论的一个或更多个常规技术方面。

在本说明书中，在引用或讨论知识的文件、行为或项目时，这种引用或讨论并非承认所述知识的文件、行为或项目或其任何组合在优先权日是公开可得的、为公众所知的、公知常识的一部分；或者构成适用的法律规定下的现有技术；或者已知与解决有关本说明书的任何问题的尝试相关。

发明内容

简而言之，本发明满足了组合物提供包含所述组合物的改进光学系统和产品(例如，LED)的需要。本发明可解决以上讨论的现有技术的一个或更多个问题和缺陷。然而，预期可以证明本发明可用于解决多个技术领域中的其他问题和缺陷。因此，所要求保护的发明不一定解释为限于解决本文所讨论的任何特定问题或缺陷。

在一个方面中，本发明提供了磷光体官能化纳米颗粒，其包含：

-无机纳米颗粒核；

-表面聚合物刷，其包含：

-键合到所述无机纳米颗粒核表面的多个长链聚合物，所述长链聚合物各自的分子量大于500，和

-键合到所述无机纳米颗粒核表面的多个短链聚合物，所述短链聚合物各自的分子量小于所述长链聚合物平均分子量的0.5倍；以及

-一个或更多个有机磷光体，其键合到多个短链聚合物中的一个或更多个和无机纳米颗粒核中的至少之一，