包括發(fā)光材料、燈、照明器材的層堆疊以及制造該層堆疊的方法
【專利摘要】公開了一種層堆疊100、燈、照明器材以及制造層堆疊的方法。層堆疊100包括第一外層102、第二外層106以及發(fā)光層104。第一外層102和第二外層106為光透射聚合材料并且具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下測量的低于30cm3/(m2·天)的氧氣透過率。發(fā)光層104被夾入在第一外層102和第二外層106之間并且包括光透射基質(zhì)聚合物和發(fā)光材料108，該發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光。
【專利說明】包括發(fā)光材料、燈、照明器材的層堆疊以及制造該層堆疊的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及包括具有發(fā)光材料的層的層堆疊。

【背景技術(shù)】
[0002]在很多照明應(yīng)用中，建議發(fā)光材料在遠(yuǎn)程配置下使用。很多發(fā)光材料，并且更具體而言，有機(jī)磷光體，具有與光化學(xué)穩(wěn)定性相關(guān)的問題。尤其是當(dāng)有機(jī)磷光體被照射時并且當(dāng)它們被暴露于氧氣下時，它們會退化。為了防止材料的快速退化，需要針對氧氣的防護(hù)。因此，為了保證其中使用這種發(fā)光材料的光源的合理(reasonable)壽命,必須針對氧氣保護(hù)該發(fā)光材料。
[0003]其它發(fā)光材料(像量子點)也對氧氣敏感并且即使不被照射，也在氧氣的影響下退化。
[0004]在專利US7839072中，提出了針對環(huán)境空氣保護(hù)有機(jī)磷光體的方法。該文件公開了一種半透明的層壓片，該半透明層壓片包括被配置為將光轉(zhuǎn)換為另一顏色的至少一種類型的有機(jī)磷光體并且包括密封該有機(jī)磷光體的兩個光透射元件。光透射元件是兩個平行布置的板并且該有機(jī)磷光體被設(shè)置為保持在它們之間。在兩個平板的周圍處，兩個平板之間的開口被氣密密封以防止在環(huán)境空氣影響下有機(jī)磷光體的退化。該兩個板由玻璃制成。
[0005]所引用的專利中的半透明層壓片是用于保護(hù)有機(jī)磷光體的相對昂貴的解決方案。玻璃的使用以及需要在兩個板的周圍處氣密密封該玻璃平板之間的開口，導(dǎo)致相對昂貴的制造過程以及相對昂貴的材料的使用。此外，玻璃的使用導(dǎo)致非柔性配置并且半透明層壓片具有平坦形狀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于針對環(huán)境氧氣的影響而保護(hù)具有發(fā)光材料的層的有成本效率的解決方案。
[0007]本發(fā)明的第一方面提供了一種層堆疊。本發(fā)明的第二方面提供了一種燈、本發(fā)明的第三方面提供了一種照明器材并且本發(fā)明的第四方面提供了一種制造層堆疊的方法。在從屬權(quán)利要求中定義了有優(yōu)勢的實施例。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊包括第一外層、第二外層以及發(fā)光層。第一外層和第二外層是光透射聚合材料并且具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下測量的低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率。發(fā)光層被夾在第一外層和第二外層之間并且包括光透射基質(zhì)聚合物以及發(fā)光材料，該發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光。
[0009]在發(fā)光層中的基質(zhì)聚合物中提供發(fā)光材料是針對環(huán)境空氣(并且更具體地是，空氣中的氧氣)的影響而保護(hù)發(fā)光材料的第一措施。然而，存在于靠近基質(zhì)聚合物材料的表面的發(fā)光材料仍將接收過多的氧氣并且將退化。第二措施是使用具有屏障屬性的兩個光透射層。通過將發(fā)光層夾在那兩個層之間，發(fā)光層內(nèi)的發(fā)光材料暴露于更少的氧氣。具有屏障屬性的兩個層形成層堆疊的第一外層和第二外層并且該兩個外層由光透射聚合材料制成。因此，光可以透過該外層。該外層的屏障屬性主要涉及層對于氧氣的滲透性。第一外層和第二外層的氧氣透過率在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件(STP，由IUPAC定義為T = 273.15K并且p=I巴)下低于30cm3/(m2.天)并且如果氧氣透過率低于該值，則可以穿過該堆疊的一個或者多個層朝著發(fā)光材料的氧氣的量顯著減少。因此，發(fā)光層將具有相對長的壽命。
[0010]注意，氧氣透過率是層的氧氣透過率，其意指，與層的厚度無關(guān)，氧氣透過率應(yīng)該低于規(guī)定的值。因此，在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下，每天不多于30cm3的氧氣可以轉(zhuǎn)移通過Im2的這種層。在文獻(xiàn)中，可以找到標(biāo)準(zhǔn)測量設(shè)置，以便測量特定氣體通過層的透過率。每種材料具有總體上由單位cm3.mm/(m2.天?巴)規(guī)定的特定滲透性。因此，層的厚度使氧氣透過率與層所制造的材料的氧氣滲透性并且與壓力差相關(guān)聯(lián)。
[0011]術(shù)語“夾在…之間”意指發(fā)光層在第一外層和第二外層之間并且發(fā)光層被應(yīng)用到這些外層。其可能包括以下情形，其中層與彼此直接接觸，并且可以包括粘合劑的使用，該粘合劑將層耦合到彼此。描述相同配置的其它術(shù)語是:發(fā)光層的相對側(cè)上涂覆有相應(yīng)的外層，或者相應(yīng)的外層被層壓到發(fā)光層的相對側(cè)。
[0012]使用基質(zhì)聚合物和光透射聚合材料導(dǎo)致若干優(yōu)勢。合適的材料具有低價格并且可以因此導(dǎo)致具有成本效率的用于保護(hù)發(fā)光材料的解決方案。此外，制造層堆疊的制造方法相對便宜-聚合材料的使用允許例如共注射模塑(co-1njecting molding)和共擠出(co-extrus1n)的使用。共注射模塑和共擠出是相對具有成本效率的用于制造包括不同層的片的生產(chǎn)方法。因此，除了基于所使用的材料的成本優(yōu)勢，合適的制造方法導(dǎo)致附加的成本優(yōu)勢。
[0013]使用聚合材料的其它優(yōu)勢是:層堆疊可以被制作成柔性的，其在其中層堆疊例如以彎曲配置使用的應(yīng)用中是有優(yōu)勢的；層堆疊也可以制造為諸如例如管的表面的形狀、球形表面的形狀、或者透鏡的形狀之類的不同的形狀。因此，除了發(fā)光材料的光轉(zhuǎn)換屬性，層堆疊可以被配置為具有特定的光反射特性。
[0014]此外，基質(zhì)聚合物和光透射聚合材料允許對層堆疊的簡單切割并且可以從根據(jù)本發(fā)明的層堆疊的大片切割出相對有效率的特定形狀?？梢岳鐝拇笃懈畛鰣A形形狀，以便用于燈或者照明器材。用于(氣密)密封具有發(fā)光材料的層的備選技術(shù)導(dǎo)致當(dāng)必需制造這種形狀時的高得多的制造成本。此外，當(dāng)通過熱進(jìn)行切割時，第一外層和第二外層的材料被焊接到彼此并且在切割邊緣處自動形成密封。
[0015]在該情境中，應(yīng)該注意的是，所使用的術(shù)語“堆疊”和“層”不暗示所要求的層堆疊是平坦的(跟隨平坦平面)。術(shù)語“層”的使用暗示相比于其寬度和長度，該層是相對薄的。術(shù)語“堆疊”暗示兩個或者更多層(在該特定情形下，三個或者更多層)被布置在彼此的頂部上?！氨徊贾迷诒舜隧敳可系膶印卑凳緦拥淖畋〉木S度(厚度)被就地布置在相同方向上。在堆疊中，層不當(dāng)然地為相同大小。在本發(fā)明的層堆疊中，發(fā)光層至少被夾在第一外層和第二外層之間，其暗示發(fā)光層具有與相應(yīng)外層相同的大小(寬度/長度)，或者比外層中的一個或者多個更小。層堆疊中的層的厚度可以是不同的。
[0016]在該情境中，吸收光譜和發(fā)光光譜可以例如包括在預(yù)定義的波長周圍具有特定帶寬的主要顏色，或者可以例如包括多個主要顏色。在該情境中，光譜也可以包括諸如紫外光之類的非可見光。主要顏色的光例如包括紅色、綠色、藍(lán)色、黃色以及琥珀色光。光譜中的光也可以包括主要顏色的混合，諸如藍(lán)色和琥珀色、或者藍(lán)色、黃色和紅色。
[0017]第一外層和第二外層聚合材料以及基質(zhì)聚合物的聚合材料至少是光透射的，其意指作用在材料上的光的至少一部分透過材料并且被發(fā)射到環(huán)境中。因此，層堆疊可以是完全或者部分透明的，或者可以是半透明的。在一個實施例中，光透射材料透射穿透進(jìn)行材料中的光的至少80%，并且僅有限量的光在層堆疊中被吸收。
[0018]可選地,第一外層的材料和第二外層的材料具有低于3cm3.mm/(m2.天?巴)的氧氣滲透率。用具有如此低的氧氣滲透率的材料，制造如下層堆疊是相對容易的，其中第一外層和第二外層在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率。
[0019]可選地，發(fā)光材料包括有機(jī)磷光體、量子點、量子棒或者量子四腳體中的至少一種。在氧氣和光的影響下，有機(jī)磷光體退化的相對較快。在層堆疊中，針對氧氣，在相對低的成本下，有機(jī)磷光體被很好的保護(hù)。量子點、量子棒或者量子四腳體在氧氣的影響下退化并且，因此，第一外層和第二外層為這些發(fā)光材料提供有優(yōu)勢的保護(hù)層。量子點、量子棒或者量子四腳體是呈現(xiàn)量子限制的粒子并且至少在一個維度上具有納米范圍的大小。量子限制意指粒子具有取決于該粒子的大小的光學(xué)性質(zhì)。
[0020]有機(jī)磷光體具有高量子效率并且通常是透明的，其防止不期望的散射并且增加效率。有機(jī)發(fā)光材料具有更多優(yōu)勢。發(fā)光光譜的位置和帶寬可以輕易地設(shè)計為在可見光范圍內(nèi)的任何地方。因此，制造高效率地發(fā)射白光的光源是相對容易的。
[0021]可選地，發(fā)光層包括另一發(fā)光材料，該另一發(fā)光材料被配置為根據(jù)另一吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有另一發(fā)光光譜的光。因此，在發(fā)光層中提供了多于一種發(fā)光材料并且層堆疊也為另一發(fā)光材料提供針對氧氣的有效的并且具有成本效率的保護(hù)。此外，多于一種發(fā)光材料的使用允許生成光的更多顏色并且，因此，允許生成具有更高顯色指數(shù)的光發(fā)射。
[0022]可選地，發(fā)光材料和另一發(fā)光材料被提供為在單個層中的材料的混合。備選地，發(fā)光材料被提供在第一子層中并且另一發(fā)光材料被提供在第二子層中。這些子層形成發(fā)光層。此外，在發(fā)光層中，兩個或者多個不同發(fā)光材料可以在發(fā)光層內(nèi)在空間上分離(例如，以一種特定顏色的像素的形式)。
[0023]可選地，光透射聚合材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯/乙烯醇(EVOH)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯腈(PAN)以及尼龍6(PA6)中的至少一種。該可選實施例中的材料是光透射的并且在多數(shù)情形下是透明的。此外，它們具有相對低的氧氣滲透率(低于3cm3*mm/(1112*天*巴))。因此，該材料是用于針對氧氣保護(hù)發(fā)光層的發(fā)光材料的有效屏障。應(yīng)該注意的是，除了術(shù)語尼龍6，也可以使用術(shù)語“聚己內(nèi)酰胺”。
[0024]可選地，基質(zhì)聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)中的至少一種。這些材料是光透射的并且制造包含發(fā)光層材料的這些材料的層是相對容易的。這些材料的成本價格是相對低的。
[0025]可選地，光透射聚合材料和基質(zhì)材料包括相同的聚合材料。
[0026]可選地，光透射聚合材料和基質(zhì)材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET是在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊中形成針對氧氣的有效屏障相對便宜的材料。此外，如果所有層具有相同的聚合材料，則相比于其中相應(yīng)外層的材料與發(fā)光層的基質(zhì)聚合物不同的情況，制造層堆疊會更加有效率。此外，不同層之間的界面是具有相等折射率的層之間的界面并且，因此，在不同層之間的界面處，不出現(xiàn)反射或者不期望的反射。
[0027]可選地，第一外層和/或發(fā)光層進(jìn)一步包括散射粒子組、壽命改進(jìn)粒子組以及無機(jī)磷光體組中的至少一個組中的粒子。在特定應(yīng)用中，為了獲得特定效果，期望在層堆疊中具有散射粒子，以便通過層堆疊獲得散射光發(fā)射。此外，無機(jī)磷光體的使用導(dǎo)致產(chǎn)生光的附加顏色并且潛在地產(chǎn)生更高的顯色指數(shù)。壽命改進(jìn)粒子的示例是吸氣劑，其吸收例如穿入層堆疊的一個或者多個層的氧氣-并且，因此，增加了發(fā)光層中的發(fā)光材料的壽命。吸氣劑是經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)吸收其它材料(諸如氣體)的反應(yīng)材料。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了包括光發(fā)射器和根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊的燈。層堆疊被布置用于接收來自光發(fā)射器的光。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種照明器材，其包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊或者包括根據(jù)本發(fā)明的第二方面的燈。
[0030]分別根據(jù)本發(fā)明的第二方面和第三方面的燈和照明器材，提供了與根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊相同的好處并且具有與堆疊的對應(yīng)實施例類似效果的類似實施例。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種制造層堆疊的方法。該方法包括以下步驟:i)制造包括發(fā)光材料的基質(zhì)聚合物發(fā)光層-該發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光；ii)在發(fā)光層的兩側(cè)上應(yīng)用第一外層和第二外層-第一外層和第二外層為光透射聚合材料并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP)。
[0032]發(fā)光層的制造可以包括以下子步驟:將發(fā)光材料與基質(zhì)聚合物混合并且制造該混合的層?？梢酝ㄟ^使用擠出工藝、通過注射模塑，或者通過將混合物沿著表面展開并且固化該混合物來創(chuàng)建層。在發(fā)光層的兩側(cè)上應(yīng)用第一外層和第二外層的步驟可以通過使用層壓技術(shù)、共注射模塑或者共擠出執(zhí)行。
[0033]所討論的用于執(zhí)行制造層堆疊的方法的步驟的技術(shù)是相對便宜的生成技術(shù)并且，因此，可以產(chǎn)生相對便宜的層堆疊。
[0034]參考下文所描述的實施例，本發(fā)明的這些方面以及其它方面會變得顯而易見并且將得以闡述。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會的是，上述選項、實施方式、和/或本發(fā)明的方面中的兩個或者多個可以以任何認(rèn)為有用的方式進(jìn)行組合。
[0036]該堆疊和/或方法的修改和變化(對應(yīng)于堆疊的所描述的修改和變化)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員在本描述的基礎(chǔ)上執(zhí)行

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]在附圖中:
[0038]圖1示意性地示出了層堆疊的實施例的橫截面圖，
[0039]圖2示意性地示出了由于使用了第一外層和第二外層所導(dǎo)致的減少了的退化，
[0040]圖3示意性地示出了在本發(fā)明范圍內(nèi)的層堆疊的不同示例，
[0041]圖4a和圖4b示出了包括層堆疊的燈的示例，
[0042]圖5a在橫截面圖中示出了包括根據(jù)本發(fā)明的層堆疊的照明單元，
[0043]圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的照明器材，并且
[0044]圖6示出了制造層堆疊的方法。
[0045]應(yīng)該注意的是，在不同的圖中由相同參考標(biāo)號表示的項具有相同的結(jié)構(gòu)特征和相同的功能，或者是相同的信號。在已經(jīng)解釋了這種項的功能和/或結(jié)構(gòu)時，不需要在詳細(xì)描述中對其重復(fù)解釋。
[0046]這些圖僅是圖解性的并且未按比例繪制。特別為了清楚，極力夸張了一些維度。

【具體實施方式】
[0047]圖1示意性地示出了層102，…，106的堆疊100的實施例的截面圖。所呈現(xiàn)的視圖僅是例如由層102，…，106的堆疊100形成的大薄片的大橫截面的一部分。層堆疊100包括發(fā)光材料層104，該發(fā)光材料層包括發(fā)光材料的粒子或者分子108。發(fā)光材料的粒子或者分子108嵌入在形成發(fā)光層104的光透射基質(zhì)聚合物中。發(fā)光材料的粒子或者分子108被配置為當(dāng)光入射在它們上時，根據(jù)吸收光譜吸收光并且被配置為將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光。發(fā)光光譜不同于光吸收光譜并且因此，發(fā)光材料將特定顏色的光轉(zhuǎn)換為另一特定顏色的光。層堆疊100進(jìn)一步包括第一外層102和第二外層106。第一外層102和第二外層106兩者都由光透射聚合材料制造，該光透射聚合材料在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率。因此，環(huán)境空氣中的氧氣可以穿入外層102、106，但是僅具有有限的延伸。有限的氧氣量能夠穿透到發(fā)光材料的粒子或者分子108，并且，因此，減少了粒子或者分子108的發(fā)光材料的退化并且增加了使用發(fā)光材料用于光的顏色轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品的壽命。
[0048]當(dāng)發(fā)光材料是諸如例如茈系衍生物之類的有機(jī)磷光體時，發(fā)光材料以分子108的形式存在。基于花系衍生物的發(fā)光材料由BASF以Lumogen的名字出售。發(fā)光材料也可以是諸如量子點、量子棒、以及量子四腳體之類的粒子108。量子點、量子棒、以及量子四腳體是顯示量子限制并且至少在一個維度上具有納米范圍的大小的粒子。量子限制意指粒子具有取決于粒子的大小的光學(xué)屬性。
[0049]氧氣透過率(OTR)是當(dāng)膜的兩側(cè)之間壓力差是I巴時，單位時間(天)通過膜/層/薄片的平行表面的單位面積(m2)的氧氣體積。OTR通過ORT M = P與聚合物的氧氣滲透性系數(shù)P關(guān)聯(lián)，其中d是膜厚度。用作發(fā)光層104的基質(zhì)聚合物的優(yōu)勢材料為:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)。用于第一外層102和第二外層106的優(yōu)勢材料為:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET-氧氣滲透性:3cm3.mm/ (m2.天?巴)，并且因此在室溫下，0.1mm厚的無定形PET的氧氣透過率為30cm3/(m2.天))；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN-氧氣滲透性:0.6cm3.mm/(m2.天?巴))、聚偏二氯乙烯(PVDC-氧氣滲透性:0.2cm3.mm/ (m2.天?巴))、聚偏二氟乙烯(PVDF-氧氣滲透性:0.2cm3.mm/ (m2.天?巴))、乙烯/乙烯醇(EV0H 32% -氧氣滲透性:0.004cm3.mm/ (m2.天?巴))、聚丙烯腈(PAN-氧氣滲透性:0.2cm3.mm/(m2.天.巴))以及尼龍6(聚己內(nèi)酰胺,氧氣滲透性:1.5cm3.mm/(m2.天?巴))。對于PET，100微米的最小層厚度足夠給予所期望的保護(hù)。假設(shè)材料具有更低的透過性，則最小層厚度可以因此更小。也可以使用具有更高透過性的其它材料以及直接增加層厚度。然而，由于實踐原因，并不總是具有限制柔性并且可能吸收過多光的相對厚的層。
[0050]根據(jù)具體實施例，與用于第一外層102和第二外層106的材料相同的材料被用于發(fā)光層104的基質(zhì)聚合物。在優(yōu)勢實施例中，基質(zhì)聚合物以及第一外層102和第二外層106的材料為PET。
[0051]發(fā)光材料的減少的退化效果在圖2中示出，圖2在圖表200中示意性示出了具有和不具有外層102、106的發(fā)光層104之間的比較。圖表200的χ-軸表示時間。y_軸表示歸一化強(qiáng)度。測試了兩種不同的情況。第一線條204表示其中在PMMA基質(zhì)層中提供有機(jī)磷光體的情況。該層在60攝氏度下暴露于具有通量密度2W/cm2的藍(lán)光。在時間段tl之后，測量到10%的減少。第二線條202表示其中具有有機(jī)磷光體的PMMA層被夾在之間(意指被兩層100微米的透明聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)箔層壓)的情況。在時間段tl之后，僅測量到2%的強(qiáng)度減少，這是顯著的改進(jìn)。
[0052]圖3示意性地示出了在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的層堆疊的不同示例。
[0053]第一示例是層堆疊300。層堆疊300相似于圖1中的層堆疊100。不同在于層堆疊300包括發(fā)光層304，而發(fā)光層中嵌入了發(fā)光材料的至少兩種不同粒子或者分子108、308，而不是僅具有一種發(fā)光材料的發(fā)光層104。一個不例是有機(jī)磷光體的分子108和無機(jī)磷光體的粒子308的組合。在另一實施例中，兩種不同類型的有機(jī)分子108、308存在于發(fā)光層304 中。
[0054]第二示例是層堆疊320。層堆疊320相似于圖3中的層堆疊300。不同于有機(jī)磷光體的分子108和無機(jī)磷光體的粒子308的混合，不同的分子/粒子108、308被布置在單獨的發(fā)光層104、324中。發(fā)光層104為基質(zhì)聚合物，其中分配有有機(jī)發(fā)光材料的分子108。另一發(fā)光層324為相同或者另一基質(zhì)聚合物，其中分配有無機(jī)發(fā)光材料的粒子308。在另一實施例中，另一發(fā)光層324包括另一有機(jī)發(fā)光材料的分子308。發(fā)光層104和另一發(fā)光層324被布置在彼此的頂部上，并且兩種發(fā)光層104、324的組合夾在第一外層102和第二外層106之間。已經(jīng)在圖1的情境下討論了第一外層102和第二外層106。
[0055]第三示例是層堆疊340，該層堆疊包括如在圖1的情境下所討論的發(fā)光層104，并且包括四個層341、342、346、346。在發(fā)光層104的一側(cè)，應(yīng)用第一層341并且在該第一層341的頂部上應(yīng)用第二層342。在發(fā)光層104的另一側(cè)，應(yīng)用第三層343，該第三層后續(xù)用第四層344層壓。因此，從垂直于堆疊的方向上看，后續(xù)的層被應(yīng)用在彼此的頂部上:第二層342、第一層341、發(fā)光層104、第三層343以及第四層344。至少第一層341和第二層342由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP)。在一個實施例中，第二層342和第四層344也由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2 ?天)的氧氣透過率(STP)。在該最后實施例中，發(fā)光層104用兩個層在兩側(cè)上進(jìn)行保護(hù)，該兩個層防止大量的氧氣透過到發(fā)光層104，并且，因此，針對氧氣的影響，發(fā)光層104被更好地保護(hù)。然而，在另一實施例中，第二層342和第四層344為另一光透射材料(并且不必須具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP))。第二層342和第四層344是例如(聚合物)濾色器。
[0056]第四示例是層堆疊360，該層堆疊相似于圖1中的層堆疊100，然而，代替第一外層，層堆疊360具有包括粒子362的第一外層366。此外，第一外層366也由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP)。封裝在光透射聚合材料中的粒子362是散射粒子組、壽命改進(jìn)粒子組以及無機(jī)磷光體組中的至少一個組中的粒子。在特定應(yīng)用中，為了獲得特定效果，期望在層堆疊360中具有散射粒子以獲得由層堆疊360引起的漫射光發(fā)射并且穿過層堆疊360的漫射光透射。散射材料的示例是二氧化鈦、氧化鋯或者氧化鋁粒子或者其混合物。無機(jī)磷光體的使用導(dǎo)致產(chǎn)生光的附加顏色并且潛在地導(dǎo)致更高的顯色指數(shù)。壽命改進(jìn)粒子的示例是吸氣劑，其吸收例如穿透層堆疊360的一個或者多個層的氧氣，并且因此增加了發(fā)光層104中的發(fā)光材料的分子或者粒子108的壽命。吸氣劑是經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)吸收其它材料(諸如氣體)的反應(yīng)材料。
[0057]層堆疊100、300、320、340、360的示例示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊。本發(fā)明不僅僅限制于這些單獨的實施例并且技術(shù)人員也可以做出對堆疊100、300、320、340、360的特征的其它組合并且這些組合仍然落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0058]應(yīng)該注意的是，在層堆疊100、300、320、340、360的示例中，除了有機(jī)發(fā)光材料或者無機(jī)發(fā)光材料，也可以使用諸如量子點、量子棒、以及量子四腳體之類的其它發(fā)光材料。
[0059]有近乎無限的各種各樣的合適的有機(jī)發(fā)光材料或者染料。相關(guān)示例是茈(諸如來自公司 BASF, Ludwigshafen, Germany 商品名為 Lumogen 的染料:Lumogen F2400range、Lumogen F300Red、Lumogen F305Red、Lumogen F083Yellow> Lumogen F170Yellow>Lumogen F850Green);來自公司 Neelikon Food Dyes&Chemical Ltd, Mumbai, India 的Yellow 172 ;以及可以從很多交易商獲得的諸如香豆素(例如Coumarin 6、Coumarin7、Coumarin 30> Coumarin 153、Basic Yellow 51)、萘酸亞胺(napthalimides)(例如Solvent Yellow 11, Solvent Yellow 116)、Fluorol 7GA、卩比唳類(例如卩比唳 I)、卩比咯亞甲基染料(pyrromethene)(諸如 Pyrromethene546、Pyrromethene 567)、突光素鈉、若丹明(例如 Rhodamine 110、Rhodamine B、Rhodamine 6G、Rhodamine 3B、Rhodamine 101、Sulphorhodamine 101、Sulphorhodamine 640、Basic V1let 11、Basic Red 2)、花菁(例如酞菁、DCM)、芪(例如Bis-MSB、DPS)之類的染料?？梢允褂弥T如酸性染料、堿性染料、直接染料和分散染料之類的若干其它染料，只要它們對于所旨在的用途呈現(xiàn)足夠高的熒光量子產(chǎn)率。因此發(fā)光部分中的一種或者多種可以包括茈基團(tuán)。特別地，一個或者多個發(fā)光部分被配置為在被藍(lán)光和/或紫外光激發(fā)后生成紅光。
[0060]取決于光源的光的類型(見上文)，發(fā)光部分可以例如包括發(fā)射綠光的材料和發(fā)射紅光的材料的組合、或者發(fā)射黃光的材料和發(fā)射紅光的發(fā)光材料的組合，等。假設(shè)應(yīng)用了(主要)生成紫外光的光源，則可以應(yīng)用發(fā)射藍(lán)光、綠光以及紅光的發(fā)光部分的組合，或者發(fā)射藍(lán)光、黃光以及紅光的發(fā)光部分的組合，等。
[0061]無機(jī)發(fā)光材料可以包括諸如YAG和/或LuAG之類的發(fā)射黃光的無機(jī)磷光體，或者諸如ECAS和/或BSSN之類的紅光無機(jī)磷光體。無機(jī)發(fā)光材料的其它示例可以包括(但是不限于)鈰摻雜的釔鋁石榴石(￥3八15012:(^3+，也稱為￥46:(^或者(^摻雜的￥46)或者镥鋁石榴石(LuAG, Lu3A15012)、.-SiAlON:Eu2+(黃光)、以及 M2Si5N8:Eu2+(紅光)，其中M是從鈣Ca、Sr和Ba中選取的至少一種元素?？梢栽诒景l(fā)明的實施例中使用的無機(jī)磷光體(通常結(jié)合藍(lán)光發(fā)射光源)的另一示例是YAG:Ce。此外，一部分鋁可以用釓(Gd)或者鎵(Ga)代替，其中更多的Gd導(dǎo)致黃光發(fā)射的紅移。其它合適的材料可以包括(SrlxyBaxCay) 2zSi5aAlaN8a0a:Euz2+ (其中 0.a〈5、0.χ.1、0 *y.I 并且0〈z.1、并且(x+y).I)，諸如在紅光范圍發(fā)射光的Sr2Si5N8:Eu2+。
[0062]在本發(fā)明的實施例中，發(fā)光材料可以包括量子點。量子點是半導(dǎo)體材料的小的晶體，通常具有僅幾個納米的寬度或者直徑。當(dāng)被入射光激發(fā)時，量子點發(fā)射由晶體的大小和材料確定的顏色的光。特定顏色的光可以，因此，通過適配點的大小來產(chǎn)生。最知名的具有可見光范圍的發(fā)光的量子點基于具有諸如硫化鎘(CdS)和硫化鋅(ZnS)之類的殼的硒化鎘(CdSe)。也可以使用諸如磷化銦(InP)，以及硫化銅銦(CuInS2)和/或硫化銀銦(AgInS2)之類的無鎘量子點。量子點呈現(xiàn)非常窄的發(fā)射帶并且因此它們呈現(xiàn)飽和顏色。此外，可以通過適配量子點的大小容易地調(diào)諧發(fā)光顏色?？梢栽诒景l(fā)明中使用本領(lǐng)域已知的任何類型的量子點，只要其具有合適的波長轉(zhuǎn)換特性。
[0063]圖4a和圖4b示出了包括層堆疊的燈400、450的示例。在圖4a中示出了燈400的橫截面圖。燈400是LED燈并且與常規(guī)燈泡具有相同的封殼(envelope)。燈400包括朝著層402、404、406的堆疊發(fā)射光的發(fā)光二極管410 (LED)。層402、404、406的堆疊相似于圖1中的層堆疊100，然而，層402、404、406的堆疊的形狀不是平坦的，而是彎曲的并且跟隨燈400的出光窗口的形狀。第一外層402和第二外層406由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP)。發(fā)光層404 (夾在第一外層402和第二外層406之間)由光透射基質(zhì)聚合物制成并且包括發(fā)光材料，該發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光。
[0064]圖4b在右端示出了燈管450的三維視圖并且在左端示出了燈管450沿著線A-A'的橫截面圖。在橫截面圖中，不出了燈管450的外玻璃層456。玻璃層456的一大部分被配置作為出光窗口。在玻璃層456內(nèi)的特定位置處提供有反射器454，在該反射器的頂部上布置有包括發(fā)光二極管(LED)的光源460。光源460朝著出光窗口發(fā)射光。在燈管450內(nèi)部，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊452被布置在由玻璃層456形成的出光窗口處。層堆疊452具有彎曲形狀并且堆疊452的層跟隨玻璃層456的彎曲。未示出堆疊452的單獨的層。堆疊452的層例如相似于圖1中的層的堆疊100中的層；堆疊452由第一外層、第二外層以及夾在第一外層和第二外層之間的發(fā)光層形成。由光源460發(fā)射的光首先抵達(dá)第二外層，接著抵達(dá)發(fā)光層并且最終被轉(zhuǎn)移通過第二外層到達(dá)由層456的層形成的出光窗口。第一外層和第二外層為光透射聚合材料并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP)。發(fā)光層包括基質(zhì)聚合物和發(fā)光材料，該發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光。
[0065]如上文所述，光發(fā)射器可以是發(fā)光二極管(LED)。也可以使用諸如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或者激光器二極管之類的其它固態(tài)光源。在一些實施例中，固態(tài)光源可以是諸如基于GaN或者InGaN的LED (例如發(fā)射的主要光的波長在440到460nm范圍內(nèi))之類的發(fā)射藍(lán)光的LED。備選地，固態(tài)光源可以發(fā)射隨后被一種或者多種波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換為更長波長的光的紫外光或者紫光。然而，LED也可以是直接磷光體轉(zhuǎn)換LED。例如，可以使用具有5000K 到 20000K 的 CCT 的 pc-LED。
[0066]圖5a示出了包括根據(jù)本發(fā)明的層堆疊100的照明單元500。照明單元500包括封閉光混合腔體504的殼體502。在光混合腔體504內(nèi)部布置了光發(fā)射器506,該光發(fā)射器是例如固態(tài)光發(fā)射器。固態(tài)光發(fā)射器的示例是發(fā)光二極管(LED)，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，或者例如激光二極管。光發(fā)射器506朝著光混合腔體504的出光窗口發(fā)射光。在出光窗口處，布置有對應(yīng)于圖1中的層堆疊100的層堆疊100。應(yīng)該注意的是，在照明單元500中也可以使用例如圖3的層堆疊的其它實施例。在一個實施例中，殼體502面對光混合腔室504的表面是具有光反射的。該表面可以是光漫反射的或者是光鏡面反射的。在又一實施例中，表面的反射率是至少80 %。在另一實施例中，表面的反射率為至少90 %。
[0067]圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的照明器材550。該照明器材包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的層堆疊(未示出)、根據(jù)本發(fā)明的第二方面的燈(未示出)或者一個或者多個圖5a中的照明單元500。
[0068]圖6示出了制造層堆疊的方法600。方法600包括以下步驟:i)制造610包括發(fā)光材料的基質(zhì)聚合物發(fā)光層-該發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光；ii)在發(fā)光層的相對側(cè)上應(yīng)用620第一外層和應(yīng)用第二外層-第一外層和第二外層為光透射聚合材料并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率(STP)。
[0069]發(fā)光層的制造610可以包括以下子步驟:a)將發(fā)光材料與基質(zhì)聚合物混合612以及b)創(chuàng)建614混合的層?？梢酝ㄟ^使用擠出工藝，通過注射模塑或者擠出，或者通過沿著表面展開該混合物并且固化該混合物來創(chuàng)建614層。在發(fā)光層的兩側(cè)上應(yīng)用620第一外層和第二外層的步驟包括:c)將第一外層應(yīng)用622到發(fā)光層的一個表面以及d)將第二外層應(yīng)用624到發(fā)光層的相對表面。層的應(yīng)用620可以通過使用層壓技術(shù)、共注射模塑或者共擠出執(zhí)行。
[0070]應(yīng)該注意的是，上述實施例說明了而不是限制了本發(fā)明，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計很多備選實施例，而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。
[0071]在權(quán)利要求中，放置在括號之間的任何參考標(biāo)號不應(yīng)被解釋為限制該權(quán)利要求。動詞“包括”的使用和該詞的詞形變化不排除存在除了權(quán)利要求中所陳述之外的元件或者步驟。在元件之前的冠詞“一”或者“一個”不排除存在多個這種元件?？梢酝ㄟ^包括若干不同元件的硬件實施本發(fā)明。在列舉了若干器件的器件權(quán)利要求中，這些器件中的若干器件可以由同一件硬件實體化。在相互不同的從屬權(quán)利要求中列出某些措施的僅有事實并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種層堆疊(100、300、320、340、360、452)，包括: 第一外層(102、341、366、402)， 第二外層(106、343、406),所述第一外層(102、341、366、402)和所述第二外層(106、343,406)為光透射聚合材料并且在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率，以及 發(fā)光層(104、304、324、404)，夾在所述第一外層(102、341、366、402)和所述第二外層(106、343、406)之間，所述發(fā)光層包括光透射基質(zhì)聚合物和發(fā)光材料(108),所述發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述第一外層(102、341、366、402)的材料和所述第二外層(106,343,406)的材料具有低于3cm3._/(m2.天?巴)的氧氣滲透率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述發(fā)光材料(108)包括有機(jī)磷光體光體、量子點、量子棒或者量子四腳體中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述發(fā)光層(104、304,324,404)包括另一發(fā)光材料(308)，所述另一發(fā)光材料被配置為根據(jù)另一吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有另一發(fā)光光譜的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述發(fā)光材料(108)和所述另一發(fā)光材料(308)被提供作為單個層中的材料混合，或者其中所述發(fā)光材料(108)被提供在第一子層中并且所述另一發(fā)光材料(308)被提供在第二子層中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述光透射聚合材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯-PET、聚萘二甲酸乙二醇酯-PEN、聚偏二氯乙烯-PVDC、聚偏二氟乙烯-PVDF、乙烯/乙烯醇-EVOH、聚對苯二甲酸丁二醇酯-PBT、聚丙烯腈-PAN以及尼龍6-PA6中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述基質(zhì)聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯-PET、聚甲基丙烯酸甲酯-PMMA、聚碳酸酯-PC中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述光透射聚合材料和所述基質(zhì)聚合物包括相同的聚合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述光透射聚合材料和所述基質(zhì)聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯-PET。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)，其中所述第一外層(102、341、366、402)和/或所述發(fā)光層(104、304、324、404)進(jìn)一步包括散射粒子組、壽命改進(jìn)粒子組以及無機(jī)粒子組中的至少一個組中的粒子(362)。
11.一種燈(400、450、500)，包括光發(fā)射器(410,460,506)以及被布置為接收來自所述光發(fā)射器(410、460、506)的光的根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)。
12.—種照明器材(550)，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的層堆疊(100、300、320、340、360、452)或者包括根據(jù)權(quán)利要求13所述的燈(400、450、500)。
13.—種制造層堆疊的方法(600), 制造(610)包括發(fā)光材料的基質(zhì)聚合物的發(fā)光層，所述發(fā)光材料被配置為根據(jù)吸收光譜吸收光并且將所吸收的光的一部分轉(zhuǎn)換為具有發(fā)光光譜的光， 將第一外層和第二外層應(yīng)用(620)在所述發(fā)光層的相對側(cè)上，所述第一外層和所述第二外層為光透射聚合材料并且在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧氣透過率。
【文檔編號】H05B33/14GK104412712SQ201380035663
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】R·A·M·?？嗣诽? T·范博梅爾, R·T·韋格, P·A·范哈爾 申請人:皇家飛利浦有限公司