专利名称：包括弹性材料层的发光设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光设备，其包括容纳有至少一个发光二极管的 衬底和被设置以接收由(多个)发光二极管发射的光的弹性材料层。 本发明还涉及包括该发光设备的纺织产品。
背景技术：
包括发光二极管(LED)的半导体发光设备是目前可利用的最有效 和耐用的光源之一。
由于LED的小尺寸、节能潜力以及长的寿命，LED已经迅速发展成 为用于各种发光应用的可行光源，例如一般照明和LCD显示器的背光 照明。
目前，柔性发光设备有着新兴的市场。在柔性发光设备中， 一个或 多个LED可以设置在具有柔韧性的衬底上。然后该柔性发光设备可以 被集成到织物(例如纺织品或塑料)中。
与上面提到的那种发光设备相关的一个挑战是在柔性材料中提供 具有较低程度光损耗的增强的扩散光输出。
US2006/0082699A1公开了一种液晶显示器(LCD)和光源，在它们 中间容纳有许多光处理膜(light management film)以提供明亮且均 匀的照明。光处理层的布置包括漫射板，以及亮度增强层和反射偏振 器中的至少一个。虽然US2006/0082699A1中描述的系统产生了改进的
光输出强度，但是它不具有柔韧性，并且不适合集成到例如纺织品中。 因此，在该领域中需要在柔性材料中提供具有较低程度光损耗的增 强的扩散光输出，以便例如在纺织品应用中使用。
发明内容
本发明的目的是至少部分克服上面提到的问题，并满足该领域的 需求。
特别地，本发明的目的是提供柔性的发光设备，该发光设备在柔性材料中提供增强的扩散光输出。发明者发现通过将具有磷微粒的弹性材料层应用于容纳有至少一个发光二极管的衬底上可以改善柔性材料中的光输出。
因此，在第一方面，本发明涉及包括村底和弹性材料层的发光设备，在该衬底上容纳有至少一个发光二极管，在该弹性材料层中散布有磷微粒。
衬底具有前表面和相对的后表面。弹性材料层被设置在衬底的前表面上以接收来自于发光二极管的光。磷微粒散布于所述弹性材料层之中。
在本发明的发光设备中，由LED发出的光进入弹性材料层中并在其中传播。在与散布在弹性材料层之中的磷微粒接触时会产生期望波长的光。因此，磷微粒改善了发光二极管的输出强度，从而产生更亮的图像。
由发光二极管产生的光将最终经由弹性材料层从发光设备中射出。
在本发明的实施例中，在其上容纳有发光二极管的村底是柔性衬底，其适于在至少一个方向上弯曲。衬底的柔韧性增加了整个发光系统的柔韧性，从而使得能够集成到柔性基质(诸如纺织品或塑料)之中。
弹性材料层包括具有高柔韧性的相对柔软且可变形的材料。此外，弹性材料层保护发光二极管免受机械影响所导致的破坏。
例如，弹性材料层包括聚硅氧烷材料，该材料是非常柔韧的且具有高的介电强度。优选地，弹性材料层包括聚二甲基硅氧烷。
发光设备可以进一步包括导热层。该导热层充当一种装置，通过该装置，热量容易被传送到发光设备之外。导热层包括具有高热导率的材料，其能够使热量从系统传到外部空气。为了进一步改善热传递，导热层可包含至少一个区域部分，该区域部分延伸到衬底的侧边外。这样，热量就被更有效地传送到外部空气中。
为了增加发光设备的柔韧性，容纳有LED的衬底可以设有至少一个贯通衬底的开口。随着衬底平面内压应力的张力减小，该贯通开口允许同时在两个方向上弯曲发光设备。
在实施例中，发光设备包括反射层，其被设置为反射反向入射的
5光。
反射层将沿着正向反射所述光，以使其从设备的弹性材料层射出。因此，入射到反射层上的光被反向循环进入发光设备中，这使得从设备发出的光的强度增加。因而，光被更加有效地利用了。
此外，当衬底设有贯通衬底的(多个)开口时，反射层会防止光通过衬底中的(多个)开口漏出。
在可替代的实施例中，反射层和导热层是同一个。在该实施例中，既防止了光的泄露，又方便了将热量传送出发光设备之外。在该情况下，反射层包括具有高热导率的材料。
在优选实施例中，在发光设备的背侧设置有保护层。该保护层用于对衬底和/或反射层提供支撑，并有助于发光设备的柔韧性。
优选地，保护层是弹性材料层，其有助于整个发光设备的柔韧性。
在实施例中，弹性材料层和保护层共同形成发光设备的封装。
在该实施例中，发光设备是非常柔软的，这使得它尤其适合用于纺织品应用中。
本发明的发光设备可以进一步包括设置在弹性材料层之上的漫射层。
漫射层用于漫射从发光二极管接收到的光，从而使得增加了所发射的光的漫射性和均匀性。
可替代地，通过将漫射微粒结合在弹性材料层中来获得漫射效果。
在该实施例中，弹性材料层包括从下述组中选出的漫射微粒，该组由二氧化钛、硅化物以及具有不同折射率的共混聚合物组成。
在另一方面，本发明涉及容纳有至少一个上述发光设备的纺织产
将本发明的发光设备结合到纺织产品中使纺织产品变得发光和/或显示信息(诸如消息)。这种纺织产品的示例可以是衣服、枕头、地毯、窗帘、装饰织物、床上用品以及背包，
通过参考下文中所描述的实施例将使得本发明的这些和其他方面显而易见且被阐明。
图1示出了本发明的发光设备的示意图。图2示出了本发明的发光设备中使用的反射层的优选设置。图3示出了包含本发明的发光设备的衣物。
具体实施例方式
本申请涉及发光设备，其包括容纳有至少一个发光二极管的衬底和被设置为接收由所述(多个)发光二极管所发射的光的弹性材料层。该发光设备是柔性的并且可以被结合到织物(诸如纺织品或塑料)中。
图1中示出了根据本发明的发光设备100的一个实施例，其包括具有前表面102和相对的后表面103的衬底101。该衬底容纳有至少一个发光二极管104，该发光二极管被设置为通常在前向方向上(即沿着前表面的法线)发光。发光设备进一步包括弹性材料层105，其被设置在衬底101的前表面102上以接收来自于(多个)发光二极管104的光。
磷微粒106散布在弹性材料层105之中。
(多个)LED104所发出的光进入弹性材料层105并遇到了散布在其中的磷微粒106。
磷微粒106吸收处于特定波长的发射光并按另一波长对其进行发射。在吸收了光之后，材料中的电子被激发到更高的能级。在从更高能级驰豫返回之后，过剩能量从材料中以光子(光)的形式释放。
并且，在与磷微粒相接触之后，光将被朝着不同的方向散射。
因此，将磷结合到弹性材料层中提供了增强的漫射光输出，并且从弹性材料层105射出的光将是均匀的和漫射的。
可以例如从由YAG (诸如YAG: Ce， YAG: Tb或YAG: Gd )组成的组中选择磷微粒，该YAG与蓝色LED可4艮好地配合工作。
然而，可以在本发明中使用多种磷材料，并且这些磷材料是本领域技术人员公知的。
在本发明的实施例中，容纳有(多个)发光二极管的衬底是柔性衬底，该柔性衬底适于在至少一个方向上弯曲。
该衬底可以例如包括薄塑料片或薄印刷电路板材料。任何柔性聚合物可用作该衬底材料。
适合用于柔性村底的其他材料是为本领域技术人员所公知的。
村底的柔韧性增加了整个发光系统的柔韧性，从而允许集成到柔性基质(诸如纺织品或塑料)之中。
弹性材料层优选地包括具有高柔韧性的相对柔软且可变形的材料。例如，弹性材料层包括非常柔韧且具有高介电强度的聚硅氧烷。
优选地，弹性材料层包括聚二甲基硅氧烷。
弹性材料层保护发光二极管免受例如机械影响所导致的破坏。
在实施例中，发光设备100可进一步包括导热层107，其被设置为将热量从(多个)发光二极管104传送出去。
该导热层107有利于将热量从发光设备传送到外部空气。
在操作中，(多个)LED104散热。在过高的温度下，LED被损坏而发射较少的光。因此希望将热量从LED传送出去。
导热层107充当用于将热量从设备中传送出去而被周围空气冷却的装置。
导热层典型地包括具有高热导率的材料，例如但不限于金属材料(例如铜、铝、钢等，以及其合金)以及其他材料(诸如具有高热导
率的塑料或陶瓷材料)。
导热层可以被设置在衬底101的后表面103上或前表面102上。
并且，容纳有(多个)LED104的衬底101可包含导热材料。
在图2所示的优选实施例中，导热层被设置在衬底201的后表面
上，且包括延伸出村底201的侧边之外的至少一个区域部分200。
由(多个)LED104产生的热量通过导热层107的(多个)区域部
分200传送到外部空气中。
在实施例中，衬底IOI设有至少一个贯通衬底的开口 (未示出)。随着衬底平面内压应力的张力减小，该(多个)贯通村底的开口
允许同时在两个方向上弯曲发光设备。因此，增加了衬底和整个发光
设备的柔韧性。
在实施例中，该(多个)贯通衬底的开口可设有覆盖装置，其至少部分地覆盖所述(多个)开口 。
所述覆盖防止由(多个)发光二极管发出的光通过所述(多个)开口泄漏到衬底的背面。因此，所述覆盖装置增加了光输出而并不妨碍衬底的柔韧性。
在实施例中，发光设备包括反射层108,其被设置为反射反向入射的光。在弹性材料层105中遇到磷微粒106的光可能沿向后的方向(即，沿朝着发光设备100的背部的方向)被散射。反射层108将沿向前的方向反射所述光以使光从设备100的弹性材料层105中射出。因为光被更有效地利用，所以反射层有助于增加光输出。当衬底设有(多个)贯通衬底的开口时，反射层108可被设置以使容纳有(多个)LED104的衬底101夹在反射层108和弹性材料层105之间。
这样，反射层108防止光通过衬底101中的(多个)开口泄漏。入射在反射层上的光因此被反向循环到发光设备100中，这使得通过设备100的弹性材料层105发射的光的强度增加。因此更有效地利用了光。
反射层108还可以被设置在衬底101的前表面102上。可替代地，衬底101可包括反射材料。
反射层可包括例如从由金属材料(诸如铝、钛、铬或镍)组成的组中选择的材料。其他适合的反射材料已为本领域技术人员所知。
在实施例中，反射层108和导热层107是同一个。
在该实施例中，反射层包括具有高热导率的材料。因此，既防止了光的泄漏，又方便了将热量传送到设备之外。
发光设备可进一步包括位于设备100的背部的保护层109。
保护层保护并支撑所述衬底和/或反射层和/或导热层。优选地，保护层是弹性材料层，其有助于整个发光设备的柔韧性。
在实施例中，弹性材料层105和保护层109共同形成发光设备100的封装。在该配置中，发光设备是非常柔软的，这使得它尤其适合用于纺织品应用中。
当保护层109和弹性材料层105形成封装时，区域部分200典型地保持未被封装且从被封装的区域延伸到外部空间，从而防止被封装元件中产生过多的热量。
在可替代的实施例中，发光设备IOO包括至少一个漫射层110，其设置在弹性材料层105之上。
该漫射层包括例如从下述组中选出的漫射微粒，该组由二氧化钛、硅化物或具有不同折射率的共混聚合物组成。
该微粒是透明的，并具有不同于周围材料的折射率，因此当光遇到该漫射微粒时，它会被散射，这导致了漫射的光输出。
漫射层110对从(多个)发光二极管104接收到的光进行漫射，以使从发光设备100发射的光是均匀且漫射的。
在优选实施例中，通过将漫射微粒结合在弹性材料层105中可以获得该漫射效果。
本发明的发光设备100可以被集成到纺织产品中。这使纺织产品变得发光和/或显示信息(诸如消息)。这种纺织产品的示例可以是衣服、枕头、地毯、窗帘、装饰织物、床上用品以及背包。
图3示出了包括本发明的发光设备301的夹克300.
虽然在附图和前述描述中已经详细地图示和描述了本发明，但是该图示和描述被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。
本领域技术人员在实施所请求的发明的过程中，根据对附图、公开和所附的权利要求书的研究，可以理解并实现所公开的实施例的其他变形。例如，本发明并不限于使用特定类型的发光二极管。可以使用所有类型的发光二极管，包括但不限于基于无机物的LED、基于有机物的LED (OLED)以及基于聚合物的LED (polyLED)。
典型地，LED适于发射在可见或近可见波长范围内的光，从紫外光到红外光。
此外，可以设置在衬底中的所述(多个)贯通衬底的开口并不限于特定形状或尺寸或任何特定的式样设置。
权利要求
1.一种发光设备(100)，包括具有前表面(102)和相对的后表面(103)的衬底(101)，所述衬底(101)容纳有至少一个发光二极管(104)，其中所述设备(100)进一步包括设置在所述衬底(101)的所述前表面(102)上的弹性材料层(105)以接收由所述发光二极管(104)所发出的光，其特征在于，在所述弹性材料层(105)中散布有磷微粒(106)。
2. 根据权利要求1的发光设备(100)，其中所述衬底(101)是 适于在至少一个方向上弯曲的柔性衬底。
3. 根据前述任一权利要求的发光设备(100)，其中所述弹性材 料层(105)包括聚硅氧烷材料。
4. 根据权利要求3的发光设备(100)，其中所述弹性材料层(105 ) 包括聚二甲基硅氧烷。
5. 根据前述任一权利要求的发光设备，进一步包括导热层(107)， 其被设置为将热量从所述发光二极管(104)传送出来。
6. 根据权利要求5的发光设备(100)，其中所述导热层(107) 包括至少一个区域部分(200 )，其延伸到所述衬底(201)的側边之 外。
7. 根据前述任一权利要求的发光设备(100 )，其中所述衬底(101) 设有至少一个贯通衬底的开口。
8. 根据前述任一权利要求的发光设备(100)，进一步包括反射 层(108)，其被设置为反射反向入射的光。
9. 根据前述任一权利要求的发光设备(100)，其中所述反射层 (108)是所述导热层(107)。
10. 根据前述任一权利要求的发光设备(100)，进一步包括保护 层(109),其被设置在所述发光设备(100)的背部。
11. 根据权利要求10的发光设备(100),其中所述保护层(109) 是弹性材料层。
12. 根据前述任一权利要求的发光设备(100)，其中所述弹性材 料层(105)和所述保护层(109)共同形成所述设备(100)的封装。
13. 根据前述任一权利要求的发光设备(100)，进一步包括至少 一个漫射层(110)，其被设置在所述弹性材料层(105)之上。
14. 根据前述任一权利要求的发光设备(100),其中所述弹性材 料层(105)进一步包括从由二氧化钛、硅化物和具有不同折射率的共 混聚合物组成的组中选出的漫射微粒。
15. —种容纳有至少一个根据前述任一权利要求的发光设备(301 ) 的纺织产品(300 )。
全文摘要
提供了一种发光设备(100)，其包括容纳有至少一个发光二极管(104)的衬底(101)和被设置以接收来自于发光二极管(104)的光的弹性材料层(105)。弹性材料层(105)包括磷(106)，其增强了来自于所述设备(100)的光输出。该发光设备(100)是柔性的且可以被结合到织物(例如纺织品或塑料)中。因此，提供了包括该设备(100)的纺织产品(300)。
文档编号H01L27/32GK101669206SQ200880010727
公开日2010年3月10日 申请日期2008年3月25日 优先权日2007年3月29日
发明者A·森佩尔, M·J·J·哈克, R·巴塔查亚 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司