自清洁系统和窗户玻璃的制作方法

专利名称：自清洁系统和窗户玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括透光衬底和光催化材料层的自清洁系统。 本发明还涉及包括该自清洁系统的窗户。
背景技术：
包括光催化材料层的自清洁系统本身是已知的。它们例如用作由 塑料制成的玻璃窗装配板或用作窗户玻璃，或者例如作为外观设计用 作建筑物上的盖板。特别是当用作建筑物上的盖板时，光催化材料层 节省了建筑物外部清洁的时间和成本。
光催化自清洁活性是在光催化层受阳光照射时通过产生氢氧和过 氧自由基而引起的。所产生的自由基氧化且因此破坏表面上的有机污 物，该有机污物随后例如可以通过雨水被清洗掉。包括二氧化钛的光 催化自清洁涂层是公知的。
同样对于室内应用，如US2006/0137708所披露，光催化自清洁层 的使用是有益的，其提供了一种通过为厨房瓷砖和操作台提供均匀地 分散在稀硅溶胶内的诸如二氧化钛的半导体制成的光催化剂薄膜涂 层，来光催化地处理厨房瓷砖和操作台上的污迹的工艺。光源，例如 荧光灯，用于照射和通过包括在荧光内的紫外辐射来光激励光催化薄 膜。因此，污迹被分解且此层被自动清洁。
已知光催化工艺的缺点为，需要来自荧光灯的较高通量的紫外辐射。

发明内容
本发明的目的是提供一种需要较少紫外光的自清洁衬底。 根据本发明第一方面，此目的使用如权利要求1所述的透光自清 洁系统来实现。根据本发明第二方面，此目的使用如权利要求13所述 的窗户来实现。根据本发明的自清洁系统包括透光衬底、发光装置、 以及应用到透光衬底的表面用于提供自清洁表面的光催化层，该光催 化层布置成用于在使用预定波长范围的光照射时产生自清洁效果，该
4透光衬底至少对于该预定波长范围的子范围是透光的，并且该发光装 置布置成用于经由该透光衬底来照射该光催化层，由该发光装置发射 的发射光语包括该子范围内的光。
根据本发明的自清洁系统的效果在于，透光衬底对于能够产生自 清洁效果的部分光是透射的。因此，发光装置可以应用在透光衬底附 近，例如在透光衬底后方，或者在透光衬底的边缘。当发光装置布置 在透光衬底附近时，仅需要来自该发光装置的较低光通量来照射光催 化层以激发自清洁工艺。
在已知清洁工艺中，灯照射表面的周围环境并致使紫外辐射和可 见光入射在薄膜上。因此不仅该表面而且表面周围均被紫外辐射照射。 这致使已知系统需要从荧光光源发射的显著过量紫外辐射，从而能够 使用足以产生自清洁效果的紫外光来照射该表面。大部分紫外辐射由 于照射到表面周围而非照射到相关表面而损失。由于紫外辐射对人有 害，应当避免表面周围所需的紫外辐射和照射。在根据本发明的系统 中，光经由透光衬底入射在该层上，这使得可以减小发光装置和该层 之间的距离。因此，需要照射更少的自清洁系统周围环境且因此浪费 更少的光。
根据本发明的自清洁系统的另 一优点在于，光催化层可以在任何 时刻被激发，例如就在阵雨之前或者期间。光催化层经常应用到指向 建筑物外部的窗户的表面。由于阳光包括紫外光，使用环境阳光照射 窗户将激发光催化层的自清洁效果。然而，依赖于环境阳光来激发自 清洁层将不能导致光催化层的最佳使用，因为自清洁效果在阴天将不 会被最佳地激发，且因此阵雨将不会从自清洁表面洗掉污物。在根据 本发明的自清洁系统中，自清洁系统包括发光装置，该发光装置发射 用于激发自清洁效果的光。因此，自清洁效果可以在任何时刻被激发， 甚至是在阴天，最佳地利用雨天来清洁建筑物的外部。
在此上下文中，透光衬底是指这样的衬底，其透射一些入射光穿 过衬底。该村底例如可以是基本透明的，或者例如可以是在透射的同 时漫射入射光的漫射器。
在JP 01-169866中披露了一种放电灯，其包括直接应用到放电灯 的放电室外表面的光催化剂层。因此JP 01-169866内的光催化剂层直 接应用到发光装置以有效地利用由发光装置发射的紫外光来对空气除臭。相反，根据本发明的自清洁系统中的透光衬底布置在发光装置和 用于在透光衬底上产生自清洁表面的光催化层之间。
根据本发明的自清洁系统的发光装置例如优选地为诸如无机
LED、有机LED、聚合物LED或激光二极管的发光二极管(另外也称 为LED)。使用LED的益处在于，由LED发射的光的发射光镨可以选 择为例如仅包括有限范围的紫外光。此有限范围的紫外光例如可以选 择为对人伤害较少。然而，发光装置可以是诸如低压放电灯、高压放 电灯、白炽灯或者激光光源的任何合适的发光装置。由发光装置发射 的发射光谱包括预定波长范围的子范围内的光，以用于在光催化层内 产生自清洁效果。
在自清洁系统的一实施例中，发光装置夹置在透光衬底和基本平 行于透光衬底布置的另 一透光衬底之间。按照这种布置来布置的发光 二极管也称为"玻璃内LED"装置。此实施例的益处在于，将发光装置 布置在透光衬底和另一透光衬底之间使得发光装置能被屏蔽，从而例 如免受环境影响。
在自清洁系统的 一 实施例中，自清洁系统包括半透明或基本透明 的导体布置，该导体布置构成用于将该发光装置连接到用于驱动该发 光装置的电源的电路。基本透明的导体布置是这样的电连接布置，其 在系统正常使用时基本不被观察者察觉。基本透明的导体布置例如可 包括诸如氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锡或者掺氟的氧化锡的透明导电 材料。半透明导体布置是这样的电连接布置，其使得光可穿过半透明 导体布置。各个电连接例如可以由不透明材料制成。如果电连接由不 透明材料制成，电连接布置则使得光允许穿过半透明导体布置。电连 接例如可以采用较薄不透明材料的形式且布置成彼此相邻且分隔，使 得入射在半透明导体布置上的大部分光仍透过半透明导体布置。如果 导体布置不引入光透射的变化(例如因为其未被构图或者因为图案不可 见)，大于或等于50%的透明度足以使该系统是透明的。更优选地，透 明度大于70%，更优选地大于90%，且甚至更优选地大于99%。如果 导体布置被构图(例如因为使用细引线)，透明度优选地大于80%，更优 选地大于90%，但是最优选地大于99%。透明或半透明导体布置例如 可以应用在透光衬底表面与光催化层相对的一侧上。备选地，透明或 半透明导体布置例如可以应用在透光衬底和另一透光衬底之间。当自清洁系统为窗户时，透明或半透明导体布置的使用使得发光装置可以 布置在窗户上该发光装置经由透光衬底直接照射光催化层的位置处。
在自清洁系统的一实施例中，半透明导体或基本透明的导体包括: -诸如氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锡或掺氟的氧化锡的基本透明导 电材料，或者
-多个不透明导电引线，两条相邻不透明导电引线之间的距离比不
透明导电引线的直径大5倍，或者
-应用到透光衬底或者另一透光衬底的导电墨水图案。 使用例如氧化铟锡作为基本透明材料的益处在于，该材料可以较
容易地应用和成形，例如因为这种材料尤其适合于通过激光写入来构
图。使用导电墨水的益处在于，其可以例如通过较廉价的丝网印刷较
容易地应用。
在自清洁系统的一实施例中，发光装置嵌入在布置于透光衬底和 另一透光衬底之间的热塑性材料或树脂内。布置在两个透光衬底之间 的诸如聚乙烯醇缩丁醛(另外也称为PVB)的热塑性材料典型地形成安 全玻璃窗户。这种安全玻璃窗户一般应用在车辆和建筑物中以防止在 玻璃破裂之后窗户解体。由于发光装置在发光时典型地具有升高的外 部温度，热塑性材料的使用使得可以弛豫由于本发明自清洁系统的局 部加热引起的材料应力。此外，热塑性材料还屏蔽发光装置使其免受 诸如湿气和低温的环境影响，这进一步增加了发光装置的寿命。当使 用发射紫外光的发光装置时，树脂的使用可能是有益的，因为一些树 脂对于紫外光基本是透射的。
在自清洁系统的一实施例中，另一透光衬底反射由发光装置发射 的子范围内的光。当自清洁系统为窗户时且当用于激发自清洁效果的 光为紫外光时，此实施例尤为有益。另一透光衬底例如可以指向其中 安装了该窗户的建筑物的内部。由于另一透光衬底对于紫外光的反射 属性，建筑物的内部基本被屏蔽而免受紫外辐射。这是尤为有益的， 因为紫外辐射一般对人有害。在自清洁系统的实施例中，发光装置可
外光，因此激发自清洁效果，同时避免紫外光伤害建筑物内部的人。
在自清洁系统的一实施例中，由该发光装置发射的部分光通过反 射或者通过全内反射穿过该自清洁系统。光通过全内反射行进一般导致较有效的光行进，因为由于反射，基本不发生光的吸收。例如，由 发光装置发射的光可穿过自清洁系统的透光衬底，这导致由发光装置 发射的部分光被约束在透光衬底内部。备选地，由发光装置发射的部 分光例如可以在透光层和另一透光层之间行进，也导致对由发光装置 发射的部分光的约束。由于此部分约束，光遍及自清洁系统分布。当 例如使用光耦出元件的分布将受约束光耦合向光催化层时，光催化层 可以被均匀地照射以激发自清洁效果。光耦出元件例如可以应用到透 光衬底或者应用到另 一透光衬底。
在自清洁系统的 一 实施例中，来自该发光装置的光按照绕中心向 量的角分布的方式发射，该中心向量布置成基本平行于该光催化层。 此实施例的益处在于，其改善了由发光装置发射的部分光在自清洁系 统内的约束。发光装置例如可以布置在透光衬底的边缘壁上。边缘壁 布置成基本垂直于自清洁表面。备选地，发光装置例如可以是这样的 边发射发光二极管，其夹置在透光衬底和另一透光衬底之间，或者布 置在透光衬底的凹陷内，由此沿基本平行于光催化层的方向发光。
在自清洁系统的 一 实施例中，光催化层包括锐钛矿形式的二氧化 钛，或者包括掺有氮离子的二氧化钛。锐钛矿形式的二氧化钛对用于 激发自清洁效果的紫外辐射敏感。使用锐钛矿形式的益处在于，紫外 光对人不可见且因此自清洁效果可以基本不被注意地激发。掺有氮离 子的二氧化钛对用于激发自清洁效果的可见光敏感。此实施例的益处 在于，自清洁系统可包括发射可见光的发光装置。由自清洁系统发射 的可见光例如可以用作照射建筑物窗户的装饰性功能。当使用掺有氮 离子的二氧化钛时，由发光装置发射的光的发射特性必须适应于光催 化层的存在，因为部分可见光将被光催化层吸收，因而使自清洁系统 发射的可见光的颜色变化。例如，当光催化层对蓝光敏感且由自清洁 系统发射的光应为较"暖"白色光时，由发光装置发射的白光的色温优 选地较"冷"。由于部分所发射蓝光的吸收，与由发光装置发射的白光 相比，从自清洁系统发射的白光的色温降低，使得由自清洁系统发射 的光基本为"暖"白光。
在自清洁系统的 一 实施例中，自清洁系统包括发光装置的阵列。 发光装置的阵列例如可以是布置为靠近透光衬底边缘并发射光到自清 洁系统内的线性阵列。备选地，发光装置的阵列可以是在透光衬底与包括光催化层的自清洁表面相对的表面平行于光催化层布置的发光装 置的二维阵列。典型地，由于发光二极管较小的外部尺寸，发光二极 管在这种布置内用作发光装置。发光二极管的这种二维阵列例如可以 出于装饰原因而被应用在，例如用于照射建筑物的玻璃遮盖件。优选 地，发光二极管的阵列应用在透光衬底和另一透光衬底之间，使得保 护发光二极管而免受诸如湿气或低温的环境影响。优选地，发光二极 管的阵列嵌入在布置于透光衬底和另一透光衬底之间用于形成安全玻 璃构造的热塑性材料内。发光装置的阵列可包括例如发射不同发射光 谱的不同发光装置。发光装置例如可以发射不同颜色的光，使得例如 发光装置阵列的一些发光装置用于装饰目的且发光装置阵列的其它发 光装置用于激发光催化材料。
在自清洁系统的一实施例中，发光装置为发光二极管、或者有机 发光二极管、或者聚合物发光二极管、或者激光二极管。使用发光二 极管的益处在于，发光二极管、有机发光二极管、聚合物发光二极管 或激光二极管发射的光的发射光谱可选择为例如仅包括有限范围的紫 外光。此有限范围的紫外光例如可以选择为对人的伤害较小。
在自清洁系统的一实施例中，发光装置包括多个光发射体。优选 地，发光装置内的各个光发射体可以独立地控制。例如，发光装置可 以是包括多个光发射体的多芯片发光二极管，此多个光发射体为多个
发光管芯。对于本发明，此多芯片LED尤为有利，因为发光装置的颜 色可以通过改变多芯片LED内的各个管芯的输出来控制。多芯片LED 例如可以包括发紫外光的管芯、发红光的管芯、发绿光的管芯和发蓝 光的管芯，这些管芯与光催化材料组合使用，该光催化材料例如在使 用紫外光照射时产生自清洁效果。当需要清洁时，紫外管芯开启，这 基本不会被注意到。此外，发红光、发绿光和发蓝光的管芯被用于照 射窗户以用于装饰目的。备选地，多芯片LED可包括例如第一管芯、 第二管芯、以及用于将来自第一管芯的光转换成基本白光的发光材料。 来自第二管芯的光优选地允许穿过发光材料而不改变(例如因为第二管 芯不照射发光材料，或者因为发光材料对由第二管芯发射的光不敏感)。 来自第一管芯的光随后例如用于提供白光以用于装饰目的，来自第二 管芯的光用于激发光催化材料。典型地，当使用多芯片LED时，半透 明导体布置应相应地调适。


结合下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面变得显而易见 且得以阐述。
图中
图1A和IB分别示出本发明自清洁系统的第一实施例的剖面图和 顶视图，
图2A和2B分别示出本发明自清洁系统的第二实施例的剖面图和 顶视图，
图3示出本发明自清洁系统的第三实施例的剖面图，以及 图4示出本发明自清洁系统的第四实施例的剖面图。 附图纯粹是示意性的且未按比例绘制。尤其是为清晰起见， 一些
尺度被强烈地夸大。附图中类似的组件尽可能使用相同参考标号来表示。
具体实施例方式
图1A和1B分别示出本发明自清洁系统10的第一实施例的剖面图 和顶视图。自清洁系统10的第一实施例构成具有自清洁表面22的安 全玻璃窗户10。自清洁系统10包括透光衬底20、应用到透光衬底20 的表面22的光催化层40以及布置成发光二极管30的二维阵列的多个 发光装置30。发光二极管30的二维阵列在透光衬底20与光催化层40 相对的侧面上布置成平行于透光衬底20。因此，由发光二极管30的二 维阵列发射的光仅经由透光衬底20入射在光催化层40上。光催化层 40在使用预定波长范围的光照射时产生自清洁效果。透光衬底20至少 对于该预定波长范围的子范围是透光的。由发光二极管30的二维阵列 发射的光的发射光镨包括该子范围内的光，使得由发光二极管30发射 的该子范围的光被透光村底20透射，以用于激发光催化层40。例如， 当光催化层40包括锐钛矿形式的二氧化钛时，光催化层40在使用例 如310纳米至415纳米范围内的紫外光照射时产生自清洁效果。为了 激发自清洁效果，由发光二极管30的二维阵列发射的部分光必须包括 二氧化钛激发范围内的紫外光，且透光衬底20对于由发光二极管30 的二维阵列发射的此部分紫外光必须是透明的。备选地，光催化层40包括例如掺有氮离子的二氧化钛。包括掺有氮离子的二氧化钛的光催
化层40在使用例如400至490纳米范围内的可见光(例如蓝光)照射 时产生自清洁效果。使用可见光激发自清洁效果的益处在于，与紫外 光相比，更多的材料对于可见光是透光的。因此，在光催化层40内使 用掺有氮离子的二氧化钛使得可以使用更宽范围的材料来构成透光衬 底20。使用可见光的附加优点在于，除了激发光催化层之外，可见光 也可以用于装饰目的。使用发光二极管30作为发光装置30具有这样 的益处，即，它们是较小的发光装置30却通常产生较大的光通量。如 此，发光二极管30的二维阵列的应用使得安全玻璃窗户10仍向光催 化层40发射光，而同时例如透视安全玻璃窗户IO的能力得以维持。 图1A和1B所示的安全玻璃窗户10还包括基本平行于透光衬底20布 置的另一透光衬底24。发光二极管30的二维阵列夹置在透光衬底20 和另一透光衬底24之间并嵌入在热塑性材料60内。热塑性材料60例 如可以是聚乙烯醇缩丁醛(另外也称为PVB)，其防止衬底破裂之后透光 衬底20和/或另 一透光村底24散架。特别是当透光衬底20和另 一透光 衬底24为用作较高建筑物内的窗户的玻璃材料时，出于安全原因，窗 户在破裂时不应解体。将发光二极管30的二维阵列嵌入在热塑性材料 60内的附加益处在于，热塑性材料60保护发光二极管30免受诸如湿 气的环境影响，此环境影响典型地限制发光二极管30的寿命。此外， 由于热塑性材料60较为柔软，其可用于吸收自清洁系统10内例如由 于导通发光二极管30所致的局部温度上升引起的局部应力。备选地， 可以应用树脂60，例如对紫外辐射基本透明的树脂60。
为了将发光二极管30的二维阵列连接到电源(未示出)，基本透明 的导体布置50应用到另一透光衬底24。基本透明的导体布置50例如 包括氧化铟锡层，其中该层内形成有间隙55以产生分隔的导电区域。 使用氧化铟锡使得可以利用例如激光消融而简单地产生间隙55。备选 地，基本透明的导体可包括诸如氧化铟锌、氧化锡或掺氟的氧化锡的 透明导电氧化物层。导体布置也可以是半透明导体布置52(见图3),该 半透明导体布置为电(非透射)连接件布置，其移置成使得光在导体之间 穿过，因此使光能穿过半透明导体布置50。备选地，半透明导体布置 50例如可以是应用到另 一透光衬底24的导电墨水图案52(仍见图3)。 在图1A和1B所示的实施例中，基本透明的导体布置50应用到另 一透光村底24。然而，半透明导体布置50备选地可以应用到透光村底20(未 示出)，或者例如嵌入在热塑性材料60(未示出)内部。
来自发光二极管30的光按照绕中心向量36(用虚箭头表示)的角分 布35(用虚线构成的椭圆表示)的方式发射。在图1A和1B所示的实施 例中，中心向量36指向光催化层40，使得由发光二极管30发射的大 部分光被透光衬底20透射。 一般而言，发光二极管30的光分布基本 为朗伯分布，其用虚椭圆35表示。
透光衬底20例如可由玻璃制成，或者由诸如聚曱基丙烯酸甲酯(另 外也称为PMMA)的树脂制成。此外，透光衬底20可以是漫射的、不 透明的或者完全透明的。另一透光衬底24例如也可以由玻璃制成，或 者由树脂制成，且也可以是漫射的、不透明的或者完全透明的。在使 用需要紫外光来产生自清洁效果的光催化材料的实施例中，另 一透光 衬底24优选地对紫外光是反射性的。特别是当自清洁系统10用作建 筑物(未示出)内的窗户时，其中透光衬底20布置为朝向建筑物的外部 且另一透光衬底24布置为朝向建筑物的内部，例如穿过光催化层40 而不激发自清洁工艺的来自阳光的任何环境紫外光将被另一透光衬底 20反射回光催化层40。此外，此另一透光衬底24将基本防止紫外光 透射到建筑物内。
由于发光装置30集成在本发明的自清洁系统10内，自清洁效果 可以在任何时刻被激发。例如窗户玻璃上作为外层的二氧化钛的应用 是已知的。环境阳光用于激发自清洁效果。因此，自清洁效果不是最 佳地被使用，因为在阴天，该层不被激发且随后的阵雨将不清洁该表 面。通过形成如图1A和1B所示的其中发光二极管30集成在自清洁系 统10内的自清洁系统10，光催化层40的自清洁效果可以在任何时刻 被激发，在阴天也可以被激发，例如就在阵雨之前或者期间，使得自 清洁效果被充分地利用。此外，自清洁效果将在集成在自清洁系统10 内发光二极管30的附近最突出，因为发光二极管30附近的任何污物 将阻挡由发光二极管30发射的部分光。因此，尤为有利的是，清洁效 果在光穿过透光衬底20的位置处的发光二极管30附近是最强的。
当发光二极管30仅发射紫外光时，例如仅当需要自清洁效果时才 使用发光二极管30。此实施例的益处在于，紫外光对于人眼是不可见 的，因此激发自清洁效果不影响例如人的室内活动。这种情况下，建筑物的内部应优选地从紫外辐射屏蔽，因为此紫外辐射对人眼是有害
的。备选地，当光催化层40的自清洁效果例如通过蓝光激发时，发光 二极管30例如可以发射包括蓝光的基本白光。在此实施例中，发光二 极管30的二维阵列除了用于激发光催化层40之外，还可以用于审美 光效果。这种审美光效果例如可用于照射建筑物的外部，或者例如通 过选择性寻址发光二极管30的二维阵列的相应发光二极管30而在建 筑物外部上产生文字或符号。备选地，审美光效果可以在室内使用。 在此实施例中，由发光二极管30的二维阵列发射的光的颜色优选地调 适到光催化层40的蓝光吸收属性。当由发光二极管30发射的部分蓝 光被光催化层40吸收时，由发光二极管30发射的光的颜色优选地包 括过剩的蓝光。当由自清洁系统IO发射的光的所需色温例如为较"暖" 白色时，由发光二极管30发射的光应为较"冷"白色。由于部分蓝光在 光催化层40内被吸收和使用以用于激发自清洁效果，由自清洁系统10 发射的光将比由发光二极管30发射的光包括较少的蓝光，导致其色温 降低。
图1A和1B所示的二维阵列内的发光二极管30例如可以是无机发 光二极管30、有机发光二极管30、聚合物发光二极管30或激光二极 管30。
图1B示出本发明的自清洁系统10的顶视图。虚线表示在氧化铟 锡层50中产生以形成分隔的导电区域的间隙55。
图2A和2B分别示出本发明的自清洁系统12的第二实施例的剖面 图和顶视图。在图2A和2B所示的自清洁系统12中，发光装置30仍 为发光二极管30。然而，不是平行于透光衬底20布置另一透光衬底 24(如图1A所示)，图2A所示的自清洁系统12的实施例包括平行于透 光衬底20布置的不透光衬底27。不透光衬底27可以是建筑物的遮盖 件27，该遮盖件用于遮盖建筑物的不透光部分。透光衬底20和不透光 衬底27之间优选地可存在空气，或者热塑性材料60(见图2A),或者例 如绝缘材料。发光二极管30布置成发光二极管30的一维阵列，其布 置于透光衬底20的边缘21附近。边缘21为从发光二极管30的一维阵 列发射的光进入透光衬底20的光输入窗口 21。经由光输入窗口 21进 入透光衬底20的部分光通过全内反射穿过透光衬底20且遍及透光村 底20分布。透光衬底20还包括光耦出元件37的布置，用于将约束在
13透光衬底20内的光耦合向光催化层40。光耦出元件37的布置例如可 以布置在透光衬底20与包括光催化层40的透光衬底30 —侧相对的一 側上。
在如图2A和2B所示的自清洁系统12的实施例中，发光二极管 30的一维阵列被反射器25部分地围绕，用于保证大部分由发光二极管 30发射的光指向透光衬底20。
图3示出本发明自清洁系统14的第三实施例的剖面图。如图3所 示的自清洁系统14的实施例也包括发光二极管32的阵列，其布置在 透光衬底20和另一透光衬底24之间，如图1A和1B中所已经示出。 然而，图3的自清洁系统14中使用的发光二极管32包括基本平行于 光催化层40发射光的边发射发光二极管32。因此，由边发射发光二极 管32发射的大部分光例如可以约束在自清洁系统14内部。自清洁系 统14还包括光耦出元件37，用于将受约束光朝向光催化层40耦出。 边发射发光二极管32可布置在透光衬底20和另 一透光衬底24之间。 边发射发光二极管32也可布置在透光衬底20中的凹陷(未示出)内，使 得由边发射发光二极管32发射的光发射到基本平行于光催化层40的 透光衬底20内。当边发射发光二极管32布置在凹陷内时，由边发射 发光二极管32发射的光主要被约束在透光衬底20内。在备选实施例 中，另一透光衬底24可以使用不透光衬底27来替代(见图2)。
在透光衬底20和另一透光村底24之间可存在空气、或者存在用 于形成安全玻璃窗户10的热塑性材料60(见图1A)，或者例如绝缘材料。
为了将边发射发光二极管32的阵列连接到电源(未示出)，仍将半 透明导体布置52应用到另一透光衬底24。图3所示的半透明导体布置 52包括不透明电学导体52，该不透明电学导体52分隔以允许光从它 们之间穿过。例如，两个相邻导电引线52之间的多巨离D比单个电学导 体52的直径d大至少5倍，由此产生约83%的透明度。然而，更优选 地产生大于90%，或者大于95%，或者大于99%的透明度。这种电学 导体52的布置透射大部分的入射光且因此产生半透明导电布置。电学 导体52例如可以包括金、银、铜、锌或不锈钢。备选地，电学导体例 如可以包括外表面通过例如气相沉积、金属镀覆等涂覆有金属的诸如 聚酯或尼龙的树脂。例如，气相沉积的二氧化硅-铟合金的导电膜可 以使用在该树脂上。备选地，电学导体52例如可包括应用到另一透光衬底24的导电墨水52。 一般而言，发光二极管32串联布置，使得电 学导体52为在发光二极管32下方具有间隙(未示出)的连续导体。
图4示出本发明自清洁系统16的第四实施例的剖面图。在自清洁 系统16的此实施例中，发光装置34为布置在透光衬底20的边缘21 的低压放电灯34。边缘21为低压放电灯34发射的光进入透光衬底20 的光输入窗口 21。经由光输入窗口 21进入透光衬底20的部分光通过 全内反射穿过透光衬底20且遍及透光衬底20分布。透光衬底20还包 括光耦出元件37的布置，用于将约束在透光衬底20内的光耦合向光 催化层40。在图4所示实施例中，耦出元件37例如为反射性耦出元件 37。低压放电灯34被反射器25部分地围绕，用于保证大部分由低压 放电灯34发射的光指向透光衬底20。
应注意，上述实施例阐释而非限制本发明，在不背离所附权利要 求书范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多备选实施例。
例如，图中所示的任何发光二极管30、 32可以使用包括多个发光 管芯的多芯片发光二极管30、 32来替代，其中例如多芯片发光二极管 30、 32内的每个管芯发射不同颜色的光。
在权利要求书中，置于括号之间的任何参考符号不应解读为限制 权利要求。使用动词"包括"及其变形不排除存在那些未在权利要求列 出的元件或步骤。元件之前使用的冠词"一"或"一个"并不排除存在若 干个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件来实施。 在列举若干构件的装置权利要求中，若干个这些构件可以通过一个并 且相同的硬件项来实现。在互不相同的从属权利要求中列举了某些措 施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求
1.一种自清洁系统(10，12，14，16)，包括透光衬底(20)、发光装置(30，32，34)以及应用到该透光衬底(20)的表面(22)用于提供自清洁表面(22)的光催化层(40)，该光催化层(40)布置成用于在使用预定波长范围的光照射时产生自清洁效果，该透光衬底(20)至少对于该预定波长范围的子范围是透光的，并且该发光装置(30，32，34)布置成用于经由该透光衬底(20)来照射该光催化层(40)，由该发光装置(30，32，34)发射的发射光谱包括该子范围内的光。
2. 如权利要求1所述的自清洁系统(IO， 12， 14， 16),其中该发 光装置(30， 32， 34)夹置在该透光衬底(20)和基本平行于该透光衬底(20) 布置的另 一透光衬底(24)之间。
3. 如权利要求1或2所述的自清洁系统(IO, 12， 14， 16)，其中 该自清洁系统(IO， 12， 14， 16)包括半透明或者基本透明的导体布置(50, 52)，该导体布置构成用于将该发光装置(30， 32， 34)连接到用于驱动 该发光装置(30， 32， 34)的电源的电路。
4. 如权利要求3所述的自清洁系统(IO, 12， 14， 16)，其中该半 透明或者基本透明的导体布置(50， 52)包括-基本透明的导电材料，或者-多个不透明导电引线(52)，两条相邻不透明导电引线(52)之间的距 离(D)比该不透明导电引线(52)的直径(d)大5倍，或者-应用到该透光衬底(20)或者该另一透光衬底(24)的导电墨水图案(50)。
5. 如权利要求2、 3或4所述的自清洁系统(10， 12, 14， 16)，其 中该发光装置(30， 32， 34)嵌入在布置于该透光衬底(20)和该另一透光 衬底(24)之间的热塑性材料(60)或树脂(60)内。
6. 如权利要求l、 2、 3、 4或5所述的自清洁系统(10， 12， 14， 16)，其中该另一透光衬底(24)反射由该发光装置(30， 32, 34)发射的该 子范围内的至少部分光。
7. 如权利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的自清洁系统(10， 12， 14， 16)，其中由该发光装置(30， 32， 34)发射的部分光通过反射或者通过 全内反 射穿过该自清洁系统(IO， 12， 14， 16)。
8. 如权利要求7所述的自清洁系统(IO, 12， 14， 16)，其中来自该发光装置(30， 32， 34)的光按照绕中心向量(36)的角分布(35)的方式 发射，该中心向量(36)布置成基本平行于该光催化层(40)。
9. 如前述权利要求任意一项所述的自清洁系统(IO, 12, 14， 16)， 其中该光催化层(40)包括锐钛矿形式的二氧化钛，或者包括掺有氮离子 的二氧化钛。
10. 如前述权利要求任意一项所述的自清洁系统(IO， 12， 14， 16)， 其中该发光装置(30， 32)为发光二极管(30， 32)，或者为有机发光二极 管(30, 32)，或者为聚合物发光二极管(30， 32)，或者为激光二极管(30, 32)。
11. 如前述权利要求任意一项所述的自清洁系统(IO， 12， 14， 16)， 其中该自清洁系统(IO， 12， 14， 16)包括发光装置(30, 32， 34)的阵列。
12. 如前述权利要求任意一项所述的自清洁系统(IO， 12， 14, 16)， 其中该发光装置(30， 32)包括多个光发射体。
13. —种窗户，包括如前述权利要求任意一项所述的自清洁系统 (10， 12, 14， 16)。
全文摘要
本发明涉及一种自清洁系统(10)和窗户玻璃。该自清洁系统包括透光衬底(20)、发光装置(30)以及应用到该透光衬底的表面(22)用于产生自清洁表面的光催化层(40)。该光催化层在使用预定波长范围的光照射时产生自清洁效果。该透光衬底至少对于该预定波长范围的子范围是透光的。该发光装置布置成用于经由该透光衬底来照射该光催化层，由该发光装置发射的发射光谱包括该子范围内的光。根据本发明的照明系统的效果在于，经由透光衬底照射光催化层使得发光装置可以布置为较靠近该光催化层，因而仅需要来自该发光装置的较低光通量来激发自清洁工艺。
文档编号C03C17/245GK101687391SQ200880020154
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月11日 优先权日2007年6月14日
发明者M·M·J·W·范赫彭 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司