从表面发射辐射的方法和制品与流程

背景技术：

已经开发了用于如将表面除霜、除雾和/或除冰、照明、和用于自清洁表面的应用的辐射装置。这些装置具有一个或多个如下缺点：穿过装置的观察受阻，不透明，所发射的辐射的强度不充分均匀，远离装置周边的发射的辐射的强度不充分，和低效率。能够克服一个或多个这些缺点的辐射发射装置是期望的。

技术实现要素：

本文中公开的是辐射发射装置和由其发射辐射的方法。

在一个实施方式中，一种辐射发射装置包括包含主体材料和发光剂的辐射发射层；和发射源辐射的辐射源；其中辐射发射层包括边缘和两个宽表面，其中边缘具有高度d，且宽表面具有长度l，其中长度l大于高度d，和长度l对高度d的比例大于或等于10；和其中辐射源连接至边缘，其中源辐射从辐射源传播穿过边缘并激发发光剂，随后发光剂发射发射的辐射，其中至少一部分发射的辐射通过逃逸锥穿过至少一个宽表面离开。

在另一个实施方式中，一种用于从表面发射辐射的方法包括从辐射源发射源辐射；用辐射照射包括主体材料和发光剂的辐射发射层，其中辐射发射层包括边缘、第一宽表面和第二宽表面；其中辐射源连接至边缘，其中源辐射从辐射源传播穿过边缘并激发发光剂，随后发光剂发射发射的辐射，其中至少一部分发射的辐射通过逃逸锥穿过至少一个宽表面离开。

通过如下附图和发明详述举例说明如上的特征和其它的特征。

附图说明

现在参照附图，其是示例性实施方式，并且其中类似的元件被类似地编号。

图1是辐射发射装置的截面侧视图；

图2是用于光催化应用的辐射发射装置的截面侧视图；

图3是两种发光剂的激发和发射光谱的图示，其中源光谱与下偏移(downshifting)试剂的激发光谱重叠；

图4是两种发光剂的激发和发射光谱的图示，其中源光谱与上偏移(upshifting)试剂的激发光谱重叠；

图5是四种发光剂的激发和发射光谱的图示，其中源光谱与下偏移试剂的激发光谱重叠；

图6是四种发光剂的激发和发射光谱和两种源光谱的图示，其中每种源光谱与下偏移试剂的激发光谱重叠；

图7是四种发光剂的激发和发射光谱的图示，其中源光谱与多种试剂的激发光谱重叠；和

图8是两种发光剂的激发和发射光谱的图示，其中源光谱与上偏移发光剂的激发光谱重叠。

在图3-8中，em是指其后列举的数字的发光剂的发射光谱，ex是指其后列举的数字的发光剂的激发光谱，且s是指源的光谱，其中如果在其后有列举的数字，则数字是指例如第一或第二源。例如，ex1是指第一发光剂la1的激发光谱。光谱的峰由垂直虚线指示。

具体实施方式

已经开发了辐射装置使得它们包括两个宽表面以及窄边缘，其中辐射从设置在一个宽表面相对侧的源或者从设置在边缘处的源发射。在一个宽表面相对侧的辐射源的位置不利地导致穿过装置的观察受阻。位于边缘处的辐射源的位置导致的问题是发射随着到辐射源的距离增加而衰减。

为了克服这些缺点和其它缺点，本发明的发明人开发了一种辐射发射装置，其包括辐射源和含有主体和发光剂的辐射发射层，其中辐射源连接至辐射发射层的边缘。辐射发射装置能够实现以下的一种或多种：1)在辐射发射层的一个或两个宽表面上均匀辐射发射，而不需要例如活性试剂的梯度；2)例如位于辐射发射层的宽表面上的水和/或冰的熔化、除霜或除雾，使得行为(action)不被主体材料的低导热性抑制或由需要首先加热制品而延误；3)辐射可从辐射发射层的两个宽表面发射；以及4)当具有比空气更高折射率的材料(例如水或冰)存在于宽表面上时，发射的辐射的逃逸锥可变宽，使得大致双倍(作为一个实例)的光子分数可在较高折射率材料的位置中发射。如本文中使用的，均匀辐射发射是指在宽表面上全部位置处测量的辐射在从宽表面发射的平均辐射的40％，特别是30％，更特别是20％内。

辐射发射装置可包括含有主体材料和至少一种发光剂的辐射发射层。辐射发射层可具有两个具有长度l的宽的同延(coextensive)表面，它们被具有高度d的短边缘限界，如图1中所示的。l对d的比例可大于或等于10，特别是大于或等于30，更特别是30至10,000，和又更特别是30至500。

例如，如果将装置用作架子(shelf)，则辐射发射层可以是平的，或者例如如果将装置用作透镜，则辐射发射层可以是弯曲的。辐射发射层的在第一表面和第二表面之间的距离可以是恒定的，或者在装置中不同位置处可以变化。表面可以是平滑的表面，使得它们支持通过全内反射的导光。同样，一个或两个表面可以是例如织构化的用于在照明应用中的光束发散，其中织构化可选择性地对可见波长起作用，而对穿过装置的较长波长维持全内反射。

现在参照附图，图1示出了辐射发射装置1，其包括辐射发射层2和辐射源4。涂层22已经被施加到第一表面6上。选择性反射镜10位于辐射源4和辐射发射层2之间的源边缘12上，并且边缘镜14位于边缘16上。表面镜1位于接近第二表面8处，使得存在位于其间的间隙20。

图2示出了光催化辐射发射装置28，其包括辐射发射层2和辐射源4。光催化层26位于接近第一表面6处，其中任选的中间层24位于其间。选择性反射镜10位于在辐射源4和辐射发射层2之间的源边缘12上，并且边缘镜14位于边缘16上。表面镜18位于接近第二表面8处，使得存在位于其间的间隙20。尽管图2说明了光催化层和中间层仅存在于装置的一侧上，但要理解的是，光催化层可存在于表面6和8二者上，其中任选的中间层24位于表面和光催化剂层之间。

辐射发射层包括主体材料和发光剂，并且可进一步包括紫外光(uv)吸收剂。发光剂可分散遍及主体材料，或者可局限于辐射发射层中的一个或多个子层。例如，辐射发射层可包括第一辐射发射子层和第二辐射发射子层，其中每个辐射发射子层可独立地包括发光剂。同样，子层可包括相同或不同的发光剂，并且可以包括相同或不同的主体材料。当辐射发射层包括两个或更多个子层并且一个子层是模内涂覆层时，一种或多种发光剂可位于所述模内涂覆层中并可允许发光剂的更温和的加工条件。换句话说，辐射发射层可以是模内涂覆层。

辐射发射层可以是透明的，使得材料具有大于或等于80％的透射率。辐射发射层可以是透明的，使得材料具有大于或等于90％的透射率。辐射发射层可以是透明的，使得材料具有大于或等于95％的透射率。透明度可通过使用3.2mm厚样品，使用astmd1003-00，过程b，使用cie标准照明体c，在单向观察的情况下测定。

主体材料可包括一种材料，例如聚碳酸酯(例如双酚a聚碳酸酯)、聚酯(例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸丁基酯))、聚丙烯酸酯、苯氧基树脂、聚酰胺、聚硅氧烷(例如聚(二甲基硅氧烷))、聚丙烯酸系树脂(例如聚甲基丙烯酸烷基酯(例如聚(甲基丙烯酸甲酯))和聚甲基丙烯酸酯)、聚酰亚胺、乙烯基聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氨酯或包括上述中的一种或多种的共聚物和/或掺混物。主体材料可包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸乙烯基酯、聚甲基丙烯酸乙烯基酯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛或包括上述中的一种或多种的共聚物和/或掺混物。主体材料可包括聚乙烯醇缩丁醛、聚酰亚胺，聚碳酸酯或包括上述中的一种或多种的组合。当辐射发射层包括聚碳酸酯时，聚碳酸酯可包括ir吸收聚碳酸酯。主体材料可包括包括上述中的一种或多种材料的组合。

辐射发射层包括发光剂，其中发光剂可包括大于或等于1种发光剂，特别是大于或等于2种发光剂，更特别是2至6种发光剂，甚至更特别是2至4种发光剂。

发光剂已经在发光太阳能聚光器(lsc)中使用，例如功能为吸收来自太阳的光的太阳能板。在lsc中，光穿过装置的宽表面传播到装置中，在那里其被发光剂吸收并在不同的波长下发射。一部分发射的光通过全内反射传播到装置的边缘，在那里其传播到边缘连接的元件中，例如光伏电池中。对于lsc，通过在发光剂的激发波长下的吸收系数aex/lsc的如下条件，提升入射太阳辐射的最大收集：

aex/lsc>1/d(1)

其中d是lsc装置的厚度。通过在发光剂的发射波长下的吸收系数aem/lsc的如下条件，最小化了在光沿着lsc传输到边缘连接的元件的过程中的再吸收：

aem/lsc<<1/m(2)

其中m是装置的长度。

相反，例如，在本发明的辐射发射装置中，在逃逸锥中由发光剂导致的再吸收采用分别在第一和第二发光剂的发射波长处的浓度依赖的吸收系数aem1和aem2的如下条件在很大程度上被避免，其中要说明的是，第二发光剂不需要存在：

aem1≤1/d(3a)

aem2≤1/d(3b)

其中d是辐射发射层的厚度(参见图1)。

图3示出了源光谱s可与下偏移第一发光剂la1的激发光谱ex1重叠。源光在装置长度上的分布通过在第一发光剂的激发波长下的浓度依赖的吸收系数的如下条件被促进：

aex1～1/l；0.2/l≤aex1≤5/l(4a)

其中l是从边缘连接的源测量的装置的长度，其中如果将第二边缘连接的源设置在第一源的相对边缘上，则在式4a中l将被l/2替代。

如果存在其激发光谱不与源光谱s重叠的第二发光剂，则式4b指出第二发光剂可以相对高的有效浓度存在，并因此可更有效地再循环在第一发光剂的长波尾中的光子。

aex2≥aex1(4b)

第二发光剂的存在可因此导致来自宽表面的更均匀的辐射发射，例如从宽表面发射的平均辐射的40％，特别是30％，更特别是20％内。

如本文中使用的，关于发光剂、发射光谱和激发光谱的术语“第一”和“第二”仅用于区别在辐射发射层中的两种单独的发光剂。

图3示出了装置的激发和发射光谱，装置包括下偏移第一发光剂la1，其中发射光谱em1偏移到更长的波长，其中被吸收的光子被转化成更低能量的光子；以及上偏移第二发光剂la2，其中发射光谱em2被偏移到更短的波长，其中被吸收的光子被转化成更高能量的光子。要理解的是，上偏移包括上转换，从而在较低能量下两个光子的吸收产生在较高能量下一个光子的发射。源光谱s与第一发光剂la1的激发光谱ex1重叠。这种重叠导致产生具有由第一发光剂la1的发射光谱em1代表的波长的第一代光子，其由于式4a在制品的长度上发生。由于式3a和3b，这些光子的一部分，例如20至30％，可被发射到逃逸锥中，并将穿过装置的至少一个宽表面离开制品。其余的未在逃逸锥内发射的光子可由全内反射在制品内引导，其中到达边缘的那些可例如通过边缘镜反射回到制品中。这些其余的光子可然后遇到发光剂，第一发光剂la1或第二发光剂la2。由于发射光谱em1与激发光谱ex1和激发光谱ex2重叠，la1和la2可被激发，产生第二代光子，其具有如由发射光谱em1和发射光谱em2表示的波长。这种第二代发射的光子进一步贡献于通过逃逸锥来自装置表面的光子发射，其余的光子与第一代一样被再循环。相应地，同样产生更多代的光子。

图4示出了源光谱s可替代地与上偏移第二发光剂la2的激发光谱ex2重叠。条件和操作类似于如对于图3描述的那些，区别之处在于式4a被如下式替代：

aex2～1/l；0.2/l≤aex2≤5/l(5a)

如果存在激发光谱不与源光谱s重叠的另外的发光剂，则类似于式4b，式5b指出另外的发光剂可以相对高的有效浓度存在并且可因此更有效地再循环在第一发光剂的长波尾中的光子。

aex1≥aex2(5b)

在任一种情况下，式4b和5b指出，la2和la1的存在可分别导致例如来自宽表面的更均匀的辐射发射，例如从宽表面发射的平均辐射的40％，特别是30％，更特别是20％内。

可基于各个发光剂的相对浓度限度选择源，例如基于第一发光剂在激发波长处的吸收系数是否小于第二发光剂在激发波长处的吸收系数(式4b)或是否第一发光剂在激发波长处的吸收系数大于第二发光剂在激发波长处的吸收系数(式5b)。可选地，例如，采用在近ir中的em1和em2，可基于对避免长波长主体吸收谱带(例如图3)或避免可见谱带(例如图4)的期望选择源。

关于如上描述的lsc装置，式3-5显著不同于式1和2，进一步说明了本发明辐射发射装置的新颖性。认识到1/d>>1/m，和假定与lsc共有的d和m的各自范围类似于本发明制品的d和l，式1、4和5指出aex1和/或aex2可远小于aex/lsc，因此发光剂的最佳浓度对于本发明装置可能比对于lsc更低。更低的浓度支持了对发光剂聚集的避免，发光剂聚集可散射光，其可降低透明度和/或猝灭发光，这可破坏效率。

进一步关于图3和4，可基于应用和它们各自的激发光谱选择发光剂。例如，当将辐射发射装置用于除雾、除霜和/或除冰时，可对la1和la2进行选择使得激发光谱ex1大于可见谱带的波长i，激发光谱ex2小于主体材料的吸收谱带的波长ii，例如小于聚碳酸酯的那些，且发射光谱em1和em2具有在期望的发射谱带iii中的波长，例如800至1100纳米(nm)的波长。同样，当将辐射发射装置用于光催化剂应用时，可以选择la1和la2使得激发光谱ex1大于将潜在损害主体材料(例如聚碳酸酯)的波长i，激发光谱ex2小于可见波长的波长ii，且发射光谱em1和em2具有在期望的发射谱带iii中的波长，例如350至400纳米(nm)的波长。

应该理解，尽管图3和4描述了其中存在两种发光剂的情况，但其中存在一种发光剂的应用是类似的，区别在于没有第二试剂的激发。同样，可存在多于两种发光剂，例如如在图5-7中所示的，此时存在四种不同的发光剂la1、la2、la3和la4。本领域技术人员理解的是，可例如调整发光剂la1、la2、la3和la4的相对量以维持类似于式4或5的条件。

图5示出了源可包括窄频带源光谱s，其例如与单独的激发光谱重叠。特别地，图5说明了与la1的激发光谱ex1重叠的源光谱s；la1的发射光谱em1与la1和激发光谱ex1和la2的ex2重叠；la2的发射光谱em2与la2的激发光谱ex2和la3的ex3重叠；发射光谱em3与la3的激发光谱ex3和la4的ex4重叠；并且发射光谱em4与la3的激发光谱ex3和la4的ex4重叠。如本文中使用的，“窄频带源”指与单独种类的发光剂的激发光谱重叠的源光谱。

图6示出了可存在多于一个源，例如2个源，它们各自具有不同的源光谱s1和s2，它们与两个不同的激发光谱重叠。特别地，图6示出了分别与激发光谱ex2和ex3重叠的源光谱s1和s2，其相应的发射光谱与多种发光剂的多种激发光谱重叠。应注意的是，尽管在图6中仅示出了两个源，但可存在多于2个源。

图7示出了源光谱s可包括至少一个单独的宽频带源，其与多于一个激发光谱重叠。特别地，图7示出了源光谱s分别与发光剂la1、la2和la3的激发光谱ex1、ex2和ex3重叠，和多种发射光谱与如图5中的多种激发光谱重叠。如本文中使用的，“宽频带源”指与多于一个种类发光剂的激发光谱重叠的源光谱。

当期望辐射发射装置发射白光时，可选择三种或更多种发光剂并且如在图5-7中那样应用，其中可分别选择发射光谱em1、em2和em3使得a是蓝色，b是绿色和c是红色，并且其中la4是任选的。la4可以是上偏移发光剂(upshiftingluminescentagent)，其可用于通过再循环在发射光谱em3的尾部中的光子而覆盖(cap)一系列下偏移发光剂(downshiftingluminescentagent)la1、la2和la3。另外，波长i和波长ii指在图中示出的光谱之外的波长。例如，波长i可以是uv谱带和波长ii可以是ir谱带。

图8示出了源光谱s可与第二发光剂的激发光谱ex2重叠。发射光谱em2可与第一发光剂的激发光谱ex1重叠，第一发光剂可具有发射光谱em1，该发射光谱em1可与第二发光剂的激发光谱ex2重叠。可替代地，s可与图8的第一发光剂的激发光谱ex1重叠，并且发射光谱em1可与第二发光剂的激发光谱ex2重叠，第二发光剂可具有发射光谱em2，该发射光谱em2可与第一发光剂的激发光谱ex1重叠。与图4相反，激发光谱ex1和发射光谱em1可以是非重叠的，并且激发光谱ex2和发射光谱em2可以是非重叠的(例如，如图8中所示的)。无论源光谱s是否与ex1或ex2重叠，ex1和em1的非重叠性质和ex2和em2的非重叠性质均可提供光子的再循环，而非自吸收。

应该理解的是，在图3-8中，尽管将峰示出为彼此稍微偏离，但它们可以是进一步彼此偏离的或者可彼此一致。同样应该理解的是，尽管未示出，源、激发和发射光谱可具有沿着x轴进一步延伸到低于所示出基线的尾部。进一步要说明的是，在图中，ex1和ex2的相对高度可代表如上描述的条件，例如在图3中的相对高度代表式4b中的条件，而在图4中，相对高度代表式5中的条件。

发光剂可在制品的长度上分布，并且不仅可用于偏移光子波长，而且可用于再定向光子。例如，第一代光子的一部分可从在辐射发射层内的全内反射再定向到逃逸锥中，使得它们可离开辐射发射层，并且第一代光子的一部分可激发在辐射发射层内的另外的发光剂(例如第一发光剂和第二发光剂的一者或二者)。

可确定发光剂的大小，使得其不降低辐射发射层的透明度，例如，发光剂可以是不散射可见光的，特别是具有390至700nm波长的光的一种发光剂。发光剂可具有小于或等于300nm，特别是小于或等于100nm，更特别是小于或等于40nm，再更特别是小于或等于35nm的最长平均维度。

发光剂可包括下偏移试剂(例如(py)24nd28f68(seph)16，其中py是吡啶)、上偏移试剂(例如nacl:ti²⁺、mgcl2:ti²⁺、cs2zrbr6:os⁴⁺、和cs2zrcl6:re⁴⁺)或包括上述中的一者或二者的组合。上偏移试剂可包括基于试剂的总重量计小于或等于5重量％(wt％)的ti、os或re。发光剂可包括有机染料(例如罗丹明6g)、引达省染料(例如聚氮杂引达省染料))、量子点、稀土配合物(稀土络合物，rareearthcomplex)、过渡金属离子或包括上述中的一种或多种的组合，发光剂可包括吡咯并吡咯菁蓝(ppcy)染料。有机染料分子可连接于聚合物主链或者可分布在辐射发射层中。发光剂可包括吡嗪类化合物，其具有取代的氨基和/或氰基基团，蝶啶化合物，例如苯并蝶啶衍生物，苝类化合物(例如lumogen^tm083(可商购自basf，nc))，蒽醌类化合物，硫靛类化合物，萘类化合物，呫吨类化合物，或包括上述中的一种或多种的组合。发光剂可包括吡咯并吡咯菁蓝(ppcy)、双(ppcy)染料、受体取代的方酸(squaraine)或包括上述中的一种或多种的组合。吡咯并吡咯菁蓝可包括bf2-ppcy、bph2-ppcy、双(bf2-ppcy)、双(bph2-ppcy)或包括上述中的一种或多种的组合。发光剂可包括基于镧系元素的化合物，例如镧系元素螯合物。发光剂可包括硫族元素化物结合的镧系元素。发光剂可包括过渡金属离子，例如nacl:ti²⁺、mgcl2:ti²⁺、或包括上述中的至少一种的组合。发光剂可包括yalo3:cr³⁺,yb³⁺、y3ga5o12:cr³⁺,yb³⁺、或包括上述中的至少一种的组合。发光剂可包括cs2zrbr6:os⁴⁺、cs2zrcl6:re⁴⁺、或包括上述中的至少一种的组合。发光剂可包括包括上述发光剂中的至少一种的组合。发光剂可包括la1和la2，其中la1可包括基于镧系元素的化合物并且la2可包括过渡金属离子，例如nacl:ti²⁺、mgcl2:ti²⁺、cs2zrbr6:os⁴⁺、cs2zrcl6:re⁴⁺、或包括上述中的至少一种的组合。

发光剂可具有大于或等于100,000摩尔浓度的倒数乘厘米的倒数(m^-1cm^-1)的摩尔消光数(molarextinction)。发光剂可具有大于或等于500,000m^-1cm^-1的摩尔消光数。

发光剂可被包封在围绕球中，围绕球例如氧化硅或聚苯乙烯球等。发光剂可不含铅、镉和汞的一种或多种。发光剂可具有0.1至0.95的量子产率。发光剂可具有0.2至0.75的量子产率。

发光剂可吸收在第一范围波长上的辐射，并且可再发射在第二范围波长上的辐射，第二范围波长可部分地与第一范围重叠或者其不与第一范围重叠。可被发光剂吸收的辐射可源自辐射源和/或源自相同种类的发光剂和/或源自不同种类的发光剂。

来自发光剂的发射可以是方向各向同性的，其中发射的光子经过逃逸锥离开装置或通过全内反射被限定于制品内。通过逃逸锥离开的辐射的方向可在中心在垂直于装置的宽表面的方向的宽角度范围上均匀分布。

发光剂的激发和发射可以是各向异性的(也称为二色性的)，使得激发和发射在垂直于发光剂的长轴方向可以是有利的。长轴可以垂直于宽表面，或者至少在法线的例如10度内。可选地，长轴的排列在不同的位置处可以变化。例如，朝向一个宽表面的中心的各向异性发光剂的长轴可以在从法线到表面的10度到90度的角度下，并且朝向辐射发射装置的边缘的各向异性发光剂的长轴可以在关于宽表面的法线的10度内。

发射的辐射可具有从uv辐射到近ir辐射的波长范围。发射的辐射可具有10nm至2.5微米的波长。在uv和/或近ir波长范围中的发射在例如除雾、除霜和除冰的应用中可能是有用的，因为水和冰具有的吸收系数实际上在从uv到近ir的波长范围上一致，表现出在可见波长范围中相应的最小值，并且远离这些最小值快速增加。

辐射发射层可包括uv吸收剂，特别是uv吸收添加剂，其也被称为uv稳定剂，包括羟基二苯甲酮(例如，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)、羟基苯并三嗪、氰基丙烯酸酯、草酰苯胺、苯并噁嗪酮(例如，2,2'-(1,4-亚苯基)双(4h-3,1-苯并噁嗪-4-酮)，其可以商标名cyasorbuv-3638购自cytec)、水杨酸芳基酯、羟基苯并三唑(例如，2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑，2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑，和2-(2h-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚，其可以商标名cyasorb5411购自cytec)或包括上述光稳定剂中的至少一种的组合。uv稳定剂可以基于在组合物中的聚合物的总重量以0.01至1wt％的量存在。uv稳定剂可以基于在组合物中的聚合物的总重量以0.1至0.5wt％的量存在。uv稳定剂可以基于在组合物中的聚合物的总重量以0.15至0.4wt％的量存在。

辐射源可以是边缘安装的光源，如在图1和2中所示的。同样，辐射源可以远离制品并通过例如光学纤维连接至装置的至少一个边缘。当使用远距离辐射源时，辐射源可与一个或多个装置结合使用。

辐射源到辐射发射装置的连接可以是光学连续的并且可以配置为在辐射发射装置的边缘处的接受锥内发射辐射，从而可将辐射通过全内反射引导通过装置。如本文中使用的，术语“光学连续的”可以指使来自辐射源的光的90至100％传播到辐射发射装置中。辐射源可被连接至辐射发射装置的边缘，该辐射发射装置具有如由高度d和未在图1中示出的宽度限定的表面。

辐射源可以是发射如沿着源所连接的边缘测量的40至400瓦每米(w/m)的辐射源。辐射源可以是发射70至300w/m的辐射源。辐射源可以是发射85至200w/m的辐射源。

辐射源可发射具有100至2,500nm波长的辐射。辐射源可发射具有300至1,500nm波长的辐射。辐射源可发射在具有380至750nm波长的可见范围中的辐射。辐射源可发射具有700至1,200nm波长的近红外辐射。辐射源可发射具有800至1,100nm波长的近红外辐射。辐射源可发射具有250至400nm波长的uv辐射。辐射源可发射具有350至400nm波长的uv辐射。来自辐射源的发射的辐射可以在被引入到辐射发射层之前被滤光至期望的波长。

辐射源可以例如是发光二极管(led)，钨丝灯泡；紫外光；荧光灯(例如发射白色、粉色、黑色、蓝色或黑浅蓝(blb)光的荧光灯)；白炽灯；高强度放电灯(例如金属卤化物灯)；冷阴极管，纤维光波导；有机发光二极管(oled)；或产生电致发光(el)的装置。

辐射发射装置可任选具有位于装置的一侧或多侧的镜子以通过反射否则可能离开装置的光子来提高辐射发射装置的效率。镜子可以是高反射性的，例如在近ir范围内，并且可以是侧面的金属化。特别地，辐射发射装置可包括边缘镜、选择性反射边缘镜和表面镜中的一种或多种。边缘镜可位于边缘上以将否则会离开装置的辐射再定向回到辐射发射层中。选择性反射边缘镜可位于在辐射源和辐射发射层之间的边缘上，使得源光谱很大程度上在辐射源和装置之间传播，而发光剂的发射光谱可很大程度上被反射回到辐射发射层中。当期望从两个宽表面中的仅一个发射时，表面镜可位于辐射发射层的一个表面上，或者可以位于接近所述表面处，使得存在位于其间的间隙。间隙可包括液体(例如水、油、硅流体或类似物)，具有比辐射发射层更低折射率的固体，或气体(例如空气、氧气或类似物)。间隙可包括具有比辐射发射层更低ri的液体或气体。间隙可以是空气间隙以支持在装置内的全内反射。

辐射发射装置可包括保护性涂层，其中涂层可被施加到一个或两个宽表面上。保护性涂层可以被施加到光催化层的宽表面上。保护性涂层可包括uv保护层、耐磨层、防雾层或包括上述中的一种或多种的组合。保护性涂层可包括有机硅硬涂层。

uv保护层可被施加到装置的外表面上。例如，uv保护层可以是具有小于或等于100微米(μm)厚度的涂层。uv保护层可以是具有4μm至65μm厚度的涂层。uv保护层可通过多种方式施加，包括将塑料基底在室温和大气压力下浸在涂料溶液中(即浸涂)。uv保护层也可以通过其它方法施加，包括但不限于流涂、帘涂和喷涂。uv保护层可包括有机硅(例如有机硅硬涂层)、聚氨酯(例如聚氨酯丙烯酸酯)、丙烯酸树脂、聚丙烯酸酯(例如，聚甲基丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯)、聚偏二氟乙烯、聚酯、环氧化物和包括上述中的至少一种的组合。uv保护层可包括uv阻断聚合物，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯或包括上述中的一种或两种的组合。uv保护层可包括uv吸收分子。uv保护层可包括有机硅硬涂层(例如，as4000，as4700或phc587，其可商购自momentiveperformancematerials)。

uv保护层可包括底漆层和涂层(例如顶涂层)。底漆层可有助于uv保护层粘附到装置。底漆层可包括但不限于丙烯酸系树脂、聚酯、环氧化物和包括上述中的至少一种的组合。底漆层除了在uv保护层的顶涂层中的那些外，或者替代在uv保护层的顶涂层中的那些，还可包括紫外吸收剂。例如，底漆层可包括丙烯酸树脂底漆(例如，shp401和shp470，其可商购自momentiveperformancematerials)。

可将耐磨层(例如涂层或等离子涂层)施加到装置的一个或多个表面上。特别地，可将耐磨层施加到uv保护层上。耐磨层可包括单独的层或多个层，并且可以通过改进辐射发射装置的耐磨性添加增强的功能性。通常，耐磨层可包括有机涂层和/或无机涂层，例如但不限于，氧化铝、氟化钡、氮化硼、氧化铪、氟化镧、氟化镁、氧化镁、氧化钪、一氧化硅、二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳化硅、碳氧化硅、氢化的碳氧化硅、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化铟锡、氧化钇、氧化锌、硒化锌、硫化锌、氧化锆、钛酸锆、玻璃和包括上述中的至少一种的组合。

耐磨层可通过多种沉积技术施加，例如真空辅助的沉积方法和大气涂覆方法。例如，真空辅助的涂覆方法可包括但不限于等离子体增强的化学气相沉积(pecvd)、电弧-pecvd，膨胀的热等离子体pecvd，离子辅助的等离子体沉积，磁控溅射，电子束蒸发和离子束溅射。

任选地，一种或多种层(例如uv保护层和/或耐磨层和/或防雾层)可以是通过例如层压或薄膜嵌入成型的方法施加到辐射发射装置的外表面的膜。在这种情况下，可将一个或多个功能层或一个或多个涂层施加到膜上和/或施加到与具有膜的侧面相对的辐射发射装置的侧面上。例如，共挤出的膜，包括大于一个层的挤出涂覆的、辊涂的或挤出层压的膜，可作为备选方案用于如上的硬涂层(例如有机硅硬涂层)。膜可含有添加剂或共聚物以促进uv保护层(即膜)粘附到耐磨层，和/或可自身包括耐候性材料，例如丙烯酸系树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯)，含氟聚合物(例如聚偏二氟乙烯，聚氟乙烯)等，和/或可充分地阻断紫外辐射的传播以保护下面的基底；和/或可适合于三维成型面板的薄膜嵌入成型(fim)(模内装饰(imd))、挤出或层压加工。

uv吸收分子可包括羟基二苯甲酮(例如2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)、羟基苯并三嗪、氰基丙烯酸酯、草酰苯胺、苯并噁嗪酮(例如2,2'-(1,4-亚苯基)双(4h-3,1-苯并噁嗪-4-酮，其可以商标名cyasorbuv-3638商购自cytec)、水杨酸芳基酯、羟基苯并三唑(例如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑和2-(2h-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚，其可以商标名cyasorb5411商购自cytec)或包括上述中的至少一种的组合。uv吸收分子可包括羟基苯基噻嗪、羟基二苯甲酮、羟基苯基苯并噻唑、羟基苯基三嗪、聚芳酰基间苯二酚、氰基丙烯酸酯或包括上述中的至少一种的组合。uv吸收分子可以基于组合物中的聚合物的总重量以0.01至1wt％，特别是0.1至0.5wt％，和更特别是0.15至0.4wt％的量存在。

一个或多个层的可各自独立地包括添加剂。添加剂可包括一种或多种着色剂、一种或多种抗氧化剂、一种或多种表面活性剂、一种或多种增塑剂、一种或多种红外辐射吸收剂、一种或多种抗静电剂、一种或多种抗菌剂、一种或多种流动添加剂、一种或多种分散剂、一种或多种uv吸收分子、一种或多种增容剂、一种或多种固化催化剂和包括上述中的至少一种的组合。添加到多个层中的任何添加剂的类型和量取决于辐射发射装置的期望性能和最终用途。

可选择一个或多个保护涂层以使得其在近ir范围中不吸收和/或使得其具有比辐射发射层更低的折射率。

辐射发射装置可包括光催化层，其可包括光催化剂。光催化剂，当在水的存在下暴露于近uv辐射时，可产生(oh)自由基和/或超氧离子(o2^-)，其可促进有机表面污染物的降解。所降解的污染物可然后通过用水冲洗移除。

光催化剂可包括二氧化钛(例如锐钛矿、板钛矿和金红石型的二氧化钛)、氧化锌、氧化锡、氧化铁、氧化锆、钨的氧化物(例如w2o3、wo2和wo3)、氧化铬、氧化钼、氧化钌、氧化锗、氧化铅、氧化镉、氧化铜、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化锰、氧化铑、氧化镍、氧化铼、硫化镉、钛酸锶、二硫化钼或包括上述中的一种或多种的组合。光催化剂可被涂覆为涂层，该涂层包括例如氧化硅，金属(例如铜、银、锌、铅、钌、铑、铱、锇或铂)，或包括上述中的一种或多种的组合。光催化剂可具有基于全部光催化剂的5至300nm，特别是5至50nm的平均最长尺寸的平均最长尺寸。

光催化层可包括基于光催化剂层的总重量计1至60wt％，特别是1至20wt％的光催化剂。光催化层可具有0.1至10微米的厚度。

在包括光催化层的装置中可能难以实现全内反射，因为在包括例如tio2的光催化层中的化合物的折射率高，tio2在其固体的锐钛矿形式中具有的折射率为2.6。为了克服这些挑战，辐射发射装置可包括如下的一种或多种：增加的孔隙度(例如，在光催化层中增加的孔隙度)，位于光催化层中的多个低折射率纳米颗粒，和位于光催化层和辐射发射层之间的具有比辐射发射层更低折射率的中间层。增加的孔隙度可由存在于光催化层中的空隙空间产生。空隙空间可由如下方面产生：多孔光催化剂，存在位于光催化剂之间的空隙，在主体材料中的孔隙度，空隙试剂，或包括上述中的一种或多种的组合。多孔光催化剂可包括空隙空间，其中例如30至60体积％(vol％)，特别是40至50vol％的多孔光催化剂可以是空隙空间。空隙试剂可包括球形包封的空隙，例如，空隙试剂可包括玻璃微球(例如由碱硼硅酸盐玻璃制成的那些)。空隙试剂可具有小于或等于300nm，特别是15至200nm，更特别是20至70nm的平均直径。空隙空间可包括空气。多个低折射率纳米颗粒具有的折射率可小于光催化剂的折射率，例如，如在300纳米(nm)的波长下测定的小于2.6，特别是小于或等于2，更特别是0.5至1.8。多个低折射率纳米颗粒可具有1至30nm，特别是2至10nm的平均直径。多个低折射率纳米颗粒可包括金纳米颗粒，例如aucl4h纳米颗粒。

中间层具有的折射率可小于辐射发射层的主体材料的折射率以支持在辐射发射层中的全内反射。中间层可进一步起到阻挡层的作用以帮助降低或防止在光催化剂层中产生的自由基穿透到辐射发射层中。中间层可包括uv吸收剂。

辐射发射装置可以是用于发光模块的平坦面板、玻璃窗或透镜。辐射发射装置可用于除雾、除霜和除冰中的一种或多种，特别是在例如外部照明的应用中，外部照明例如机动车外部照明(前灯和尾灯)，机场灯，街灯，交通灯和信号灯；玻璃窗，例如用于运输(机动车)或建筑应用(天空灯)的玻璃窗；例如用于使冰箱低温室的内壁除霜的装置；和标识系统。

辐射发射装置可用于其中发射谱带可能是宽的(例如发射白光)或者可能是窄的(例如发射有色光)的可见光照明。应用包括例如放置(例如冰箱架，产品展示柜，家具橱柜和实用货架)；环境内部照明(例如在运输车辆中或在建筑物中)；标识系统(例如信号的背光)；和光合作用应用(例如用于药物或化妆品应用的植物生长)。对于光合作用应用，发射波长可以是600至800nm。

辐射发射装置可用于光催化，特别是在用于自清洁目的的有机化合物的降解中使用。对于光催化应用，发射波长可以是近uv，例如350至400nm，以避免可降解主体材料的更短波长。

下文阐述的是本发明辐射发射装置的一些实施方式，和由其发射辐射的方法。

实施方式1：辐射发射装置，其包括：包括主体材料和发光剂的辐射发射层；和发射源辐射的辐射源；其中辐射发射层包括边缘和两个宽表面，其中边缘具有高度d，和宽表面具有长度l，其中长度l大于高度d，和长度l对高度d的比例大于或等于10；和其中辐射源被连接至边缘，其中源辐射从辐射源传播经过边缘并激发发光剂，随后发光剂发射一种发射的辐射，其中至少一部分发射的辐射通过逃逸锥经过至少一个宽表面离开。

实施方式2：实施方式1的装置，其中从一个或两个宽表面发射的辐射是均匀的，使得在宽表面上全部位置处测量的辐射在从宽表面发射的平均辐射的40％，明确地30％，更明确地20％内。

实施方式3：前述实施方式中任一项的装置，其进一步包括边缘镜、选择性反射边缘镜和表面镜中的一种或多种。

实施方式4：前述实施方式中任一项的装置，其中辐射发射层包括模内涂覆层。

实施方式5：实施方式4的装置，其中发光剂位于模内涂覆层中。

实施方式6：前述实施方式中任一项的装置，其中辐射发射层包括聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯或包括上述中的一种或多种的组合。

实施方式7：实施方式6的装置，其中聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯酸酯包括聚甲基丙烯酸烷基酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯。

实施方式8：前述实施方式中任一项的装置，其中发光剂包括染料、量子点、稀土配合物、过渡金属离子或包括上述中的一种或多种的组合。

实施方式9：前述实施方式中任一项的装置，其中发光剂包括(py)24nd28f68(seph)16、nacl:ti²⁺、mgcl2:ti²⁺、cs2zrbr6:os⁴⁺、cs2zrcl6:re⁴⁺、yalo3:cr³⁺,yb³⁺、y3ga5o12:cr³⁺,yb³⁺、罗丹明6g、引达省染料、具有取代的氨基基团和氰基基团中的一者或两者的吡嗪类化合物、蝶啶化合物、苝类化合物、蒽醌类化合物、硫靛类化合物、萘类化合物、呫吨类化合物、吡咯并吡咯菁蓝(ppcy)、双(ppcy)染料、受体取代的方酸、基于镧系元素的化合物、或包括上述中的一种或多种的组合。

实施方式10：前述实施方式中任一项的装置，其中发光剂包括la1和la2，其中la1可包括基于镧系元素的化合物，和la2可包括过渡金属元素，例如nacl:ti²⁺、mgcl2:ti²⁺、cs2zrbr6:os⁴⁺、cs2zrcl6:re⁴⁺、yalo3:cr³⁺,yb³⁺、y3ga5o12:cr³⁺,yb³⁺、或包括上述中的至少一种的组合。

实施方式11：前述实施方式中任一项的装置，其进一步包括保护涂层，其中保护涂层包括uv保护层、耐磨层、防雾层或包括上述中的一种或多种的组合。

实施方式12：前述实施方式中任一项的装置，其中发射的辐射包括具有在如下范围内的波长的辐射：uv范围、可见范围、近ir范围或包括上述中的一种或多种的组合。

实施方式13：前述实施方式中任一项的装置，其中发射的辐射是宽频带发射或窄频带发射。

实施方式14：前述实施方式中任一项的装置，其中装置进一步包括光催化层。

实施方式15：实施方式14的装置，其进一步包括如下中的一种或多种：在光催化层中的空隙空间，位于光催化层中的多个低折射率纳米颗粒，和位于光催化层和辐射发射层之间的中间层。

实施方式16：实施方式15的装置，其中中间层具有比辐射发射层更低的折射率。

实施方式17：实施方式15-16中任一项的装置，其中空隙空间产生自包括30至60体积％空隙空间的多孔光催化剂。

实施方式18：实施方式15-17中任一项的装置，其中多个低折射率纳米颗粒具有如在300纳米的波长下测定的小于2.6，或小于或等于2，或0.5至1.8的折射率。

实施方式19：实施方式15-18中任一项的装置，其中多个低折射率纳米颗粒具有1至30nm的平均直径。

实施方式20：实施方式15-19中任一项的装置，其中多个低折射率纳米颗粒包括金纳米颗粒。

实施方式21：前述实施方式中任一项的装置，其中发光剂包括两种或更多种发光剂。

实施方式22：实施方式21的装置，其中发光剂包括两种发光剂，其中一种发光剂是上偏移发光剂，和另一种发光剂是下偏移发光剂。

实施方式23：实施方式21的装置，其中发光剂包括第一、第二和第三发光剂，其中第一、第二和第三发光剂是下偏移发光剂。

实施方式24：实施方式23的装置，其进一步包括第四发光剂，其中第四发光剂是上偏移发光剂。

实施方式25：前述实施方式中任一项的装置，其中辐射发射层是透明的。

实施方式26：前述实施方式中任一项的装置，其中长度l对高度d的比例大于或等于30。

实施方式27：从前述实施方式的任何装置发射辐射的方法，该方法包括表面发射辐射，其包括：从辐射源发射源辐射；用辐射照射包括主体材料和发光剂的辐射发射层，其中辐射发射层包括边缘、第一宽表面和第二宽表面；其中辐射源被连接至边缘，其中源辐射从辐射源传播经过边缘并激发发光剂，随后发光剂发射一种发射的辐射，其中至少一部分发射的辐射通过逃逸锥经过至少一个宽表面离开。

通常，本发明可另选地包括本文中公开的任何合适的组分、由其组成或基本由其组成。可另外或可选地配制本发明以不含或基本不含在现有技术组合物中使用的或者否则对于实现本发明的功能和/或目的不是必须的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。

本文中公开的所有范围是包括端点的，并且端点可彼此独立地组合(例如，“最高至25wt％，或更特别是5至20wt％”的范围包括端点和“5至25wt％”范围的所有中间值，等)。“组合”包括掺混物、混合物、合金、反应产物和类似物。另外，术语“第一”，“第二”和类似术语，在本文中不指任意顺序、量或重要性，而是用于指一种要素区别于另一种要素。本文中术语“一种”和“一个”和“该”不指量的限定，并且要被解释为覆盖单数和复数二者，除非本文中另外说明或被上下文明确抵触。如本文中使用的后缀“(s)”意欲包括其修饰的术语的单数和复数二者，由此包括一个或多个该术语(例如，膜(s)包括一个或多个膜)。在本说明书全文中涉及“一种实施方式”，“另一种实施方式”，“一个实施方式”等指关于实施方式描述的具体要素(例如特征，结构和/或特性)包括在本文中所描述的至少一个实施方式中，并且可能或可能不存在于其它实施方式中。另外，要理解的是，所描述的要素可以任何合适的方式在不同的实施方式中组合。

尽管已经描述了特定的实施方式，但目前未预见的或可能未预见的可选方案，修饰，改变，改进和实质等价物可由申请人或其他本领域技术人员产生。因此，如提交的和如它们可被修改的随附权利要求意欲包括所有这样的可选方案，修饰，改变，改进和实质等价物。

本申请要求2014年11月25日提交的美国临时专利申请62/084,061的利益。该相关申请通过引用并入本文中。