Композиция, цветопреобразующий лист и светоизлучающее диодное устройство - RU2745690C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение касается композиции, включающей флуоресцентный материал и матричный материал, цветопреобразующий лист и светоизлучающее диодное устройство. Настоящее изобретение также касается применения композиции в процессе изготовления цветопреобразующего листа, применения цветопреобразующего листа в оптических устройствах или с сельскохозяйственными целями и применения флуоресцентного материала и матричного материала в светоизлучающих диодных устройствах. Кроме того, изобретение касается оптического устройства, включающего цветопреобразующий лист, и способа изготовления цветопреобразующего листа и оптического устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Цветопреобразующий лист, включающий множество флуоресцентных материалов, светоизлучающее диодное устройство, включающее флуоресцентный материал, и оптические устройства, включающие светопреобразующий лист, предназначенные для сельскохозяйственных целей, известны специалистам в данной области, например, как описано в документах JP 2007-135583А, WO 1993/009664 A1, JP Н09-249773А, JP 2001-28947А, JP 2004-113160А.

Патентная литература

1. JP 2007-135583А

2. WO 1993/009664 А1

3. JP Н09-249773А

4. JP 2001-28947А

5. JP 2004-113160А

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако авторами изобретения неожиданно было обнаружено, что по-прежнему существуют одна или несколько требующих улучшения существенных проблем, которые перечислены ниже.

1. Новый цветопреобразующий лист, демонстрирующий улучшенную стойкость к УФ-облучению, улучшенную цветопрочность и цветостойкость на бесцветной основе, и требуется меньшее концентрационное тушение флуоресцентных материалов.

2. Требуется новый цветопреобразующий лист и/или светоизлучающее диодное устройство, включающее флуоресцентный материал и матричный материал, демонстрирующий улучшенную способность роста у растений.

3. Существует необходимость в новом цветопреобразующем листе и/или светоизлучающем диодном устройстве, включающем флуоресцентный материал и матричный материал, который может поглощать ультрафиолетовый и/или пурпурный свет (длина волны 430 нм или меньше) для отпугивания вредоносных насекомых от растений.

4. Новый цветопреобразующий лист и/или светоизлучающее диодное устройство, включающее флуоресцентный материал и матричный материал, который может пропускать синий свет.

Неожиданно авторами изобретения было обнаружено, что новая композиция, включающая по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, и матричный материал, решает одну или несколько проблем с 1 по 4. Предпочтительно она одновременно решает все проблемы с 1 по 4.

В другом аспекте изобретение касается нового цветопреобразующего листа (100), включающего по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал (110), имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, и матричный материал (120).

В еще одном аспекте изобретение касается нового светоизлучающего диодного устройства (200), включающего по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал (210), имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, матричный материал (220) и светоизлучающий диодный элемент (230).

В еще одном аспекте изобретение касается оптического устройства (300), включающего цветопреобразующий лист (301).

В еще одном аспекте изобретение касается применения композиции в процессе изготовления цветопреобразующего листа.

В еще одном аспекте изобретение касается применения цветопреобразующего листа (100) в оптическом устройстве или с сельскохозяйственными целями.

В еще одном аспекте изобретение также касается применения неорганического флуоресцентного материала, имеющего пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм с матричным материалом в светоизлучающем диодном устройстве (200).

В еще одном аспекте настоящее изобретение также касается способа изготовления цветопреобразующего листа (100), причем способ включает следующие этапы (а) и (б) в такой последовательности:

(а) нанесение композиции на подложку; и

(б) фиксация матричного материала путем выпаривания растворителя и/или полимеризации композиции путем тепловой обработки или подвергания светочувствительной композиции воздействию лучей света, или комбинации любых из этих способов.

В еще одном аспекте настоящее изобретение также касается способа изготовления оптического устройства (200), причем способ включает следующий этап (А):

(А) обеспечение цветопреобразующего листа (100) в оптическом устройстве.

Другие преимущества настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления с представленным ниже подробным описанием.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг. 1: показывает вид в поперечном сечении схематического изображения одного варианта осуществления цветопреобразующего листа (100).

Фиг. 2: показывает вид в поперечном сечении схематического изображения одного варианта осуществления светоизлучающего диодного устройства (200) согласно изобретению.

Фиг. 3: показывает вид в поперечном сечении схематического изображения еще одного варианта осуществления светоизлучающего диодного устройства согласно изобретению.

Фиг. 4: показывает результаты выполнения примера 5.

Фиг. 5: показывает результаты выполнения примера 5.

Список условных обозначений на Фигуре 1

100. цветопреобразующий лист

110. неорганический флуоресцентный материал согласно изобретению

120. матричный материал

130. другой тип неорганического флуоресцентного материала (необязательно)

Список условных обозначений на Фигуре 2

200. светоизлучающее диодное устройство

210. неорганический флуоресцентный материал согласно изобретению

220. матричный материал

230. светоизлучающий диодный элемент

240. провода

250. формовочный материал

260а. чашка

260b. монтажный вывод

270. внутренний впай

Список условных обозначений на Фигуре 3

300. светоизлучающее диодное устройство

301. цветопреобразующий лист

310. неорганический флуоресцентный материал согласно изобретению

320. матричный материал

330. светоизлучающий диодный элемент

340. другой тип неорганического флуоресцентного материала (необязательно)

350. корпус

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением, вышеупомянутая композиция, включающая по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, и матричный материал, предлагается авторами изобретения для решения всех проблем с 1 по 4 одновременно.

- Неорганические флуоресцентные материалы

В соответствии с настоящим изобретением, по желанию может быть использован любой тип общеизвестных неорганических флуоресцентных материалов, имеющих пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, например, как описывается во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганические флуоресцентные материалы могут излучать свет, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

Без привязывания к конкретной теории считается, что неорганический флуоресцентный материал, имеющий по меньшей мере один пик длины волны светопоглощения в ультрафиолетовом и/или пурпурном диапазоне длины волн от 300 нм до 430 нм может отпугивать вредоносных насекомых от растений.

Таким образом, в еще более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал имеет по меньшей мере одну пиковую длину волны светопоглощения в диапазоне длины волн ультрафиолетового и/или пурпурного света от 300 нм до 430 нм.

Предпочтительно неорганический флуоресцентный материал выбирают из группы, к которой относятся сульфиды, тиогаллаты, нитриды, оксинитриды, силикаты, оксиды металлов, апатиты, фосфаты, селениды, ботаты, углеродные материалы, квантово-размерные материалы и комбинация любых из них.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал выбирают из группы, к которой относятся Al₂O₃:Cr³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Cr³⁺, MgO:Cr³⁺, ZnGa₂O₄:Cr³⁺, MgAl₂O₄:Cr³⁺, MgSr₃Si₂O₈:Eu²⁺, Mn²⁺, Mg₂SiO₄:Mn²⁺, BaMg₆Ti₆O₁₉:Mn⁴⁺, Mg₂TiO₄:Mn⁴⁺, ZnAl₂O₄:M²⁺, LiAlO₂:Fe³⁺, LiAl₅O₈:Fe³⁺, NaAlSiO₄:Fe³⁺, MgO:Fe³⁺, Mg₈Ge₂O₁₁F₂:Mn⁴⁺, CaGa₂S₄:Mn²⁺, Gd₃Ga₅O₁₂:Cr³⁺, Gd₃Ga₅O₁₂:Cr³⁺, Ce³⁺; квантово-размерные материалы, такие, как ZnS, InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/ZnSe/ZnS, CuInS₂, CuInSe₂, CuInS₂/ZnS, карбоновые/графеновые квантовые примеси и комбинация любых из них.

Без привязывания к конкретной теории авторами изобретения было обнаружено, что активированные хромом металлооксидные соединения фосфора очень полезны для роста растений, поскольку демонстрируют малую полную ширину на половине максимума (далее указывается как "FWHM") излучения света, а также имеют пик длины волны светопоглощения в ультрафиолетовом и зеленом диапазоне длины волн, такой, как 420 нм и 560 нм, и пик длины волны излучения находится в ближней области инфракрасного излучения, например, от 660 нм до 730 нм. В более предпочтительном варианте он находится в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

Другими словами, без привязывания к конкретной теории считается, что авторами изобретения было обнаружено, что активированные хромом металлооксидные соединения фосфора могут поглощать конкретный ультрафиолетовый свет, который привлекает насекомых, а также зеленый свет, который не дает преимущества для роста растений, и могут преобразовывать поглощенный свет в большую длину волны в диапазоне от 660 нм до 730 нм, в более предпочтительном варианте - от 670 нм до 700 нм, что может эффективно ускорять рост растений.

С этой точки зрения в еще более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал может быть выбран из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора, представленных следующими формулами (I) или (II)

где А является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Y, Gd, Lu, Ce, La, Tb, Sc и Sm, В является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al, Ga, Lu, Sc, In; x

где X является двухвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Mg, Zn, Cu, Co, Ni, Fe, Ca, Sr, Ba, Mn, Се и Sn; Y является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al, Ga, Lu, Sc и In; b

В еще более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора, представленных следующими формулами (I') или (II')

где А является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Y, Gd, и Zn, В является трехвалентным катионом и представляет собой Al или Ga; x

где X является двухвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Mg, Co, и Mn; Z является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al или Ga; b

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения х может быть 0 или целым числом от 1 до 5, y является целым числом от 1 до 8.

В более предпочтительном варианте х может быть 0 или целым числом от 1 до 3, y является целым числом от 1 до 5.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения символ "а" означает целое число от 1 до 3, "b" может быть 0 или целым числом от 1 до 6.

В более предпочтительном варианте "а" может быть целым числом от 1 до 2, "b" является 0 или целым числом от 2 до 4.

В более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал представляет собой активированное хромом металлооксидное соединение фосфора, выбранное из группы, к которой относятся Al₂O₃:Cr³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Cr³⁺, MgO:Cr³⁺, ZnGa₂O₄:Cr³⁺, MgAl₂O₄:Cr³⁺ и комбинация любых из них.

Матричные материалы

В соответствии с настоящим изобретением, в качестве матричного материала предпочтительно могут использоваться, прозрачный фотохимически отверждаемый полимер, термоотверждающийся полимер, термопластичный полимер, стеклянные подложки или комбинация любых из них. В качестве полимерных материалов предпочтительно используют полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиметилпентен, полибутен, сополимер бутадиена и стирола, поливинилхлорид, полистирол, полиметакриловый стирол, стирол-акрилонитрил, акрилонитрил-бутадиен-стирол, полиэтилентерефталат, полиметилметакрилат, полифениленовый эфир, полиакрилонитрил, поливиниловый спирт, акрилонитрилполикарбонат, поливинилиденхлорид, поликарбонат, полиамид, полиацеталь, полибутилентерефталат, политетрафтороэтилен, фенол, маламин, мочевина, уретан, эпоксид, ненасыщенный полиэстер, полиаллилсульфон, полиарилат, полиэстер гидроксибензойной кислоты, полиэфиримид, полициклогексилендиметилентерефталат, полиэтиленнафталат, полиэстеркарбонат, полимолочная кислота, фенольная смола, силикон.

В качестве фотохимически отверждаемого полимера предпочтительно могут использоваться несколько видов (мет)акрилатов, такие, как незамещенные алкил-(мет)акрилаты, например, метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-этилгексилметакрилат; замещенные алкил-(мет)акрилаты, например, гидроксильная группа, эпоксидная группа, или галогензамещенные алкил-(мет)акрилаты; циклопентенил(мет)акрилат, тетрагидрофурфурил-(мет)акрилат, бензил(мет)акрилат, полиэтилен-гликольди-(мет)акрилаты.

С целью улучшения кроющих характеристик композиции, прочности листа и надлежащей обработки матричный материал предпочтительно имеет средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 5000 до 50000, в более предпочтительном варианте - от 10000 до 30000.

В соответствии с настоящим изобретением, молекулярная масса M_w может определяться при помощи GPC (гель-проникающей хроматографии) по внутреннему полистироловому стандарту.

Кроме того, фотохимически отверждаемый полимер может включать один или несколько общедоступных виниловых мономеров, подающихся сополимеризации, таких, как акриламид, ацетонитрил, диацетон-акриламид, стирол и винилтолуол или комбинацию любых из них.

В соответствии с настоящим изобретением, фотохимически отверждаемый полимер также может включать один или несколько общедоступных сшиваемых мономеров.

Например, циклопентенил(мет)акрилаты; тетрагидрофурфурил-(мет)акрилат; бензил(мет)акрилат; соединения, получаемые путем реакции многоатомного спирта с α,β-ненасыщенной карбоновой кислотой, такие, как полиэтиленгликольди-(мет)акрилаты (этиленовое число 2-14), триметилолпропанди(мет)акрилат, триметилолпропанди(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, триметилолпропанэтокситри-(мет)акрилат, триметилолпропанпропокситри-(мета)акрилат, тетраметилолметантри-(мет)акрилат), тетраметилолметантетра(мета)акрилат, полипропиленгликольди(мета)акрилаты (пропиленовое число в них составляет 2-14), дипентаэритритпента(мет)акрилат, дипентаэритритгекса(мет)акрилат, бисфенол-А-полиоксиэтиленди-(мет)акрилат, бисфенол-А-диоксиэтиленди-(мет)акрилат, бисфенол-А-триоксиэтиленди-(мет)акрилат, бисфенол-А-декаоксиэтиленди-(мет)акрилат; соединения, получаемые от добавления α,β-ненасыщенной карбоновой кислоты к соединению, имеющему глицидил, такие, как триакрилат триметилолпропантриглицидилового эфира, диакрилаты бисфенол-А-диглицидилового эфира; химические соединения, имеющие поли-карбоновые кислоты, такие, как ангидрид фталевой кислоты; или химические соединения, имеющие гидрокси- и этиленовую ненасыщенную группу, такие, как эфиры с β-гидроксиэтил(мет)акрилатом; алкиловый сложный эфир акриловой кислоты или метациловой кислоты, такой, как метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат; уретан(мет)акрилат, такие, как реагенты толуолдиизоцианата и 2-гидроксиэтил(мет)акрилата, реагенты триметилгексаметилендиизоцианата и циклогександиметанола и 2-гидроксиэтил (мет)акрилат; или комбинация любых из них.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сшиваемый мономер может быть выбранным из группы, к которой относятся триметилолпропантри(мет)акрилат, дипентаэритриттетра-(мет)акрилат, дипентаэритритгекса-(мет)акрилат, бисфенол-А-полиоксиэтилендиметакрилат или их комбинация.

Описанные выше виниловые мономеры и сшиваемые мономеры могут применяться по отдельности или в комбинации.

С точки зрения регулирования коэффициента преломления композиции и/или коэффициента преломления цветопреобразующего листа в соответствии с настоящим изобретением матричный материал также может включать один или несколько общеизвестных бромсодержащих мономеров, серосодержащих мономеров. Относительно типа содержащих атом брома и серы мономеров (и полимеров, которые их содержат) особенных ограничений не существует, и они предпочтительно используются в зависимости от потребности. Например, в качестве бромсодержащих мономеров предпочтительно используют New Frontier® BR-31, New Frontier® BR-30, New Frontier® BR-42M (от DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD) или комбинацию любых из них, а в качестве серосодержащей мономерной композиции - IU-L2000, IU-L3000, IU-MS1010 (от MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC.) или комбинацию любых из них.

В соответствии с настоящим изобретением фотохимически отверждаемый полимер предпочтительно может включать по меньшей мере один из фотоинициаторов.

Тип фотоинициатора особенно не ограничивается. Таким образом, могут применяться общеизвестные фотоинициаторы.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения фотоинициатором может быть фотоинициатор, способный генерировать свободный радикал при подверганию воздействия ультрафиолетового света или видимого света. Например, бензоинметиловый эфир, бензоинэтиловый эфир, бензоинпропиловый эфир, бензоинизобутиловый эфир, бензоинфениловый эфир, бензоиновые эфиры, бензофенон, N,N'-тетраметил-4,4'-диаминобензофенон (кетон Михлера), N,N'-тетраэтил-4,4'диаминобензофенон, бензофеноны, бензилдиметилкеталь (специализированные циба-химикаты, IRGACURE® 651), бензилдыэтилкеталь, дибензилкетали, 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, n-трет-бутилдихлороацетофенон, n-диметиламиноацетофенон, ацетофеноны, 2,4-диметилтиоксантон, 2,4-диизопропилтиоксантон, тиоксантоны, гидроксициклогексилфенилкетон (специализированные циба-химикаты, IRGACURE® 184), 1-(4-изопропилфенил)-2-гидрокси-2-метилпропан-1-он (Merck, Darocure® 1116), 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Merck, Darocure® 1173).

В качестве термоотверждающегося полимера предпочтительно используют общеизвестный прозрачный термоотверждающийся полимер, например, из серии ОЕ6550 (Dow Corning).

Тип термопластичного полимера, подходящего в качестве термопластичного полимера, особенно не ограничивается. Например, натуральный каучук (коэффициент преломления (n)=1,52), полиизопрен (n=1,52), поли-1,2-бутадиен (n=1,50), полиизобутен (n=1,51), полибутен (n=1,51), поли-2-гептил-1,3-бутадиен (n=1,50), поли-2-t-бутил-1,3-бутадиен (n=1,51), поли-1,3-бутадиен (n=1,52), полиоксиэтилен (n=1,46), полиоксипропилен (n=1,45), поливинилэтиловый эфир (n=1,45), поливинилгексиловый эфир (n=1,46), поливинилбутиловый эфир (n=1,46), полиэфиры, поливинилацетат (n=1,47), полиэстеры, такие, как поливинилпропионат (n=1,47), полиуретан (n= от 1,5 до 1,6), этилцеллюлоза (n=1,48), поливинилхлорид (n= от 1,54 до 1,55), полиакрилонитрил (n=1,52), полиметакрилонитрил (n=1,52), полисульфон (n=1,63), полисульфид (n=1,60), феноксисмола (n=1,5 до 1,6), полиэтилакрилат (n=1,47), полибутилакрилат (n=1,47), поли-2-этилгексилакрилат (n=1,46), поли-t-бутилакрилат (n=1,46), поли-3-этоксипропилакрилат (n=1,47), полиоксикарбонил тетра-метакрилат (n=1,47), полиметилакрилат (n= от 1,47 до 1,48), полиизопропилметакрилат (n=1,47), полидодецилметакрилат (n=1,47), политетрадецилметакрилат (n=1,47), поли-н-пропилметакрилат (n=1,48), поли-3,3,5-триметилциклогексилметакрилат (n=1,48), полиэтилметакрилат (n=1,49), поли-2-нитро-2-метилпропилметакрилат (n=1,49), поли-1,1-диэтилпропилметакрилат (n=1,49), поли(мет)акрилаты, такие, как полиметилметакрилат (n=1,49), или комбинация любых из них предпочтительно используются в зависимости от потребности.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такие термопластичные полимеры в случае необходимости подвергают сополимеризации.

Полимер, который может быть сополимеризирован с термопластичным полимером, описанным выше, представляет собой, например, уретанакрилат, эпоксидакрилат, полиэфиракрилат или полиэстеракрилат (n= от 1,48 до 1,54) и также может быть использован. С точки зрения адгезивности цветопреобразующего листа предпочтение отдается уретанакрилату, эпоксидакрилату и полиэфиракрилату.

Матричные материалы и неорганические флуоресцентные материалы, упомянутые выше в разделах Матричные материалы и Неорганические флуоресцентные материалы, предпочтительно могут использоваться для изготовления цветопреобразующего листа (100) и светоизлучающего диодного устройства (200) согласно настоящему изобретению.

- Растворители

В соответствии с настоящим изобретением, композиция также может включать растворитель.

В качестве растворителя предпочтительно могут использоваться различные общеизвестные растворители. Конкретных ограничений в отношении растворителя не существует, при условии, что он может растворять или диспергировать матричный материал и неорганический флуоресцентный материал.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения растворитель выбирают из одного или нескольких представителей группы, к которой относятся моноалкиловые эфиры этиленгликоля, такие, как монометиловый эфир этиленгликоля, моноэтиловый эфир этиленгликоля, монопропиловый эфир этиленгликоля и монобутиловый эфир этиленгликоля; диалкиловые эфиры диэтиленгликоля, такие, как диметиловый эфир диэтиленгликоля, диэтиловый эфир диэтиленгликоля, дипропиловый эфир диэтиленгликоля и дибутиловый эфир диэтиленгликоля; ацетаты алкиловых эфиров этиленгликоля, такие, как ацетат монометилового эфира этиленгликоля и ацетат моноэтилового эфира этиленгликоля; ацетаты алкиловых эфиров пропиленгликоля, такие, как ацетат монометилового эфира пропиленгликоля (PGMEA), ацетат моноэтилового эфира пропиленгликоля и ацетат монопропилового эфира пропиленгликоля; ароматические углеводороды, такие, как бензол, толуол и ксилол; кетоны, такие, как метилэтилкетон, ацетон, метиламилкетон, метилизобутилкетон, и циклогексанон; спирты, такие, как этанол, пропанол, бутанол, гексанол, циклогексанол, этиленгликоль и глицерин; сложные эфиры, такие. как этил 3-этоксипропионат, метил 3-метоксипропионат и этиллактат; и циклические сложные эфиры, такие, как γ-бутиролактон. Эти растворители могут использоваться по отдельности или в комбинации из двух или большего количества, и их количество зависит от способа нанесения покрытия и толщины покрытия.

В более предпочтительном варианте применяют ацетаты алкиловых эфиров пропиленгликоля, такие, как ацетат монометилового эфира пропиленгликоля (далее указывается как "PGMEA"), ацетат моноэтилового эфира пропиленгликоля или ацетат монопропилового эфира пропиленгликоля, и/или ароматические углеводороды, такие, как бензол, толуол и ксилол.

В еще более предпочтительном варианте применяют бензол, толуол или ксилол.

Количество растворителя в композиции может свободно контролироваться в соответствии со способом нанесения композиции. Например, если композиция должна наноситься путем напыления, она может содержать растворитель в количестве 90 мас. % или более. Кроме того, если должен выполняться способ щелевого нанесения, который часто применяют для нанесения покрытия на большую подложку, содержание растворителя обычно составляет 60 мас. % или более, предпочтительно 70 мас. % или более.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения композиция необязательно также может включать один или более дополнительных неорганических флуоресцентных материалов, излучающих синий или красный свет.

В качестве дополнительных неорганических флуоресцентных материалов, которые излучают синий или красный свет, в случае потребности применяют любой тип общеизвестных материалов, например, как описывается во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

Без привязывания к конкретной теории считается, что синий свет, в частности, имеющий длину волны около 450 нм, может обеспечивать улучшенный рост растений при комбинации со светом, излучаемым неорганическим флуоресцентным материалом, имеющим пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, в частности, для улучшенного роста растений предпочтение отдают комбинации синего света с длиной волны около 450 нм, и светом, излучаемым неорганическим флуоресцентным материалом, имеющим пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

Таким образом, в более предпочтительном варианте композиция также может включать по меньшей мере один излучающий синий свет неорганический флуоресцентный материал, имеющий пиковую длину волны светового излучения около 450 нм, как описывается во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

В соответствии с настоящим изобретением, в некоторых вариантах осуществления композиция может включать по меньшей мере один излучающий красный свет неорганический флуоресцентный материал и по меньшей мере один излучающий синий свет неорганический флуоресцентный материал в дополнение к неорганическому флуоресцентному материалу, имеющему пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм.

В другом аспекте изобретение касается цветопреобразующего листа (100), включающего по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал (110), имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, и а матричный материал (120).

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал (110) излучает свет, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

В качестве неорганического флуоресцентного материала (110) и матричного материала (120) предпочтительно используют неорганический флуоресцентный материал и матричный материал, описываемые в разделе "Неорганические флуоресцентные материалы" и в разделе "Матричные материалы".

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал цветопреобразующего листа (листа) может быть выбран из группы, к которой относятся сульфиды, тиогаллаты, нитриды, оксинитриды, силикаты, оксиды металлов, апатиты, квантово-размерные материалы и комбинация любых из них.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал цветопреобразующего листа (100) представляет собой активированное хромом металлооксидное соединение фосфора.

В более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал цветопреобразующего листа (100) выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора, представленных следующими формулами (I) или (II)

где А является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Y, Gd, Lu, Ce, La, Tb, Sc, и Sm, В является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al, Ga, Lu, Sc, In; x

где X является двухвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Mg, Zn, Cu, Co, Ni, Fe, Ca, Sr, Ba, Mn, Се и Sn; Y является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al, Ga, Lu, Sc и In; b

В более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал цветопреобразующего листа (100) выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора, представленных следующими формулами (I') или (II')

где А является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Y, Gd, и Zn, В является трехвалентным катионом и представляет собой Al или Ga; x

где X является двухвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Mg, Со, и Mn; Z является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al или Ga; b

В еще более предпочтительном варианте активированное хромом металлооксидное соединение фосфора цветопреобразующего листа (100) является активированным хромом металлооксидным соединением фосфора, выбранным из группы, к которой относятся Al₂O₃:Cr³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Cr³⁺, MgO:Cr³⁺, ZnGa₂O₄:Cr³⁺, MgAl₂O₄:Cr³⁺ и комбинация любых из них.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения матричный материал цветопреобразующего листа (100) может включать полимер, выбранный из группы, к которой относятся фотохимически отверждаемый полимер, термоотверждающийся полимер, термопластичный полимер и их комбинация.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения цветопреобразующий лист (100) также необязательно может включать один или более дополнительных неорганических флуоресцентных материалов, которые излучают синий или красный свет.

В качестве дополнительного неорганического флуоресцентного материала, который излучает синий или красный свет, в случае необходимости используют любой тип общеизвестных материалов, например, как описывается во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

Без привязывания к конкретной теории считается, что синий свет, в частности, свет, имеющий длину волны около 450 нм, может обеспечивать улучшенный рост растений при комбинации со светом, излучаемым неорганическим флуоресцентным материалом, имеющим пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм. В более предпочтительном варианте она составляет от 660 нм до 700 нм.

Таким образом, в более предпочтительном варианте цветопреобразующий лист (100) также включает по меньшей мере один излучающий синий свет неорганический флуоресцентный материал, имеющий пиковую длину волны светового излучения около 450 нм, как описывается во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

В соответствии с настоящим изобретением, в некоторых вариантах осуществления цветопреобразующий лист (100) может включать по меньшей мере один излучающий красный свет неорганический флуоресцентный материал и по меньшей мере один излучающий синий свет неорганический флуоресцентный материал в дополнение к неорганическому флуоресцентному материалу, имеющему пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал может излучать свет, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

В другом аспекте настоящее изобретение также касается светоизлучающего диодного устройства (200), включающего по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал (210), имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, матричный материал (220) и светоизлучающ диодный элемент (230).

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал (210) излучает свет, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

В качестве неорганического флуоресцентного материала (210) и матричного материала (220) предпочтительно используют неорганический флуоресцентный материал и матричный материал, описываемые в разделе "Неорганические флуоресцентные материалы" и в разделе "Матричные материалы".

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал светоизлучающего диодного устройства (200) может быть выбран из группы, к которой относятся сульфиды, тиогаллаты, нитриды, оксинитриды, силикаты, оксиды металлов, апатиты и комбинация любых из них.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический флуоресцентный материал светоизлучающего диодного устройства (200) выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора.

В более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал светоизлучающего диодного устройства (200) выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора, представленных следующими формулами (I) или (II)

где А является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Y, Gd, Lu, Ce, La, Tb, Sc, и Sm, В является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al, Ga, Lu, Sc, In; x

где X является двухвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Mg, Zn, Cu, Co, Ni, Fe, Ca, Sr, Ba, Mn, Се и Sn; Y является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al, Ga, Lu, Sc и In; b

В более предпочтительном варианте неорганический флуоресцентный материал светоизлучающего диодного устройства (200) выбирают из активированных хромом металлооксидных соединений фосфора, представленных следующими формулами (I') или (II')

где А является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Y, Gd, и Zn, В является трехвалентным катионом и представляет собой Al или Ga; x

где X является двухвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Mg, Co, и Mn; Z является трехвалентным катионом, выбранным из группы, к которой относятся Al или Ga; b

В еще более предпочтительном варианте активированное хромом металлооксидное соединение фосфора светоизлучающего диодного устройства (200) может быть активированным хромом металлооксидным соединением

фосфора, выбранным из группы, к которой относятся Al₂O₃:Cr³⁺, Y₃Al₅O₁₂:Cr³⁺, MgO:Cr³⁺, ZnGa₂O₄:Cr³⁺, MgAl₂O₄:Cr³⁺ и комбинация любых из них.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения матричный материал светоизлучающего диодного устройства (200) может включать полимер, выбранный из группы, к которой относятся фотохимически отверждаемый полимер, термоотверждающийся полимер, термопластичный полимер и их комбинацию.

В соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно неорганический флуоресцентный материал (210) и матричный материал может находиться внутри колпачка (260a) светоизлучающего диодного устройства для накрытия светоизлучающего диодного элемента (230), как описывается на Фиг. 2.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения светоизлучающее диодное устройство (200) также необязательно может включать один или более дополнительных неорганических флуоресцентных материалов, излучающих синий или красный свет.

В качестве дополнительных неорганических флуоресцентных материалов, которые излучают синий или красный свет, в случае необходимости используют любой тип общеизвестных материалов, например, как описано во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

Без привязывания к конкретной теории считается, что синий свет, в частности, свет, имеющий длину волны около 450 нм, может обеспечивать улучшенный рост растений при комбинации со светом, излучаемым неорганическим флуоресцентным материалом, имеющим пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, в частности, комбинация синего света, имеющего длину волны около 450 нм, и света, излучаемого неорганическим флуоресцентным материалом, с пиковой длиной волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм, является предпочтительной для улучшенного роста растений.

Таким образом, в более предпочтительном варианте светоизлучающее диодное устройство (200) также может включать по меньшей мере один излучающий синий свет неорганический флуоресцентный материал, имеющий пиковую длину волны светового излучения около 450 нм, как описывается во второй главе пособия Phosphor Handbook (Yen, Shinoya, Yamamoto).

В соответствии с настоящим изобретением, в некоторых вариантах осуществления светоизлучающее диодное устройство (200) может включать по меньшей мере один излучающий красный свет неорганический флуоресцентный материал и по меньшей мере один излучающий синий свет неорганический флуоресцентный материал в дополнение к неорганическому флуоресцентному материалу, имеющему пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм.

В этом варианте осуществления более предпочтительным считается применение термоотверждающейся смолы в качестве матричного материала (210).

Или в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно светоизлучающее диодное устройство (300) может включать цветопреобразующий лист (301), включающий по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал (310), имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, и матричный материал (320).

Предпочтительно неорганический флуоресцентный материал (310) может излучать свет, имеющий пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 670 нм до 700 нм.

В более предпочтительном варианте цветопреобразующий лист (301) размещают над светоизлучающим диодным элементом (330), как описывается на Фиг. 3.

В другом аспекте настоящее изобретение также касается оптического устройства (300), включающего цветопреобразующий лист (100).

В еще одном аспекте настоящее изобретение также касается применения композиции в процессе изготовления цветопреобразующего листа.

В еще одном аспекте изобретение также касается применения цветопреобразующего листа (100) в оптическом устройстве или с сельскохозяйственными целями.

В качестве оптического устройства применяют светоизлучающий диод (LED), лист удаленного люминофора, устройство оптической связи, оптический датчик, солнечный элемент.

В соответствии с настоящим изобретением, для сельскохозяйственного применения цветопреобразующий лист используют в качестве оранжерейного листа, листа для туннельного культивирования и листа для мульчирования.

В еще одном аспекте настоящее изобретение также касается применения неорганического флуоресцентного материала, имеющего пиковую длину волны светового излучения в диапазоне от 660 нм до 730 нм, с матричным материалом в светоизлучающем диодном устройстве (200).

В соответствии с настоящим изобретением, применяют общеизвестные технологии изготовления пленки для изготовления композиции согласно изобретению, такие, как раздувание, плоскощелевое экструзионное покрытие, литье из раствора, прессование, нагнетание краски, щелевое покрытие, глубокая печать, высокая печать и шелкография.

Для осуществления способа формования с целью нанесения композиции на светоизлучающий диодный элемент (230), расположенный на колпачке (260а), в зависимости от потребности предпочтительно используют несколько типов общеизвестных технологий.

К ним относятся формование прессованием, инжекционное формование, формование раздувом и горячее формование.

В еще одном аспекте настоящего изобретения способ изготовления цветопреобразующего листа (100) включает следующие этапы (а) и (б) в такой последовательности;

(а) нанесение композиции на подложку; и

(б) фиксация матричного материала путем выпаривания растворителя и/или полимеризации композиции путем тепловой обработки, или подвергания светочувствительной композиции воздействию лучей света, или комбинации любых из этих способов.

В еще одном аспекте настоящее изобретение также касается способа изготовления оптического устройства (200), причем способ включает следующий этап (А);

(А) обеспечение цветопреобразующего листа (100) в оптическом устройстве.

Определение терминов

В соответствии с настоящим изобретением, термин "прозрачный" означает по меньшей мере приблизительно 60% пропускания падающего видимого света при толщине, используемой в цветопреобразующем листе и светоизлучающем диодном устройстве. Предпочтительно оно составляет свыше 70%, в более предпочтительном варианте - свыше 75%, в наиболее предпочтительном варианте - свыше 80%.

Термин "флуоресцентный" определяется как физический процесс излучения света веществом, которое обладает поглощенным светом или другим электромагнитным излучением. Он представляет собой форму люминесценции. В большинстве случаев излучаемый свет имеет большую длину волны, и, таким образом, меньшую энергию по сравнению с поглощенным излучением.

Термин "неорганический" означает любой материал, не содержащий атомов углерода, или любое соединение, которое содержит атомы углерода, ионно-связанные с другими атомами, такое, как моноксид углерода, диоксид углерода, карбонаты, цианиды, цианаты, карбиды и тиоцианаты.

Термин "излучение" означает испускание электромагнитных волн путем электронного перехода в атомах и молекулах.

Термин "светочувствительный" означает, что соответствующая композиция химически реагирует в ответ на соответствующее светоизлучение. Свет обычно выбирают из видимого или ультрафиолетового света. Светочувствительная реакция включает отверждение или размягчение композиции, предпочтительно отверждение. Предпочтительно светочувствительная композиция является фотополимеризирующейся композицией.

Ниже в рабочих примерах 1-5 представлены описания настоящего изобретения, а также подробное описание изготовления.

РАБОЧИЕ ПРИМЕРЫ

Рабочий пример 1:

- Синтез Al₂O₃:Cr³⁺

Фосфорные прекурсоры Al₂O₃:Cr³⁺ синтезировали, применяя традиционный способ совместного осаждения. Исходные материалы девятиводный нитрат алюминия и девятиводный нитрат хрома(III) растворяли в деионизированной воде со стехиометрическим молярным соотношением 0,99:0,01. NH₄HCO₃ добавляли к смешанному раствору хлорида в качестве осадителя и смесь перемешивали при 60°С в течение 2 ч. Образовавшийся в результате раствор высушивали при 95°С в течение 12 часов, затем завершали приготовление прекурсоров. Полученные прекурсоры окисляли путем обжига при 1300°С в течение 3 ч на открытом воздухе. Для подтверждения структуры полученных в результате материалов выполняли рентгенодифракционные измерения с применением рентгеновского дифрактометра (RIGAKU RAD-RC). Спектры фотолюминесценции (PL) измеряли с применением спектрофлуорометра (JASCO FP-6500) при комнатной температуре.

Длина волны пика поглощения Al₂O₃:Cr³⁺ составляла 420 нм и 560 нм, пик длины волны излучения был в диапазоне от 690 нм до 698 нм, полная ширина на половине максимума (далее указывается как "FWHM") излучения света от Al₂O₃:Cr³⁺ была в диапазоне от 90 нм до 120 нм.

- Состав и изготовление цветопреобразующего листа

Композицию приготавливали с применением полученного Al₂O₃:Cr³⁺ в качестве неорганического флуоресцентного материала, этиленвинилацетата (EVA) в качестве матричного полимера и толуола в качестве растворителя.

Затем композицию использовали в процессе изготовления цветопреобразующего листа для получения цветопреобразующего листа для эффективного роста растений. Для изготовления листа применяли способ нанесения покрытия ножевым устройством и стержневое устройство для нанесения покрытия (тип Kodaira YOA-B).

Более конкретно, Al₂O₃:Cr³⁺ и этиленвинилацетат (EVA) добавляли к толуолу. Затем полученный раствор нагревали до 90°С и смешивали в закрытом вместилище при помощи планетарной центробежной мешалки при 90°С в течение 30 минут для получения композиции согласно настоящему изобретению. Стеклянную подложку очищали путем ультразвуковой обработки в ацетоне и изопропаноле, соответственно. Затем подложку обрабатывали ультрафиолетом/озоном.

Полученный в результате раствор наносили на стеклянную подложку способом нанесения покрытия ножевым устройством, затем высушивали при 90°С в течение 30 минут при кондиционировании воздуха. После этапа высушивания цветопреобразующий лист, имеющий толщину 100 мкм, формировали на стеклянной подложке, а затем отслаивали от стеклянной подложки. И наконец, изготавливали цветопреобразующий лист, имеющий толщину 100 мкм.

Сравнительный пример 1:

Композицию и цветопреобразующий лист согласно сравнительному примеру приготавливали и изготавливали так, как описывается в рабочем примере 1, за исключением использования Lumogen ® F Red305 (от BASF) вместо Al2O3:Cr³⁺.

Рабочий пример 2:

Полученный цветопреобразующий лист согласно вышеописанным примерам применяли на накрывания проростков растений brassica campestris, выращиваемых в цветочных горшках и освещаемых солнечным светом в течение 20 дней.

Измерение производили путем определения средней высоты каждого из трех растений brassica campestris, выращиваемых с цветопреобразующим листом, включающим Al2O3:Cr³⁺, или с цветопреобразующим листом, включающим Lumogen ® F Red305.

Средняя высота растений brassica campestris, выращиваемых с цветопреобразующим листом, включающим Al2O3:Cr³⁺, была на 6% больше, чем средняя высота растений brassica campestris, выращиваемых с цветопреобразующим листом Lumogen ® F Red305.

Рабочий пример 3:

- Изготовление светоизлучающего диодного устройства (LED)

Сначала цветопреобразующий лист изготавливали так, как описывается в рабочем примере 1, затем его нарезали в соответствующем размере и прикрепляли со стороны излучения света ультрафиолетового светодиода на основе InGaN (405 нм). Затем изготавливали светоизлучающее диодное устройство (далее указывается как "LED-устройство").

Рабочий пример 4:

Фосфорный прекурсор Al₂O₃:Cr³⁺ согласно Примеру 1 смешивали в барабанном смесителе с ОЕ 6550 (Dow Corning). Конечная концентрация фосфора в силиконе составляет 8 мол. %. Суспензию наносили на светодиодный кристалл на основе InGaN, излучающий длину волны 405 нм. Затем нагревали при 150°С в течение 1 часа в печи. После процесса упаковки изготавливали второе светоизлучающее диодное устройство (LED).

Рабочий пример 5:

Полученное светодиодное устройство согласно рабочему примеру 3 устанавливали вместе с нормальной белой светодиодной лампой в позиции для облучения проростков растений рукколы, выращиваемых в цветочных горшках.

Светоизлучение 800 мкВт/см², обеспечиваемое полученным светоизлучающим диодным устройством и нормальной белой светодиодной лампой, осуществляли в течение 16 дней.

Для сравнения проростки растений рукколы, выращиваемые в цветочных горшках, облучали так, как описывается выше, за исключением того, что использовали только одну нормальную белую светодиодную лампу без светодиодного устройства согласно рабочему примеру 3.

Измерение производили путем определения средней высоты трех растений рукколы, выращиваемых со светодиодным устройством, включающим Al2O3:Cr³⁺ и белую светодиодную лампу, или только с белой светодиодной лампой.

В результате средняя высота растений рукколы, выращиваемых со светодиодным устройством, включающим Al2O3:Cr³⁺ и белую светодиодную лампу, была на 10% больше, чем средняя высота растений рукколы, выращиваемых только с белой светодиодной лампой.

Фиг. 4 и Фиг. 5 показывают разницу между растениями рукколы (слева), выращиваемыми со светодиодным устройством с Al2O3:Cr3+ и белой светодиодной лампой, и растениями рукколы (справа), выращиваемыми только с белой светодиодной лампой.

Реферат

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано при изготовлении цветопреобразующих листов для сельского хозяйства, оптических и светоизлучающих диодных устройств. Композиция включает по меньшей мере один неорганический флуоресцентный материал, имеющий пиковую длину волны светового излучения 660-730 нм, и матричный материал, дополнительно содержащий один или несколько бромсодержащих или серосодержащих мономеров. Неорганический флуоресцентный материал выбирают из сульфидов, тиогаллатов, нитридов, оксинитридов, силикатов, оксидов металлов, апатитов, квантово-размерных материалов или их комбинаций, например из металлооксидных фосфоров, таких как Al2O3:Cr3+, Y3Al5O12:Cr3+, MgO:Cr3+, ZnGa2O4:Cr3+, MgAL2O4:Cr3+или их комбинаций. Матричный материал выбран из фотохимически отверждаемых, термоотверждающихся, термопластичных полимеров или их комбинаций. Для изготовления цветопреобразующего листа указанную композицию наносят на подложку и фиксируют матричный материал выпариванием растворителя и/или полимеризацией путем тепловой обработки, воздействия лучей света или их комбинации. Полученный цветопреобразующий лист размещают в оптическом или светоизлучающем диодном устройстве 200, включающем по меньшей мере один указанный неорганический флуоресцентный материал 210, указанный матричный материал 220, светоизлучающий диодный элемент 230, провода 240, формовочный материал 250, чашку 260а, монтажный вывод 260b и внутренний вывод 270. Цветопреобразующий лист, оптическое или светоизлучающее диодное устройство обеспечивают пропускание синего света и имеют улучшенную стойкость к УФ-облучению, цветопрочность и цветойкость, а также способствуют росту растений. 9 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.

Формула