CN105008799A - 用于led灯的保护性涂层 - Google Patents

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Abstract

本公开内容公开了一种用于将保护性涂层提供于LED灯的脆性外罩的一个或多个表面上的方法和由其制备的灯。更具体地，本公开内容涉及在LED灯的外罩的至少一个或多个表面上包括聚合物涂层的LED灯。

Description

用于LED灯的保护性涂层
技术领域
本公开内容涉及发光二极管(LED)灯和将涂层施用于LED灯脆性外罩的表面上的方法。更具体而言，本公开内容涉及包括光学清晰透明的涂层的LED灯和由此制作的LED灯。
背景技术
发光二极管(LED)照明***作为老旧照明***的替代物正变得更加普及。LED***是固态照明(SSL)的一个例子，具有优于传统的照明解决方案，例如，白炽灯和荧光灯的优点，因为它们使用的能量更少，更耐用，工作时间更长，能够组合于能够受控提供实际上任何色光的多色阵列中，并一般不含有铅或汞。
白炽灯泡(和荧光灯泡)通常由维持防止发光灯丝(例如，钨)氧化的真空或环境或者维持工作期间的功能的脆性外罩(例如，玻璃)形成。白炽灯泡能够通过将其浸渍于由过量溶剂(例如，二甲苯)和可固化硅酮橡胶组成的硅酮分散体中并随后除去溶剂而进行涂覆。其它方法包括最初用基于有机溶剂的硅酮组合物涂覆白炽灯泡，接着除去溶剂和/或用基于溶剂的硅酮保护层对涂覆的灯泡进行处理。具有保护性涂层的商用白炽灯泡能够使用需要大量溶剂将硅酮橡胶化合物稀释至容许灯泡涂覆的含高溶剂的溶液的膏状硅酮橡胶化合物而制成。不幸的是，所需的溶剂如甲苯、二甲苯是危险且易燃的。例如，Elastosil LR 3043需要1.5x的溶剂(二甲苯、甲苯等)以制备用于浸涂的40％固体溶液。这在引用商业“安全涂层的”灯泡的链接中有提及：http//www.bulbs.corn/Safetv Coated/resultsaspx？No＝20&Ns＝P Wattage+Sort％7C1)。尽管各种硅酮涂层组合物另外已知用于白炽灯灯泡处理而提高其抗破碎性，但是仅对LED灯专门的问题仍然是关于减少或完全阻止脆性外罩内的组分进入，外罩内使用内部气氛或环境，以及使用基于溶剂的涂层的显著环境问题。
发明内容
在第一实施方式中，提供了一种方法，该方法包括：提供具有脆性外罩的LED灯，该脆性外罩包括贡献于第一光输出(luminous output)的第一环境，其中进出(egress into or out of)外罩提供了不同于第一环境的第二环境，第二环境贡献于LED灯的第二光输出，第二光输出不同于第一光输出；用涂料涂覆至少一部分脆性外罩，涂层减少或消除进出外罩；以及减少或防止脆性外罩破裂时的光变化(luminous change)。
在第二实施方式中，提供了一种LED灯。该灯包括：包括以下的LED灯：具有内表面和外表面的脆性外罩，该脆性外罩结合至带螺纹的金属基座并封装至少一个LED元件和第一环境，该第一环境不同于该脆性外罩外部的第二环境；和至少部分覆盖该脆性外罩的内表面和外表面中一个或二者的涂层。
在第三实施方式中，提供了一种涂覆LED灯的方法。该方法包括：提供LED灯，该灯包括：具有内表面和外表面的脆性外罩，该脆性外罩能够结合至带螺纹的金属基座并封装至少一个LED元件和第一环境，该第一环境不同于该脆性外罩外部的第二环境；可选地，一种或多种磷光体；和将脆性外罩与涂层组合物接触。
附图说明
图1A是本公开内容的实施方式中能够使用的LED灯的实施方式的平面视图。
图1B是本公开内容的实施方式中图1a的该LED灯一部分的部分分解图。
图2A是图1的LED灯的透视图。
图2B是图2A的LED灯的部分分解透视图。
图3是图2A的灯的分解透视图。
图4A是根据本公开内容适合涂覆的LED灯的一个实施方式的正视图。
图4B是图4A的灯的侧视图。
图5A是沿图4A的线A-A获得的剖视图。
图5B是沿图4B的线B-B获得的剖视图。
图6A是本公开内容的实施方式中能够使用的类BR的LED灯的透视图。
图6B是本公开内容的实施方式中能够使用的类PAR的LED灯的透视图。
图7是根据本公开内容的实施方式的LED灯的剖视图。
图8是根据本公开内容的实施方式的涂层组合物的涂层重量与从初始混合起的时间之间的关系的图示。
图9是根据本公开内容的实施方式涂层重量与涂层组合物的涂层组合物粘度的关系的图示。
图10是根据本公开内容的实施方式粘度与从初始混合的时间和涂层组合物粘度稳定剂重量百分比这二者之间的关系的图示。
图11是根据本公开内容的实施方式粘度与从初始混合的时间和涂层组合物粘度稳定剂重量百分比这二者之间的关系的图示。
图12是本文中公开的各个实施方式的放热热流的示差扫描量热(DSC)曲线图。
具体实施方式
其中，本公开内容提供了具有脆性外罩的LED灯，其在脆性外罩的内表面和外表面中一个或二者都包括涂层。该涂层被构造为该脆性外罩破裂时防止进出该脆性外罩。该脆性外罩能够包含贡献于第一光输出的第一环境，其中进出外罩提供了不同于第一环境的第二环境，第二环境贡献于LED灯的第二光输出，第二光输出不同于第一光输出。因此，在一个方面中，涂层可以包括或可以是多个相同或不同材料的离散层的部分，减少或消除进出外罩，其进而减少或防止脆性外罩破裂时的光变化。
其中，本公开内容还提供了一种LED灯，包括具有内表面和外表面的脆性外罩，该脆性外罩结合至带螺纹的金属基座并封装至少一个LED元件和第一环境。在一个方面中，第一环境不同于脆性外罩外部的第二环境。本文中公开的涂层至少部分覆盖脆性外罩的内表面和外表面中一个或二者。涂层可以包括多个相同或不同材料的离散层，或可以沉积于先前沉积于外罩上的一个或多个现有层上或涂层能够由一层或多层(“覆盖层”)至少部分覆盖。在一个方面中，一个或多个沉积层或覆盖层能够包含一种或多种磷光体、散射体(diffuser)、镧系氧化物和其它光学材料中的一种或多种。本文中公开的涂层被构造为控制外罩的一种或多种内容物例如固体、液体、或气体在破裂时进入或离开外罩。
其中，本公开内容还提供了本发明公开的涂层的制备和施用方法。因此，提供了用于LED灯的前体组分和/或可固化涂层。因此，在本公开内容的一个实施方式中，提供了用于LED灯的前体组分和/或可固化涂层。在一些方面中，前体组分中的一种或多种和/或可固化涂层具有至少一种适合于物理或化学偶联和/或交联的反应性基团。在另外的实施方式中，提供了基本上无溶剂的涂层组合物，其适于制作大量具有优良制程宽容度(process latitude)的LED灯的长期保质期。本发明发现无溶剂的硅酮弹性体化合物能够成功地作为用于玻璃灯泡的保护性涂层应用。不需要溶剂生产具有防碎性能的LED灯。然而，这种无溶剂硅酮弹性体混合物的粘度在室温迅速增大并在短短几个小时(3至8h)内变得太粘而不能使用，这使得大规模生产过程变得非常困难、低效率、且成本高。
本公开内容进一步提供了稳定无溶剂硅酮弹性体混合物的粘度增大并将工作寿命(适用期)延长至数天的方法(means)。使用本发明的方法和组合物，无溶剂硅酮弹性体混合物的质量和性能不会受到损害，例如，随时间粘度迅速增加。这使其非常合乎需要且有效实施大规模生产LED灯的涂层加工。
本公开内容的实施方式现在将更充分地参照附图在下文中描述，其中本公开内容的实施方式如下所示。然而，本公开内容可以以许多不同形式实施，并不应解释为仅限于本文中提出的实施方式。相反，提供的这些实施方式使得本公开将彻底而完整，并将相本领域的技术人员充分传达本权利要求的范围。相同的数字在全文中指代相似的元件。
应理解的是，虽然术语第一，第二等可以在本文中用于描述各种元件，这些元件不应为受限于这些术语。这些术语仅用于元件的相互区分。例如，第一元件能够称为第二元件，而类似地，第二元件可以称为第一元件，而不偏离本公开内容的范围。正如本文所用的术语“和/或”包括所列相关条目中一种或多种的任何和所有组合。
应当理解的是，当元件例如层，区域或基底称为处于另一元件之“上”或延伸“到”另一元件之“上”时，它就可以直接在或直接延伸到另一元件之上或也可以存在介于元件之间。相反，当元件称为“直接处于”或直接延伸至另一元件之“上”，就不存在介于元件之间。还应当理解的是，当元件称为“连接”或“耦合”至另一元件时，它就能够直接连接或结合至另一元件或可以存在介于元件之间。相反，当一个元件称为“直接连接”或“直接耦合”至另一元件时，则不存在介于元件之间。
相关术语如“以下”或“以上”或“上部”或“下部”或“水平的”或“垂直的”在本文中可以用于描述一个元件，层或区域与另一元件，层或区域在图中示出的关系。应当理解的是，这些术语旨在涵盖器件除了附图中描述的取向的不同取向。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施仅方式的目的而并非意在限制本发明的公开内容。正如本文所使用的单数形式“一”，“一个”和“该”，除非上下文另外明确指出，也意在包括复数形式。应进一步理解的是，术语“含有”，“由..构成”，“包括”和/或“包含”当用于本文时，指定所陈述的特征，整数，步骤，操作，元件和/或部件的存在，除非另有定义，而非排除一种或多种其它特征，整数，步骤，操作，元件，组件和/或其组群的存在或添加，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有此本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的意思。应进一步理解的是，本文中使用的术语应解释为具有与本说明书和相关领域的上下文中相同意义的意义，而除非本文中如此明确定义，不应以理想化的或过于正式的意义进行诠释。
除非另外明确说明，比较性的定量术语，如“更少”和“更多”，意在包括平等的概念。作为一个例子，“更少”意味着不仅在严格的数学意义上“更少”，而且还意在是指“小于或等于”。
本文所用的术语“LED”和“LED器件”可以指任何固态发光体。术语“固态发光体”或“固态发光器”可以包括发光二极管、激光二极管、有机发光二极管，和/或包括一个或多个半导体层的其它半导体器件，其可包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其它半导体材料，可以包括蓝宝石(sapphire)、硅、碳化硅和/或其它微电子基底的基底，和可以包括金属和/或其它导电材料的一个或多个接触层。固态照明器件利用在取决于带隙的波长产生光的电子跃迁，通过激发电子横穿导带和半导体活性(发光)层之间的带隙产生光(紫外线、可见光或红外线)。因此，通过固态发射体发射的光的颜色(波长)取决于其活性层的材料。在各种不同的实施方式中，固态发光体在可见光范围内可以具有峰值波长和/或可以结合具有可见光范围内的峰值波长的磷光体材料使用。多种固态发光体和/或多种磷光体材料(即，与至少一种固态发光体组合)可以用于单个器件中，例如，产生感知为白色或近白色特征的光。在某些实施方式中，多种固态发光体和/或磷光体材料的聚集输出可以产生具有色温度范围约2200K至约6000K的暖白光输出。
如本文所用的术语“交联”和“交联的”是指但不限于通过产生共价键或离子键接合(例如，聚合物的相邻链)。交联能够通过已知技术例如热反应、化学反应或电离辐射(例如，紫外/可见光辐射、电子束辐射、X-射线、或γ辐射、催化等)实现。
短语“前体组分”在本文中可与“涂层基质”和“基质”互换使用，且是指但不限于一种或多种材料或一种或多种能够从液体转变成用于发光器件或在发光器件中在照明器件的一个或多个组件周围或附近作为涂层的固体或凝胶的物质组合物。
固态照明***可以采用照明单元、灯具、灯泡、或“灯”的形式。固态照明***包括LED照明***。LED照明***可以包括例如包装的包含一个或多个发光二极管(LED)的发光器件，发光二极管可以包括无机LED(其可以包括形成pn结的半导体层)和/或有机LED(OLED)(其可以包括有机发光层)。感知为白色或近白色的光可以通过红、绿和蓝(“RGB”)LED的组合生成。这种设备的输出颜色可以通过分别调节红、绿和蓝LED的电流供应而改变。用于产生白色或近白色光的另一种方法是使用发光体(lumiphor)如磷光体。产生白光的又一种方法是用LED源刺激磷光体或多色染料。许多其它方法都可以采用。
LED灯可以制成为具有允许其取代标准白炽灯泡、或任何各种类型的荧光灯的形态因素。LED灯通常包括某种类型的光学元件或多种元件以允许对颜色局域化混合、对光准直、或提供特殊的光图案的。有时光学元件也作为电子和或灯中的LED的外封或外罩。
因为在理想情况下要求设计作为传统白炽灯或日光灯光源代替物的LED灯是自含的(独立的，self-contained)；电源连同LED或LED包装和光学元件一起包括于灯结构中。也经常需要热沉冷却LED和/或电源，以维持合适的操作温度。电源，特别是热沉，能够阻碍一些来自LED的光或限制LED置位。根据固态灯旨在用于对其替代的传统灯泡类型，这种限制能够导致固态灯以基本上不同于由旨在替代的传统灯泡产生的光图案的图案发射光。
LED灯可以采用将会改变其功能或使其无功能性的脆性外罩或类“灯泡”结构(如果整体包含或部分包含)构成。例如，LED灯可以在脆性外罩中包含不同于其使用的外界环境的环境。脆性外罩的破裂可能会导致环境(例如，气体)或能够破坏LED灯的一种或多种特征或性能如其寿命、其显色指数(CRI)，其光输出或强度以及其热耗散能力的物质(例如，荧光体，散射体等，)进出外罩。LED灯可以偶然接触可能仅开裂外罩或可能完全碎裂外罩的力。使用本文中公开的涂层密封控制(containment)外罩的环境和/或密封控制至少部分碎裂和/或破碎的外罩是对于爱迪生白炽灯替代器件的理想改进。在某些方面中，按照本文描述涂覆的LED灯相对其周围环境，相比于爱迪生灯泡，并非是真空或分压下。
同样，LED灯在其外罩破裂之后维持一定水平的性能的能力用爱迪生灯泡不能实现的理想属性，例如，由于钨丝快速燃尽。这为LED灯提供了紧急照明应用的能力。例如，目前公开的LED灯能够用于其外罩将受到损坏，但LED灯的发光度在此之后仍然需要持续一段需要的时间。例如，脆性外罩中的环境能够是空气或其它气体混合物而周围环境能够是液体，涂层在外罩破裂之后防止液体和/或气体进出一段时间，而提供紧急照明。涂层可以构造为容许在脆性外罩部分或完全损坏的条件下可接受的和/或功能性的运行数分钟、数小时、数天或数周。涂层能够基于某些气体和液体对其的扩散和/或输送特性和/或补充其光学透射特性进行选择。
例如，LED灯在透光性的脆性外罩内可以包含含有一种或多种气体的环境，以便提供LED阵列和任何可能包含其中的电源组件的热耦合。气体的组合都可以使用。实例包括惰性气体(例如，氦气、氖气、氩气、氪气等)、氢气、卤代烃如氯氟烃和氢氯氟烃中的一种或多种。在一个方面中，具有约45至约180微瓦/米开尔文(mW/m-K)的热导率的气体或多种气体都可以使用。为了本公开的目的，热导率都按照标准温度和压力(STP)给出。应理解的是，气体的热导率值可能在不同的压力和温度下变化。当气体具有至少约45mW/m-K、至少约60mW/m-K、至少约70mW/m-K、至少约100mW/m-K、至少约150mW/m-K、约60至约180mW/m-K、或约70至约150mW/m-K的热传导率时，气体能够适用于本发明的实施方式。涂层可以构造为在脆性外罩部分或完全损坏，气体或多种气体在组合物中逸出或变化的条件下可接受的和/或功能性的运行数分钟，数小时，数天或数周。涂层能够基于使用的具体气体的扩散和/或输送特性和/或补充其光学透射特性而进行选择。
当然，本文公开的涂层能够依据其物理性质和/或涂层厚度，如其拉伸率和可压缩性为脆性外罩提供某些水平的抗破碎性。具有本文所描述的涂层的LED灯单独或组合地提供了这些属性。
在其它实施方式中，本文描述的涂层能够施用于脆性外罩外表面或内表面中一个或二者的至少一部分以包含至少一部分在LED灯内存在的或其破裂时形成的粒子或粒子材料。在一方面中，内部施用于脆性外罩上的粘性涂层可以用于在外罩碎裂时保留这些粒子。在一方面中，粒子材料是磷光体或发光材料、散射体、或镧系氧化物。涂层能够施用于至少一部分已经存在的一层或多层上和/或一个或多个含有粒子材料或其它光学材料的附加层下。涂层能够完全覆盖一个或多个已经存在的层或附加层。
固态发光体可以单独或与一种或多种发光材料(例如，磷光体、闪烁体、发光油墨)和/或光学元件组合使用产生峰值波长的或至少一种所需感知的颜色(包括可以感知为白色的颜色组合)的光。将发光(也称为“致发光的”)材料包含于本文中所描述的照明器件中，可以通过在固态发光体上直接涂覆，将这样的材料加至涂层，将这样的材料加至透镜上，通过嵌入或分散这样的材料于发光体支撑元件内，和/或将这种材料涂层于发光体支撑元件上而完成。其它材料，如光散射元件(例如，粒子)和/或折射率匹配材料，可以与固态发光体在空间上分隔的发光体、发光体结合介质、或发光体支撑元件结合。
本公开内容的实施方式提供了具有集中的(centralized)光发射体的固态灯，更具体而言，LED(以下与“LED灯”或用于“LED灯泡”可以互换使用)。多个LED能够一起使用，形成LED阵列。这些LED能够以各种方式安装或固定于灯内。还应当指出的是，术语“灯”是指不仅包括如本文所示的传统白炽灯泡固态代替物，而且还包括荧光灯泡代替物，完整灯具代替物和可定制设计成安装于墙上，天花板上或内，支柱上和/或车辆上的固态灯具的任何类型的灯具。
涂层材料
除此之外，本文所公开的可固化涂层和/或前体组分提供了由此而产生的光透明且可选的低折射率的聚合基质。提供低折射率或高可见光透明的有机聚合物的合适可固化涂层和/或一种或多种前体组分包括硅酮、聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂(例如，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯，此后称为“聚(甲基)丙烯酸酯”)、环氧树脂、含氟聚合物、及其组合。
优选地，由此产生的光透明聚合物基质具有小于约1.6、优选小于约1.5的折射率。在一个方面中，光透明聚合物基质在可见光谱和/或至少部分UV区(例如，约200nm至约850nm)内是透明的。在其它方面中，光透明的聚合物基质在可见光谱内是透明的而在UV区(例如，约200nm至约850nm)内是不透明的(例如，基本上都吸收)。优选地，光透明聚合物基质在可见光谱内对应于从包装内发射的LED光的波长至少85％透明、至少90％透明、或至少95％透明。
在某些方面中，可固化涂层是含有一种或多种前体组分的单部分或双部分可固化配配制剂。前体组分是任何一种或多种适合和能够提供适用于照明装置的光学透明涂层的前体。在一个方面中，前体组分包含一种前体。在另一个方面中，前体组分由“两部分组合物”构成。前体组分提供了一种可选地具有其它组分的固化或凝固的涂层。由前体组分制备的固化的或凝固的涂层包括溶胶-凝胶、凝胶、玻璃、陶瓷、交联聚合物、及其组合。
由一种或多种前体组分形成的固化的或凝固的基质的实例包括，例如，硅酮的一种或多种聚合物和/或低聚物，例如，聚硅氧烷(例如，聚二烷基硅氧烷(例如，聚二甲基硅氧烷“PDMS”)，聚烷基芳基硅氧烷和/或聚二芳基硅氧烷)，环氧树脂，聚酯，聚芳基酯，聚氨酯，环烯烃共聚物(COC)，聚降冰片烯，或其杂合体和/或共聚物，或这些材料与其它组分的组合。LED涂层的实例包括，但不限于，LIGHTLED Casting Resin9622丙烯酸酯化的聚氨酯，(Dynamax Corp.，Torringtion CT)；LPS-1503，LPS-2511，LPS-3541，LPS-5355，KER-6110，KER-6000，KER-6200，SCR-1016，ASP-1120，ASP-1042，KER-7030，KER-7080(Shin-Etsu ChemicalCo.，Ltd，日本)；QSil 216，QSil 218，QSil 222和QLE 1102光学透明的2-部分硅酮涂层(ACC Silicones，The Amber Chemical Company，Ltd.，英国)；LS3-3354和LS-3351硅酮涂层，NuSil Technology，LLC(Carpinteria，CA)；TSE-3032，RTV615，(Momentive Potting Silicone，Waterford，NY)；Epic S7253聚氨酯涂层(Epic Resins，Palmyra，Wl)；OE-6630，OE-6631，OE-6636，OE-6336，OE-6450，OE-6652，OE-6540，OE-7630，OE-7640，OE-7620，OE-7660，OE-6370M，OE-6351，OE-6570，JCR-6110，JCR-6175，EG-6301，SLYGUARD硅酮弹性体(Dow Corning，Midland，Ml)。
优选地，一种或多种单部分或双部分可固化前体组分是低溶剂含量的。更优选地，一种或多种单部分或双部分可固化前体组分基本上无溶剂。基本上无溶剂包括无溶剂和痕量的低挥发性组分，其中痕量是溶剂存在，但其量小于5wt％、小于1wt％、小于0.5wt％。
在一个方面中，涂层包含一种或多种硅前体组分，硅前体组分能够包括硅氧烷和/或聚硅氧烷。许多聚硅氧烷(具有不同的主链结构)适合用作前体组分。参照方程式(1)，各种形式的聚硅氧烷，例如，M、T、Q和D主链，其中R独立地是烷基或芳基，现介绍如下：
在各个方面中，前体组分包含一种或多种含有反应性硅酮的聚合物(和/或低聚物或含其的配制剂)。这种一种或多种反应性官能团能够与含有非反应性硅酮的聚合物混合。含有反应性硅酮的聚合物(具有反应性基团)的实例包括例如含有至少一个丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、富马酸酯、马来酸酯、降冰片烯和苯乙烯官能团的直链或支链聚硅氧烷，和/或具有多个反应性基团如Si-H(硅氢化物)、羟基、烷氧基、胺、氯、环氧、异氰酸酯、异硫氰酸酯、腈、乙烯基和巯基官能团的直链或支链聚硅氧烷。这种直链或支链聚硅氧烷的一些具体实例包括氢封端的、乙烯基封端的或甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷，聚二甲基-共-二苯基硅氧烷和聚二甲基-共-甲基苯基硅氧烷。反应性基团能够位于反应性硅酮聚合物的一端或两端，和/或沿着聚合物的主链和/或分支的任何位置。
在一个方面中，硅酮前体组分的示例性实例包括具有二甲基或甲基和苯基化学基团的组合、具有一种或多种反应性“R”化学基团的直链硅氧烷聚合物；其中R独立地是氢、乙烯基或羟基。
在另一个方面中，硅酮前体组分的示例性实例包括具有二甲基或甲基和苯基的化学基团的组合、具有一种或多种反应性“R”化学基团的支链硅氧烷聚合物；其中R独立地是与前体组分相关联的氢、乙烯基或羟基。
在另一个方面中，硅酮前体组分的示例性实例包括具有甲基、苯基和羟基或烷氧基化学基团的组合、具有一种或多种反应性“R”化学基团的直链硅氧烷聚合物，其中R是与前体组分相关联的氢、乙烯基或羟基。
在另一个方面中，硅酮前体组分的示例性实例包括具有甲基，苯基和羟基或烷氧基中任何化学基团、具有一种或多种反应性“R”化学基团的支链硅氧烷，其中R是与硅氧烷前体组分相关联的氢、乙烯或羟基。
能够在前述涂层中使用其它物质或一种或多种提供涂层的前体组分，例如，铂催化剂、浇铸助剂、消泡剂、表面张力调节剂、官能化剂、粘合促进剂、交联剂、粘度稳定剂、其它聚合物物质、和能够修改前体组分或所得涂层的拉伸强度、伸长率、光学、热学、流变学、和/或形态学属性的物质。
在一个方面中，单独或与其它材料组合的可固化前体组分能够专门用于形成LED灯，例如，具有玻璃外罩围绕LED和/或电气元件的LED灯的涂层。
在一个方面中，前体组分中的一种或多种能够包含倍半硅氧烷和/或多面体低聚倍半硅氧烷部分(以下统称为“POSS部分”)。适合于本公开内容的涂层的POSS部分通常由下式(1)表示：
示出了开笼式部分缩合和闭笼式完全缩合的POSS部分的代表性实例，其中R基团可以是相同或不同的，可选地至少一个R基团是具有化学官能度的基团，以下进一步描述。在一个方面中，至少一个R基团与前体组分相关联和/或提供前体组分。在其它方面中，至少一个R基团是适合于物理或化学关联或反应的活性基团，而提供一种或多种前体组分，或与其组合。R基团可以是相同或不同的，选自氢，羟基，烷氧基，胺，氯，环氧，异氰酸酯，甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯，甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，腈，异氰酸酯，异硫氰酸酯，降冰片烯基，烯基，乙烯基，苯乙烯基或巯基。另外，在上述方面中，至少一个R基团可以可选地是非反应性基团，其可以是相同或不同的，独立地选自取代的、支化的、未支化的、环状或非环状的C1-30烷基和芳基和/或取代的、支化的、或未支化的C6-30取代的芳基基团。
如本文所用的“POSS部分”包括具有任何R基团和/或化学官能团的多面体低聚倍半硅氧烷，和化合物，有机聚合物/低聚物，无机聚合物/低聚物，和/或含有一种或多种开笼和/或闭笼倍半硅氧烷部分的有机-无机聚合物，如以上所述。
在一个实例中，具有羟基(-OH)封端基团的聚二甲基硅氧烷(PDMS)代表双官能D型前体组分，其已经历缩合反应，形成了二甲基硅氧烷基团的直链。具有任一POSS部分的封端羟基基团提供了与任何水解前体的进一步缩合，在这种情况下会产生更长的直链和/或支链结构(引入T和Q前体类型)和其它化学官能度(例如，甲基、Si-H、乙烯基、羟基等)。如果Si-H或Si-乙烯基化学基团存在于PDMS链的中或末端，聚合物或低聚物能够通过例如使用铂催化剂与各个(Si-乙烯基、Si-H)化学基团发生氢化硅烷化而连接到其它分子。
其它前体组分结构能够通过以上所描述的包括含具有PDMS结构的官能团的T和/或Q型前体而生成。这些前体类型允许支化直链PDMS链，并拥有相对于M-和D-型更多的无机含量。T-和Q-型前体可以使用，条件是不使用过量水平而使具有高无机含量和高度刚性特性的结构产生，这种结构可能对机械性能(例如，脆性、孔率等)和最终涂层的加工性(例如，较低的可模塑性)产生不良影响。因此，在一个方面中，使用了具有一种或多种化学基团的PDMS低聚物前体。例如，使用了具有一个或多个苯基侧基和Si-H和/或乙烯基端封端基团的PDMS低聚物。
在一个方面中，使用了聚硅氧烷的一种或多种聚合物和/或低聚物。聚二烷基硅氧烷(如聚二甲基硅氧烷PDMS)，聚烷基芳基硅氧烷和/或聚二芳基硅氧烷的一种或多种聚合物和/或低聚物能够含有一种或多种选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、富马酸酯、马来酸酯、降冰片烯和苯乙烯官能团，和/或具有多个反应性基团如氢，羟基，烷氧基，胺，氯，环氧，异氰酸酯，异硫氰酸酯，腈，乙烯基和巯基官能团的聚硅氧烷的官能团。这种聚硅氧烷的一些具体实例包括乙烯基封端的、羟基封端的、或甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基-共-二苯基硅氧烷和/或聚二甲基-共-甲基氢硅氧烷。在一个方面中，官能团位于前体组分的一端或两端上。
在一个方面中，包括或基本上由倍半硅氧烷部分和/或聚倍半硅氧烷基团部分构成的前体组分能够用于涂层。
多面体低聚倍半硅氧烷和/或聚倍半硅氧烷可以是仅含有一种类型的R基团的均配基***，或含有多于一种类型的R基团的杂配基***。POSS-部分包括衍生于含有具有官能度，包括单官能和多官能度，的倍半硅氧烷的均聚物和共聚物。聚POSS部分包括部分或完全聚合的POSS部分以及接枝和/或附连的POSS部分，封端的POSS部分，及其组合。
由本公开内容涵盖的合适POSS部分的实例包括，但不限于，以下的开笼和/或闭笼式分子，具有零至至少并包括8个非反应性或反应性的位点，其中每个位点能够独立地是取代/未取代的烷基-、支化/未支化的烷基-、环状/非环状烷基-、羟基-、烷氧基-、胺-、卤素/氯-、环氧-、异氰酸酯-、丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯-、丙烯酰胺/甲基丙烯酰胺-、腈-、降冰片烯基-、乙烯基-、氢-、巯基-、硅醇基-、芳基、取代的芳基、和/或含苯乙烯基的基团。
在另一个实施方式中，前体组分包含至少一种与作为聚合物骨架的部分和/或作为聚合物的附属部分的POSS部分形成的均聚物和共聚物，包括以上描述的聚倍半硅氧烷。聚倍半硅氧烷的例子包括，例如，聚苯乙烯基-POSS，聚{甲基}丙烯酸酯-POSS，聚降冰片基-POSS，聚乙烯基-POSS，聚环氧-POSS，和聚硅氧烷-POSS。聚POSS部分进一步包括前述聚合物和其它构造为并入倍半硅氧烷官能度的官能化聚合物作为聚合物骨架的附属物，或将其引入到聚合物骨架中。
在一个方面中，一个或多个具有一个或多个Si-H(硅氢化物)基团的POSS部分能够使用和/或加入到前体组分，例如，具有硅乙烯基官能团的硅酮，以经由铂金属催化的氢化POSS官能度和前体组分Si-乙烯基官能团之间的氢化硅烷化反应提供涂层。Si-H和Si-乙烯基官能团能够颠倒，即，Si-乙烯基基团能够关联POSS部分而Si-H官能团能够关联前体组分。同样，，独立含有Si-H和Si-乙烯基官能团的POSS部分的组合都能够用作前体组分。
粘度稳定剂
在一个方面中，一种或多种粘度稳定剂与一种或多种前体组分在其施用于LED灯之前组合使用，例如，用于延长涂层的使用寿命。在一个方面中，粘度稳定剂提供了LED灯涂层过程中所制备的可固化的单或双部分组合物的粘度缓慢增加。在一个具体方面中，粘度稳定剂对于铂金属和/或铑贵金属催化的Si-氢化物和Si-乙烯基官能团之间的氢化硅烷化反应是特异性的。在一个方面中，粘度稳定剂能够包括膦类(PR3，其中R是C1-C20或芳烃)；如三苯基膦；亚磷酸酯类(R3PO3，其中R是C1-C20或芳烃)；如亚磷酸三乙酯，氧化膦类(R3PO)，次磷酸酯类(phosphinite)(R2P(OR))，亚膦酸酯类(phosphonite)(RP(OR)2)，次膦酸酯类(phosphinate)(R2PO(OR))，膦酸酯(phosphonate)(RPO(OR)2)，磷酸酯类(PO(OR)3)，磷的含氧酸及其盐，如亚磷酸，三聚磷酸，焦磷酸，胂类，锑类(stibenes)，硒化物，碲化物，三苯基胂，三苯基锑，对氯苯基羧甲基硒；含胺的氯代烃；含氢过氧基团的化合物，如叔丁基过氧化氢、甲乙酮过氧化氢、枯烯过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢和2,5-二甲基-2,5-二氢过氧基己烷；1-羟基环己基过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二氢过氧基己烷、萘烷过氧化氢、1,1,2,2-四甲基丙基过氧化氢、对甲烷过氧化氢和蒎烷过氧化氢；炔属化合物，例如炔醇、马来酸酯、二羧酸酯、和/或环烷酸的铜盐。
其它粘度稳定剂能够包括，例如，炔醇或炔基醇类，如5-己炔-1-醇，2-己炔-1-醇，3-己炔-1-醇，1-己炔-3-醇，3,5-二甲基-1-己炔-3-醇，5-甲基-1-己炔-3-醇，3-己炔-2-醇，5-己炔-3-醇，4-己炔-3-醇，2-甲基-3-己炔-2-醇，1-苯基-1-己炔-3-醇，2-(3-己炔-1-基氧基)乙醇，1-(2-环氧乙烷基)-4-己炔-1-醇，6-苯基-5-己炔-3-醇，(1s)-1-[(2s)-2-环氧乙烷基)-4-己炔-1-醇，(2s)-2-甲基-6-(三甲基硅烷基)-5-己炔-1-醇，2,2-二甲基-3-(6-甲氧基-2-萘基)-4-己炔-3-醇，5-[2-(二乙氨基)乙氧基]-2,5-二甲基-3-己炔-2-醇，6-(l,3-二氧环戊-2基)-3-己炔-1-醇，6-(四氢-2H-吡喃-2-基氧基)-3-己炔-1-醇，3-丁炔-1-醇，3-丁炔-2-醇，2-丁炔-1-醇，2-甲基-3-丁炔-2-醇，2-苯基-3-丁炔-2-醇，4-苯基-3-丁炔-2-醇，4-氯-2-丁炔-1-醇，4-二乙基氨基-2-丁炔-1-醇，4-(三甲基硅烷基)-3-丁炔-2-醇，2-(4-氟苯基)-3-丁炔-2-醇，2-(3-氟苯基)-3-丁炔-2-醇，2-(2-氟苯基)-3-丁炔-2-醇，l,l,1-三氟-2-苯基-3-丁炔-2-醇，1-[3-(三氟甲基)苯氧基]-3-丁炔-2-醇，炔丙醇，3-丁炔-2-醇，4-戊炔-1-醇，3-(三甲基硅烷基)炔丙醇；1-戊炔-3-醇，3-甲基-1-戊炔-3-醇，3-乙基-1-戊炔-3-醇，4-甲基-1-戊炔-3-醇，3,4-二甲基-1-戊炔-3-醇，1-苯基-1-戊炔-3-醇，1-苯基-4-甲基-1-戊炔-3-醇，3,4,4-三甲基-1-戊炔-3-醇，3-甲基-1-苯基-1-戊炔-3-醇，3-(4-环己基苯基)-4,4-二甲基-1-戊炔-3-醇，4-戊炔-1-醇，3-戊炔-1-醇，2-戊炔-1-醇，4-戊炔-2-醇，1-戊炔-3-醇，3-戊炔-2-醇，3-甲基-1-戊炔-3-醇，4-甲基-1-戊炔-3-醇，3-乙基-1-戊炔-3-醇，3,4-二甲基-1-戊炔-3-醇，1-苯基-1-戊炔-3-醇，5-(三甲基硅烷基-4-戊炔-1-醇，1-苯基-4-甲基-1-戊炔-3-醇，1,1,1-三氯-4-戊炔-2-醇，1-苯基-3-戊炔-2-醇，3,4,4-三甲基-1-戊炔-3-醇，1-(2,4-二氯苯基)-4-4-二甲基-2-戊炔-1-醇，3-(3-氯-4-丙氧基苯基)-4,4-二甲基-1-戊炔-3-醇，3-甲基-1-苯基-1-戊炔-3-醇，4,4-二甲基-3-(2-萘基)-1-戊炔-3-醇，4,4-二甲基-3-(4-苯氧基苯基)-1-戊炔-3-醇，5-[(4-甲氧基苄基)氧基]-2-戊炔-1-醇，5-[9-甲基硫烷基]甲氧基)-1-(三甲基硅烷基)-1-戊炔-3-醇，3-庚炔-1-醇，2-庚炔-1-醇，1-庚炔-3-醇，4-庚炔-2-醇，4-甲基-1-庚炔-3-醇，3-甲基-1-庚炔-3-醇，3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇，7-苯基-6-庚炔-3-醇，(3-甲基-7-(三甲基硅烷基)-6-庚炔-2-醇，4-丙基-1-(三甲基硅烷基)1-l庚炔-4-醇，5-(正丁基-n-(2-羟乙基)-氨基)-2,6-二甲基-3-庚炔-2-醇，7-(四氢-2h-吡喃-2-基氧基)-3-庚炔-1-醇，4,4-二甲基-1-(2-甲基-l,3-二氧环戊-2-基)-7-(三甲基硅烷基)-6-庚炔-3-醇，2-辛炔-1-醇，1-辛炔-3-醇，3-辛炔-1-醇，6-辛炔-1-醇，4-乙基-1-辛炔-3-醇，1-氯-l,1-二氟-2-(三氟甲基)-3-辛炔-2-醇，1-氯-2-(4-氟苯基)-3-辛炔-2-醇，6-[2-(二乙氨基)乙氧基]-3,6-二甲基-4-辛炔-3-醇。
烯丙基或其它不饱和化合物也能够用作粘度稳定剂，如三烯丙基异氰尿酸酯，二烯丙基异氰尿酸酯，二烯丙基乙基异氰尿酸酯，三丁烯基异氰尿酸酯。二烯丙基苯基异氰尿酸酯；二(2-烷氧基乙基)马来酸酯，如顺-CH3OCH2CH2O2CCH＝CHCO2CH2CH2OCH3；二(2-烷氧基乙氧基乙基)马来酸酯，如顺-CH3OCH2CH2OCH2CH2O2CCH＝CHCO2CH2CH2OCH2CH2OCH3；和二(2-烷氧基异丙基)马来酸酯，如顺-CH3OCH2CH(CH3)O2CCH＝CHCO2CH(CH3)CH2OCH3二甲基马来酸酯，马来酸二烯丙酯，马来酸二丁酯，马来酸二辛酯，马来酸氟伏沙明，马来酸乙酰丙嗪，马来酸环丙基[4-[3-(1H-咪唑-4-基)丙氧基]苯基]甲酮(ciproifan)，马来酸二丁锡，马来酸阿塞那平，马来酸匹美噻吨(pimethixene)，双(2-乙基己基)马来酸酯，单-2-(甲基丙烯酰氧基)乙基马来酸酯，喹哌嗪马来酸盐，咪唑安定马来酸盐，乙酸乙酯，乙酸乙烯酯，含乙酸酯的单体或聚合物，如聚乙酸乙烯酯，聚乙酸乙烯酯/丙烯酸类共聚物，甲基麦角新碱马来酸，马来酸丙氯拉嗪，马来酸罗托沙敏，马来酸非尼拉敏；富马酸，富马酸酯及其衍生物，富马酸二甲酯，富马酸二乙酯，二羧酸的衍生物，包括己二酸，醛糖二酸，壬二酸，丙酮二羧酸，乙炔二羧酸，吡啶二羧酸，戊烯二酸，谷氨酸，戊二酸，草酸，草酰乙酸，中康酸，甲基丙二酸，n-甲基-d-天冬氨酸，二聚酸，二甘醇酸，丙二酸，袂康酸，衣康酸，间苯二甲酸，琥珀酸，癸二酸，酒石酸，丙醇二酸；乙烯基硅氧烷，二乙烯基硅氧烷，四甲基二乙烯基二硅氧烷，五甲基乙烯基二硅氧烷，含有乙烯基的甲基硅氧烷，含有乙烯基的苯基硅氧烷，含有乙烯基的甲基苯基硅氧烷；含氮化物、胺或酰胺的化合物，如式(PNCl2)的化合物，磷腈类，乙醇胺，n-甲基乙醇胺，三乙醇胺，n,n-二甲基乙醇胺，正丁胺，二乙胺，三乙胺，四甲基乙二胺，环己基胺，三聚氰胺，二甲基甲酰胺，二苄基硫醚，硫代乙酸，烯丙基硫脲，腈，氰酸酯，肟，亚硝基，肼基，偶氮化合物，己二腈，2-丁肟，α-亚硝基-β-萘酚，螯合物，EDTA(乙二胺四乙酸)，NTA(次氮基三乙酸)；含锡的化合物，脂肪酸锡盐，如在锡催化的硅酮剥离涂层中使用的那些化合物；通用化合物，颜料，填料，添加剂；包含前面列出的化合物的矿物质；包含前面列出的化合物的颜料；填料如硅石，二氧化钛(titanium oxide)，氧化铝(aluminum)，矾土(alumina)，氧化钛(titania)，前面列出的含碳酸钙的化合物；钠盐，如藻酸钠或羧甲基纤维素钠盐，粘土或使用聚醋酸乙烯酯或丙烯酸树脂的粘结剂，防滑剂，含前面列出的化合物的抗氧化剂或其它添加剂，聚乙酸乙烯酯；聚乙酸乙烯酯/丙烯酸；等。
上述组合物能够通过铂和/或铑催化剂组分进行催化，这些铂和/或铑催化剂组分可以是能有效催化硅键合氢基团和硅键合烯基基团之间的反应的所有已知的铂或铑催化剂。
散射体/磷光体等。
在某些方面中，可固化涂层和/或一种或多种前体组分还能够包含散射材料和/或磷光体中的一种或多种。因此，在前面提到的前体组分实施方式中的任何一种或多种或所得的涂层中，能够加入磷光体和/或散射体，向其中引入，与其结合，和/或与其组合。磷光体包括，例如，市售的YAG:Ce，但是全范围的宽黄色光谱发射使用由基于(GD,Y)3(Al,Ga)5O 12:Ce***，如Y3Al5O12:Ce(YAG)的磷光体制成的转化粒子也是可能的。其它能够用于发白光的LED芯片的黄色磷光体包括，例如：Tb3-xRExO12:Ce(TAG)，其中RE是Y，Gd，La，Lu；或Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu。
一些适用于本文中公开的LED灯的磷光体能够包括，例如，基于硅的氧氮化物和氮化物，例如，硅氮化物(nitridosilicate)，氮铝硅化物(nitridoaluminosilicate)，氧氮硅化物(oxonitridosilicate)，氧氮铝硅化物(oxonitridoaluminosilicate)，和赛隆。一些实例包括：Lu2O3:Eu3+(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4Sr2Ce1-xEuxO4Sr2-xEuxCeO4SrTiO3:Pr3+，Ga3+CaAlSiN3:Eu2+Sr2Si5N8:Eu2+以及SrxCa1-xS:EuY，其中Y是卤化物；CaSiAlN3:Eu；和/或Sr2-yCaySiO4:Eu。其它磷光体能够用于通过基本上将所有的光转化成特定的颜色而产生颜色发射。例如，以下的磷光体能够用于产生绿光：SrGa2S4:Eu；Sr2-yBaySiO4:Eu；或SrSi2O2N2:Eu。
举例而言，每个以下的磷光体在UV发射谱中会表现出激发，提供理想的峰值发射，具有有效的光转换，并具有可接受的斯托克司频移，例如：黄/绿：(Sr,Ca,Ba)(AI,Ga)2S4:Eu2+Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+Gd0.46Sr0.31Al1.23OxF1.38:Eu2+ 0.06(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:Eu Ba2SiO4:Eu2+。
照明器件能够包括设置有一种或多种磷光体以便提供至少一个蓝移黄(BSY)，蓝移绿(BSG)，蓝移红(BSR)，绿移红(GSR)和青移红(CSR)的光的固态光源。因此，例如，具有与其辐射结合的黄色发光磷光体并吸收一些蓝色光和发射黄色光的蓝色LED提供了具有BSY光的设备。同样地，具有与其辐射结合的绿色或红色发射磷光体并吸收一些蓝色光和发射绿或红光的蓝色LED分别提供了具有BSG或BSR光的器件。具有与其辐射结合的红色磷光体并吸收一些绿光和发射红光的绿色LED提供了具有GSR光的器件。类似地，具有与其辐射结合的红色发射磷光体并吸收一些青色光和发射红色光的青色LED提供了具有CSR光的器件。
散射体包括光反射粒子，例如，来自高折射率材料的粒子。高折射率材料能够是折射率大于约2、大于约2.2、和大于或等于约2.4的任何材料，如二氧化钛，氧化铝，氧化锌，硫化锌及其组合。散射体粒子的平均粒径能够为约1nm(纳米粒子)至约500微米。散射体能够单独或与磷光体组合加入至可固化涂层或双部分可固化涂层的任一部分(部分A和/或部分B)或两部分中。
使用上面提到的BSY和红色LED器件的组合而制成基本上白色的光的照明***能够称为BSY+红或“BSY+R”***。在这种***中，所使用的LED器件包括可操作而发射两种不同颜色的光的LED。在一个示例性实施方式中，LED器件包括一组LED，其中每个LED，如果且在照亮时，发射的光具有440至480nm的主波长。LED器件包括另一组LED，其中每个LED，如果且在照亮时，发射的光具有605至630nm的主波长。能够使用的磷光体在激发时会发出具有560至580nm主波长的光，使得与前者LED器件的光一起形成蓝移黄光。在另一示例性实施方式中，一组LED发射的光具有435至490nm的主波长而另一组发射的光具有600至640nm的主波长。磷光体在激发时发射的光具有540至585nm的主波长。使用发射不同波长的光的LED组产生基本上是白色的光的进一步详细的实例能够在授权US 7,213,940中找到，其结合于本文中作为参考。
在一些实施方式中，取决于所使用的LED，在这些和其它实施方式中的脆性外罩可以由玻璃制成，或在玻璃内表面上具有本发明描述的涂层，掺杂有稀土(或镧系元素)化合物，例如，镧系氧化物或其它二色性材料，例如紫翠玉(BeAl2O4)。在一个方面中，镧系氧化物是氧化钕(或二氧化钕)。因此，在外罩是光透射性的情况下，由于其上的涂层或层的过滤(例如，氧化钕)，通过LED灯的外罩的光经过过滤而使外罩离开的光呈现光谱缺口。光谱缺口发生于通过介质的光的颜色谱的一部分衰减时，从而在光的光强相对于波长进行描点作图时而形成“缺口”。取决于用于形成或涂覆外罩的玻璃或其它材料的类型或组成，存在的镧系氧化物化合物的量，以及外罩中其它痕量物质的含量和类型，光谱缺口能够出现于520nm至605nm的波长之间。在一些实施方式中，光谱缺口能够出现于565nm至600nm的波长之间。在其它实施方式中，光谱缺口能够出现于570nm至595nm的波长之间。这种***公开于2011年12月30日提交的题为“LEDLighting Using Spectral Notching”的美国专利申请序列号13/341,337中，以其全部内容结合于本文中作为参考。氧化钕及其等同物能够引入到本文中所描述的涂层中，以及芳族聚合物如固有UV稳定性的聚酯，钕氧化物按照足以提供光谱缺口的负荷量存在于这种涂层中。在其它方面中，钕氧化物能够是涂覆于脆性外罩的内表面上的粉末，或沉积在外罩的内部上的本文所描述的涂层，而涂层能够消除或减少一旦外罩损坏时的氧化钕的外泄。
LED灯实施例
任何种类和/或形状的LED灯能够用于本公开内容的实践中。更具体而言，具有脆性外罩如玻璃外罩的LED灯将会受益于本公开内容。
通过举例，LED灯作为适合于本公开内容的示例性照明器件公开。灯还可以包括方向灯如BR式灯或PAR式灯，其中LED可以排布为提供方向光，具有或没有反射表面。在其它实施方式中，LED灯能够具有任何形状，包括标准和非标准的形状。
因此，参照图1A，1B，2A，2B和3，具有大致球形的外罩1114的灯1000，包括固态灯，固态灯包含具有发光LED 1127的LED组件1130。多个LED 1127能够一起使用，形成LED阵列1128。这些LED 1127能够以各种方式安装于或固定于灯内。在至少一些示例性实施方式中，使用了子座(基板，submount)(未示出)。在本公开内容中，术语“子座”用于是指支撑各个LED或LED包装的支撑结构而在一个实施方式中包含PCB，但是它可以包括其它结构如引线框凸出灯或这些结构的组合。当讨论用于产生白光的各种选项时，LED阵列1128中的LED 1127包括可以包括安装于密封剂如硅酮中的LED管芯的LED，和可以与磷光体一起封装而提供局部波长转换的LED。各种各样的LED和LED的组合可以用于LED组件1130中。图1B是在其外表面上具有涂层69的灯1000的主体114的部分分解图。涂层69能够处于如本文的主体1114的内表面和/或内/外表面上。涂层69能够是光学清晰的和/或透明的。
在一些实施方式中，LED灯泡1000相当于60瓦的白炽灯泡。在60瓦等价LED灯泡的实施方式中，LED组件1130包含由Cree公司生产的XT-E高压白光LED的LED阵列1128，其中每个XT-ELED具有46V正向电压并包括16个由Cree公司生产的DA LED芯片，并按照串联构造。XT-E LED可以构造为具有横跨LED阵列1128总压大于200V，例如，约230V的串联排布的LED。在60瓦等价LED灯泡的另一个实施方式中，使用了20XT-E LED，其中每个XT-E具有12V正向电压并在实施方式中包括横跨LED阵列1128总压约240V的串联排布的DA LED。在一些实施方式中，LED灯泡1000相当于40瓦白炽灯泡。在这样的实施方式中，LED阵列1130可以包含10XT-ELED，其中每个XT-E包括16个串联布置的DA LED芯片。10个46V可以按照两个并行串布置，其中每个串具有五个串联布置的LED，横越LED阵列1128总压约230V。在其它实施方式中，不同类型的LED是可能的，如由Cree公司生产的XB-D LED等等。可以使用电路板上LED和LED包装的芯片的其它排布提供在跨越LED阵列1128约相同或不同的电压下相当于40、60和/或更高瓦数的白炽灯泡的基于LED的光。在其它实施方式中，LED组件1130能够具有不同的形状，如具有或不具有曲面的三角形，或正方形和/或其它多边形形状。
仍参照图1-3，所示的是修改的基座1102，基座1102包含两部件基座，具有的上部件1102a连接至外罩1112而下部件1102b连接至上部件1102a。在下部件1102b上形成爱迪生螺纹1103，用于连接至爱迪生插座。基座1102可以通过任何合适的机构，包括粘合剂，焊接，机械连接等而连接至外罩1112。下部件1102b通过任何合适的机构，包括粘合剂，焊接，机械连接等连接至上部件1102a。基座1102可以制成反射性的，而反射由LED灯产生的光。基座1102具有固定到外罩1112的相对较窄的近端1102d，在此基座直径从近端至近端和爱迪生螺旋1103之间的点P逐渐扩大。通过为基座1102在其中间部分提供较大的直径，基座的内部容积扩大超过了由圆柱形基座提供的内部体积。因此，提供更大的内部空间1105用于将电源1111和驱动器1110接收和保留于基座中。基座从点P向爱迪生螺纹1103逐渐变窄而使爱迪生螺纹的直径可以接收于标准爱迪生插座中。基座1102的外表面由平滑的曲面形状形成而使基座均匀地向外反射光。提供相对窄的近端1102d防止基座1102挡住通常向下投射的光而凹形部分1107以平滑方式向外反射光。较窄的凹形部分1107相较宽的凸起部分1109的平滑过渡也提供了软反射，而没有任何锐利的影线。
图4A，4B，5A和5B共同显示了另一个示例性LED灯以说明除此之外能够起到白炽灯泡替代物的灯100的实施方式。这个实施方式利用了已经描述的相似组件或特征，然而，热沉元件154和/或壳体部分105对于以上所讨论的LED灯1000却是独特的。灯100可以用作具有爱迪生基座102的A-系列灯，更具体而言，灯100经过设计而用作A19白炽灯泡的固态替代物。如本文中所示和描述的爱迪生基座102可以通过使用爱迪生连接器103和塑料形式而实现。LED阵列128中的LED 127可以包括安装于密封剂如硅酮中的LED管芯，以及封装有磷光体以在需要各种用于产生白光的选择时提供局部波长转换的LED。LED阵列128的LED 127安装在子座129上并可操作地通过电连接通电时发射光。在一些实施方式中，驱动器或电源可以与LED阵列一起包括于在子座上。在某些情况下，驱动器可以通过印刷电路板或“PCB”80上的组件形成。尽管显示了具有标准尺寸化的家用白炽灯泡的尺寸和形态因子的灯，但灯可以具有其它尺寸和形态因子。例如，灯可以是PAR风格的灯，如PAR-38白炽灯泡的替代物。
在一些实施方式中，外罩112由易碎材料，如玻璃，石英，硼硅酸盐，硅酸盐，其它玻璃或其它合适的材料制成。外罩可以是家用白炽灯泡常用的类似形状。在一些实施方式中，用硅石113或其它扩散性材料如耐火氧化物在内侧涂覆玻璃外罩，提供会产生更均匀的远场图形的扩散散射层。外罩还可以进行蚀刻，磨砂和涂覆本文中公开的保护性层。另外，表面处理可以省略，并可以提供清晰外罩。还应当指出的是，在这个或任何本文中所示的实施方式中，透光性外罩或一部分透光性外罩能够用磷光体或散射体涂覆或浸渍。玻璃外罩112可以具有传统的灯泡形状，具有至较窄颈部115逐渐变窄的球形主体114。
灯基座102如爱迪生基座，用作电连接器而将灯100连接至电源插座或其它连接器。根据实施方式，其它基座结构也可以制作这种电连接如其它标准基座或非传统基座。基座102可以包括电子部件110，用于为灯100供电，并可以包括电源和/或驱动器，以及在干线和LED之间形成所有或部分电路径。基座102还可以包括仅部分供电线路，而同时将一些较小的组件保留于子座上。对于图6的实施方式，正如本公开内容的许多其它实施方式一样，术语“电路径”能够用于指LED阵列128的整个电路径，包括设置于将另外对LED直接提供电的电连接和LED阵列之间的介入电源(intervening power)，或它可以用于指灯内的干线和所有电子组件，包括电源之间的连接。该术语也可以用于指电源和LED阵列之间的连接。电导体在LED组件130(其坐靠导热部分152而确保这些元件之间的良好热导率)和灯基座102之间运行，以承载电源的两侧，为LED 127提供临界电流。
LED组件130可以使用印刷电路板(“PCB”)实现，并且可以在某些情况下称为LED PCB。在一些实施方式中，LED PCB包含子座129。灯100包括固态灯，固态灯包括具有发光的LED 127的LED组件130。多个LED 127能够一起使用，形成LED阵列128。LED 127能够以各种方式安装于或固定于灯内。在至少一些示例性实施方式中，使用了子座129。LED阵列128中的LED 127包括可以包括安装于密封剂如硅酮中的LED管芯的LED，和封装有磷光体以提供局部波长转换的LED。各种各样的LED和LED的组合可以用于本文描述的LED组件130中。LED阵列128的LED 127在通过电连接供电时可操作地发射光。电路径在子座129和灯基座102之间运行以承载电源的两侧，为LED 127提供临界电流。
仍参照图4A-5B，在一些实施方式中，驱动器和/或电源连同LED阵列128一起包括于子座129上。在其它实施方式中，驱动器和/或电源如所示包括于基座102中。电源和驱动器也可以分别安装，其中电源的组件安装于基座102中而驱动器与子座129一起安装于外罩112中。基座102可以包括电源或驱动器并构成干线和LED 127之间的所有或部分电路径。基座102也可以仅包括部分供电线路，同时一些较小的组件安装于子座129上。在一些实施方式中，任何直接穿过AC输入线的组件可以处于基座102中而辅助将AC转换成有用的DC的其它组件可以处于玻璃外罩112中。在一个示例性实施方式中，构成部分EMI过滤器的感应器和电容器都处于爱迪生基座内。
在一些实施方式中，气体运动器件可以设置于外罩112内以增加LED127和LED组件130与热沉149之间的热传递。气体在LED组件130上方的运动使在LED组件130的组件上的气体边界层运动。在一些实施方式中，气体运动器件包括小风扇。风扇可以连接至为LED 127供电的电源。虽然气体运动器件可以包括电动风扇，但气体运动器件可以包括各种设备和技术以移动外罩内的空气，如旋转风扇，压电风扇，电晕或离子风发生器，合成喷气隔膜泵等。
LED组件130包括布置为使LED阵列128基本上处于外罩112中心以使LED 127位于外罩112大致中心的子座129。正如本文所使用的术语“外罩中心”是指外罩内LED的垂直位置，正好与球形主体114的大致最大直径区域对齐。在一个实施方式中，LED阵列128布置于标准白炽灯泡内安装灯丝的大致位置。
图6A和图6B是如以上所讨论的示例性LED灯，更具体而言，是不同于全方位灯的灯如A19替代灯泡的实施方式。图6A和图6B所示的BR或PAR灯泡中，光以定向模式，而不是全方位模式发射。标准BR或PAR型灯泡是以定向模式反射光的反射灯泡；然而，光束角度并非严格控制且可以至少达约90至100度或其它相当宽的角度。参照图6A，显示了定向灯1000a的透视图，如抛物面镀铝反射(“PAR”)白炽灯泡的替代物。因此，图6A-6B中所示的灯泡(1000a，1000b)可以用作BR型和PAR型反射型灯泡或其它类似灯泡的固态替代物。图6A-6B的灯泡包括热沉149和外罩(302a，302b)。例如，灯1000a包括在子座上设置于包封在外罩302a内的外层反射器内的LED阵列(未显示)。易碎玻璃或易碎塑料透镜部分702能够涂上本文中公开的涂层69。电源(未示出)能够容纳于灯1000a的基座部分310内。灯1000a可以包括爱迪生基座102。反射器(未示出)和具有涂层69的透镜部分702可以一起形成用于灯的透光性外罩302a，但是光透射在这种情况下是定向的。注意，灯如灯1000a能够用单一外罩形成，例如，由易碎材料如玻璃形成，适当成形和在合适的部分上镀银或涂覆，以形成定向的透光外罩。灯1000a在透光性外罩内可以包括一环境如一种或多种惰性气体，以为LED阵列和任何电源组件提供热耦合(热接触，thermal coupling)。参照图6B，灯1000b也能够构造成定向LED灯，适于替换BR-30白炽灯泡。涂层69能够布置于外罩302a，302b的内表面或外表面的任一整个表面上，和/或能够沿部分外罩分带或分层。
图7描述了显示通过具有其上沉积的涂层69的外罩302易碎部分702向外罩302(其可以包含反射元件)发射全方位光的LED元件601的BR或PAR型灯泡602的截面视图。外罩302的涂层69或内部都能够含有磷光体，或者，磷光体能够位于外罩302的涂层69和易碎部分702之间。外罩302能够设置或构造为包含第一环境，例如，一种或多种惰性气体作为环境，用于改进冷却，专用CRI或其他功能。
方法
为了进一步解释涂层69和/或灯1000的抗破碎特性，将描述涂覆灯的方法的实施方式。任何适用于对前体组分(混合的或独立地)粘度相似的材料的涂覆方法都可以使用。例如，两部分组合物的每一部分都能够单独处理，例如，在喷涂装置中，或者它们能够在喷涂、雾化、淋涂(flowed)、涂刷或辊涂于LED灯表面上之前或之后进行组合。在其它实例中，LED灯能够浸涂于一种或多种前体组分的浴中。前体组分能够混合在一起或能够在单独的浴中配置用于按序对LED灯的浸涂。在另一个方面中，LED灯能够通过通过一种或多种前体组分的一个或多个的淋涂流而进行级联涂覆。
在另一个方面中，能够使用涂层方法的组合，例如，浸涂或级联涂覆与喷涂的组合。在一个方面中，第二喷涂涂覆过程能够提供一个或多个沉积于此前沉积于LED灯上的第一涂层上的“带”，以在LED灯的外罩周围提供各种(或所定义的)厚度的涂层，例如，离爱迪生插座最远的外罩的最宽区域和/或顶点，能够带化以改善抗冲击和/或抗破碎性。“带”能够独立地含有一种或多种磷光体和/或散射体材料。带能够处于LED灯外罩的外部和/或内部上。
在某些方面中，一种或多种前体组分的粘度设置于目标范围内。在这个方面中，一种或多种前体组分能够是无溶剂的。因此，在一个方面中，一种或多种前体组分的粘度选择为约500至约20,000厘泊，或约750至约15,000厘泊，或约1000至约12,000厘泊，或约1500至约10,000厘泊，或约2000至约8,000厘泊。在一个方面中，一种或多种前体组分的粘度选择为约3,000至约7,000厘泊，例如，以容许LED灯的连续浸涂过程。
然而，这种无溶剂型硅酮弹性体混合物的粘度会从初始粘度增加，室温下会迅速增加并变得太粘而在很短时间(3至24小时)之后就不能使用，使得大规模生产工艺变得困难，低效，并且成本高。例如，图8和图9描绘了混合可固化涂层前体组分之后的时间对浸涂LED灯的所得涂层重量的影响。图8显示了两种商购硅酮弹性体(圆圈：S1，方块：S2)作为混合之后的时间的函数的涂层重量增加。同样地，图9显示了粘度增加与图8的相同前体组分的涂层厚度的相关性。
因此，在一个实施方式中，一种或多种粘度稳定剂能够与一种或多种前体组分组合使用以在高于硬化/固化/凝胶温度(在不存在粘度控制剂下前体组分能够硬化、固化或胶凝的温度)的温度下维持目标粘度长达一定的时间间隔。维持粘度于一定范围内适于控制LED灯周围的涂层厚度和/或涂层重量。能够使用粘度控制剂而使一种或多种前体组分的温度能够保持于升高的温度，例如，低于硬化/固化温度的任何温度下以改变粘度并由此提供对所施用的涂层的厚度和/或重量的控制。如图10所示，对于乙烯基硅酮的无溶剂硅酮弹性体材料，硅烷家族(标识为“S1”)作为粘度(厘泊)相对于时间的函数的0wt％粘度稳定剂，0.05wt％和0.1wt％稳定剂的差异，是延长可固化组合物多达10倍的显著改善。同样地，对于乙烯基硅酮的另一无溶剂硅酮材料，硅烷家族(标识为“S2”)，图11显示了类似的结果，但是改进较小并需要稍多的粘度稳定剂。
在涂层和/或前体组分沉积于LED灯上之后，涂层就能够固化，或固化过程能够加速，通过使用热和/或光引发和/或加速前体组分的交联或偶联或克服粘度稳定。
实施例
提供了两个工作实施例作为本公开内容的代表，而不应认为是对所附权利要求的限制。因此，S1和S2两者都是两部分硅酮材料，被普遍接受用作前体组分。在没有溶剂的情况下将部分A和B混合室温下制备浸涂浴。
实施例1：新混合的S1在约8h之后增加至>5000厘泊，这导致组合物不能为LED灯提供可接受的涂层(按重量、厚度、或外观)。该材料在小于<27h发生胶凝。
实施例2：新混合的S2粘度<3h就增加超出有用范围，这导致了组合物不能为LED灯提供可接受的涂层(按重量、厚度、或外观)，并发现在<8小时时发生胶凝。
虽然以上是对生产勉强可以接受，但是采用示例性粘度稳定剂进行实验并发现是一种有效的粘度稳定剂，与所测试的硅酮弹性体混合物相容，并提供了可接受的LED灯涂层质量和性能。
实施例3：具有引入的0.05wt％粘度稳定剂的S1保持粘度稳定超过70小时，如图10所示。并未影响后续的固化过程。
例4：具有0.5％的粘度稳定剂的S2室温下混合后显示出超过23小时的良好粘度保持，如图11所示。并没有影响后续的固化过程。
因此，本发明方法证明了透明硅酮弹性体作为玻璃LED灯上的涂层69的应用。所得的LED灯通过了安全跌落测试(NMX-J-578/1-ANCE，CSA C22.2NO.1993-09，UL 1993，第8.8部分)。此外，本方法提供了无溶剂涂覆方法，其适用于浸涂LED灯，并且所得的涂覆的LED灯是透明的、无粘性的。
此外，无溶剂硅酮弹性体前体组分的工作寿命(适用期)通过引入粘度稳定剂能够从仅仅几个小时延长至数天，使其有可能按照大而连续操作(间歇式或连续式)实施本发明方法。如图12所示，显示了具有0、0.1wt％、0.5wt％和1.0wt％负荷的炔型粘度稳定剂的硅酮弹性体S2的差示扫描量热(DSC)的标绘。粘度稳定剂的零重量百分比负荷由曲线56表示，具有峰值放热温度事件，表明于约92℃固化。对比于曲线56，曲线50，52和54分别代表1.0wt％，0.5wt％，和0.1wt％炔型粘度稳定剂负荷，具有118.5℃，112.7℃和100℃的峰值放热温度事件，表明具有粘度稳定剂的S2的固化延迟，其相对于无粘度稳定剂的S2将允许延长室温下的使用。
本文中所描述的任何实施方式的任何方面或特征能够适用于本文中所描述的任何其它实施方式的任何特征或方面或集成至一起或在单个或多个组件中单独实现。
本发明公开的前体组分和由此制备的所得涂层为前述问题提供了许多解决方案。在一个方面中，所得的光透明聚合物基质，在存在于LED灯外罩的表面上时，能够在外罩受到使外罩破碎、碎裂、或破开的力时防止或消除LED灯内部组件的进出。
第二，本发明公开的前体组分和由此制备的所得涂层可能能够为颗粒中产生的热提供热通路而通过透镜耗散进入环境空气中，从而导致更高的转换效率和随时间更少的色移。
第三，本发明公开的前体组分和由此制备的所得涂层可以提供涂层折射率和/或光学透明度的增加。
不能过分强调的是，关于以上对LED灯各种示例性实施方式描述的特征，该特征能够按照各种方式进行组合。例如，在灯中包括磷光体的各种方法能够组合而任何这些方法能够与使用各类型的LED排布组合，如裸管芯与封装的或包封的LED器件。本文中所示的实施方式仅是示例性的，示出和描述了具有LED阵列的灯的各种设计方案的举例说明。
根据本公开内容的示例性实施方式的LED灯的各部分能够由任何各种材料制成。根据本公开内容的实施方式的灯能够使用不同的固定方法和用于互连各个部件的机制进行组装。例如，在一些实施方式中，能够使用锁扣环和孔。在一些实施方式中，紧固件如扣环、闩锁或其它合适的紧固装置和紧固件组合的组合能够使用，这将不需要粘合剂或螺纹。在其它实施方式中，粘合剂、焊料、铜焊件、螺纹、螺栓、或其它紧固件都可用于将各种组件紧固至一起。
尽管在本文中已经举例说明和描述了具体实施方式，但本领域普通技术人员应当理解的是，任何经过计算能够达到相同目的的排布都可以替代所示的具体实施方式，并且本公开内容还有其它环境中的其它应用。本申请旨在覆盖本公开内容的任何修改或变型。以下权利要求决不旨在将本公开内容限制于本文中的具体实施方式。

Claims (26)

1.一种减少或防止发光二极管(LED)灯的光变化的方法，所述方法包括：
提供具有脆性外罩的LED灯，所述脆性外罩包括贡献于第一光输出的第一环境，其中进出所述外罩提供不同于所述第一环境的第二环境，所述第二环境贡献于所述LED灯的第二光输出，所述第二光输出不同于所述第一光输出；
涂覆至少一部分所述脆性外罩，涂层减少或消除进出所述脆性外罩；和
减少或防止所述脆性外罩破裂时的光变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂层包含一种或多种聚硅氧烷或聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一光输出提供第一强度或通量以及所述第二光输出提供小于所述第一强度或通量的第二强度或通量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一光输出提供第一显色指数(CRI)以及所述第二光输出提供不同于第一CRI的第二CRI。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括一种或多种磷光体、散射体和镧系氧化物包含在所述涂层和/或所述第一环境中，所述方法进一步包括减少或消除所述脆性外罩破裂时所述磷光体、散射体和镧系氧化物中的一种或多种从所述第一环境中的释放。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述涂层存在于所述脆性外罩的内表面、或所述脆性外罩的一个或多个现有层上，所述一个或多个现有层包含磷光体、散射体和镧系氧化物中的一种或多种，并且所述涂层在所述脆性外罩破裂时为磷光体、散射体和镧系氧化物中的一种或多种提供限制。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂层存在于所述脆性外罩的内表面和/或外表面上并在所述脆性外罩破裂时为至少一部分所述脆性外罩提供限制。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂层被选择为控制所述脆性外罩破裂时进出所述脆性外罩的一种或多种气体或液体的传输。
9.一种LED灯，包括：
具有内表面和外表面的脆性外罩，所述脆性外罩结合至带螺纹的金属基座并封装至少一个LED元件和第一环境，所述第一环境不同于所述脆性外罩外部的第二环境；和
至少部分覆盖所述脆性外罩的所述内表面和所述外表面中一个或二者的涂层。
10.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述涂层包含聚硅氧烷或聚氨酯。
11.根据权利要求10所述的LED灯，其中，所述聚硅氧烷是固化的弹性体聚硅氧烷或所述聚氨酯是弹性体聚氨酯。
12.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述涂层在约350nm至约850nm之间对光至少部分不透明。
13.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述涂层在约350nm至约850nm之间对光是透明的。
14.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述第一环境相对于所述第二环境并非在真空或部分真空下。
15.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述第一环境是惰性气体、氢气和卤代烃中的一种或多种。
16.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述第一环境包含一种或多种选自磷光体、散射体和镧系氧化物的粒子。
17.根据权利要求9所述的LED灯，其中，所述脆性外罩的所述涂层或所述内表面包含磷光体、散射体和镧系氧化物中的一种或多种。
18.一种涂覆LED灯的方法，包括：
提供LED灯，所述LED灯包括：
具有内表面和外表面的脆性外罩，所述脆性外罩能够结合至带螺纹的金属基座并用于封装至少一个LED元件和第一环境，所述第一环境不同于所述脆性外罩外部的第二环境；
可选地，磷光体、散射体、和镧系氧化物中的一种或多种；以及
将所述脆性外罩与涂层组合物接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述接触是浸涂、喷涂、淋涂、和刷涂中的一种或多种。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，涂层包含一种或多种具有含烯基官能团和/或硅烷官能团的可固化低聚硅氧烷或聚合硅氧烷，并进一步包括固化所述涂层组合物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，含烯基聚硅氧烷和含硅烷的聚硅氧烷混合时具有在25℃约750厘泊至约20,000厘泊的粘度。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，含烯基聚硅氧烷和含硅烷的聚硅氧烷混合时维持在25℃约750厘泊至约20,000厘泊的粘度或至少8h至至多约70h。
23.根据权利要求20所述的方法，进一步以足以抑制室温下可固化的官能化聚硅氧烷的固化至少8h至约72h的量包含粘度稳定剂。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述粘度稳定剂是炔醇、二酯化合物、不饱和酯、烯键式不饱和异氰尿酸酯、过氧化氢化合物、和乙炔二羧酸二烷基酯中的一种或多种。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，一种或多种可固化的低聚硅氧烷或聚合硅氧烷基本上是无有机溶剂的。
26.根据权利要求18所述的方法，进一步包括固化所述涂层，其中，所固化的涂层在约350nm至约850nm之间是光学透明的。
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