多层光干涉滤片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种滤光设备，特别设及一种设备，其用来过滤来自广谱发光二极管 装置的光，W减少L邸对星空观测、人体健康、道路安全、植物和昆虫死亡率的负面影响。
【背景技术】
[0002] 在照明设备中白色发光二极管（W下称为"LED"或者"L邸"）成就了技术革命。 L邸技术与传统使用的照明技术相比有很多优势。LED的一个主要优势在于其极长的使用 寿命，该限制了与其使用相关的维护费用。LED的另一个优势在于其很容易被控制或者调 节。LED提供极大的发光效率。
[0003] 当前最大的发光效率是由可见的藍色光谱中发射的L邸实现的。为了使用L邸产 生白光，最有效的方法包括使用藍色L邸激发含磯涂层。磯允许藍光的重要组成部分转换 为白光（广谱光）。因此，白色LED的电磁波谱被称作白色光谱的叠加，其用藍色峰值遮盖 大部分可见光（见图5中的虚的曲线）。
[0004] 在合成光谱中存在的藍色峰值对环境、道路安全和人体健康造成重要问题。当然， 藍光的散射比黄光或红光更有效。因此，由于藍光在大气中较任何一种其他较长波长的颜 色而具有更显著的散射效率，所W其易于造成更多的天文学光污染，尤其是对于在光源附 近的观察者来说。减少藍色量的第二个正面影响与光散射到人眼时的眩目有关。该种现象 随着人群年龄的增大而显著，因为随着年龄增加眼睛变得没那么透明。眩目是交通事故的 潜在原因。少量藍光不会吸引昆虫。因此，该滤片可W大幅度降低街灯附近的昆虫死亡率。 已经估计到死亡率为每个街灯每晚大约150个昆虫。
[0005] 此外，藍光在包括人类的若干物种的生理周期调节（生物钟）方面起到重要作用。 事实上，人类的该种周期调节是通过位于眼睛视网膜内对视力没有帮助的光感受器部分实 现的。当该光感受器受到刺激时，抑制稱黑激素的产生，因此可W调节清醒周期。相反地， 不存在藍光时，分泌（secteted)稱黑激素，使肌体处于休息状态。除了对生理周期的调节 作用之外，稱黑激素还是强大的抗氧化剂，其允许修复癌前期细胞（正如在老鼠中所证明 的），因此可W减小发展成某种癌症的风险。
[0006]2001年化ainard等人W及2001年化apan等人表征了抑制稱黑激素的光谱响应。 该项功能被称为稱黑激素抑制作用光谱下称为"MSAS")。基于MSAS的滤光减少了由于 暴露于L邸灯造成的稱黑激素抑制对人类健康的负面影响。此外，当基于MSAS的过滤而减 少或者消除藍色峰值时，使用其过滤L邸的光也能减少L邸对星空观测、道路安全和植物的 负面影响。
[0007] 多层光干设滤片在现有技术中是众所周知的。该类滤片已经被用来过滤来自 各种光源的光。发明者知晓设及多层层状物的若干专利，包括下列美国专利；Dimmick的 2, 412, 496、Widhop和Dimmick的 2, 624, 238、Ritter和化化er的 3, 853, 386、vander恥1 等人的 4, 099, 840、Ilielen的 4, 373, 782、Maruyama等人的 4, 838, 629、化kajima等人的 5, 007, 710、vonGunten等人的 5, 274, 661、Qishing的 5, 926, 317、Kam;Lkawa的 7, 227, 691。 该些专利中的几个描述了一种多层光干设滤片，其包括具有不同厚度的多个层，其通过光 学干设过滤或者反射来自光源的光。
[0008] 此外，滤光可被用于光生物效应，特别是用来实现抑制人类稱黑激素分泌的操作 性影响。发明者知晓Gott的美国专利5, 274, 403、化sper等人的美国专利7, 520, 607和 Jou的美国专利申请US2012/0008326。根据光生物参数的该种多层光干设滤片的设计是 非常少见的。发明者知晓的是，Girerd的美国专利5, 083, 858提供一种出于光生物目的的 多层滤光太阳镜。
[0009] 该种发明没有根据稱黑激素抑制的具体的多个最大量光谱响应来过滤光。此外， 多层光干设滤片未被用于直接由光源过滤来自LED的光W便减少上述的不良效果。
[0010] 本发明通过使用根据MSAS提供透射的多层光干设滤片克服现有技术的一些缺 陷。MSAS的一个特征在于在频谱函数曲线上存在次级最大值。MSAS可表征为两个非对称 对数正态分布的和。该种功能不能通过使用简单的截止滤片进行处理。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种可W实现该种过滤的多层光干设滤片，该种过滤包括在 需要增强过滤较大的波长时存在次级最大值。
[0012] 本发明的一个目的是提供一种滤光设备，包括多层滤光叠片，所述多层滤光叠片 由多种材料制成，每种所述材料具有不同折射率，其中每层的厚度是可选择的W便提供光 干设，使得多层滤光设备的透射特性（也被称为透射光谱）等于：
[001引 透射率=1-MSAS
[0014] 而MSAS是人体的稱黑激素抑制作用光谱。
[0015] 该滤光设备进一步包括当波长超过600nm波长时所述透射率的逐渐降低，特别是 用来减小LED对植物的负面影响，该负面影响由于叶绿素a的吸收峰值大约在660nm。
[0016] 在某些实施方式中，滤光设备可由两种不同材料制成，一种具有较高的折射率而 另一种具有较低的折射率。该两种材料交叠W形成具有交变折射率的材料叠片，因此提供 光干设W便根据稱黑激素抑制作用光谱获得滤光设备的期望透射率。
[0017] 本发明的另一个目的是提供一种制造该种滤光设备（根据1-稱黑激素抑制作用 光谱获得透射率）的方法，通过沉积具有不同折射率的材料层W在基底上形成滤光设备。 各层沉积是通过如下沉积方法进行的，其选自包括化学气相沉积、蒸发和外延生长组成的 组。多个层沉积在透明基底的表面上。该种透明基底例如可W是钢巧玻璃板或者包围发光 二极管本身的封装材料。
[0018] 本发明的优选实施方式为一种滤光设备，包括形成叠片的多个相邻层，其中：每个 所述层包括至少一种具有折射率的材料；其中，每个所述层的折射率与每个所述相邻层的 折射率不同；每个所述层具有预定厚度，其中每个所述层的所述厚度和所述折射率提供光 干设，W使得所述滤光设备的透射光谱基本上等于；（1-稱黑激素作用抑制光谱）。
[0019] 各种实施方式还包括如上所述的滤光设备，其中确定所述厚度和所述折射率W便 所述滤光设备提供基本上与所述滤光设备成预定角度的入射光的所述透射光谱；和/或对 于介于400nm和625nm之间的波长所述透射光谱超过所述（1-稱黑激素作用抑制光谱）的 最大偏差小于0. 3 ;和/或所述透射光谱超过所述（1-稱黑激素作用抑制光谱）的偏差小 于0. 12,其作为介于400nm和625nm之间的所有波长的平均值；和/或所述透射光谱进一步 包括当波长超过600nm波长时透射率逐渐降低；和/或在65化m波长处的所述透射光谱的 透射率为0. 5 ;和/或确定超过所述透射光谱时透射率逐渐降低W避免透射光表面泛黄；和 /或所述多个相邻层包括具有第一确定折射率的第一组层和具有第二确定折射率的第二组 层，所述第一组层与所述第二组层交叠。
[0020] 本发明的实施方式还包括如上所述的滤光设备，进一步包括透明基底，并且所述 叠片固定到所述透明基底上；所述透明基底可由钢巧玻璃制成。可替换地，本发明的实施方 式还包括如上所述的滤光设备，其进一步包括色彩可变（tint-vari油le)的基底，所述色 彩可变的基底选自包括光致变色玻璃和电致变色玻璃组成的组。
[0021] 各种实施方式包括如上所述的滤光设备，进一步包括至少部分封装在透明保护封 装结构中的发光二极管，其中所述多层滤光叠片固定在所述透明保护封装结构上；和/或 进一步包括发光二级管和含磯发光结构，其中所述发光二级管被设置为照亮所述含磯发光 结构，并且所述叠片固定在所述含磯发光结构上。
[0022] 各种实施方式包括如上所述的滤光设备，其中所述层叠片固定在汽车的挡风玻璃 上；所述层叠片固定到镜片上，所述镜片选自由处方和非处方镜片组成的组；所述层叠片 固定在外部佩戴的眼睛佩戴物的镜片上，所述眼睛佩戴物选自由眼镜、太阳镜、护目镜和隐 形眼镜组成的组；或者，所述层叠片固定到外科手术植入的人工晶体上。
[0023] 优选实施方式还包括用来制造滤光设备的方法，所述方法包括：将多个相邻层沉 积在基底顶部，其中每个所述层包括至少一种材料，该材料具有不同于每个所述相邻层的 折射率的折射率，并且每个所述层的厚度和所述折射率提供光干设，W使得所述多层滤光 设备的透射光谱基本上等于；（1-稱黑激素作用抑制光谱）。
[0024]各种实施方式还包括如上所述的方法，其中；所述透射光谱进一步包括当波长超 过600nm波长时所述透射率逐渐降低；和/或每个所述层的沉积是通过沉积方法实现的，沉 积方法选自由化学气相沉积、蒸发和外延生长组成的组。
[00巧]优选实施方式还包括如上所述的滤光设备用于过滤来自街道照明的发光二极管 的光的用途；用于过滤来自电子设备显示器的光的用途，所述电子设备选自由电视、电脑屏 幕、手提电脑、平板电脑、智能电话和便携式娱乐设备组成的组；用于过滤医院中来自发光 二极管的光W便调节医院中病人的清醒和睡眠时间的用途；或者，用于过滤经过透明物体 的光的用途，所述透明物体选自由镜片、窗户、汽车挡风玻璃或者汽车仪表盘