专利名称：具有被动磷光光源的照明系统的制作方法
技术领域：
0001如所指出的，本发明一般涉及一种具有被动或无源磷光光源的照明系统，更具体地是涉及这样一种照明系统，其包括一个提供主光线至一个观察环境的主光源，以及一个在没有所述主光线或者主光线最小时，提供光线至所述观察窗口的被动磷光光源。
背景技术：
0002磷光材料一般被用于被动光源中，以在主光源(例如，一个以电力提供功率的光源和/或日光)不可用时提供光线。当主光线被所述主光源提供至一个观察环境时，所述磷光材料吸收这个主光线，然后在没有所述主光线或者主光线最小时发射这些所吸收的光线。所述磷光材料由某种类型的衬底携带，并且这一衬底通常具有低的光学透射率，籍此来自所述主光源的光线不能有效地透射通过那里。因此，所述被动光源不能定位在所述主光源和所述观察环境之间，因为这种定位将损害主光线的透射。
发明内容
0003本发明提供了一种被动光源，其中所述磷光质携带衬底具有高光学透射率，以致所述被动光源能够被定位在主光源和观察环境之间，而不会损害主光线的透射。
0004更具体地，本发明提供了一种照明系统，其包括一个提供主光线至一个观察环境的主光源，以及当所述主光源不可用时提供光线至所述观察环境的一个被动光源。所述主光源可以是以电力提供功率的或者是日光。
0005所述被动光源包括一个衬底，其携带有磷光材料，且被定位在所述主光源和所述观察环境之间。所述衬底具有至少50％、至少60％、至少70％、和/或至少80％的光学透射率，籍此，来自主光源的主光线能够通过其透射到所述观察环境。优选地，所述衬底具有至少15.0mcd/m2、至少20mcd/m2、至少30mcd/m2、至少40mcd/m2、至少50mcd/m2(十分钟时)的光学发射率。所述磷光材料可以以一种对应于期望光学透射率和发射率的密度，涂敷在所述衬底上或嵌入其中。所述衬底可包括，例如，膜、罩盖、外壳(即灯泡)，和/或窗玻璃。
0006本发明的这些和其他特征会被充分描述，并且将在权利要求中特别地指出。下面的描述和附图详细给出了本发明的几个说明性实施例，它们仅仅表示出了可应用本发明原理的各种方式中的几个。
0007图1是一个根据本发明第一实施例的照明系统。
0008图1A是图1中照明系统的磷光质携带衬底的局部放大视图。
0009图1B-1E是图1中照明系统的一个磷光质携带衬底的俯视图。
0010图2是一个根据本发明第二实施例的照明系统。
0011图3是一个根据本发明第三实施例的照明系统。
0012图3A是图3中照明系统的一个磷光质携带衬底的局部放大视图。
0013图3B-3E是图3中照明系统的磷光质携带衬底的俯视图。
0014图4是一个根据本发明第四实施例的照明系统。
0015图4A是图4中照明系统的一个磷光质携带衬底的局部放大视图。
0016图5是一个根据本发明第五实施例的照明系统。
0017图5A是图5中照明系统的一个磷光质携带衬底的局部放大视图。
0018图6是一个根据本发明第六实施例的照明系统。
0019图6A是图6中照明系统的一个磷光质携带衬底的局部放大视图。
0020图7是一个根据本发明第七实施例的照明系统。
0021图7A是图7中照明系统的一个磷光质携带衬底的局部放大视图。
0022图8是一个根据本发明第八实施例的照明系统。
0023图8A是图8中照明系统的一个磷光质携带衬底的局部放大视图。
具体实施例方式
0024现在参考附图，首先是图1，其示出了一个根据本发明第一实施例的照明系统10。照明系统10包括一个提供主光线(实线箭头)至观察环境的主光源12，以及一个被动光源14，当不能从光源12中供应主光线并且所述观察环境为黑暗的时，被动光源14提供光线(虚线箭头)至所述观察环境。
0025主光源12可包括一个由电源22供电并且可用开关24打开/关闭的照明组件20。例如，如果照明系统10包括一个白炽电灯泡，电子组件20可以包括一个电连接于电源22的灯丝。如果照明系统10包括一个荧光电灯泡，电子组件20可以包括一个电连接于电源22的变压镇流器和一个荧光管。在这两种情况中，一个玻璃或塑料外壳26(即灯泡)可以包围住照明部件20。
0026当电源22能够供电时，并且当开关24处于“开”位置时，所述主光源将提供主光线。因此，当所述开关被故意置于断开位置时，光源12将不会提供主光线。附加地且替代性地，当所述电源不供电时(即在断电期间)，主光源12不提供光线。
0027被动光源14包括一个磷光质携带衬底30。在图1所示的实施例中，衬底30包括一层膜32，其由纯聚合物或透明聚合物(clearpolymer)(例如，聚碳酸酯、PMMA、聚氨酯、乙烯基化合物等)制成，并且在其上面涂有磷光颗粒34(参见图1A)。典型地，磷光颗粒被散布在某种纯聚合物中，以便于施加，并可保护色素或涂剂免受环境污染。磷光颗粒34吸收并储存照射到其上的光线，并且在没有环境光线或人工光线时，将会发射磷光以提供被动照明。虽然颗粒34被示为涂敷在膜32的上表面上，但是可以替代地或附加地涂敷在所述膜的下表面上。
0028磷光涂层可以平均地或相等地分布在膜32的表面区域，以使其光学辐射基本均匀(参见图1B)。或者，所述磷光涂层可以分布在膜32上，以在黑暗环境期间，通过被涂敷的标记区域和未被涂敷的剩余区域(参见图1C)，或者通过未被涂敷的标记区域和被涂敷的剩余区域(参见图1D)，提供有用的标记(例如，EXIT，指向出口的箭头，等等)。另一选择是，把标记区域从涂层膜32中切除掉，籍此，相比于剩余区域，标记区域将表现为黑暗的(参见图1E)。
0029所述衬底被定位在主光源12和所述观察环境之间，更具体地，是被定位在罩盖36的上表面上。罩盖36可以是透明的并且其目的仅仅是为了保护内部组件不受灰尘影响以及免受损伤，和/或是为了装饰的原因。或者，罩盖36可以通过组合棱镜、反射镜、磨砂面、和/或光散射粒子等起到使光线漫射或散射的作用。
0030在图1中所示的照明系统10中，罩盖36形成所述照明装置的底壁，并且所述装置还可包括侧壁38和顶壁40。壁38和/或壁34可提供有磷光涂层和/或反射涂层，以进一步加强被动光学发射。此外可意识到，如果罩盖36形成所述照明装置的顶壁或侧壁，出于同样的原因，可为剩余的其他壁提供磷光涂层和/或反射涂层。
0031现在参考图2，其示出了根据本发明第二实施例的照明系统10。在这个实施例中，磷光质携带衬底30包括聚合物膜32(其上涂有磷光颗粒34)并且被定位在罩盖36的下表面上。可用上面参考图1B-1E描述的相同方式对膜32进行涂敷。
0032现在参考图3，其示出了根据本发明第三实施例的照明系统10。在这个实施例中，罩盖36本身就是磷光质携带衬底30并且其上涂有磷光颗粒34(参见图3A)。罩盖36的涂层的实现方式可使得能够在黑暗环境中提供均匀照明(参见图3B)，或者使得能够以和第一和第二实施例中膜32相同的方式来提供有用标记(参见图3C-3E)。
0033现在参考图4，其示出了根据本发明第四实施例的照明系统10。在这个实施例中，罩盖36仍为磷光质携带衬底30，但是磷光颗粒34被嵌入或者以其他方式并入其中(参见图4A)。例如，如果罩盖36是以热塑性工艺制成的，那么颗粒34可以在模塑成型、固化、和/或硬化之前引入到所述液态组合物中。罩盖的某些部分可以被切除掉，以在黑暗环境中提供有用的标记，诸如在第三实施例的图3E中所示的。
0034现在参考图5，其示出了根据本发明第五实施例的照明系统10。在这些实施例中，灯外壳26就是磷光质携带衬底30，并且其上涂有磷光颗粒34(参见图5A)。这个实施例允许通过简单地改变包围主光源12的灯泡，即可将传统照明装置快速转变为照明系统10。
0035现在参考图6，其示出了根据本发明第六实施例的照明系统10。在这个实施例中，灯外壳26仍为磷光质携带衬底，但是，磷光颗粒34被嵌入或者以其他方式并入其中(参见图6A)。与第四实施例中的罩盖36一样，可在外壳26的形成阶段引入颗粒34。
0036现在参考图7，其示出了根据本发明第七实施例的照明系统10。在这个照明系统10中，主光线源12为日光，其通过窗玻璃36照到观察环境中。因此，在白天时，主光源12提供主光线，而在夜间时，主光源12并不提供主光线。磷光质携带衬底30包括一个其上涂有磷光颗粒34的聚合物膜32(参见图7A)。所述涂层可以用与图1B-1E所示和针对本发明第一实施例所述的方式相同的方式来实现。
0037现在参考图8，示出了根据本发明第八实施例的照明系统10。主光源12仍为日光，其通过窗玻璃36照到观察环境中。在这个实施例中，窗玻璃36是磷光质携带衬底30，并且磷光颗粒34被嵌入或者以其他方式并入其中(参见图8A)。
0038在上述每个实施例中，磷光质携带衬底30具有至少50％、至少60％、至少70％、和/或至少80％的光学透射率，籍此，来自主光源12的主光线可以穿过衬底/膜30/32透射到观察环境。光学透射率是指所述主光源发射的光线与穿过所述磷光质携带衬底的光线的比率。光学透射率0％对应于不允许光学透射的衬底，而光学透射率100％对应于完全透明的衬底。
0039此外，在上述每个实施例中，磷光质携带衬底30具有十分钟时至少15.0mcd/m2、六十分钟时至少2mcd/m2的发射率，和/或其具有十分钟时至少20.0mcd/m2、六十分钟时至少2.8mcd/m2的发射率。这些发射率级别是满足规定紧急情况可见度要求的IMO和ASTM标准所必需的。衬底30可具有十分钟时至少30.0mcd/m2、十分钟时至少40.0mcd/m2、和/或十分钟时至少50.0mcd/m2的发射率。
0040磷光材料34可以是一种磷光性无机发光材料，其包括以MAl2O4表示的基体，其中M是钙、锶、或者钡，或者其中M是由钙、锶、钡、和/或铕等激活的镁。这些磷光性无机发光材料显示出优异的耐光性并且具有极长的余辉特性。美国专利第5,424,006号公开和描述了这种磷光性无机发光材料，在此以引用方式将该专利的所有公开内容并入本文。美国专利第5,770,111号中公开了另一种具有强烈持久余辉特性的无机发光材料或磷光体，在此也以引用方式将该专利的所有公开内容并入本文。通过使用强烈的和/或持久的无机发光材料，在涂敷第一、第二、第三、第五、和第七实施例中的衬底时，以及将所述无机发光材料并入第四、第六、和第八实施例的衬底材料中时，可以使用低密度无机发光材料。低密度对应于高透射率，由此可以实现高(或者至少可接受的)发射率而不会过分牺牲透射率。
0041当使用主光源12时，所述主光线透射通过所述磷光质携带衬底30，并且通过罩盖36，到达观察环境。在主光线使用期间，磷光颗粒34被“充光或充能量(charged)”，这样当不使用主光源12时并且所述观察环境是黑暗的时候，所存储的光被从衬底30中发射出来，并通过罩盖36，到达所述观察环境。应该指出，衬底30的定位，允许磷光材料34最大的暴露于主光线，以使所充的光最大化。
0042举例而言，考虑一个16英尺×16英尺的没有外部窗户并且具有四个2英尺×4英尺的荧光装置的房间。根据本发明，可以用携带磷光材料(例如涂敷在面板内侧)的衬底(例如纯或透明(clear)树脂玻璃面板)替代照明装置中现有的漫射器。在打开光源后几分钟的时间内，所述磷光材料将会饱和。当关断光源时，所述磷光材料将继续发射高达六个小时。值得注意的是，所述磷光材料的发射率衰减与人眼对黑暗的适应非常一致，由此所述材料可保持有用亮度约半个小时。特别地，例如，在荧光装置关闭的时刻，居住者仍然可以阅读细密的印刷品。在至少前十分钟内，居住者可以安全地离开房间，因为很容易地辨认出障碍物。在三十分钟后，低对比度的物体(比如在灰色地毯上的黑色延长电线)可能会变得难以看见。
0043类似地，本发明的产品可以用在诸如机场、宾馆等公共场所的广告或信息显示中所用的备用发光标志中，以在断电期间提供一定程度的被动照明。
0044现在人们可以意识到，本发明提供了一种被动光源，其中所述磷光质携带衬底具有高光学透射率，以致所述被动光源可以被定位在主光源和观察环境之间，而不会过分牺牲主光线的透射。虽然本发明是针对某些优选实施例示出和描述的，但明显的是，通过阅读和理解本说明书，本领域技术人员可以发现等同的和明显的变型和改进。本发明包括所有这样的变型和改进，并且仅由所附权利要求的范围限定。
权利要求
1.一种照明系统(10)，其包括一个主光源(12)和一个被动光源(14)，其中所述主光源(12)向观察环境提供主光线，当所述主光源(12)不可用并且所述观察环境是黑暗的时候，所述被动光源(14)向所述观察环境提供光线；其中所述被动光源(14)包括一个携带磷光材料(34)的衬底(30)；其中所述衬底(30)被定位在所述主光源(12)和所述观察环境之间；而且其中所述衬底(30)具有至少50％的光学透射率，籍此，来自所述主光源(12)的主光线能够穿过其中透射到所述观察环境。
2.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有至少60％的光学透射率。
3.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有至少70％的光学透射率。
4.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有至少80％的光学透射率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有十分钟时至少15.0mcd/m2和六十分钟时至少2mcd/m2的发射率。
6.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有十分钟时至少25.0mcd/m2和六十分钟时至少2.8mcd/m2的发射率。
7.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有十分钟时至少30mcd/m2的发射率。
8.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有十分钟时至少40mcd/m2的发射率。
9.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)具有十分钟时至少50mcd/m2的发射率。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的照明系统(10)，其中所述主光源(12)是以电力提供功率的。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的照明系统(10)，其中所述主光源(12)是日光。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)是一种纯聚合物膜或透明聚合物膜(32)。
13.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，其中所述膜(32)涂有密度对应于期望光学透射率和发射率的所述磷光材料(34)。
14.根据前一权利要求所述的照明系统(10)，进一步包括一个定位在所述主光源(12)和所述观察环境之间的罩盖(36)，且其中被涂敷的膜(32)被定位成相邻于所述罩盖(36)的一个表面。
15.根据权利要求1-10中任一项所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)是一个定位在所述主光源(12)和所述观察环境之间的罩盖。
16.根据权利要求15所述的照明系统(10)，其中所述罩盖(36)涂有密度对应于期望光学透射率和发射率的所述磷光材料(34)。
17.根据权利要求15所述的照明系统(10)，其中所述磷光材料(34)以对应于期望光学透射率和发射率的密度嵌入或并入所述罩盖(36)中。
18.根据权利要求1-10中任一项所述的照明系统(10)，其中所述主光源包括照明组件(20)，且其中所述衬底(30)是一个包围所述照明组件的外壳(26)。
19.根据权利要求18所述的照明系统(10)，其中所述外壳(26)涂有密度对应于期望光学透射率和发射率的所述磷光材料(34)。
20.根据权利要求19所述的照明系统(10)，其中所述磷光材料(34)以对应于期望光学透射率和发射率的密度嵌入或并入所述外壳(26)中。
21.根据权利要求1-9和11中任一项所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)是一个定位在所述主光源(12)和所述观察环境之间的窗玻璃(36)。
22.根据权利要求21所述的照明系统(10)，其中所述窗玻璃(36)涂有密度对应于期望光学透射率和发射率的所述磷光材料(34)。
23.根据权利要求22所述的照明系统(10)，其中所述磷光材料(34)以对应于期望光学透射率和发射率的密度嵌入或并入所述窗玻璃(36)中。
24.根据权利要求1-11中任一项所述的照明系统(10)，其中所述衬底(30)涂有所述磷光材料(34)。
25.根据权利要求24所述的照明系统(10)，其中所述磷光材料(34)被均匀分布在所述衬底(30)的表面区域上。
26.根据权利要求24所述的照明系统(10)，其中所述磷光材料(34)被分布在所述衬底(30)上，以在黑暗环境中提供有用的标记。
27.根据权利要求26所述的照明系统(10)，其中，标记区域被涂敷，而剩余区域未被涂敷。
28.根据权利要求26所述的照明系统(10)，其中所述标记区域未被涂敷，而所述剩余区域被涂敷。
29.根据权利要求26所述的照明系统(10)，其中所述标记区域被从所述衬底(30)中切除掉。
30.根据权利要求1-11中任一项所述的照明系统(10)，其中所述磷光材料(34)被嵌入或并入所述衬底(30)中。
全文摘要
一种照明系统(10)，其包括主光源(12)和被动光源(14)，主光源(12)向观察环境提供主光线，当主光源(12)不可用并且所述观察环境为黑暗的时，被动光源(14)向所述观察环境提供光线。被动光源(14)包括一个携带磷光材料(34)的衬底(30)，并且这个磷光质携带衬底(30)被定位在主光源(12)和所述观察环境之间。衬底(30)具有至少50％光学透射率(籍此，来自主光源(12)的主光线可以穿过其中透射到所述观察环境中)，以及在十分钟时至少15.0mcd/m
文档编号G02B6/00GK1930502SQ200580007357
公开日2007年3月14日 申请日期2005年2月10日 优先权日2004年3月12日
发明者M·E·汉宁顿 申请人:艾利丹尼森公司