本發(fā)明涉及一種包括光轉(zhuǎn)換器的照明設(shè)備，其中該光轉(zhuǎn)換器包括半導(dǎo)體量子點(diǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及這樣的光轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

用于照明的量子點(diǎn)的應(yīng)用在本領(lǐng)域是已知的。例如，US2008315177描述了用于使用光子晶體發(fā)射基本白色光的設(shè)備和方法。該光子晶體具有氣孔的晶格并且由包含量子點(diǎn)的襯底制成。該襯底蝕刻有三個(gè)缺陷，這三個(gè)缺陷光學(xué)耦合在一起以使得每一個(gè)缺陷僅發(fā)射一定頻率的光。通過(guò)組合，這些缺陷可以產(chǎn)生基本白色光。光子晶體的參數(shù)被確定尺度以便促使缺陷之間的耦合產(chǎn)生基本白色光。

US2007/025673描述了在光子晶體中使用量子點(diǎn)發(fā)射器的光發(fā)射。該文獻(xiàn)描述了用于使用光子晶體發(fā)射基本白色光的設(shè)備及其制造方法。該光子晶體具有氣孔的晶格并且由包含量子點(diǎn)的襯底制成。該襯底蝕刻有三個(gè)缺陷，這三個(gè)缺陷光學(xué)耦合在一起以使得每一個(gè)缺陷僅發(fā)射一定頻率的光。在組合中，這些缺陷可以產(chǎn)生基本白色光。光子晶體的參數(shù)被確定尺度以便促使缺陷之間的耦合產(chǎn)生基本白色光。

US2010/021104描述了一種光學(xué)波導(dǎo)系統(tǒng)。它進(jìn)一步描述了使得提供一種具有能夠選擇波長(zhǎng)的耦合機(jī)制并且具有最高的可能的轉(zhuǎn)換效率的光學(xué)波導(dǎo)系統(tǒng)成為可能，并且該系統(tǒng)能夠在光傳播方向上提供指向性。一種光學(xué)波導(dǎo)系統(tǒng)包括三維光子結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其包括晶體柱并且在其內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)；光學(xué)波導(dǎo)，其中多個(gè)金屬納米顆粒分散在電介質(zhì)材料中，該光學(xué)波導(dǎo)具有插入在三維光子結(jié)晶結(jié)構(gòu)的晶體柱之間的端部并且包含鄰近金屬納米顆粒定位并且在接收激發(fā)光時(shí)發(fā)射近場(chǎng)光的半導(dǎo)體量子點(diǎn)，該金屬納米顆粒在接收近場(chǎng)光時(shí)激發(fā)表面等離子體；以及激發(fā)光源，其發(fā)射用于激發(fā)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的激發(fā)光。

Ibrahim Murat Soganci等人（IEEE, Lasers and Electro-Optics Society, 2007, p. 533-534）描述了一種緊密包封在Ag納米島附近的CdSe/ZnS納米晶體的局域性等離子體工程化自發(fā)發(fā)射。

P.P. Pompa等人（Nature Nanotechnology, vol. 1, no. 2, 2006年11月, p. 126-130）描述了一種具有納米級(jí)控制的膠狀納米晶體的金屬增強(qiáng)熒光。

Jung-Hoon Song等人 （Nano Letters, vol. 5, no.8, 2005年8月, p. 1557-1561）描述了通過(guò)到空間受控的表面等離子體的諧振耦合誘發(fā)的來(lái)自CdSe/ZnS量子點(diǎn)的熒光效率的極大增強(qiáng)。

US2005/285128描述了一種表面等離子體光發(fā)射器結(jié)構(gòu)和制造方法。該文獻(xiàn)描述了一種用于制造發(fā)光半導(dǎo)體設(shè)備的方法（以及結(jié)果得到的結(jié)構(gòu)）。該方法包括提供包括表面區(qū)域的襯底以及形成覆蓋在襯底的表面區(qū)域之上的金屬層。在一個(gè)特定實(shí)施例中，該金屬層和表面區(qū)域的特征在于金屬層與襯底之間的空間間隔，以引起在襯底中生成的電子空穴對(duì)之間的耦合以及在金屬層與表面區(qū)域之間的分界面區(qū)域處的表面等離子體模式。此外，該分界面區(qū)域具有表面區(qū)域與金屬層之間的紋理化特征。紋理化特征引起電磁輻射通過(guò)根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例的等離子體模式或類(lèi)似機(jī)制的發(fā)射。

US2010/0051870描述了一種半導(dǎo)體納米晶體和包括該半導(dǎo)體納米晶體的合成物和設(shè)備。該文獻(xiàn)進(jìn)一步描述了一種能夠以提高的光致發(fā)光量子效率發(fā)射光的半導(dǎo)體納米晶體。US2010/0051870進(jìn)一步涉及包括能夠以提高的光致發(fā)光量子效率發(fā)射光的半導(dǎo)體納米晶體的合成物和設(shè)備。公開(kāi)了一種半導(dǎo)體納米晶體，其中該半導(dǎo)體納米晶體能夠在激發(fā)時(shí)以大于大約50%的光致發(fā)光量子效率發(fā)射光并且包括具有小于20nm的FWHM的最大峰值發(fā)射。US2010/0051870還描述了一種設(shè)備、半導(dǎo)體納米晶體的群組、以及包括半導(dǎo)體納米晶體的合成物，其中該半導(dǎo)體納米晶體能夠在激發(fā)時(shí)以大于大約50%的光致發(fā)光量子效率發(fā)射光并且包括具有小于20nm的FWHM的最大峰值發(fā)射。一種能夠在激發(fā)時(shí)以大于大約90%的光致發(fā)光量子效率發(fā)射光的半導(dǎo)體納米晶體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

量子點(diǎn)（qdot或QD或QD納米晶體）當(dāng)前正作為在固態(tài)照明（SSL）應(yīng)用（LED）中的磷光體而被研究。它們具有若干優(yōu)點(diǎn)，比如可調(diào)諧發(fā)射和窄發(fā)射帶，其可以幫助顯著提高基于LED的燈的功效，尤其是在高CRI處。窄發(fā)射帶（25-30nm）和高QE（在100°C下>90%）使得它們尤其在紅色中（大約610nm）成為優(yōu)秀的磷光體，其中可替換的無(wú)機(jī)和有機(jī)磷光體示出寬得多的發(fā)射帶。對(duì)于一般照明應(yīng)用，在QD可以用作LED中的紅色磷光體的情況下，預(yù)期在功效方面高達(dá)20%的總體提高。對(duì)于背光應(yīng)用，功效方面的增益甚至可以更多，因?yàn)榫G色和紅色QD的窄帶發(fā)射可以與LCD的帶通濾波器匹配?？偠灾诮窈蟮娜舾赡曛蠶D被設(shè)想成為用于LED應(yīng)用的重要的綠色和/或紅色磷光體。

量子點(diǎn)是半導(dǎo)體納米顆粒并且通過(guò)改變納米顆粒的尺寸展現(xiàn)出可調(diào)諧的熒光。這是帶隙增大的結(jié)果，以用于由于量子限制效應(yīng)的緣故減小顆粒尺寸。QD中的熒光經(jīng)由通過(guò)例如藍(lán)色或UV光子對(duì)電子空穴對(duì)的激發(fā)而發(fā)生。束縛的電子空穴對(duì)也被稱(chēng)為激子。在激發(fā)之后，電子和空穴典型地通過(guò)與晶格的相互作用（聲子耦合）熱放松（或“冷卻”）到帶邊緣狀態(tài)。激子可以隨后輻射地復(fù)合，其中它發(fā)射具有近似等價(jià)于該QD的帶隙的能量的光子?？商鎿Q地，激子可以非輻射地復(fù)合，例如因?yàn)殡娮踊蚩昭ū徊东@（并且通過(guò)非輻射路徑復(fù)合），或者因?yàn)槟芰勘晦D(zhuǎn)移到附近的另一振蕩偶極子（例如另一QD、金屬等）。QD的總體量子效率（QE）因此可以被限定為:

QE = Г_rad /（Г_rad + Г_nonrad）（等式 1）

其中Г_rad為輻射衰減率，且Г_nonrad為非輻射衰減率。在非輻射衰減率比輻射衰減率快得多的情況下，QE將是低的。換言之，如果QD展現(xiàn)出非常高的QE，例如90%，這意味著非輻射衰減率比輻射衰減率慢到是其~1/10（即全體中的所有QD是相同的情況下；另一可能性是十分之一的QD是“死的”，因?yàn)樗哂蟹浅？斓姆禽椛渌p路徑）。

當(dāng)QD被以高強(qiáng)度激發(fā)時(shí)，有可能的是創(chuàng)建每一QD超過(guò)一個(gè)激子。QD的輻射率典型地為20ns，并且如果在第一次激發(fā)后的20ns內(nèi)發(fā)生第二次激發(fā)，QD可以具有兩個(gè)激子。最近的文獻(xiàn)顯示俄歇過(guò)程（Auger process）很可能在兩個(gè)激子的情況下或者在激子和單個(gè)電子或空穴（“帶電激子（trion）”）的情況下發(fā)生。俄歇過(guò)程在此情況下意指第一激子通過(guò)將其能量轉(zhuǎn)移至第二激子（或電子或空穴）非輻射地復(fù)合。這促使（第二激子的）空穴或電子的激發(fā)在帶中更高，其在這里將被稱(chēng)為“熱電子”或“熱空穴”。熱電子或空穴隨后再次熱放松到帶邊緣狀態(tài)，導(dǎo)致凈余的1個(gè)激子。該剩余激子可以通過(guò)發(fā)射光子輻射地復(fù)合?？傮w而言，QE因而已經(jīng)降低到QD的初始QE的50%，因?yàn)閮蓚€(gè)光子被用于激發(fā)兩個(gè)激子，但是畢竟導(dǎo)致1個(gè)發(fā)射光子。俄歇過(guò)程具有與輻射復(fù)合競(jìng)爭(zhēng)的一定速率（Г_Auger）。換言之，俄歇過(guò)程是非輻射衰減途徑的一個(gè)示例，其可以在它快速的情況下降低QE。遺憾的是，與輻射衰減時(shí)間（20ns）相比，QD中的俄歇過(guò)程是非常快的（數(shù)百皮秒直至1-2ns壽命）。因此，雙倍激子將最有可能具有降低50%的QE。

除了上文所述的過(guò)程之外，還存在可以在雙激子的情況下發(fā)生的所謂俄歇離子化過(guò)程。熱電子或熱空穴可以展現(xiàn)出如此大的能量（在帶邊緣之上2eV）以致于它可以“被噴射”到QD之外（或到表面）。結(jié)果是帶電的QD，并且一般認(rèn)為帶電的QD對(duì)QD的所謂閃爍行為負(fù)責(zé)；一旦帶電的QD被激發(fā)，結(jié)果得到的“帶電激子”還將經(jīng)歷導(dǎo)致再次導(dǎo)致帶電的QD的俄歇復(fù)合。因而，帶電QD不發(fā)射光，并且處于所謂“關(guān)斷狀態(tài)”中。一旦QD再次變成中性的（文獻(xiàn)沒(méi)有描述如何變成中性），QD處于“接通狀態(tài)”中?！敖油ā迸c“關(guān)斷”狀態(tài)之間的切換一般地在單QD光譜學(xué)中被觀察到，并且被稱(chēng)為閃爍?？傊硇x子化可以是對(duì)閃爍發(fā)生（即對(duì)QD變得帶電）負(fù)責(zé)的機(jī)制。閃爍在毫秒（ms）時(shí)間量度上發(fā)生并且有效降低了QE。

除了閃爍之外，這里提出了俄歇離子化過(guò)程還可以對(duì)QD退化負(fù)責(zé)。噴射的空穴或電子可能易于進(jìn)一步與QD周?chē)牟牧戏磻?yīng)，使得中和成為不可能（即永久關(guān)斷狀態(tài)）?？商鎿Q地，噴射的電子或空穴可以誘發(fā)另外的退化機(jī)制。

雙激子的形成不是期望的，因?yàn)樗赡芤饘?dǎo)致降低的QE的俄歇復(fù)合，它可能引起導(dǎo)致有效降低QE的閃爍的俄歇離子化，并且它可能引起可能成為QD退化的原因的俄歇離子化。

本發(fā)明的一個(gè)重要方面是，QD的飽和發(fā)生在與LED應(yīng)用相關(guān)的藍(lán)色強(qiáng)度處。下文給出簡(jiǎn)短的計(jì)算，其中下述內(nèi)容被給出：

- 吸收截面（σ）是關(guān)于QD吸光有多好的量度并且以cm²為單位給出。QD的σ取決于其（核/殼）結(jié)構(gòu)和尺寸。在文獻(xiàn)中，描述了用于具有大約600nm的發(fā)射的CdSe/CdS核/殼QD的4E^-15cm²的σ。然而，這些QD在尺寸方面為4.8nm，其中核-殼QD典型地為7.5nm（或更大，直至20nm）。假定CdS具有與CDSe近似相同的σ，并且對(duì)尺寸進(jìn)行修正，據(jù)計(jì)算，7.5nm直徑的典型核/殼QD具有~1.5E^-14cm²的σ。

- QD的輻射衰減時(shí)間τ典型地為20ns（輻射衰減時(shí)間τ是上文提及的輻射率Г_rad的倒數(shù)）。

- 光子通量F（cm^-2s^-1）是每秒通過(guò)一定面積的光子的量。在450nm的波長(zhǎng)（4.4E^-19J的光子能量）以及10W/cm²的藍(lán)色通量密度的情況下，光子通量F=2.3E¹⁹光子/s/cm²

- 激發(fā)態(tài)的片段（U）被定義為：

U = F* τ* σ （等式2）

并且它是關(guān)于單個(gè)QD在一定的通量密度下處于激發(fā)態(tài)中的時(shí)間片段的量度，但是也可以被看作在給定的時(shí)刻處于激發(fā)態(tài)中的全體的QD的片段（并且為無(wú)單位數(shù)字）。

使用上述等式2，對(duì)于具有σ~1.5E-14cm²且τ=20ns的QD，在10W/cm²的通量密度下QD處于激發(fā)態(tài)中的時(shí)間片段可以被計(jì)算為~0.007。這意味著在該通量密度下QD在其時(shí)間的大致1%內(nèi)處于激發(fā)態(tài)中（或者QD的幾乎1%在給定的時(shí)刻處于激發(fā)態(tài)中）。從等式2清楚的是，在激發(fā)態(tài)的片段與通量密度之間存在線性關(guān)系。

可以看到，在100W/cm²的情況下,QD的7%處于激發(fā)態(tài)中（或者QD在其時(shí)間的7%內(nèi)處于其激發(fā)態(tài)中）。要注意的一個(gè)重要事實(shí)是，在450nm處QD的吸收截面不改變，如果它處于激發(fā)態(tài)中的話。因而，在100W/cm²的情況下，QD在其吸收光子的同時(shí)處于激發(fā)態(tài)中的機(jī)會(huì)為7%（導(dǎo)致雙激子）。緊隨俄歇過(guò)程之后，該雙激子導(dǎo)致僅1個(gè)發(fā)射光子。因而，對(duì)該示例而言，QE降低7%。在更高通量密度下QE的這種降低被稱(chēng)為飽和淬火。

要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于所謂巨大QD，QD的吸收截面變得更大，為了更好的穩(wěn)定性這是優(yōu)選的。然而，截面的增大意味著飽和淬火在甚至更低的通量下開(kāi)始。例如，巨大QD可以大到15nm，而非7.5nm。這意味著吸收截面的8倍增大（吸收截面隨QD體積線性縮放）。如果截面增大8倍，則QE在10W/cm²下被淬火~6%（對(duì)比0.7%）并且在100W/cm²下被淬火60%（對(duì)比針對(duì)7.5nm QD的7%）。

如早先提及的，俄歇過(guò)程不僅導(dǎo)致淬火，而且可以對(duì)QD的退化負(fù)責(zé)。甚至在相對(duì)低水平的0.01（1%）的U的情況下，這可以顯著影響QD穩(wěn)定性。

在UV-LED將被使用的情況下，飽和的問(wèn)題變得甚至更大，因?yàn)镼D的吸收截面在從例如450nm走向365nm時(shí)迅速增大（可以為5-10倍大）。

QD的飽和（即雙激子）可以通過(guò)一些務(wù)實(shí)的方法（比如使用中等功率的LED）規(guī)避，從而首先將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成黃色（用于黃色的QD的截面為~2-5倍?。?或者將QD置于附近或遠(yuǎn)程配置中，在該配置中藍(lán)色通量“被展開(kāi)”?？商鎿Q地，QD的殼成分被制成使得它吸收較少的光。然而，由于這將降低單個(gè)QD被激發(fā)的可能性，將需要更多數(shù)量的QD來(lái)實(shí)現(xiàn)相同量的轉(zhuǎn)換，并且典型地為了良好的穩(wěn)定性將需要厚殼。因此，要求針對(duì)該問(wèn)題的更系統(tǒng)的解決方案以實(shí)現(xiàn)針對(duì)高功率LED應(yīng)用、超高亮度源或者甚至激光器的QD的使用。

因而，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種可替換的基于量子點(diǎn)的系統(tǒng)，其可以以高量子效率用于量子點(diǎn)，其優(yōu)選地進(jìn)一步至少部分地消除上述缺陷中的一個(gè)或多個(gè)，尤其其中效率（功效）損失顯著降低。特別地，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種可替換的基于量子點(diǎn)的光轉(zhuǎn)換器和/或一種可替換的包括這樣的光轉(zhuǎn)換器的照明設(shè)備。

這里提出了通過(guò)經(jīng)由（在量子點(diǎn)處）局部地增大光子態(tài)密度（PDOS）而減少Q(mào)D的輻射衰減時(shí)間（τ）來(lái)規(guī)避雙激子的形成。根據(jù)費(fèi)米黃金定律，輻射衰減率線性相關(guān)于PDOS：

T_i→ _f = 2π/h * M² *ρ （等式3）

其中T_i→_f是躍遷概率（與τ有關(guān)），h是普朗克常數(shù)，M是應(yīng)對(duì)光躍遷（激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的相互作用）的矩陣元，且ρ是終態(tài)的密度（即PDOS）。

在真空中，PDOS是波長(zhǎng)的函數(shù)并且自然（by nature）給出。然而，存在通過(guò)近年來(lái)的材料發(fā)展實(shí)現(xiàn)的局部增大光學(xué)態(tài)密度的手段。這可以通過(guò)光子晶體和/或（周期性的）等離子體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

在光子晶體的情況下，PDOS可以例如通過(guò)高和低折射率材料的周期性結(jié)構(gòu)來(lái)改變。為了影響可見(jiàn)光的PDOS，該結(jié)構(gòu)的周期性應(yīng)當(dāng)在（可見(jiàn)）光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，即350-750nm。光子晶體可以例如通過(guò)在被空氣矩陣或低折射率材料（例如硅樹(shù)脂）圍繞的規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)中放置透明的高折射率顆粒（比如TiO_x、ZrO₂、Al₂O₃等，其中TiO_x中的x為例如（大約）2）來(lái)制成，但是其他選項(xiàng)也是可能的，比如氣孔的晶格，并且由如本領(lǐng)域描述的包含量子點(diǎn)的襯底制成。該規(guī)則結(jié)構(gòu)例如通過(guò)在六邊形包封中顆粒的自組裝來(lái)實(shí)現(xiàn)?？商鎿Q地，這樣的周期性結(jié)構(gòu)可以通過(guò)納米壓印技術(shù)制成。

在等離子體結(jié)構(gòu)的情況下，存在電場(chǎng)的強(qiáng)烈的局部增強(qiáng)。示例是鋁、銀或金納米顆粒，作為用于創(chuàng)建等離子體結(jié)構(gòu)的元素的示例，其顯示出與可見(jiàn)范圍內(nèi)光的電場(chǎng)的強(qiáng)烈諧振。該諧振引起用于一定頻率（波長(zhǎng)）范圍的局部電場(chǎng)的強(qiáng)烈增強(qiáng)，這實(shí)際上是局部PDOS的增大。增強(qiáng)因子是數(shù)量級(jí)。這意味著輻射衰減率可以增強(qiáng)若干數(shù)量級(jí)，并且因而雙激子的形成被規(guī)避或者至少?gòu)?qiáng)烈減少。等離子體材料也可以被結(jié)構(gòu)化以在一定方向上引導(dǎo)局部場(chǎng)增強(qiáng)，如本領(lǐng)域所提及。等離子體結(jié)構(gòu)可以是規(guī)則的或不規(guī)則的。在后者中，可能存在具有規(guī)則的布置元素以創(chuàng)建期望頻率的域，但是這些域相互不同地取向。在本文中，例如在光子光學(xué)結(jié)構(gòu)的情況下的透明的高折射率顆?；蛘呃缭诘入x子體光學(xué)結(jié)構(gòu)的情況下的金屬元素在本文中也被指示為元素。這些元素可以構(gòu)成光子光學(xué)結(jié)構(gòu)或等離子體光學(xué)結(jié)構(gòu)。

作為減少雙激子形成的一種可替換方式，可以使用光子晶體局部地減小藍(lán)色通量。如果光子晶體被構(gòu)建成使得它具有例如大約450nm的光學(xué)帶隙，那么那些模式將在光子晶體內(nèi)被“禁止”。換言之，與藍(lán)色（或UV）LED源諧振的頻率的局部PDOS被減小，這將導(dǎo)致減小的藍(lán)色通量。在此情況下，實(shí)際上需要更多的QD以便仍然得到藍(lán)色到黃色/紅色光的足夠轉(zhuǎn)換。

如針對(duì)QD所觀察到的飽和淬火對(duì)QD而言是相當(dāng)獨(dú)特的并且不會(huì)發(fā)生于染料或稀土磷光體，其在飽和時(shí)一般地示出自感應(yīng)透明（一旦在激發(fā)態(tài)中在激發(fā)波長(zhǎng)處強(qiáng)烈減少的吸收）。

因而，在第一方面中，本發(fā)明提供了一種照明設(shè)備（“設(shè)備”），包括：

a）光轉(zhuǎn)換器（或“波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器”），其包括光接收面；

b）固態(tài)光源，其被配置成生成特別地在光接收面處具有至少10W/cm²、如至少20W/cm²、甚至更特別地至少50W/cm²的光子通量的光源光，其中光轉(zhuǎn)換器被配置成將光源光的至少部分轉(zhuǎn)換成具有第一頻率的光轉(zhuǎn)換器光，其中光轉(zhuǎn)換器包括處于特別地選自光子晶體結(jié)構(gòu)和等離子體結(jié)構(gòu)的光學(xué)結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體量子點(diǎn)（“量子點(diǎn)”），并且其中量子點(diǎn)特別地具有至少80%（比如至少85%）、甚至更特別地至少90%（如至少95%）的量子效率。

特別地，該光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置成增加光轉(zhuǎn)換器中的且與第一頻率諧振的光子態(tài)密度（PDOS）。特別地，該光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置成局部地增加量子點(diǎn)附近的且與第一頻率諧振的光子態(tài)密度（PDOS），以用于降低飽和淬火。短語(yǔ)“其中該光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置成增加光轉(zhuǎn)換器中的且與第一頻率諧振的光子態(tài)密度”特別地指示該光學(xué)結(jié)構(gòu)增加狀態(tài)的PDOS，特別是在量子點(diǎn)處（局部地）增加PDOS。具有這些狀態(tài)的該光學(xué)結(jié)構(gòu)具有與量子點(diǎn)的發(fā)射光的頻率諧振的特定頻率。

因而，本文中使用了光子材料和等離子體材料增強(qiáng)QD的輻射衰減率以防止飽和淬火的能力。令人驚奇地，看起來(lái)，利用這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)可以維持量子點(diǎn)的效率并且照明設(shè)備的功效可以是高的。而在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，高效率的量子點(diǎn)可以顯示出明顯降低的效率，在當(dāng)前的光學(xué)結(jié)構(gòu)中效率可以保持高，甚至在大量光照條件下，比如至少10W/cm²（如至少20W/cm²）、甚至更特別地至少50W/cm²。因而，鑒于具有量子點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)在高強(qiáng)度光照（例如類(lèi)似于常規(guī)的一般照明應(yīng)用）下效率是低的，在本發(fā)明的情況下效率（或功效）可以非常高。進(jìn)一步地，隨著光轉(zhuǎn)換器上的光源光的功率在大的強(qiáng)度范圍之上、比如在20-400W/cm²的范圍中增加，不同于基于光轉(zhuǎn)換器的加熱預(yù)期，可能在功效方面沒(méi)有明顯減小。

在另外一個(gè)方面中，本發(fā)明還提供了光轉(zhuǎn)換器本身，即包括被配置成從光源接收光源光的光接收面的光轉(zhuǎn)換器，其中該光轉(zhuǎn)換器被配置成將光源光的至少部分轉(zhuǎn)換成具有第一頻率的光轉(zhuǎn)換器光，其中該光轉(zhuǎn)換器包括處于選自光子晶體結(jié)構(gòu)和等離子體結(jié)構(gòu)的光學(xué)結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。特別地，該光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置成增加光轉(zhuǎn)換器中的且與第一頻率諧振的光子態(tài)密度（PDOS）。特別地，該光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置成局部地增加量子點(diǎn)處的且與第一頻率諧振的光子態(tài)密度（PDOS），以用于降低飽和淬火。進(jìn)一步地，特別地量子點(diǎn)具有至少80%（比如至少85%）、甚至更特別地至少90%（如至少95%）的量子效率。

因此，本發(fā)明還提供了包括處于選自光子晶體結(jié)構(gòu)和等離子體結(jié)構(gòu)的光學(xué)結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體量子點(diǎn)的光轉(zhuǎn)換器的使用，其中該光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置成增加量子點(diǎn)附近的且與第一頻率諧振的光子態(tài)密度以用于降低飽和淬火，并且其中量子點(diǎn)具有至少80%（比如至少85%）、甚至更特別地至少90%（比如至少95%）的量子效率，以便防止量子點(diǎn)的飽和淬火。

光轉(zhuǎn)換器包括光學(xué)結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“光學(xué)結(jié)構(gòu)”還可以涉及多個(gè)相同的或多個(gè)不同的光學(xué)結(jié)構(gòu)。光轉(zhuǎn)換器可以特別地包括光子晶體結(jié)構(gòu)和等離子體結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)。因而，這些（兩個(gè)）結(jié)構(gòu)的組合也可以應(yīng)用在光轉(zhuǎn)換器內(nèi)的單個(gè)組合結(jié)構(gòu)中和/或分離的結(jié)構(gòu)（或域）中。

光子晶體或結(jié)構(gòu)是周期性光學(xué)納米結(jié)構(gòu)，其以與離子晶格影響固體中的電子的方式幾乎相同的方式影響光子的運(yùn)動(dòng)。等離子體結(jié)構(gòu)可以生成表面等離子體，其從光與金屬-電介質(zhì)材料的相互作用中產(chǎn)生。在特定條件下，入射光與表面等離子體耦合以創(chuàng)建自持的、傳播的電磁波，其被稱(chēng)為表面等離子體激元（SPP）。兩種結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是超材料。兩種材料可以與特定頻率（或波長(zhǎng)）處的光相互作用，在該頻率處這些材料可以被調(diào)諧。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何制作這些材料。因而，那些超材料可以在光學(xué)結(jié)構(gòu)中所包括的量子點(diǎn)的發(fā)射頻率處被調(diào)諧并且可以局部地增加PDOS。

光轉(zhuǎn)換器光至少由在被光源光激發(fā)時(shí)提供發(fā)光的（多個(gè)）量子點(diǎn)生成。下文中可以找到關(guān)于量子點(diǎn)和光源的另外的信息。因而，光轉(zhuǎn)換器光至少包括由（多個(gè)）量子點(diǎn)生成的光。然而，光轉(zhuǎn)換器還可以包括不同于（光學(xué)結(jié)構(gòu)所包括的）量子點(diǎn)的一種或多種發(fā)光材料。因而，光轉(zhuǎn)換器光還可以包括來(lái)自除光學(xué)結(jié)構(gòu)所包括的量子點(diǎn)之外的其他發(fā)光材料的發(fā)光。

光學(xué)結(jié)構(gòu)的（頻率或波長(zhǎng)）特別地被設(shè)計(jì)成與（光轉(zhuǎn)換器光的）第一頻率的頻率（或波長(zhǎng)）諧振。一般地，光轉(zhuǎn)換器光的該第一頻率將不等于光源光的頻率。特別地，該頻率將更低（即該波長(zhǎng)將更長(zhǎng)）（降頻轉(zhuǎn)換原理）。

光轉(zhuǎn)換器可以基本上由光學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但是可選地也可以包括其他特征，比如發(fā)光材料層、光學(xué)透鏡、濾光器等中的一個(gè)或多個(gè)。進(jìn)一步地，光轉(zhuǎn)換器可以包括單個(gè)規(guī)則的光學(xué)結(jié)構(gòu)或多個(gè)規(guī)則的光學(xué)結(jié)構(gòu)。該多個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)可以是大體相同的，即特別地與第一頻率諧振。

然而，光轉(zhuǎn)換器也可以包括與多個(gè)（不同的）第一頻率諧振的多個(gè)（不同的）光學(xué)結(jié)構(gòu)。以此方式，量子點(diǎn)的發(fā)射的帶寬內(nèi)的不同發(fā)射頻率/波長(zhǎng)可以變成與光學(xué)結(jié)構(gòu)的頻率/多個(gè)頻率諧振。可替換地或此外，（多個(gè)）量子點(diǎn)可以提供不同的顏色，比如藍(lán)色、綠色、黃色、橙色和紅色中兩種或更多種。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器還可以被配置有與提供可見(jiàn)光譜內(nèi)的不同波長(zhǎng)處的發(fā)射的不同量子點(diǎn)的不同頻率諧振的光學(xué)結(jié)構(gòu)。該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器因而可以包括單個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)或多個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)。該多個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)可以是以不同的周期性在一個(gè)（擴(kuò)展的）光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)可得到的，但是可替換地或此外也可以在不同的域、或者甚至光轉(zhuǎn)換器內(nèi)的不同顆粒內(nèi)提供。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換器包括被配置成將光源光的至少部分轉(zhuǎn)換成具有第一頻率的分布的光轉(zhuǎn)換器光的多個(gè)（相互）不同的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。

在一個(gè)特定實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換器可以包括處于光學(xué)結(jié)構(gòu)中的多個(gè)量子點(diǎn)，其中該光學(xué)結(jié)構(gòu)包括等離子體結(jié)構(gòu)，并且其中該等離子體結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)。不規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，光轉(zhuǎn)換器光可以在不同的方向上逃逸。然而，可替換地或此外，光學(xué)結(jié)構(gòu)還可以包括規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)。

可替換地或此外，光轉(zhuǎn)換器可以包括包含多個(gè)量子點(diǎn)的多晶光子晶體。如上文所指示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以因而包括單個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)，其可以在光子晶體的情況下是或包括單晶光子晶體。然而，光轉(zhuǎn)換器因而還可以包括多晶光子晶體結(jié)構(gòu)。這可以像一種具有不同取向的結(jié)晶域的（不規(guī)則的）系統(tǒng)，但是它還可以包括嵌入在光轉(zhuǎn)換器中的結(jié)晶光子顆粒。

因而，在一個(gè)實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)域，其中該光學(xué)結(jié)構(gòu)域被配置成增加在一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)處且與所述一個(gè)或多個(gè)量子點(diǎn)的第一頻率諧振的光子態(tài)密度。這些域可以形成或可以不形成超級(jí)結(jié)構(gòu)。然而，相鄰域可以具有不同的取向和/或不同的光學(xué)頻率（將會(huì)與QD發(fā)射頻率諧振）。該不同域在一個(gè)實(shí)施例中可以照此生長(zhǎng)或生成。然而，在另一實(shí)施例中，包括規(guī)則的光學(xué)結(jié)構(gòu)的材料可以被處理成顆粒。這樣的顆粒可以例如被嵌入在晶核（host）材料中。以這樣的方式，光轉(zhuǎn)換器可以被提供有某種多晶光學(xué)結(jié)構(gòu)。

特別地對(duì)于等離子體結(jié)構(gòu)，可能合意的是具有處于距構(gòu)成等離子體結(jié)構(gòu)的等離子體元素非零距離處的量子點(diǎn)核。特別地，該核與諸如金屬（等離子體）元素之類(lèi)的等離子體元素之間的最短距離可以為至少5nm，比如至少10nm。這可以例如通過(guò)核上的涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如在核-殼量子點(diǎn)的情況下。裸核（即裸量子點(diǎn)）也可以被應(yīng)用，但是因而特別地被布置在等離子體元素的至少5nm的最短距離處。這樣的涂層或殼可以例如是二氧化硅涂層或殼，盡管量子點(diǎn)也可以是諸如二氧化硅結(jié)構(gòu)之類(lèi)的更大結(jié)構(gòu)的部分。通過(guò)這些方式，量子點(diǎn)核與等離子體元素之間的距離可以容易地調(diào)諧。由此，該核與光學(xué)結(jié)構(gòu)的元素之間的最佳距離也可以調(diào)諧。進(jìn)一步看來(lái)，量子點(diǎn)上的一些涂層可以提供另外的有利效果，特別是在穩(wěn)定性和效率方面。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，量子點(diǎn)包括二氧化硅涂層。除了二氧化硅之外的其他涂層，如氧化鋁、二氧化鈦或兩個(gè)或更多涂層的組合，也可以是可能的。要注意的是，本文所描述的量子點(diǎn)也可以包括核-殼量子點(diǎn)或QD棒（其也可以是核-殼類(lèi)型）（也參見(jiàn)下文）。這樣涂覆的量子點(diǎn)可以包括在光學(xué)結(jié)構(gòu)中?？商鎿Q地，該涂層可以形成光學(xué)結(jié)構(gòu)的部分。例如，可以在（多個(gè)）量子點(diǎn)周?chē)L(zhǎng)光學(xué)結(jié)構(gòu)并且由此提供該光學(xué)結(jié)構(gòu)并且隱含地提供涂層。因而，在另外的一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)包括二氧化硅結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)特定實(shí)施例中，量子點(diǎn)具有到光學(xué)結(jié)構(gòu)所包括金屬結(jié)構(gòu)的至少5nm、特別地至少10nm、甚至更特別地至少15nm的最短距離。特別地，在等離子體結(jié)構(gòu)的情況下，可以使用金屬元素。因而，在這樣的光轉(zhuǎn)換器中，特別地量子點(diǎn)被布置在至少5nm、特別地至少10nm、甚至更特別地至少15nm的距離處。這看起來(lái)（進(jìn)一步）增強(qiáng)了效率。太低的距離可以提供非輻射衰減路徑。特別地，本文指示的距離是指最短距離，甚至更特別地是指數(shù)值平均的最短距離。進(jìn)一步地，如上文所指示，該距離特別地為QD核與（金屬）等離子體元素之間的最短距離。也如上文所指示，為了獲得這樣的最小距離，可以應(yīng)用例如涂層（如殼）或圍繞裸QD的結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地或此外，可以應(yīng)用巨大量子點(diǎn)。

因而，在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)可以包括光子晶體結(jié)構(gòu)和等離子體光學(xué)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)，其中諸如等離子體結(jié)構(gòu)之類(lèi)的所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括包含所述量子點(diǎn)的二氧化硅結(jié)構(gòu)。這也可以包括包含光子結(jié)構(gòu)元素（如空穴等）和/或等離子體元素的二氧化硅結(jié)構(gòu)，比如可以提供等離子體結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)。特別地，所述量子點(diǎn)（更精確地，量子點(diǎn)核）（在這樣的結(jié)構(gòu)中）具有到金屬結(jié)構(gòu)（或其他等離子體結(jié)構(gòu)）和/或光學(xué)結(jié)構(gòu)（30）所包括的光子晶體結(jié)構(gòu)元素的至少5nm的最短距離。

在一個(gè)特定實(shí)施例中，（多個(gè)）量子點(diǎn)具有至少90%、甚至更特別地至少95%的量子效率。即使那樣，利用目前提供的解決方案，光轉(zhuǎn)換器和/或照明設(shè)備的效率（或功效）可以是非常高的。（多個(gè)）量子點(diǎn)在光轉(zhuǎn)換器中可以具有4ns或更少、比如2ns或更少、或甚至1ns或更少的輻射衰減時(shí)間。因而，在光轉(zhuǎn)換器之外或者更特別地在光學(xué)結(jié)構(gòu)之外，發(fā)射的輻射衰減可以在至少10ns的范圍中，比如至少15ns、如至少20ns，比如至少在15-50ns的范圍中，比如20-40ns。然而，在本文所述的光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)，輻射壽命可以顯著減少，比如在原始輻射衰減時(shí)間的1/5或更少、或甚至1/10或更少的范圍中。據(jù)我們所知，不存在通過(guò)這些光子或等離子體結(jié)構(gòu)降低QD飽和的已知示例。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在高通量密度下高效的（QD轉(zhuǎn)換的）LED光源，例如LED燈、聚光燈、室外照明、汽車(chē)照明和/激光應(yīng)用。

術(shù)語(yǔ)“量子點(diǎn)”或“發(fā)光量子點(diǎn)”也可以指不同類(lèi)型的量子點(diǎn)（即具有不同光譜特性的量子點(diǎn)）的組合。QD在本文中也被指示為“波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器納米顆?！?。術(shù)語(yǔ)“量子點(diǎn)”特別地是指（在利用諸如UV輻射之類(lèi)的適當(dāng)輻射激發(fā)時(shí)）在UV、可見(jiàn)或IR的一個(gè)或多個(gè)中發(fā)光的量子點(diǎn)。

在本文中被指示為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器納米顆粒的量子點(diǎn)或發(fā)光納米顆?？梢岳绨ㄟx自由（核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）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和HgZnSTe構(gòu)成組中的II-VI族化合物半導(dǎo)體量子點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光納米顆?？梢岳缡沁x自由（核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InGaP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs和InAlPAs構(gòu)成組中的III-V族化合物半導(dǎo)體量子點(diǎn)。在又一個(gè)另外實(shí)施例中，發(fā)光納米顆粒可以例如是選自由（核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）CuInS₂、CuInSe₂、CuGaS₂、CuGaSe₂、AgInS₂、AgInSe₂、AgGaS₂和AgGaSe₂構(gòu)成組中的I-III-VI2黃銅礦型半導(dǎo)體量子點(diǎn)。在另外的又一實(shí)施例中，發(fā)光納米顆?？梢岳缡牵ê?殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）I-V-VI2半導(dǎo)體量子點(diǎn)，比如選自由（核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）LiAsSe₂、NaAsSe₂和KAsSe₂構(gòu)成的組。在另外的又一實(shí)施例中，發(fā)光納米顆?？梢岳缡牵ê?殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）IV-VI族化合物半導(dǎo)體納米晶體，比如SbTe。在一個(gè)特定實(shí)施例中，發(fā)光納米顆粒選自由（核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組） InP、CuInS₂、CuInSe₂、CdTe、CdSe、CdSeTe、AgInS₂和AgInSe₂構(gòu)成的組。在另外的又一實(shí)施例中，發(fā)光納米顆粒可以例如是選自上文所述的具有內(nèi)部摻雜物的材料（比如ZnSe:Mn、ZnS:Mn）的（核-殼量子點(diǎn)的，其中核選自由下述構(gòu)成的組）II-VI、III-V、I-III-V和IV-VI族化合物半導(dǎo)體納米晶體之一。摻雜元素可以選自Mn、Ag、Zn、Eu、S、P、Cu、Ce、Tb、Au、Pb、Tb、Sb、Sn和Tl。在本文中，基于發(fā)光納米顆粒的發(fā)光材料也可以包括不同類(lèi)型的QD，比如CdSe和ZnSe:Mn。

看起來(lái)特別有利的是使用II-VI量子點(diǎn)。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，基于半導(dǎo)體的量子點(diǎn)包括II-VI量子點(diǎn)，其特別地選自由（核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由下述構(gòu)成的組）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和HgZnSTe構(gòu)成的組，甚至更特別地選自由CdS、CdSe、CdSe/CdS和CdSe/CdS/ZnS構(gòu)成的組。

發(fā)光納米顆粒（沒(méi)有涂層）可以具有處于大約2-50nm、比如2-20nm、特別地2-10nm、甚至更特別地2-5nm的范圍中的尺度；特別地，納米顆粒的至少90%分別具有處于所指示的范圍中的尺度（即例如納米顆粒的至少90%具有處于2-50nm的范圍中的尺度，或者特別地納米顆粒的至少90%具有處于2-5nm的范圍中的尺度）。術(shù)語(yǔ)“尺度”特別地是指長(zhǎng)度、寬度和直徑中的一個(gè)或多個(gè)，這取決于納米顆粒的形狀。

在一個(gè)實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器納米顆粒具有在從大約1納米（nm）至大約1000納米的范圍中的平均顆粒尺寸，并且優(yōu)選地在從大約1nm至大約100nm的范圍中。在一個(gè)實(shí)施例中，納米顆粒具有在從大約1nm至大約20nm的范圍中的平均顆粒尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，納米顆粒具有在從大約1nm至大約10nm的范圍中的平均顆粒尺寸。

典型的點(diǎn)由二元合金制成，比如硒化鎘、硫化鎘、砷化銦和磷化銦。然而，點(diǎn)也可以由三元合金制成，比如硫硒化鎘。這些量子點(diǎn)可以在量子點(diǎn)體積內(nèi)包含少至100至100000個(gè)原子，量子點(diǎn)體積具有10至50個(gè)原子的直徑。這對(duì)應(yīng)于大約2至10納米。例如，可以提供具有大約3nm直徑的諸如CdSe、InP或CuInSe₂之類(lèi)的球形顆粒。發(fā)光納米顆粒（沒(méi)有涂層）可以具有球形、立方體、棒、線、盤(pán)、多腳（multi-pods）等形狀，其在一個(gè)尺度中具有小于10nm的尺寸。例如，可以提供具有20nm的長(zhǎng)度和4nm的直徑的CdSe納米棒。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，基于半導(dǎo)體的發(fā)光量子點(diǎn)包括核-殼量子點(diǎn)。在另外又一實(shí)施例中，基于半導(dǎo)體的發(fā)光量子點(diǎn)包括棒中點(diǎn)納米顆粒。也可以應(yīng)用不同類(lèi)型的顆粒的組合。這里，術(shù)語(yǔ)“不同類(lèi)型”可以涉及不同的幾何結(jié)構(gòu)以及涉及不同類(lèi)型的半導(dǎo)體發(fā)光材料。因而，（上文所指示的）量子點(diǎn)或發(fā)光納米顆粒中的兩種或更多種的組合也可以被應(yīng)用。

一種制造半導(dǎo)體納米晶體的方法的（比如WO2011/031871導(dǎo)出的）一個(gè)示例是膠體生長(zhǎng)過(guò)程。膠體生長(zhǎng)通過(guò)將M供體和X供體注射到熱協(xié)調(diào)溶劑中而發(fā)生。用于制備單分散半導(dǎo)體納米晶體的優(yōu)選方法的一個(gè)示例包括注射到熱的、協(xié)調(diào)溶劑中的諸如二甲基鎘之類(lèi)的有機(jī)金屬試劑的熱解。這允許離散成核并且導(dǎo)致半導(dǎo)體納米晶體的宏觀量的受控生長(zhǎng)。該注射產(chǎn)生可以以受控方式生長(zhǎng)以形成半導(dǎo)體納米晶體的核心（nucleus）。反應(yīng)混合物可以被柔和地加熱以生長(zhǎng)和退火半導(dǎo)體納米晶體。樣本中的半導(dǎo)體納米晶體的平均尺寸和尺寸分布取決于生長(zhǎng)溫度。維持穩(wěn)定生長(zhǎng)所必需的生長(zhǎng)溫度隨著平均晶體尺寸的增加而增加。半導(dǎo)體納米晶體是半導(dǎo)體納米晶體群組中的成員。作為離散成核和受控生長(zhǎng)的結(jié)果，可以被獲得的該半導(dǎo)體納米晶體群組具有直徑的窄尺寸分布。直徑的小尺寸分布也可以被稱(chēng)為尺寸。優(yōu)選地，單分散群組顆粒包括顆粒群組，其中該群組中的顆粒的至少大約60%落在指定的顆粒尺寸范圍內(nèi)。

在一個(gè)實(shí)施例中，納米顆?？梢园ò雽?dǎo)體納米晶體，該半導(dǎo)體納米晶體包括包含第一半導(dǎo)體材料的核和包含第二半導(dǎo)體材料的殼，其中該殼設(shè)置在核的表面的至少部分之上。包括核和殼的半導(dǎo)體納米晶體也被稱(chēng)為“核/殼”半導(dǎo)體納米晶體。上文所指示的任何材料可以特別地被用作核。因此，短語(yǔ)“核-殼量子點(diǎn)，其中核選自由......構(gòu)成的組”被應(yīng)用在一些上述量子點(diǎn)材料列表中。術(shù)語(yǔ)“核-殼”也可以指“核-殼-殼”等，其包括梯度合金殼或棒中點(diǎn)等。

例如，半導(dǎo)體納米晶體可以包括具有分子式MX的核，其中M可以是鎘、鋅、鎂、汞、鋁、鎵、銦、鉈或其混合物，并且X可以是氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、銻或其混合物。適合用作半導(dǎo)體納米晶體核的材料的示例包括但不限于，ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InGaP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括前述中任一項(xiàng)的合金和/或包括前述中任一項(xiàng)的混合物，包括三元或四元混合物或合金。

殼可以是具有與核的成分相同或不同的成分的半導(dǎo)體材料。殼包括核半導(dǎo)體納米晶體的表面上的半導(dǎo)體材料的外涂層，其可以包括IV族元素、II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、包括前述中任一項(xiàng)的合金和/或包括前述中任一項(xiàng)的混合物，包括三元或四元混合物或合金。示例包括但不限于，ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InGaP、InSb、AlAs、AIN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括前述中任一項(xiàng)的合金和/或包括前述中任一項(xiàng)的混合物。例如，ZnS、ZnSe或CdS外涂層可以生長(zhǎng)在CdSe或CdTe半導(dǎo)體納米晶體上。例如在美國(guó)專(zhuān)利6,322,901中描述了一種外涂層過(guò)程。通過(guò)在外涂層和監(jiān)控核的吸收光譜期間調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的溫度，可以獲得具有高發(fā)射量子效率和窄尺寸分布的外涂覆材料。外涂層可以包括一個(gè)或多個(gè)層。外涂層包括至少一種與核的成分相同或不同的半導(dǎo)體材料。優(yōu)選地，外涂層具有從大約1個(gè)至大約10個(gè)單層的厚度。一種外涂層還可以具有大于10個(gè)單層的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，超過(guò)一個(gè)外涂層包括在核上。

在一個(gè)實(shí)施例中，周?chē)摹皻ぁ辈牧峡梢跃哂写笥诤瞬牧系膸兜膸?。在某些其他?shí)施例中，周?chē)臍げ牧峡梢跃哂行∮诤瞬牧系膸兜膸丁?/p>

在一個(gè)實(shí)施例中，殼被選擇以便具有接近“核”襯底的原子間距的原子間距。在某些其他實(shí)施例中，殼和核材料可以具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。

半導(dǎo)體納米晶體（核）殼材料的示例包括而不限于：基于半導(dǎo)體的紅色（例如（CdSe）ZnS（核）殼）、綠色（例如（CdZnSe）CdZnS（核）殼等）和藍(lán)色（例如（CdS）CdZnS（核）殼）（也進(jìn)一步參見(jiàn)上文例如特定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器納米顆粒）。

在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體納米晶體優(yōu)選地具有與其附接的配體，比如例如WO2011/031871中所述。在一個(gè)實(shí)施例中，配體可以來(lái)源于在生長(zhǎng)過(guò)程期間使用的協(xié)調(diào)溶劑。在一個(gè)實(shí)施例中，表面可以通過(guò)重復(fù)暴露在過(guò)度的競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)調(diào)基團(tuán)下以形成重迭層來(lái)修改。

例如，包裹的半導(dǎo)體納米晶體的分散可以用諸如吡啶之類(lèi)的協(xié)調(diào)有機(jī)化合物來(lái)處理，以便產(chǎn)生容易分散在吡啶、甲醇和芳烴中但在脂肪族溶劑中不再分散的微晶。這樣的表面交換過(guò)程可以利用能夠協(xié)調(diào)到半導(dǎo)體納米晶體的外表面或與其結(jié)合的任何化合物實(shí)施，該化合物包括例如羧酸、膦類(lèi)化合物、硫醇、胺和磷酸鹽。半導(dǎo)體納米晶體可以暴露于短鏈聚合物，其展現(xiàn)出對(duì)表面的親和力并且其在具有對(duì)半導(dǎo)體納米晶體懸浮或分散在其中的液體介質(zhì)的親和力的一部分中終止。這樣的親和力提高了懸浮的穩(wěn)定性并且阻止半導(dǎo)體納米晶體的絮凝。

更特別地，協(xié)調(diào)配體可以具有分子式：

（Y-）_k-n-（X）-（-L）_n

其中k為2、3、4或5且n為1、2、3、4或5，使得k-n不小于零；X為O、OS、O-Se、O-N、O-P、O-As、S、S=O、SO2、Se、Se=O、N、N=O、P，P=O，C=O As、或As=O；Y和L中的每一個(gè)獨(dú)立地為H、OH、芳基、雜芳基、或者直或分支C2-18烴鏈，其可選地包含至少一個(gè)雙鍵、至少一個(gè)三鍵或至少一個(gè)雙鍵和一個(gè)三鍵。烴鏈可以可選地用一個(gè)或多個(gè)C1-4烷基、C2-4烯基、C2-4炔基、C1-4烷氧基、羥基、鹵素（halo）、氨基、硝基、氰基、C3-5環(huán)烷基、3-5元雜環(huán)烷基、芳基、雜芳基、Cl-4烷基碳氧基、Cl-4烷基氧碳基、Cl-4烷基碳基或甲酰代替。該烴鏈也可以可選地被-O-、-S-、-N（Ra）-、-N（Ra）-C（O）-O-、-O-C（O）-N（Ra）-、-N（Ra）-C（O）-N（Rb）-、-O-C（O）-O-、-P（Ra）-或-P（O）（Ra）-中斷。Ra和Rb中的每一個(gè)獨(dú)立地為氫、烷基、烯基、炔基、烷氧基、烴烷基、羥基或鹵代烷基。芳基基團(tuán)是代替的或未被代替的環(huán)芳基基團(tuán)。示例包括苯基、芐基、萘基、甲苯基、蒽基、硝基苯基或鹵代苯基。雜芳基集團(tuán)是在環(huán)中具有一個(gè)或多個(gè)雜原子的芳基基團(tuán)，例如呋喃基、吡啶基、吡咯基、菲基。

另外的配體可以特別地是油酸、以及三辛基膦和三辛基氧化膦中的一個(gè)或者多個(gè)。因而，配體可以特別地從由酸、胺類(lèi)、膦類(lèi)化合物、膦氧化物和硫醇構(gòu)成的組中選擇。

一種適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)配體可以在市面上購(gòu)買(mǎi)或者例如通過(guò)如J. March的Advanced Organic Chemistry中所述的普通的有機(jī)合成技術(shù)來(lái)制備。2003年8月15日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 10/641,292“Stabilized Semiconductor Nanocrystals”中描述了其他配體，該申請(qǐng)?jiān)?007年1月9日作為美國(guó)專(zhuān)利7,160,613被發(fā)布，其通過(guò)整體引用合并于此。配體的其他示例包括芐基膦酸，芐基膦酸包括芐基基團(tuán)的環(huán)上的至少一個(gè)取代基團(tuán)、這樣的酸的共軛堿以及包括上述中一個(gè)或多個(gè)的混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，配體包括4-羥基芐基膦酸、該酸的共軛堿或前述的混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，配體包括3,5-二-三-丁基-4-羥基芐基膦酸、該酸的共軛堿或前述的混合物。在2008年9月12日提交的Breen等人的國(guó)際申請(qǐng)No. PCT/US2008/010651“Functionalized Nanoparticles And Method”和2009年7月28日提交的Breen等人的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2009/004345“Nanoparticle Including Multi- Functional Ligand and Method”中描述了可能在本發(fā)明中有用的配體的附加示例，上述文獻(xiàn)中的每一個(gè)通過(guò)引用合并于此。

上述有機(jī)配體是QD可以例如在有機(jī)溶劑中以其開(kāi)始的配體，并且該有機(jī)配體可以在交換過(guò)程中被交換到無(wú)機(jī)配體。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器元件（或更精確地波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器顆粒）輻射地耦合到光源（或，如上文所指示，多個(gè)光源）。術(shù)語(yǔ)“輻射地耦合”特別地意指光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器彼此相關(guān)聯(lián)，使得由光源發(fā)射的輻射的至少部分被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器接收（并且至少部分地被轉(zhuǎn)換成發(fā)光）。術(shù)語(yǔ)“發(fā)光”是指在被光源的光源光激發(fā)時(shí)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器納米顆粒發(fā)射的發(fā)射物。該發(fā)光在本文中也被指示為轉(zhuǎn)換器光（其至少包括可見(jiàn)光，也參見(jiàn)下文）。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器一般地也將配置在光源的下游。術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”是指物品或特征相對(duì)于來(lái)自光生成構(gòu)件（這里特別是光源）的光的傳播的布置，其中相對(duì)于來(lái)自光生成構(gòu)件的光束內(nèi)的第一位置，該光束中的更靠近光生成構(gòu)件的第二位置是“上游”，并且該光束內(nèi)的更遠(yuǎn)離光生成構(gòu)件的第三位置是“下游”。

該設(shè)備特別地被配置成生成設(shè)備光，其至少部分地包括轉(zhuǎn)換器光，但是其也可以可選地包括（剩余的）光源光。例如，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以被配置成僅部分地轉(zhuǎn)換光源光。在這樣的實(shí)例中，設(shè)備光可以包括轉(zhuǎn)換器光和光源光。然而，在另一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器還可以配置成轉(zhuǎn)換所有光源光。

因而，在一個(gè)特定實(shí)施例中，照明設(shè)備被配置成提供包括光源光和轉(zhuǎn)換器光二者的照明設(shè)備光，例如前者是藍(lán)色光且后者包括黃色光、或黃色和紅色光、或綠色和紅色光、或者綠色、黃色和紅色光等等。在又一特定實(shí)施例中，照明設(shè)備被配置成僅提供僅包括轉(zhuǎn)換器光的照明設(shè)備光。這可以例如僅在照射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的光源光作為轉(zhuǎn)換的光離開(kāi)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的下游側(cè)時(shí)（特別是在透射模式中）發(fā)生（即所有透入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的光源光被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器吸收）。

術(shù)語(yǔ)“波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器”（或“光轉(zhuǎn)換器”）也可以涉及多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。這些可以布置在彼此的下游，但是也可以彼此相鄰布置（可選地還甚至作為直接相鄰的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器而物理接觸）。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可以包括兩個(gè)或更多子集，這些子集具有不同的光學(xué)特性。例如，一個(gè)或多個(gè)子集可以被配置成生成具有第一光譜光分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器光（如綠色光），并且一個(gè)或多個(gè)子集可以被配置成生成具有第二光譜光分布的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器光（如紅色光）?？梢詰?yīng)用超過(guò)兩個(gè)或更多個(gè)子集。當(dāng)應(yīng)用具有不同光學(xué)特性的不同子集時(shí)，例如白色光可以被提供和/或設(shè)備光（即轉(zhuǎn)換器光和可選的剩余光源光（波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的剩余下游））的顏色。特別地，當(dāng)應(yīng)用多個(gè)光源時(shí)（其中兩個(gè)或更多子集可以單獨(dú)控制，其可以與具有不同光學(xué)特性的兩個(gè)或更多波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器子集輻射地耦合），設(shè)備光的顏色可以是可調(diào)諧的。制作白色光的其他選項(xiàng)也是可能的（也參見(jiàn)下文）。

照明設(shè)備可以是例如辦公室照明系統(tǒng)、家庭應(yīng)用系統(tǒng)、商店照明系統(tǒng)、家用照明系統(tǒng)、重點(diǎn)照明系統(tǒng)、聚光照明系統(tǒng)、劇場(chǎng)照明系統(tǒng)、光纖應(yīng)用系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、自點(diǎn)亮顯示系統(tǒng)、像素化顯示系統(tǒng)、分段顯示系統(tǒng)、警報(bào)信號(hào)系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)照明應(yīng)用系統(tǒng)、指示器標(biāo)記系統(tǒng)、裝飾照明系統(tǒng)、便攜式系統(tǒng)、汽車(chē)應(yīng)用、溫室照明系統(tǒng)、園藝照明或LCD背光照明的一部分或者可以在其中應(yīng)用。

如上文所指示，照明單元可以用作LCD顯示設(shè)備中的背光照明單元。因而，本發(fā)明還提供了一種包括如本文所限定的、被配置為背光照明單元的照明單元的LCD顯示設(shè)備。本發(fā)明在另外一方面中還提供了一種包括背光照明單元的液晶顯示設(shè)備，其中該背光照明單元包括如本文所限定的一個(gè)或多個(gè)照明設(shè)備。

優(yōu)選地，光源是在操作期間至少發(fā)射（光源光）處于選自200-490nm的范圍的波長(zhǎng)的光的光源，特別地是在操作期間至少發(fā)射處于選自400-490nm的范圍、甚至特別地440-490nm的范圍中的波長(zhǎng)的光的光源。該光可以部分地由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器納米顆粒使用（也進(jìn)一步參見(jiàn)下文）。因而，在一個(gè)特定實(shí)施例中，光源被配置成生成藍(lán)色光。

在一個(gè)特定實(shí)施例中，光源包括固態(tài)LED光源（比如LED或激光二極管）。

術(shù)語(yǔ)“光源”也可以涉及多個(gè)光源，比如2-20個(gè)（固態(tài)）LED光源。因而，術(shù)語(yǔ)LED也可以指多個(gè)LED。

例如在“基本上所有光”或者“基本上包括”中的本文的措辭“基本上”應(yīng)當(dāng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。措辭“基本上”也可以包括具有“整個(gè)”、“完全”、“全部”等的實(shí)施例。因此，在實(shí)施例中，也可以移除形容詞基本上。在可適用的情況下，措辭“基本上”也可以涉及90%或者更高，例如95%或者更高，特別地99%或者更高，甚至更特別地99.5%或者更高，包括100%。措辭“包括”也包含其中措辭“包括”表示“由……組成”的實(shí)施例。措辭“和/或”涉及在“和/或”之前和之后提及的一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。例如，短語(yǔ)“項(xiàng)目1和/或項(xiàng)目2”及類(lèi)似短語(yǔ)可以涉及項(xiàng)目1和項(xiàng)目2中的一個(gè)或多個(gè)。措辭“包括”在一個(gè)實(shí)施例中可以指“由……構(gòu)成”，但是在另一個(gè)實(shí)施例中也可以指“至少包含所限定的物種以及可選地一個(gè)或多個(gè)其他物種”。

此外，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的措辭第一、第二、第三等用于區(qū)分相似的元件并且不一定用于描述連續(xù)的或者按時(shí)間先后的順序。應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣使用的措辭在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的，并且本文描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以不同于本文所述或圖示的其他順序操作。

除了其他之外，本文的設(shè)備在操作期間描述。如本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的，本發(fā)明不限于操作方法或操作中的設(shè)備。

應(yīng)當(dāng)指出的是，上述實(shí)施例說(shuō)明了而不是限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下應(yīng)當(dāng)能夠設(shè)計(jì)出許多可替換的實(shí)施例。在權(quán)利要求書(shū)中，置于括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為限制了權(quán)利要求。動(dòng)詞“包括”及其變體的使用并沒(méi)有排除存在權(quán)利要求中未陳述的元件或步驟。元件之前的冠詞“一”并沒(méi)有排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于經(jīng)過(guò)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干構(gòu)件的設(shè)備權(quán)利要求中，這些構(gòu)件中的若干個(gè)可以由同一硬件項(xiàng)體現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述了某些措施起碼事實(shí)并不意味著這些措施的組合不可以用于獲益。

本發(fā)明進(jìn)一步適用于包括說(shuō)明書(shū)描述的和/或附圖中示出的一個(gè)或多個(gè)特性特征的設(shè)備。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種包括說(shuō)明書(shū)描述的和/或附圖中示出的一個(gè)或多個(gè)特性特征的方法或過(guò)程。

本專(zhuān)利中所討論的各種方面可以組合，以便提供附加的優(yōu)點(diǎn)。此外，特征中的一些可以構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)分案申請(qǐng)的基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照隨附的其中對(duì)應(yīng)的參考符號(hào)指示對(duì)應(yīng)部分的示意性圖、僅通過(guò)示例方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，并且在附圖中：

圖1a-1c示意性描繪了照明設(shè)備的一些實(shí)施例；

圖2a-2c示意性描繪了磷光體散布在頂部上、包括QD（紅色點(diǎn)）的LED封裝，以及（2a）由高折射率球體的規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光子晶體（周期性是~可見(jiàn)光的波長(zhǎng)λ），或（2b）由例如金或銀的金屬納米柱或顆粒構(gòu)成的等離子體結(jié)構(gòu)。等離子體納米結(jié)構(gòu)可以處于周期性結(jié)構(gòu)中，但是隨機(jī)取向也是可能的；

圖3a-3c示意性描繪了如上文所描述的LED-QD-等離子體（或光子）架構(gòu)的各種其他實(shí)施例；

圖4a-4c示意性描繪了光轉(zhuǎn)換器的一些另外的實(shí)施例；以及

圖5示意性描繪了非限制性數(shù)量的量子點(diǎn)。

附圖不一定按照比例。

具體實(shí)施方式

圖1a-1c示意性描繪了照明單元的一些實(shí)施例。照明單元用參考標(biāo)記1指示；光源用參考標(biāo)記10指示且光轉(zhuǎn)換器用參考標(biāo)記100指示。光源可以是例如具有從其發(fā)出光源光的管芯（未描繪）的LED。由光源10生成的光源光用參考標(biāo)記11指示。在光轉(zhuǎn)換器100與光源之間可能存在非零距離。該距離用參考標(biāo)記d1指示，并且可以在0.1mm-10cm的范圍中。然而，該距離也可以為零，如圖1b中示意性所描繪。

光轉(zhuǎn)換器可以包括被定向到光源10的光接收面110以及光出射面120（一般地與光接收面110相對(duì)）。光轉(zhuǎn)換器光101可以從該面發(fā)出。然而，不排除該光也可以從一個(gè)或多個(gè)其他面逃逸，包括光接收面。然而，特別地，光接收面可以被定向到光源，并且光出射面可以被定向到照明設(shè)備的外部。光接收面110被配置在光出射面120的上游，并且二者被配置在光源10的下游。從轉(zhuǎn)換器在其下游側(cè)處逃逸的、即從光出射面120逃逸的光可以至少包括包含形成量子點(diǎn)（未描繪；參見(jiàn)下文）的發(fā)射的光轉(zhuǎn)換器光101，但是可選地也可以包括未轉(zhuǎn)換的光源光11。當(dāng)光源光11包括可見(jiàn)光（如藍(lán)色光）時(shí)，這可能特別地是相關(guān)的。光源光和光轉(zhuǎn)換器光的組合用參考標(biāo)記2指示。圖1c包括圓頂60中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器?；蛘邎A頂60可以是光轉(zhuǎn)換器100。該圓頂可以包括聚合材料、硅樹(shù)脂材料或環(huán)氧樹(shù)脂材料等。圖1b和1c示意性描繪了在光轉(zhuǎn)換器與光源之間具有基本上零距離的實(shí)施例。

注意到，在圖1a-1c的配置中，原則上也可以應(yīng)用超過(guò)一個(gè)光源10。如上文所指示的術(shù)語(yǔ)光源也可以涉及多個(gè)光源。另外的光學(xué)元件和或發(fā)光材料可以被應(yīng)用，但是為了清楚起見(jiàn)并未在這些示意性圖中描繪。

圖2a-2b示意性描繪了磷光體散布在頂部上、包括QD（小點(diǎn)）的LED封裝以及光學(xué)結(jié)構(gòu)30，其中作為光學(xué)結(jié)構(gòu)30的示例，在圖2a中描繪了由諸如高折射率球體之類(lèi)的元件131的光子（規(guī)則）結(jié)構(gòu)31構(gòu)成的光子晶體（周期性是~可見(jiàn)光的波長(zhǎng)λ），并且在圖2b內(nèi)描繪了由例如金或銀的金屬納米柱或顆粒的元件132構(gòu)成的等離子體結(jié)構(gòu)32。等離子體結(jié)構(gòu)32可以處于周期性結(jié)構(gòu)中，但是隨機(jī)取向也是可能的。這里，舉例而言，光源10特別地為配置在板7上的LED。在這些實(shí)施例中，進(jìn)一步地舉例而言，光轉(zhuǎn)換器100布置在杯狀物8內(nèi)。為了更詳細(xì)地指示一些相關(guān)結(jié)構(gòu)，示出了放大圖。注意到，量子點(diǎn)20可能不需要被規(guī)則地布置，盡管在實(shí)施例中它們可能是這樣的。光子晶體用參考標(biāo)記31指示并且等離子體結(jié)構(gòu)用參考標(biāo)記32指示。所指示的λ示出構(gòu)成光學(xué)結(jié)構(gòu)的元件之間的距離，無(wú)論該光學(xué)結(jié)構(gòu)是等離子體結(jié)構(gòu)還是光子晶體。該距離或周期隨著頻率縮放。因此，本文中還使用術(shù)語(yǔ)頻率。光學(xué)結(jié)構(gòu)的頻率在QD的發(fā)射處被調(diào)諧。本文中，附圖示意性示出了規(guī)則的結(jié)構(gòu)或具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的域。然而，在存在具有規(guī)則布置的元件的域的意義下，光學(xué)結(jié)構(gòu)也可以包括不規(guī)則，但是這些域在取向和/或頻率方面相互不同。因而，圖2a-2b是關(guān)于QD將如何分散到光子晶體介質(zhì)（圖2a）或等離子體結(jié)構(gòu)中、直接應(yīng)用（散布）在LED頂部上（例如利用作為基質(zhì)介質(zhì)的硅樹(shù)脂）的示意性圖。

圖3a-3c示意性描繪了如上文中所述的LED-QD-等離子體（或光子）架構(gòu)的各種其他實(shí)施例。在圖3a中，等離子體結(jié)構(gòu)32包括在光轉(zhuǎn)換器中。等離子體結(jié)構(gòu)被布置在襯底220上，該襯底可以是透明的或半透明的，特別地為玻璃或另一光透射材料。此外，可選地，兩種或更多種發(fā)光材料可以是可用的。第一發(fā)光材料200可以例如提供黃色發(fā)射，且光學(xué)結(jié)構(gòu)30可以作為第二發(fā)光材料230，例如可以提供紅色發(fā)射。因而，圖3a可以示意性描繪其上應(yīng)用光子/等離子體結(jié)構(gòu)（連同QD）的玻璃（或其他材料）組件。

在圖3b中，光學(xué)結(jié)構(gòu)被布置在光轉(zhuǎn)換器100內(nèi)。因而，圖3b可以示意性描繪緊挨著LED應(yīng)用在板上的等離子體/光子結(jié)構(gòu)（包括QD）。

圖3c示意性描繪其中光學(xué)結(jié)構(gòu)直接在LED管芯上的一個(gè)實(shí)施例。因而，圖3c可以示意性描繪其中等離子體或光子結(jié)構(gòu)直接應(yīng)用在LED外延上的一個(gè)實(shí)施例。

可替換地或此外，其他實(shí)施例可以包括例如其中QD自身實(shí)際上是規(guī)則的光子或等離子體結(jié)構(gòu)的部分的結(jié)構(gòu)。例如，QD的非常規(guī)則的陣列或超晶格自身可以是等離子體或光子結(jié)構(gòu)。當(dāng)QD早先再次得到發(fā)射的機(jī)會(huì)時(shí)，該效應(yīng)也可以用于增加每時(shí)間的光輸出。因此，該方法也可以用于在不遭遇關(guān)于飽和的問(wèn)題的情況下減少實(shí)現(xiàn)一定水平的轉(zhuǎn)換所需的材料的量。

圖4a-4b示意性描繪了光轉(zhuǎn)換器的一些另外的實(shí)施例。圖4a示意性描繪作為光學(xué)結(jié)構(gòu)30的示例的規(guī)則的等離子體或光子晶體。圖4b示意性描繪多晶光子晶體結(jié)構(gòu)或不規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)（這里特別地為不規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)）。參考標(biāo)記35指示不同區(qū)域，其中的兩個(gè)或更多區(qū)域是相互不同的。圖4c示意性描繪多晶光子晶體結(jié)構(gòu)或不規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)（這里特別地為不規(guī)則的等離子體結(jié)構(gòu)）的另一實(shí)施例，其中用參考標(biāo)記35指示的不同區(qū)域或域的取向是不同的。

圖5示意性描繪非限制性數(shù)量的量子點(diǎn)，其中從左到右為：量子點(diǎn)（裸核或裸點(diǎn)）、核殼量子點(diǎn)（包括巨大QD）、量子棒以及棒量子點(diǎn)中的量子點(diǎn)。所有這些量子點(diǎn)用量子點(diǎn)20指示，其中參考標(biāo)記21指示核。核21可以提供發(fā)光，并且如本領(lǐng)域已知的，周?chē)牧峡梢允潜Ｗo(hù)性的和/或效率增加的材料。