自支撑发光膜和磷光体增强照明系统的制作方法

文档序号:8198080
专利名称:自支撑发光膜和磷光体增强照明系统的制作方法
技术领域
本发明涉及自支撑发光膜。
本发明还涉及包括该自支撑发光膜的磷光体增强照明系统以及制 造该自支撑发光膜的方法。
背景技术
具有散布在自支撑材料中的磷光体的自支撑荧光盖层本身是已知 的。例如它们使用在磷光体增强发光二极管中,用于偏移、改变和/或 增强发光二极管的光谱输出。已知的自支撑荧光盖层布置为覆盖发光 二极管的发光管芯。散布在自支撑材料中的荧光材料吸收由发光管芯 发射的光的至少一部分且将所吸收的光转换成具有预定光谱的光。经 荧光材料转换的光随后可能与发光管芯发射的不被荧光材料吸收的光 的部分一起被磷光体增强发光二极管发射。
一般地,自支撑荧光盖层导致荧光材料的远程布置。该远程布置 也称为远程磷光体配置。使用远程磷光体配置的好处在于,荧光材料 的转换效率和寿命得到改善,且选择发光材料的范围得到改善。
这种自支撑荧光盖层从WO 2005/025831获知,其中披露了 一种通 过使用包括透明塑料和磷光体添加剂的熔融液体填充模具来制造的透 光光学元件。允许熔融液体固化产生具有散布在其中的磷光体的透光 光学元件。
使用该自支撑荧光盖层的缺点在于,从荧光盖层发射的光的均匀 性不佳。

发明内容
本发明的目的是改善来自自支撑盖层的发射光的均匀性。 根据本发明的第一方面,使用根据权利要求1的自支撑发光膜实 现该目的。根据本发明的第二方面,使用如权利要求6所述的磷光体 增强照明系统实现该目的。根据本发明的自支撑发光膜包括发光颗粒 和有机聚合物,该发光颗粒包括发光材料,该发光材料布置为用于吸收入射在发光颗粒上的入射光的至少一部分,且用于将吸收光转换成 具有不同于入射光的预定光谱的转换光,该有机聚合物互连发光颗粒
以形成自支撑发光膜,该自支撑发光膜包括小于IO个重量百分比的有
机聚合物。
根据本发明的自支撑发光膜的效果是,发光颗粒密集堆积地布置, 这产生基本均匀的自支撑发光膜。仅需要极少量的有机聚合物材料用 于保持自支撑发光膜中固定的发光颗粒。由于自支撑发光膜中的发光 颗粒的均匀分布,自支撑发光膜发射的转换光也将基本均匀。在已知 的透光光学元件中,透明塑料形成透光光学元件的重要部分,这影响 着透光光学元件发射的光的光学特性且典型地减小了发射光的均匀 性。而且,磷光体添加剂分布在透明塑料中。在透明塑料的固化过程 中雄持磷光体添加剂的良好分布是相对困难的,这可能导致透明塑料 中磷光体添加剂的不均匀分布,致使发射光的均匀性不佳。在根据本 发明的自支撑发光膜中,发光颗粒的密集堆积确保自支撑发光膜中的 发光颗粒的分布基本均勻,导致自支撑发光膜的发射光的改善的均匀 性。
根据本发明的自支撑发光膜的另一好处在于,自支撑发光膜中的 发光颗粒的浓度很高。因此,自支撑发光膜可以相对薄,用以将入射 光的预定部分转换成转换光。例如,当入射光是紫外光时,优选地, 所有入射光被自支撑发光膜转换成转换光,该转换光为可见光。在这
种实施例中,需要厚度小于100微米的自支撑发光膜来基本将所有入
射光转换成转换光。
根据本发明的自支撑发光膜的又一好处在于,可以在向光源施加
性。 一般地,以微滴的方式施加发:^料使之覆盖发光二极管的管芯。 这种微滴一般不包括发光材料的均匀分布。而且,例如源于发光材料 的微滴厚度的精确光学特性难以控制且不能提前确定。当使用根据本 发明的自支撑发光膜时,由于自支撑发光膜是自支撑的事实,诸如吸 收度和发射特性之类的光学属性可被提前确定。自支撑发光膜的光学 特性例如与诸如发光二极管的发射光谱这样的光学特性相匹配。通常,
发光二极管的光学特性稍有不同,因此发光二极管通常被装箱(binned ) 以集合基本具有相同光学特性的发光二极管。相同的装箱原理可应用
5于自支撑发光膜,此后某一光学特性的发光二极管可以与具有预定光 学特性的自支撑发光膜组合,以产生具有所需发射特性的磷光体增强 照明系统。由于自支撑发光膜是自支撑的事实,在与匹配的光源例如 匹配的发光二极管组合以获得诸如某一色温的所需属性之前,它可以 以与任意光学元件基本相同的方式处理和表征。
在本上下文中,预定光谱的光例如包括在预定波长附近具有特定 带宽的光,或者例如包括基色或多个基色。预定波长例如是辐射功率 谱分布的平均波长。基色光例如包括诸如红、绿、蓝光的最常见的基 色。例如通过选择红、绿和蓝光的特定组合,基本上可以通过自支撑 发光膜产生每一种颜色,包括白色。如果光源是发紫外光的发光二极 管,发光材料将紫外光转换成转换光,例如白光。如果光源是发蓝光 的发光二极管,发光材料将蓝光的一部分转换成例如黄光以获得白光。 在这种系统中,蓝光并不被全部吸收,部分地泄漏而与黄光混合且总 光谱看上去是白色的。
在自支撑发光膜的一实施例中,有机聚合物包括超高分子量聚合 物和/或易延展聚合物。超高分子量聚合物具有大于1百万的分子量。 这些超高分子量聚合物可以是易延展的。使用超高分子量聚合物的好
处在于,超高分子量聚合物以这种方式互连发光颗粒不管发光颗粒 的高含量,自支撑发光膜相对坚固且不易破碎和分裂。易延展聚合物 一般在应变下形成颈状物,且可以伸展某一长度。使用易延展聚合物 导致可变形和柔软的自支撑发光膜。超高分子量聚合物的处理可能涉 及溶剂。超高分子量聚合物例如首先分解在溶剂中,然后是添加发光 颗粒。溶剂例如可以通过干燥或萃取而移除。备选地,超高分子量聚 合物可以与发光材料作为粉末混合且研磨以形成膜。
在自支撑发光膜的一实施例中,发光颗粒的尺寸产生用于被树脂 灌注的多孔自支撑发光膜。该实施例的好处在于,多孔自支撑发光膜 例如可以通过使用树脂灌注而固定。自支撑发光膜例如可以是柔软的, 且根据经由树脂灌注而固定的预定形式成形。在磷光体增强照明系统 的一实施例中,光源被包围在树脂中,且自支撑发光膜使用树脂灌注。 例如,发光二极管的管芯一般嵌入在树脂中以保护管芯不受环境影响, 且通过减小管芯及其周围环境之间的折射率变化促进管芯的光发射。 当向管芯施加自支撑发光材料时,自支撑发光膜使用与环绕管芯的树脂相同的树脂灌注,这进一步改善了磷光体增强照明系统的光学特性, 因为自支撑发光膜的折射率基本等于管芯周围的折射率。 一般地,分 离具有不同折射率的两种材料的界面导致部分光从该界面反射。当自 支撑发光膜不使用与封装管芯相同的树脂嵌入时,发光二极管的管芯 发射的部分光将被反射回管芯,且可能被部分吸收,减小了发光二极 管的效率。使用与封装管芯相同的树脂灌注自支撑发光膜,自支撑发 光膜的折射率基本等于环绕管芯的树脂的折射率。基本没有界面出现 在封装树脂和自支撑发光膜之间,这避免了从管芯发射的光的反射, 因而改善了效率。例如,硅橡胶可用作树脂。硅橡胶尤其用作发射紫 外光的发光二极管的封装材料,这是因为硅橡胶对于紫外光基本透明。 在自支撑发光膜的一实施例中,发光颗粒包括不同发光材料的混 合物。该实施例的好处在于,不同发光材料的混合物的使用典型地改
善了自支撑发光膜发射的转换光的显色指数。显色指数(也表示为CRI) 是光源再现某一温度的黑体光谱的能力的测量。尤其是,在通用照明 应用中,需要相对高的显色指数以确保当照明对象时觉察的颜色基本 等于使用相应色温的黑体源诸如白炽灯照射时的颜色。使用不同发光 材料的混合物使得设计者能够调节转换光的光谱或者调节混合入射光 和转换光的光谱,使之更类似于黑体辐射体的光谱,该黑体辐射体的 光谦更类似于太阳发射的光。
在自支撑发光膜的一实施例中,自支撑发光膜包括第一发光颗粒 且包括第二发光颗粒,该第一发光颗粒包括不同于该第二发光颗粒的 发光材料或者发光材料的混合物。该实施例的好处在于,其使得可以 相对简单地改变自支撑发光膜发射的光的光谱。以例如预定比例混合 不同发光颗粒,可以产生特定光谦的转换光。改变该比例或者例如交 换第一发光颗粒和/或第二发光颗粒中的发光材料就改变了特定光谱。
在磷光体增强照明系统的 一 实施例中,光源发射的光的光谱包括 紫外光和/或蓝光。
在磷光体增强照明系统的一实施例中,自支撑发光膜布置在光源 与将光反射回光源的反射层之间。在自支撑膜和光源之间以及自支撑 膜和反射层之间,可以存在不同的基本半透明材料的一些附加层。这 种磷光体增强照明系统在基本平行于自支撑发光膜的方向中发射光, 从而实现磷光体增强边发射照明系统。根据本发明的第三方面,使用如权利要求8所述的制造自支撑发光膜的方法实现该目的。
在用于制造自支撑发光膜的制造方法的实施例中,该方法包括以下步骤
-在包括超高分子量聚合物的溶液中混合发光颗粒以产生一种溶液,该溶液包括小于IO个重量百分比的超高分子量聚合物,以及-固化超高分子量聚合物以产生自支撑发光膜。该制造方法还包括浇铸包括超高分子量聚合物和发光颗粒的溶液,且除去溶剂。该制造方法使得可以处理超高分子量聚合物以形成自支撑膜。
在用于制造自支撑发光膜的制造方法的一实施例中,该方法包括以下步骤
-将发光颗粒与易延展聚合物的颗粒混合以产生混合物,该混合物包括小于IO个重量百分比的易延展聚合物,以及
-向混合物施加压力,以经由易延展聚合物互连发光颗粒以产生自支撑发光膜。
该制造方法的好处在于它使用相对筒单的制造方法产生自支撑发光膜。仅需要发光颗粒和易延展聚合物的均匀混合。当向混合物施加压力时,易延展聚合物的颗粒与发光颗粒结合在一起以形成自支撑发光膜。
在制造方法的一 实施例中,向混合物施加压力的步骤包括使用辊子,即,相对重的鼓状物,以用于在混合物上滚动。该实施例的好处在于,辊子可用于控制自支撑发光膜的厚度。如前所示,颗粒的密集堆积导致用于将入射光转换成转换光的非常有效的光转换层。因此,仅需要相对薄的自支撑发光膜。在施加压力之后,使用辊子可以减小和控制自支撑发光膜的厚度以控制预定部分的入射光向转换光的转换。
在用于制造自支撑发光膜的制造方法的一实施例中,该方法包括以下步骤
-将发光颗粒与单体混合,
- 向表面施加溶液层,以及
-固化该单体以形成产生自支撑发光膜的聚合物。
8单体形成环绕发光颗粒的涂层。该制造方法的好处在于,它不涉及附加的溶剂和研磨步骤。


本发明的这些和其他方面将从此后描述的实施例变得显见和得到阐释。
附图中
图1A和IB示出根据本发明的自支撑发光膜的示意剖面图,
图2A和2B示出包括施加到管芯的自支撑发光膜的磷光体增强照
明系统的示意剖面图,
图3示出包括远离管芯施加的自支撑发光膜的磷光体增强照明系
统的剖面图,
图4示出包括自支撑发光膜的磷光体增强照明系统的另一实施例的剖面图,其中管芯嵌入在树脂中,
图5示出根据本发明的磷光体增强照明系统的另一实施例的剖面
图,
图6示出根据本发明的磷光体增强照明系统的另一实施例的剖面图,以及
图7示出用于成形根据本发明的自支撑发光膜的一些工艺步骤。附图纯粹是示意性的且没有按比例绘制。尤其为清晰起见, 一些尺寸被极大地放大。图中相似的组件尽可能地由相同的参考标号表示。
具体实施例方式
图1A和1B示出根据本发明的自支撑发光膜10、 12的示意性剖面图。自支撑发光膜IO、 12包括发光颗粒20、 22,该发光颗粒包括发光材料。发光材料典型地吸收作为由光源60 (见图2、 3、 4和5)发射的光的入射光的至少一部分且将所吸收的光转换成具有不同于入射光的预定光镨的转换光。自支撑发光膜还包括用于互连发光颗粒20、22以形成自支撑发光膜10、 12的有机聚合物30。使用小于10个重量百分比且优选地小于5个重量百分比的有机聚合物30颗粒,自支撑发光膜10、 12中的发光颗粒20、 22以颗粒密集堆积的方式布置,导致基本均匀的自支撑发光膜IO、 12。
9有机聚合物30例如可以是具有大于1百万的分子量的超高分子量聚合物30。这些超高分子量聚合物30以如下方式互连发光颗粒20、22:不管发光颗粒20、 22的高浓度,自支撑发光膜10、 12相对坚固且较不易于破碎和分裂。有机聚合物30可以备选地是在应变下形成颈状物且可以伸展某一长度的易延展聚合物30。 一些超高分子量聚合物30是易延展的。在自支撑发光膜IO、 12中使用易延展聚合物30导致自支撑发光膜IO、 12可变形和/或柔软,这使得自支撑发光膜IO、 12基本可以成形为任何形状。而且,易延展聚合物30的使用例如通过自支撑发光膜IO、 12的伸展使得可以控制自支撑发光膜10、 12的厚度。
入射光一般是诸如紫外光或蓝光的具有相对短波长的光。发光材料将入射光的至少一部分转换成一般是可见光的转换光。然而,可以选择入射光到转换光的其他转换而不背离权利要求的范围。
图1A示出了根据本发明的自支撑发光膜10的一部分,其中自支撑发光膜包括经由有机聚合物30结合的发光颗粒20。图1B示出根据本发明的自支撑发光膜12的一部分,其中自支撑发光膜包括经由有机聚合物30结合的第一发光颗粒20和第二发光颗粒22。第一发光颗粒20包括不同于该第二发光颗粒22的发光材料或者发光材料的混合物。
由于发光颗粒20、 22的密集堆积,自支撑发光膜IO、 12的转换效率相对高,这导致仅使用相对薄的自支撑发光膜IO、 12就可基本将所有入射光转换为转换光。这在磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、58 (见图2、 3、 4和5)中使用自支撑发光膜IO、 12时是尤其有益的,其中光源60发射紫外光,该紫外光必须通过自支撑发光膜10、 12转换成可见光。仅相对薄的自支撑发光膜IO、 12可用于确保基本没有紫外光从磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58发射。尤其当在通用照明应用中使用磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58时,紫外光的发射优选地被避免,这是因为紫外光对于人眼有害。
而且,由于自支撑发光膜IO、 12的自支撑特性,可以在将自支撑发光膜IO、 12与光源60组合以形成磷光体增强照明系统50、 52、 54、56、 58之前确定自支撑发光膜10、 12的光学特性。这对于产生这样的磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58是尤其有益的,该磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58发射的光的光i普应被良好定义。典型地,装箱用于选择发射特性处于预定范围内的光源60诸如发光二极管60。通过在向光源60施加自支撑发光膜10、 12之前确定自支撑发光膜10、 12的光学特性,自支撑发光膜IO、 12可以以与光源60相同的方式装箱。自支撑发光膜IO、 12的相关光学特性例如是入射光透射穿过自支撑发光膜IO、 12的水平,或者例如是自支撑发光膜10、 12发射的转换光的光谱。因此,包括自支撑发光膜IO、 12的特定装箱可以被选择以匹配光源60的匹配装箱。当将来自特定装箱的自支撑发光膜10、 12与来自匹配装箱的光源60相组合时,产生具有良好定义的发射光语的磷光体增强照明系统。
在已知的自支撑焚光盖层中,自支撑荧光盖层可以包括嵌入在聚合物中的发光材料。典型地,盖层由形成连续聚合物矩阵的聚合物构成。这种连续聚合物矩阵典型地不是多孔的,但形成可以包括封装孔的基本密闭的结构。这种密闭结构一般选择为避免污染物进入盖层因而改变盖层的光学属性。然而,由于密闭结构,封装孔不能用树脂40填充(见图4)。树脂40可用于使得荧光盖层的折射率与封装光源60的树脂40的折射率匹配,这减小光源60发射的光往回向光源60的反射,且还减小可能导致损耗的过度的多次散射。典型地,反射回光源60的部分光被光源60吸收且损失,导致光源60的减小的效率。根据本发明的自支撑发光膜IO、 12包括相对大的发光颗粒20、 22,这些发光颗粒通过有机聚合物30互连以形成多孔自支撑发光膜10、 12。自支撑发光膜IO、 12的多孔性使得自支撑发光膜10、 12可以被树脂40灌注(见图4)。由于自支撑发光膜IO、 12的灌注,自支撑发光膜IO、12的折射率基本与封装光源60的树脂40的折射率匹配,这减小了从光源60发射的光往回向光源60的反射,增加了光源60的效率。
在根据本发明的自支撑发光膜IO、 12中与发射基色蓝色光的光源60相组合使用的发光材料例如包括Y3Al5012:Ce3+ (也称为YAG:Ce)。YAG:Ce吸收基色蓝色的入射光且随后发射基色黄色的转换光。选择特定厚度的自支撑发光膜10,基色蓝色的入射光的特定部分被转换成基色黄色转换光。剩余的入射光被自支撑发光膜IO透射且与转换光混合。混合光通过磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58发射,例如形成待发射的白光。备选地,自支撑发光膜10的发光颗粒20包括Y3Al5012:Ce3> CaS:Eu2+ (也称为CaS:Eu )的混合物。CaS:Eu的添加将转换光从黄色偏移到琥珀色且将磷光体增强照明系统50、 52、 54、56、 58发射的白光的色温偏移到暖白色色点。备选地,自支撑发光膜12包括第一发光颗粒20和第二发光颗粒22,其中第一发光颗粒20包括与第二发光颗粒22相比不同的发光材料。例如,第一发光颗粒20包括YAG:Ce,第二发光颗粒22包括CaS:Eu。当改变第一发光颗粒20和第二发光颗粒的混合物时,磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、58的色温变化。备选地,发光材料例如可以包括(Ba,Sr)2SisN8:Eu"(将基色蓝色的入射光转换为基色琥珀色的转换光),或者例如Lu3Al5012:Ce3+ (将基色蓝色的入射光转换成基色绿色的转换光)和CaS:Eu的混合物。可以使用诸如(Ba,Sr,Ca)2SisNs:Eu2+、 (Sr,Ca)S:Eu2+和(Ca,Sr)AlSiN3:Eu"的将基色蓝色入射光转换成基色红色的转换光的其他发光材料来代替CaS:Eu,以获得基本相同的效果。可以使用诸如Sr2Si2N202:Eu"和SrGa2S4:Eu"的将基色蓝色入射光转换成基色绿色的转换光的其他发光材料来代替LuAG:Ce,以获得基本相同的效果。石榴石发光材料 YAG:Ce 和 LuAG:Ce 可以被(Y3_x.yLuxGdy)(Al5.zSiz)(012.zNz):Ce代替,其中0<x£3, 0$y£2.7, 0<x+y^3且0<z^2。
在根据本发明的自支撑发光膜10、 12中与发射紫外光的光源60组合使用的发光材料例如包括BaMgAl1Q017:Eu2+ (将入射紫外光转换成基色蓝色的转换光)、Ca8Mg(Si04)4Cl2:Eu2+,Mn2+ (将入射紫外光转换成基色绿色的转换光)和Y203:Eu3+,Bi3+ (将入射紫外光转换成基色红色的转换光)的混合物。选择自支撑发光膜IO、 12中的发光材料的不同比例可以实现转换光的色温从相对冷白色向相对暖白色的偏移,例如介于6500K至2700K之间。也可以通过磷光体比例确定任意其他颜色变化。可以使用将紫外光转换成蓝光、绿光或红光或任意其他基色的任意其他发光材料来代替上面提到的发光材料。
可以使用不同的制造方法制造根据本发明的自支撑发光膜10、12。有机聚合物30例如可以是超高分子量聚合物。超高分子量聚合物例如可以与发光颗粒20、 22—起混合在溶液中,在此之后,该溶液被固化以产生自支撑发光膜IO、 12。备选地,有机聚合物30可以由例如可与发光颗粒20、 22混合的易延展聚合物30的颗粒组成。当向易延展聚合物颗粒30和发光颗粒20、 22的混合物施加压力时,易延展聚合物30与发光颗粒20、 22结合在一起以形成自支撑发光膜10、 12。改变施加到易延展聚合物颗粒30和发光颗粒20、 22混合物上的压力改变了 自支撑发光膜10、 12的厚度,这例如影响自支撑发光膜10、 12对于 入射光的透射特性。发光颗粒20、 22还可以与单体混合。将单体和发 光颗粒20、 22 —起施加到表面(未示出),且固化单体以形成聚合物 30,这产生自支撑发光膜IO、 12。优选地,该表面是非粘着表面。
图2A和2B示出了包括施加到管芯60的自支撑发光膜10、 12的 磷光体增强照明系统50、 52的示意剖面图。图2A和2B的上部分别示 出在例如装配之前的自支撑发光膜10、 12和管芯60。图2A和2B的 下部示出直接施加到管芯60的自支撑发光膜10、 12。可以在自支撑发 光膜IO、 12被施加到管芯60上之前确定自支撑发光膜10、 12的光学 特性。自支撑发光膜10、 12的光学特性例如可以包括自支撑发光膜10、 12对于入射光的透射特性,或者例如可以包括自支撑发光膜10、 12发 射的转换光的光i普特性.通过在向管芯60施加自支撑发光膜10、 12 之前表征自支撑发光膜IO、 12,自支撑发光膜IO、 12可以被装箱且与 相应装箱的管芯60相匹配,以产生由根据本发明的磷光体增强照明系 统50、 52发射的光的预定颜色。
备选地,磷光体增强照明系统可以包括多个自支撑发光膜(未示 出)。在多个自支撑发光膜中的自支撑发光膜基本相同的实施例中,膜 的数量决定了发光材料的转换效率以及因此决定了磷光体增强照明系 统发射的光的颜色。在多个自支撑发光膜中的自支撑发光膜不相同的 实施例中,每个膜典型地发射具有不同光谱的转换光,这些转换光混 合时得到磷光体增强照明系统发射的特定颜色。
在根据本发明的磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58的优选 实施例中,光源60是发光二极管60 (也称为LED)。然而,光源60 可以是诸如低压放电灯、高压放电灯、白炽灯或激光光源的任意合适 的光源60。
图3示出包括远离管芯60施加的自支撑发光膜14的磷光体增强 照明系统54的另一实施例的剖面图。管芯60优选地布置在漫反射器 65上。如图3所示的自支撑发光膜14的布置也称为远程磷光体配置。 在远程磷光体配置中,发光材料布置在离管芯60—距离处,和发光材 料直接施加于管芯60的配置相比,这导致发光材料的较低温度和发光 材料的每表面面积减小的光通量。使用远程磷光体配置的好处在于,
13发光材料的转换效率和寿命以及自支撑发光膜14中施加的发光材料的 选择范围得到改善。
图4示出包括自支撑发光膜16的磷光体增强照明系统56的另一 实施例的剖面图,其中管芯60嵌入在树脂40中。管芯60—般嵌入在 树脂40中以保护管芯60防止环境影响且通过减小管芯60与其周围环 境之间的折射率变化以促进管芯60的光发射。使用与用于嵌入管芯60 相同的树脂灌注自支撑发光膜16进一步增强了磷光体增强照明系统56 的光学特性,这是因为自支撑发光膜16的折射率基本等于包围管芯60 的树脂40的折射率。自支撑发光膜16是多孔的,使得树脂40能够灌 注自支撑发光膜16。优选地,多孔性可以通过发光颗粒20、 22的尺寸 或尺寸分布控制。备选地,多孔性可以通过伸展合成膜以减小颗粒的 堆积密度控制。在图4所示的实施例中,管芯60布置在例如由漫反射 器65组成的反射杯67中。
图5示出根据本发明的磷光体增强照明系统58的另 一实施例的剖 面图。图5所示的磷光体增强照明系统58包括被漫反射器65环绕的 边发射发光二极管62,该边发射发光二极管62包括根据本发明的自支 撑发光膜10。边发射LED 62例如朝漫反射器65发射基色蓝色的光(图 5中使用虚箭头示出)。在边发射LED 62的光被漫反射器65反射之前, 基色蓝色的光入射到自支撑发光膜IO上,基色蓝色的光的一部分被自 支撑发光膜10中的发光材料转换成转换光,例如基色黄色光(在图5 中用点划线箭头示出)。不被发光材料转换的部分入射光与转换光混合 且确定磷光体增强照明系统58发射的光的颜色。 一般而言,透射通过 自支撑发光膜10的入射光被自支撑发光膜IO散射以增强入射光与转 换光的混合。在如图5所示的磷光体增强照明系统58的布置中,边发 射器LED 62发射的光经过自支撑发光膜10两次。因此,自支撑发光 膜10的厚度可以进一步减小。
图6示出根据本发明的磷光体增强照明系统59的另 一实施例的剖 面图。磷光体增强照明系统59包括发光二极管60,该发光二极管60 具有基本透明层70或具有直接施加到发光二极管60的散射层70。接 下来,自支撑发光膜10和反射层72分别施加到透明层70或散射层70 的顶部上。反射层72例如可以是反射金属层72、电介质涂层72或颗 粒的漫散射层72。反射层72例如还可以是漫反射层72。在图6所示的配置中,发光二极管60发射的光至少部分地被自支撑发光膜10转换。 因为自支撑发光膜10被反射层72覆盖,光在基本平行于自支撑发光 膜10的方向中发射。
图7示出用于成形根据本发明的自支撑发光膜10的一些工艺步 骤。自支撑发光膜IO例如包括易延展聚合物30(见图1A),且可以使 用模具80和压力机(press) 82成形。向自支撑发光膜10应用压力机 82迫使自支撑发光膜10具有模具80的形状。随后,例如通过使用树 脂灌注自支撑发光膜10固定自支撑发光膜10的形状。备选地,自支 撑发光膜10被加热以使得自支撑发光膜10能够使用模具80和压力机 82成形。随后,自支撑发光膜10被冷却使得形状固定。可以产生具有 良好定义的厚度且因而具有良好定义的光学特性的自支撑发光膜10, 在此之后,自支撑发光膜变形且随后固定。这导致具有良好定义光学 特性的自支撑发光膜的固定形状。成形透射型自支撑荧光盖层的已知 方法使用注模来产生盖层的形状。使用注模限制了在成形自支撑发光 膜10之前预先确定自支撑发光膜10的光学特性的可能性,因而限制 了在产生盖层之前预先确定盖层的光学属性的可能性。而且,使用注 模来制造盖层典型地产生相对厚的盖层。这种相对厚的盖层要求分布 在透明塑料中的发光材料的相对低的浓度,这可能导致盖层发射的光 的不均匀性。根据本发明的自支撑发光膜10是自支撑的,因而可以在 成形和施加到光源60、 62之前制造和表征,以产生具有良好定义的发 射光谱的磷光体增强照明系统50、 52、 54、 56、 58。
应当注意上述实施例是举例说明而非限制本发明,本领域技术人 员能够设计很多备选实施例而不背离所附权利要求书的范围。
在权利要求书中,置于括号中的任何参考符号不应解释为是对权 利要求的限制。动词"包括"及其变形形式的使用不排除未在权利要 求中声明的元件或步骤存在。元件前的冠词"一,,或"一个"不排除 多个这种元件的存在。本发明可以借助于包括若干分离元件的硬件实 施。在枚举若干器件的装置权利要求中,若干这些器件可以通过一个 且相同的硬件项实施。在互不相同的从属权利要求中列举了某些措施 这一纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求
1.一种包括发光颗粒(20,22)和有机聚合物(30)的自支撑发光膜(10,12,14,16),该发光颗粒(20,22)包括发光材料,该发光材料布置为用于吸收入射在该发光颗粒(20,22)上的入射光的至少一部分,且用于将吸收光转换成具有与该入射光不同的预定光谱的转换光,该有机聚合物(30)互连该发光颗粒(20,22)以形成该自支撑发光膜(10,12,14,16),该自支撑发光膜(10,12,14,16)包括小于10个重量百分比的有机聚合物(30)。
2. 如权利要求1所述的自支撑发光膜(10, 12, 14, 16),其中该有机聚合物(30)包括超高分子量聚合物和/或易延展聚合物。
3. 如权利要求1或2所述的自支撑发光膜(10, 12, 14, 16),其中该发光颗粒(20, 22)的尺寸产生用于被树脂(50)灌注的多孔自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)。
4. 如权利要求l、 2或3所述的自支撑发光膜(10, 12, 14, 16),其中该发光颗粒(20, 22)包括不同发光材料的混合物。
5. 如权利要求l、 2或3所述的自支撑发光膜(10, 12, 14, 16),其中该自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)包括第一发光颗粒(20)且包括第二发光颗粒(22),该第一发光颗粒(20)包括不同于该第二发光颗粒(22)的发光材料或者发光材料的混合物。
6. —种磷光体增强照明系统(50, 52, 54, 56, 58, 59),包括光源(60, 62)和如前述权利要求中任一项所述的自支撑发光膜(10,12, 14, 16)。
7. 如权利要求6所述的磷光体增强照明系统(50, 52, 54, 56,58, 59),其中该光源(60, 62)被包围在树脂(40)中,且其中该自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)被该树脂(40)灌注。
8. 如权利要求6或7所述的磷光体增强照明系统(50, 52, 54,56, 58, 59),其中该光源(60, 62)发射的光的光镨包括紫外光和/或蓝光。
9. 如权利要求6、 7或8所述的磷光体增强照明系统(59),其中该自支撑发光膜(10)布置在该光源(60)和将光反射回该光源(60)的反射层(72)之间。
10. 制造如权利要求l、 2或3所述的自支撑发光膜(10, 12, 14,16)的方法,该方法包括以下步骤在包括超高分子量聚合物的溶液中混合该发光颗粒(20, 22)以 产生一种溶液,该溶液包括小于IO个重量百分比的超高分子量聚合物, 以及固化该超高分子量聚合物以产生该自支撑发光膜(10, 12, 14,16)。
11. 制造如权利要求l、 2或3所述的自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)的方法,该方法包括以下步骤将该发光颗粒(20, 22)与易延展聚合物的颗粒混合以产生混合 物,该混合物包括小于IO个重量百分比的易延展聚合物,以及向该混合物施加压力,以经由该易延展聚合物互连该发光颗粒 (20, 22)以产生该自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)。
12. 如权利要求ll所述的制造自支撑发光膜(10, 12, 14, 16) 的方法,其中向该混合物施加压力的步骤包括使用辊子以用于在该混 合物上滚动。
13. 制造如权利要求l、 2或3所述的自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)的方法,该方法包括以下步骤将该发光颗粒(20, 22)与单体混合,固化该单体以形成产生该自支撑发光膜(10, 12, 14, 16)的聚合物。
全文摘要
本发明涉及自支撑发光膜(10)、磷光体增强照明系统以及制造该自支撑发光膜的方法。该自支撑发光膜包括发光颗粒(20)和有机聚合物(30)。该发光颗粒包括发光材料,该发光材料布置为用于吸收入射在该发光颗粒上的入射光的至少一部分,且用于将吸收光转换成转换光,该转换光具有不同于该入射光的预定光谱。该有机聚合物互连该发光颗粒以形成该自支撑发光膜,其中该自支撑发光膜包括小于10个重量百分比的有机聚合物。根据本发明措施的效果是,发光颗粒的密集堆积产生基本均匀的自支撑发光膜。
文档编号H05B33/02GK101679859SQ200880018813
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月27日 优先权日2007年6月5日
发明者H·A·M·范哈尔, R·A·M·希克梅特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司
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