發光系統的制作方法
【專利說明】發光系統
【背景技術】
[0001] 運些教示內容大體上設及提供觀測到的可見顏色的發光系統，并且更確切地說設 及提供此類系統供電時系統發射首先產生的第一觀測到的可見顏色并且還提供此類系統 未供電時系統反射首先產生的第二觀測到的可見顏色的發光系統。
[0002] 發光系統的主要目的是用W在使用例如Lm)的照明源的情況下產生具有某些所需 可見顏色、白色、藍色、綠色等的光，用于寬范圍的應用，例如一般照明、照明圖形等。因此， 當照明源供電時，此類系統的觀測到的可見顏色主要是系統所產生的發射的結果。然而，當 照明源未供電時，此類系統的觀測到的可見顏色主要通過自系統表面反射的環境光產生， 例如具有白色表面的發光系統將反射觀測為白色可見顏色的環境光，而具有紅色表面的發 光系統將反射觀測為紅色可見顏色的環境光。
[0003] -般來說，包括白光Lm)的白色照明源已用于發光系統中W產生觀測到的可見顏 色的光，例如白光或彩色光。在需要彩色光的情況下，運些系統經由吸收由白色照明源產生 的光的所有波長(除了與所需顏色相關的那些波長外)來產生顏色。不利的是，首先由于形 成白光所需的能量的量并且其次由于形成彩色發射光的波長減除的額外能量損失，此顏色 產生途徑導致能量的實質性損失。當白色照明源不含有足夠的所需顏色的能量時，如在僅 提供在紅色波長下的適度量的能量的白光Lm)的情況下，運可能是個特殊問題。利用白色照 明源的額外缺點是難W操作系統的反射光，因此遭受白色照明源未供電時所產生的觀測到 的可見顏色可能與照明源供電時觀測到的顏色實質上相同的限制。運歸因于系統的顏色產 生機構，因為與白色照明源相關的波長類似于與環境光相關的那些波長，因此難W在不影 響系統反射的情況下調整系統的發射并且反之亦然。
[0004] 為了提供更有效的發光系統，已利用UV或藍色照明源，而非白色照明源，W產生具 有可見顏色的光，例如白光或彩色光。運通常通過使用能量轉換材料，例如憐光和/或巧光 材料，將UV或藍色照明源的發射能量降頻轉換成較長波長來實現。舉例來說，當藍色Lm)用 作照明源W提供初級電磁福射時，發光系統可W通過吸收初級電磁福射，即藍光的一部分 來產生白光，在此情況下，使用能量轉換層并且將此福射降頻轉換成具有黃綠色波長的次 級電磁福射，從而產生包含藍色、黃綠色波長的系統的發射光，其產生白色的觀測到的可見 顏色。盡管運些系統可能在產生光方面比利用白光源的那些更有效，但當運些系統未供電 時，系統的所觀測到的可見顏色同樣難W調整到所需觀測到的可見顏色。然而，在使用UV或 藍色照明源W及能量轉換材料的情況下，當UV或藍色照明源未供電時，系統的觀測到的可 見顏色現在不僅是從系統表面反射的未被吸收的環境光，還是能量轉換材料的發射光，運 歸因于系統暴露于環境光(盡管很少）。舉例來說，當未供應初級電磁福射，即照明源未供電 時，能量轉換層吸收藍光使得系統表面反射W呈現微黃色，產生非所需觀測到的可見顏色。
[0005] 因此，需要利用較高效率發光系統，其不僅能夠在供電時提供所需觀測到的可見 顏色，還在未供電時提供所需觀測到的可見顏色。同樣需要提供較高效率發光系統，其中所 述系統不僅含有供電時和未供電時用于獲得所需觀測到的可見顏色的元件，還含有使得系 統能夠在無能量的實質性損失的情況下提供較寬色域的觀測到的可見顏色的元件。此外， 同樣需要在運些系統內并有使得發光系統不僅能夠產生具有觀測到的可見顏色的光，還能 夠用于較廣表面區域的元件。
【發明內容】
[0006] 本教示內容提供發光系統，其包含一或多個照明源，其在供電時經由一或多個出 口區域輸出初級電磁福射;多層結構；W及一或多個漫反射層，其與多層結構光學解禪并且 將環境電磁福射的至少一部分重定向到觀察半球。當一或多個照明源供電時，發光系統的 發射和反射產生第一觀測到的可見顏色，并且當一或多個照明源未供電時，產生第二觀測 到的可見顏色。在一些情況下，第一觀測到的可見顏色和第二觀測到的可見顏色可W實質 上類似。本教示內容的一或多個照明源包含一或多個發光元件。一或多個照明源可W進一 步包含接收并且傳播從一或多個發光元件發射的初級電磁福射的至少一部分并且經由所 述一或多個出口區域將初級電磁福射實質上傳輸到多層結構的一或多個光學元件。一或多 個光學元件可W包含一或多個光導，其具有含一或多個提取區域的表面。在一些方面中，一 或多個光導表面的一或多個提取區域可W在一或多個發光元件的遠端。在某些構造中，一 或多個照明源可W進一步任選地包含將初級電磁福射的至少一部分重定向到觀察半球的 反射層。本教示內容的多層結構包含將入射福射的至少一部分轉換成至少部分發射到觀察 半球的次級電磁福射的一或多個能量轉換層，其中入射福射是初級電磁福射或環境電磁福 射中的至少一種。在一些情況下，一或多個能量轉換層可W任選地包含分散福射的至少一 部分的一或多種光散射材料，其中福射是初級電磁福射或次級電磁福射中的至少一種。多 層結構還包含實質上增加福射的至少一部分的光學散射的一或多個擴散層，其中福射是初 級電磁福射、次級電磁福射或環境電磁福射中的至少一種。在一些方面中，一或多個擴散層 可W另外實現為多層結構提供物理和化學耐久性的保護層的功能。本教示內容的多層結構 可W光學禪合到一或多個照明源，而在其它情況下可W光學解禪。在一些方面中，本教示內 容的多層結構可W進一步包含將次級電磁福射的至少一部分重定向到觀察半球的反射層， 其中反射層實質上透射初級電磁福射。在其它方面中，本教示內容的多層結構還可W包含 提高多層結構的光解和熱穩定性的一或多個穩定性增強層。在另一個方面中，多層結構可 W另外包含為多層結構提供物理和化學耐久性的保護層。
[0007] 本教示內容還提供一種用于制造發光系統的方法。本教示內容的方法包含提供供 電時經由一或多個出口區域輸出初級電磁福射的一或多個照明源，在一或多個出口區域中 的至少一個的至少一部分上施加多層結構，W及將一或多個漫反射層覆蓋在多層結構表面 上W將環境電磁福射的至少一部分反射到觀察半球，其中所述一或多個漫反射層與多層結 構光學解禪。當一或多個照明源供電時，發光系統的發射和反射產生第一觀測到的可見顏 色，并且當一或多個照明源未供電時，產生第二觀測到的可見顏色。在一些情況下，第一觀 測到的可見顏色和第二觀測到的可見顏色可W實質上類似。本教示內容的一或多個照明源 包含一或多個發光元件。一或多個照明源還可W包含安置于一或多個發光元件的表面上W 將初級電磁福射的至少一部分重定向到觀察半球的反射層。一或多個照明源可W進一步任 選地包含接收并且傳播從一或多個發光元件發射的初級電磁福射的至少一部分并且經由 所述一或多個出口區域將初級電磁福射實質上傳輸到多層結構的一或多個光學元件。一或 多個光學元件可W包含一或多個光導，其具有含一或多個提取區域的表面。在某些構造中， 一或多個照明源還可w包含安置于一或多個光學元件的表面上w將初級電磁福射的至少 一部分重定向到觀察半球的反射層。在一些情況下，發光系統的多層結構可W光學禪合到 一或多個照明源，而在其它情況下多層可W光學解禪。本教示內容的多層結構包含將入射 福射的至少一部分轉換成至少部分發射到觀察半球的次級電磁福射的一或多個能量轉換 層，其中入射福射是初級電磁福射或環境電磁福射中的至少一種。在一些情況下，一或多個 能量轉換層可W任選地包含分散福射的至少一部分的一或多種光散射材料，其中福射是初 級電磁福射或次級電磁福射中的至少一種。多層結構還包含實質上增加福射的至少一部分 的光學散射的一或多個擴散層，其中福射是初級電磁福射、次級電磁福射或環境電磁福射 中的至少一種。在一些方面中，多層結構可W進一步包含安置于一或多個能量轉換層的表 面上W將次級電磁福射的至少一部分重定向到觀察半球的反射層，其中反射層實質上透射 初級電磁福射。在其它方面中，多層結構還可W包含安置于一或多個能量轉換層的至少一 個表面上W提高多層結構的光解和熱穩定性的一或多個穩定性增強層。在另一個方面中， 多層結構可W另外包含為多層結構提供物理和化學耐久性的保護層。所述保護層可W安置 于一或多個能量轉換層的表面上或一或多個擴散層的表面上。
【附圖說明】
[0008] 參考【附圖說明】性地顯示和描述本教示內容，其中
[0009] 圖1是根據運些教示內容的一個方面的發光系統的示意圖；
[0010] 圖2是根據運些教示內容的另一個方面的發光系統的示意圖；
[0011] 圖3是描述一種能量轉換方法，即從一種光致發光材料發射到另一種的級聯的示 意圖；
[001^ 圖4是描述另一種能量轉換方法，即通過福斯特們wcr供振能量轉移將能量從一 種光致發光材料轉移到另一種的示意圖；
[0013] 圖5是根據運些教示內容的另一個方面的發光系統的示意圖；
[0014] 圖6是根據運些教示內容的另一個方面的發光系統的示意圖；
[0015] 圖7是根據運些教示內容的又一個方面的發光系統的示意圖；
[0016] 圖8是比較根據運些教示內容的一個方面的未供電發光系統和未使用一或多個漫 反射層的未供電發光系統的反射光譜的圖；W及
[0017] 圖9是比較根據運些教示內容的一個方面的未供電發光系統和未使用一或多個漫 反射層的未供電發光系統的發射光譜的圖。
【具體實施方式】
[0018] 本教示內容設及產生高效率發光系統，其在供電時可W提供通過系統發射首先產 生的第一觀測到的可見顏色，并且在未供電時可W提供通過系統反射首先產生的第二觀測 到的可見顏色。
[0019] 為了更好地理解本發明，本文中定義W下術語：
[0020] 術語"發光"定義為來自任何物質的電磁福射的發射。發光由點激發態發生。
[0021] 大多數有機分子的電子激發態可W分成單重態和Ξ重態。
[0022] 如本文所使用，術語"單重態"係指電子能態，其中分子中的所有電子自旋成對。
[0023] 如本文所使用，術語"Ξ重態"係指電子能態，其中一組電子自旋不成對。
[0024] 激發態通常是第一激發態。通過經由碰撞損失能量給其它分子，呈激發態的高振 動能級形式的分子將迅速下降到此狀態的最低振動能級。分子還將過量能量分配到其它可 能的振動和旋轉模式。
[0025] "發光材料"是展現發光，即發射電磁福射的那些材料。特性化發光材料需要考慮： (1)激發源、（2)發射性質W及(3)是否需要額外刺激來產生發射。
[0026] 關于激發源，通過電磁福射激發的發光材料在本文中被稱作"光致發光"。通過電 能激發的發光材料在本文中被稱作"電致發光"。通過化學反應激發的發光材料在本文中被 稱作"化學發光"。
[0027] 關于發射的性質，此可W是巧光或憐光的。"巧光"材料儲存電磁福射并且將其快 速釋放，通常在約10-8秒或小于10- 8秒內