包括发光材料、灯、照明器材的层堆叠以及制造该层堆叠的方法

包括发光材料、灯、照明器材的层堆叠以及制造该层堆叠的方法
【专利摘要】公开了一种层堆叠100、灯、照明器材以及制造层堆叠的方法。层堆叠100包括第一外层102、第二外层106以及发光层104。第一外层102和第二外层106为光透射聚合材料并且具有在标准温度和压力(STP)下测量的低于30cm3/(m2·天)的氧气透过率。发光层104被夹入在第一外层102和第二外层106之间并且包括光透射基质聚合物和发光材料108，该发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的部分转换为具有发光光谱的光。
【专利说明】包括发光材料、灯、照明器材的层堆叠以及制造该层堆叠的方法

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及包括具有发光材料的层的层堆叠。

【背景技术】
[0002]在很多照明应用中，建议发光材料在远程配置下使用。很多发光材料，并且更具体而言，有机磷光体，具有与光化学稳定性相关的问题。尤其是当有机磷光体被照射时并且当它们被暴露于氧气下时，它们会退化。为了防止材料的快速退化，需要针对氧气的防护。因此，为了保证其中使用这种发光材料的光源的合理(reasonable)寿命,必须针对氧气保护该发光材料。
[0003]其它发光材料(像量子点)也对氧气敏感并且即使不被照射，也在氧气的影响下退化。
[0004]在专利US7839072中，提出了针对环境空气保护有机磷光体的方法。该文件公开了一种半透明的层压片，该半透明层压片包括被配置为将光转换为另一颜色的至少一种类型的有机磷光体并且包括密封该有机磷光体的两个光透射元件。光透射元件是两个平行布置的板并且该有机磷光体被设置为保持在它们之间。在两个平板的周围处，两个平板之间的开口被气密密封以防止在环境空气影响下有机磷光体的退化。该两个板由玻璃制成。
[0005]所引用的专利中的半透明层压片是用于保护有机磷光体的相对昂贵的解决方案。玻璃的使用以及需要在两个板的周围处气密密封该玻璃平板之间的开口，导致相对昂贵的制造过程以及相对昂贵的材料的使用。此外，玻璃的使用导致非柔性配置并且半透明层压片具有平坦形状。


【发明内容】

[0006]本发明的目标是提供一种用于针对环境氧气的影响而保护具有发光材料的层的有成本效率的解决方案。
[0007]本发明的第一方面提供了一种层堆叠。本发明的第二方面提供了一种灯、本发明的第三方面提供了一种照明器材并且本发明的第四方面提供了一种制造层堆叠的方法。在从属权利要求中定义了有优势的实施例。
[0008]根据本发明的第一方面的层堆叠包括第一外层、第二外层以及发光层。第一外层和第二外层是光透射聚合材料并且具有在标准温度和压力(STP)下测量的低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率。发光层被夹在第一外层和第二外层之间并且包括光透射基质聚合物以及发光材料，该发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光。
[0009]在发光层中的基质聚合物中提供发光材料是针对环境空气(并且更具体地是，空气中的氧气)的影响而保护发光材料的第一措施。然而，存在于靠近基质聚合物材料的表面的发光材料仍将接收过多的氧气并且将退化。第二措施是使用具有屏障属性的两个光透射层。通过将发光层夹在那两个层之间，发光层内的发光材料暴露于更少的氧气。具有屏障属性的两个层形成层堆叠的第一外层和第二外层并且该两个外层由光透射聚合材料制成。因此，光可以透过该外层。该外层的屏障属性主要涉及层对于氧气的渗透性。第一外层和第二外层的氧气透过率在标准温度和压力条件(STP，由IUPAC定义为T = 273.15K并且p=I巴)下低于30cm3/(m2.天)并且如果氧气透过率低于该值，则可以穿过该堆叠的一个或者多个层朝着发光材料的氧气的量显著减少。因此，发光层将具有相对长的寿命。
[0010]注意，氧气透过率是层的氧气透过率，其意指，与层的厚度无关，氧气透过率应该低于规定的值。因此，在标准温度和压力条件下，每天不多于30cm3的氧气可以转移通过Im2的这种层。在文献中，可以找到标准测量设置，以便测量特定气体通过层的透过率。每种材料具有总体上由单位cm3.mm/(m2.天?巴)规定的特定渗透性。因此，层的厚度使氧气透过率与层所制造的材料的氧气渗透性并且与压力差相关联。
[0011]术语“夹在…之间”意指发光层在第一外层和第二外层之间并且发光层被应用到这些外层。其可能包括以下情形，其中层与彼此直接接触，并且可以包括粘合剂的使用，该粘合剂将层耦合到彼此。描述相同配置的其它术语是:发光层的相对侧上涂覆有相应的外层，或者相应的外层被层压到发光层的相对侧。
[0012]使用基质聚合物和光透射聚合材料导致若干优势。合适的材料具有低价格并且可以因此导致具有成本效率的用于保护发光材料的解决方案。此外，制造层堆叠的制造方法相对便宜-聚合材料的使用允许例如共注射模塑(co-1njecting molding)和共挤出(co-extrus1n)的使用。共注射模塑和共挤出是相对具有成本效率的用于制造包括不同层的片的生产方法。因此，除了基于所使用的材料的成本优势，合适的制造方法导致附加的成本优势。
[0013]使用聚合材料的其它优势是:层堆叠可以被制作成柔性的，其在其中层堆叠例如以弯曲配置使用的应用中是有优势的；层堆叠也可以制造为诸如例如管的表面的形状、球形表面的形状、或者透镜的形状之类的不同的形状。因此，除了发光材料的光转换属性，层堆叠可以被配置为具有特定的光反射特性。
[0014]此外，基质聚合物和光透射聚合材料允许对层堆叠的简单切割并且可以从根据本发明的层堆叠的大片切割出相对有效率的特定形状。可以例如从大片切割出圆形形状，以便用于灯或者照明器材。用于(气密)密封具有发光材料的层的备选技术导致当必需制造这种形状时的高得多的制造成本。此外，当通过热进行切割时，第一外层和第二外层的材料被焊接到彼此并且在切割边缘处自动形成密封。
[0015]在该情境中，应该注意的是，所使用的术语“堆叠”和“层”不暗示所要求的层堆叠是平坦的(跟随平坦平面)。术语“层”的使用暗示相比于其宽度和长度，该层是相对薄的。术语“堆叠”暗示两个或者更多层(在该特定情形下，三个或者更多层)被布置在彼此的顶部上。“被布置在彼此顶部上的层”暗示层的最薄的维度(厚度)被就地布置在相同方向上。在堆叠中，层不当然地为相同大小。在本发明的层堆叠中，发光层至少被夹在第一外层和第二外层之间，其暗示发光层具有与相应外层相同的大小(宽度/长度)，或者比外层中的一个或者多个更小。层堆叠中的层的厚度可以是不同的。
[0016]在该情境中，吸收光谱和发光光谱可以例如包括在预定义的波长周围具有特定带宽的主要颜色，或者可以例如包括多个主要颜色。在该情境中，光谱也可以包括诸如紫外光之类的非可见光。主要颜色的光例如包括红色、绿色、蓝色、黄色以及琥珀色光。光谱中的光也可以包括主要颜色的混合，诸如蓝色和琥珀色、或者蓝色、黄色和红色。
[0017]第一外层和第二外层聚合材料以及基质聚合物的聚合材料至少是光透射的，其意指作用在材料上的光的至少一部分透过材料并且被发射到环境中。因此，层堆叠可以是完全或者部分透明的，或者可以是半透明的。在一个实施例中，光透射材料透射穿透进行材料中的光的至少80%，并且仅有限量的光在层堆叠中被吸收。
[0018]可选地,第一外层的材料和第二外层的材料具有低于3cm3.mm/(m2.天?巴)的氧气渗透率。用具有如此低的氧气渗透率的材料，制造如下层堆叠是相对容易的，其中第一外层和第二外层在标准温度和压力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率。
[0019]可选地，发光材料包括有机磷光体、量子点、量子棒或者量子四脚体中的至少一种。在氧气和光的影响下，有机磷光体退化的相对较快。在层堆叠中，针对氧气，在相对低的成本下，有机磷光体被很好的保护。量子点、量子棒或者量子四脚体在氧气的影响下退化并且，因此，第一外层和第二外层为这些发光材料提供有优势的保护层。量子点、量子棒或者量子四脚体是呈现量子限制的粒子并且至少在一个维度上具有纳米范围的大小。量子限制意指粒子具有取决于该粒子的大小的光学性质。
[0020]有机磷光体具有高量子效率并且通常是透明的，其防止不期望的散射并且增加效率。有机发光材料具有更多优势。发光光谱的位置和带宽可以轻易地设计为在可见光范围内的任何地方。因此，制造高效率地发射白光的光源是相对容易的。
[0021]可选地，发光层包括另一发光材料，该另一发光材料被配置为根据另一吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有另一发光光谱的光。因此，在发光层中提供了多于一种发光材料并且层堆叠也为另一发光材料提供针对氧气的有效的并且具有成本效率的保护。此外，多于一种发光材料的使用允许生成光的更多颜色并且，因此，允许生成具有更高显色指数的光发射。
[0022]可选地，发光材料和另一发光材料被提供为在单个层中的材料的混合。备选地，发光材料被提供在第一子层中并且另一发光材料被提供在第二子层中。这些子层形成发光层。此外，在发光层中，两个或者多个不同发光材料可以在发光层内在空间上分离(例如，以一种特定颜色的像素的形式)。
[0023]可选地，光透射聚合材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯/乙烯醇(EVOH)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯腈(PAN)以及尼龙6(PA6)中的至少一种。该可选实施例中的材料是光透射的并且在多数情形下是透明的。此外，它们具有相对低的氧气渗透率(低于3cm3*mm/(1112*天*巴))。因此，该材料是用于针对氧气保护发光层的发光材料的有效屏障。应该注意的是，除了术语尼龙6，也可以使用术语“聚己内酰胺”。
[0024]可选地，基质聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)中的至少一种。这些材料是光透射的并且制造包含发光层材料的这些材料的层是相对容易的。这些材料的成本价格是相对低的。
[0025]可选地，光透射聚合材料和基质材料包括相同的聚合材料。
[0026]可选地，光透射聚合材料和基质材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET是在根据本发明的第一方面的层堆叠中形成针对氧气的有效屏障相对便宜的材料。此外，如果所有层具有相同的聚合材料，则相比于其中相应外层的材料与发光层的基质聚合物不同的情况，制造层堆叠会更加有效率。此外，不同层之间的界面是具有相等折射率的层之间的界面并且，因此，在不同层之间的界面处，不出现反射或者不期望的反射。
[0027]可选地，第一外层和/或发光层进一步包括散射粒子组、寿命改进粒子组以及无机磷光体组中的至少一个组中的粒子。在特定应用中，为了获得特定效果，期望在层堆叠中具有散射粒子，以便通过层堆叠获得散射光发射。此外，无机磷光体的使用导致产生光的附加颜色并且潜在地产生更高的显色指数。寿命改进粒子的示例是吸气剂，其吸收例如穿入层堆叠的一个或者多个层的氧气-并且，因此，增加了发光层中的发光材料的寿命。吸气剂是经由化学反应吸收其它材料(诸如气体)的反应材料。
[0028]根据本发明的第二方面，提供了包括光发射器和根据本发明的第一方面的层堆叠的灯。层堆叠被布置用于接收来自光发射器的光。
[0029]根据本发明的第三方面，提供了一种照明器材，其包括根据本发明的第一方面的层堆叠或者包括根据本发明的第二方面的灯。
[0030]分别根据本发明的第二方面和第三方面的灯和照明器材，提供了与根据本发明的第一方面的层堆叠相同的好处并且具有与堆叠的对应实施例类似效果的类似实施例。
[0031]根据本发明的第四方面，提供了一种制造层堆叠的方法。该方法包括以下步骤:i)制造包括发光材料的基质聚合物发光层-该发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光；ii)在发光层的两侧上应用第一外层和第二外层-第一外层和第二外层为光透射聚合材料并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP)。
[0032]发光层的制造可以包括以下子步骤:将发光材料与基质聚合物混合并且制造该混合的层。可以通过使用挤出工艺、通过注射模塑，或者通过将混合物沿着表面展开并且固化该混合物来创建层。在发光层的两侧上应用第一外层和第二外层的步骤可以通过使用层压技术、共注射模塑或者共挤出执行。
[0033]所讨论的用于执行制造层堆叠的方法的步骤的技术是相对便宜的生成技术并且，因此，可以产生相对便宜的层堆叠。
[0034]参考下文所描述的实施例，本发明的这些方面以及其它方面会变得显而易见并且将得以阐述。
[0035]本领域技术人员将领会的是，上述选项、实施方式、和/或本发明的方面中的两个或者多个可以以任何认为有用的方式进行组合。
[0036]该堆叠和/或方法的修改和变化(对应于堆叠的所描述的修改和变化)可以由本领域技术人员在本描述的基础上执行

【专利附图】

【附图说明】
[0037]在附图中:
[0038]图1示意性地示出了层堆叠的实施例的横截面图，
[0039]图2示意性地示出了由于使用了第一外层和第二外层所导致的减少了的退化，
[0040]图3示意性地示出了在本发明范围内的层堆叠的不同示例，
[0041]图4a和图4b示出了包括层堆叠的灯的示例，
[0042]图5a在横截面图中示出了包括根据本发明的层堆叠的照明单元，
[0043]图5b示出了根据本发明的第三方面的照明器材，并且
[0044]图6示出了制造层堆叠的方法。
[0045]应该注意的是，在不同的图中由相同参考标号表示的项具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。在已经解释了这种项的功能和/或结构时，不需要在详细描述中对其重复解释。
[0046]这些图仅是图解性的并且未按比例绘制。特别为了清楚，极力夸张了一些维度。

【具体实施方式】
[0047]图1示意性地示出了层102，…，106的堆叠100的实施例的截面图。所呈现的视图仅是例如由层102，…，106的堆叠100形成的大薄片的大横截面的一部分。层堆叠100包括发光材料层104，该发光材料层包括发光材料的粒子或者分子108。发光材料的粒子或者分子108嵌入在形成发光层104的光透射基质聚合物中。发光材料的粒子或者分子108被配置为当光入射在它们上时，根据吸收光谱吸收光并且被配置为将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光。发光光谱不同于光吸收光谱并且因此，发光材料将特定颜色的光转换为另一特定颜色的光。层堆叠100进一步包括第一外层102和第二外层106。第一外层102和第二外层106两者都由光透射聚合材料制造，该光透射聚合材料在标准温度和压力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率。因此，环境空气中的氧气可以穿入外层102、106，但是仅具有有限的延伸。有限的氧气量能够穿透到发光材料的粒子或者分子108，并且，因此，减少了粒子或者分子108的发光材料的退化并且增加了使用发光材料用于光的颜色转换的产品的寿命。
[0048]当发光材料是诸如例如茈系衍生物之类的有机磷光体时，发光材料以分子108的形式存在。基于花系衍生物的发光材料由BASF以Lumogen的名字出售。发光材料也可以是诸如量子点、量子棒、以及量子四脚体之类的粒子108。量子点、量子棒、以及量子四脚体是显示量子限制并且至少在一个维度上具有纳米范围的大小的粒子。量子限制意指粒子具有取决于粒子的大小的光学属性。
[0049]氧气透过率(OTR)是当膜的两侧之间压力差是I巴时，单位时间(天)通过膜/层/薄片的平行表面的单位面积(m2)的氧气体积。OTR通过ORT M = P与聚合物的氧气渗透性系数P关联，其中d是膜厚度。用作发光层104的基质聚合物的优势材料为:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)。用于第一外层102和第二外层106的优势材料为:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-氧气渗透性:3cm3.mm/ (m2.天?巴)，并且因此在室温下，0.1mm厚的无定形PET的氧气透过率为30cm3/(m2.天))；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN-氧气渗透性:0.6cm3.mm/(m2.天?巴))、聚偏二氯乙烯(PVDC-氧气渗透性:0.2cm3.mm/ (m2.天?巴))、聚偏二氟乙烯(PVDF-氧气渗透性:0.2cm3.mm/ (m2.天?巴))、乙烯/乙烯醇(EV0H 32% -氧气渗透性:0.004cm3.mm/ (m2.天?巴))、聚丙烯腈(PAN-氧气渗透性:0.2cm3.mm/(m2.天.巴))以及尼龙6(聚己内酰胺,氧气渗透性:1.5cm3.mm/(m2.天?巴))。对于PET，100微米的最小层厚度足够给予所期望的保护。假设材料具有更低的透过性，则最小层厚度可以因此更小。也可以使用具有更高透过性的其它材料以及直接增加层厚度。然而，由于实践原因，并不总是具有限制柔性并且可能吸收过多光的相对厚的层。
[0050]根据具体实施例，与用于第一外层102和第二外层106的材料相同的材料被用于发光层104的基质聚合物。在优势实施例中，基质聚合物以及第一外层102和第二外层106的材料为PET。
[0051]发光材料的减少的退化效果在图2中示出，图2在图表200中示意性示出了具有和不具有外层102、106的发光层104之间的比较。图表200的χ-轴表示时间。y_轴表示归一化强度。测试了两种不同的情况。第一线条204表示其中在PMMA基质层中提供有机磷光体的情况。该层在60摄氏度下暴露于具有通量密度2W/cm2的蓝光。在时间段tl之后，测量到10%的减少。第二线条202表示其中具有有机磷光体的PMMA层被夹在之间(意指被两层100微米的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)箔层压)的情况。在时间段tl之后，仅测量到2%的强度减少，这是显著的改进。
[0052]图3示意性地示出了在本发明的范围之内的层堆叠的不同示例。
[0053]第一示例是层堆叠300。层堆叠300相似于图1中的层堆叠100。不同在于层堆叠300包括发光层304，而发光层中嵌入了发光材料的至少两种不同粒子或者分子108、308，而不是仅具有一种发光材料的发光层104。一个不例是有机磷光体的分子108和无机磷光体的粒子308的组合。在另一实施例中，两种不同类型的有机分子108、308存在于发光层304 中。
[0054]第二示例是层堆叠320。层堆叠320相似于图3中的层堆叠300。不同于有机磷光体的分子108和无机磷光体的粒子308的混合，不同的分子/粒子108、308被布置在单独的发光层104、324中。发光层104为基质聚合物，其中分配有有机发光材料的分子108。另一发光层324为相同或者另一基质聚合物，其中分配有无机发光材料的粒子308。在另一实施例中，另一发光层324包括另一有机发光材料的分子308。发光层104和另一发光层324被布置在彼此的顶部上，并且两种发光层104、324的组合夹在第一外层102和第二外层106之间。已经在图1的情境下讨论了第一外层102和第二外层106。
[0055]第三示例是层堆叠340，该层堆叠包括如在图1的情境下所讨论的发光层104，并且包括四个层341、342、346、346。在发光层104的一侧，应用第一层341并且在该第一层341的顶部上应用第二层342。在发光层104的另一侧，应用第三层343，该第三层后续用第四层344层压。因此，从垂直于堆叠的方向上看，后续的层被应用在彼此的顶部上:第二层342、第一层341、发光层104、第三层343以及第四层344。至少第一层341和第二层342由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP)。在一个实施例中，第二层342和第四层344也由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2 ?天)的氧气透过率(STP)。在该最后实施例中，发光层104用两个层在两侧上进行保护，该两个层防止大量的氧气透过到发光层104，并且，因此，针对氧气的影响，发光层104被更好地保护。然而，在另一实施例中，第二层342和第四层344为另一光透射材料(并且不必须具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP))。第二层342和第四层344是例如(聚合物)滤色器。
[0056]第四示例是层堆叠360，该层堆叠相似于图1中的层堆叠100，然而，代替第一外层，层堆叠360具有包括粒子362的第一外层366。此外，第一外层366也由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP)。封装在光透射聚合材料中的粒子362是散射粒子组、寿命改进粒子组以及无机磷光体组中的至少一个组中的粒子。在特定应用中，为了获得特定效果，期望在层堆叠360中具有散射粒子以获得由层堆叠360引起的漫射光发射并且穿过层堆叠360的漫射光透射。散射材料的示例是二氧化钛、氧化锆或者氧化铝粒子或者其混合物。无机磷光体的使用导致产生光的附加颜色并且潜在地导致更高的显色指数。寿命改进粒子的示例是吸气剂，其吸收例如穿透层堆叠360的一个或者多个层的氧气，并且因此增加了发光层104中的发光材料的分子或者粒子108的寿命。吸气剂是经由化学反应吸收其它材料(诸如气体)的反应材料。
[0057]层堆叠100、300、320、340、360的示例示出了根据本发明的第一方面的层堆叠。本发明不仅仅限制于这些单独的实施例并且技术人员也可以做出对堆叠100、300、320、340、360的特征的其它组合并且这些组合仍然落在本发明的范围内。
[0058]应该注意的是，在层堆叠100、300、320、340、360的示例中，除了有机发光材料或者无机发光材料，也可以使用诸如量子点、量子棒、以及量子四脚体之类的其它发光材料。
[0059]有近乎无限的各种各样的合适的有机发光材料或者染料。相关示例是茈(诸如来自公司 BASF, Ludwigshafen, Germany 商品名为 Lumogen 的染料:Lumogen F2400range、Lumogen F300Red、Lumogen F305Red、Lumogen F083Yellow> Lumogen F170Yellow>Lumogen F850Green);来自公司 Neelikon Food Dyes&Chemical Ltd, Mumbai, India 的Yellow 172 ;以及可以从很多交易商获得的诸如香豆素(例如Coumarin 6、Coumarin7、Coumarin 30> Coumarin 153、Basic Yellow 51)、萘酸亚胺(napthalimides)(例如Solvent Yellow 11, Solvent Yellow 116)、Fluorol 7GA、卩比唳类(例如卩比唳 I)、卩比咯亚甲基染料(pyrromethene)(诸如 Pyrromethene546、Pyrromethene 567)、突光素钠、若丹明(例如 Rhodamine 110、Rhodamine B、Rhodamine 6G、Rhodamine 3B、Rhodamine 101、Sulphorhodamine 101、Sulphorhodamine 640、Basic V1let 11、Basic Red 2)、花菁(例如酞菁、DCM)、芪(例如Bis-MSB、DPS)之类的染料。可以使用诸如酸性染料、碱性染料、直接染料和分散染料之类的若干其它染料，只要它们对于所旨在的用途呈现足够高的荧光量子产率。因此发光部分中的一种或者多种可以包括茈基团。特别地，一个或者多个发光部分被配置为在被蓝光和/或紫外光激发后生成红光。
[0060]取决于光源的光的类型(见上文)，发光部分可以例如包括发射绿光的材料和发射红光的材料的组合、或者发射黄光的材料和发射红光的发光材料的组合，等。假设应用了(主要)生成紫外光的光源，则可以应用发射蓝光、绿光以及红光的发光部分的组合，或者发射蓝光、黄光以及红光的发光部分的组合，等。
[0061]无机发光材料可以包括诸如YAG和/或LuAG之类的发射黄光的无机磷光体，或者诸如ECAS和/或BSSN之类的红光无机磷光体。无机发光材料的其它示例可以包括(但是不限于)铈掺杂的钇铝石榴石(￥3八15012:(^3+，也称为￥46:(^或者(^掺杂的￥46)或者镥铝石榴石(LuAG, Lu3A15012)、.-SiAlON:Eu2+(黄光)、以及 M2Si5N8:Eu2+(红光)，其中M是从钙Ca、Sr和Ba中选取的至少一种元素。可以在本发明的实施例中使用的无机磷光体(通常结合蓝光发射光源)的另一示例是YAG:Ce。此外，一部分铝可以用钆(Gd)或者镓(Ga)代替，其中更多的Gd导致黄光发射的红移。其它合适的材料可以包括(SrlxyBaxCay) 2zSi5aAlaN8a0a:Euz2+ (其中 0.a〈5、0.χ.1、0 *y.I 并且0〈z.1、并且(x+y).I)，诸如在红光范围发射光的Sr2Si5N8:Eu2+。
[0062]在本发明的实施例中，发光材料可以包括量子点。量子点是半导体材料的小的晶体，通常具有仅几个纳米的宽度或者直径。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的大小和材料确定的颜色的光。特定颜色的光可以，因此，通过适配点的大小来产生。最知名的具有可见光范围的发光的量子点基于具有诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)之类的壳的硒化镉(CdSe)。也可以使用诸如磷化铟(InP)，以及硫化铜铟(CuInS2)和/或硫化银铟(AgInS2)之类的无镉量子点。量子点呈现非常窄的发射带并且因此它们呈现饱和颜色。此外，可以通过适配量子点的大小容易地调谐发光颜色。可以在本发明中使用本领域已知的任何类型的量子点，只要其具有合适的波长转换特性。
[0063]图4a和图4b示出了包括层堆叠的灯400、450的示例。在图4a中示出了灯400的横截面图。灯400是LED灯并且与常规灯泡具有相同的封壳(envelope)。灯400包括朝着层402、404、406的堆叠发射光的发光二极管410 (LED)。层402、404、406的堆叠相似于图1中的层堆叠100，然而，层402、404、406的堆叠的形状不是平坦的，而是弯曲的并且跟随灯400的出光窗口的形状。第一外层402和第二外层406由光透射聚合材料制成并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP)。发光层404 (夹在第一外层402和第二外层406之间)由光透射基质聚合物制成并且包括发光材料，该发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光。
[0064]图4b在右端示出了灯管450的三维视图并且在左端示出了灯管450沿着线A-A'的横截面图。在横截面图中，不出了灯管450的外玻璃层456。玻璃层456的一大部分被配置作为出光窗口。在玻璃层456内的特定位置处提供有反射器454，在该反射器的顶部上布置有包括发光二极管(LED)的光源460。光源460朝着出光窗口发射光。在灯管450内部，根据本发明的第一方面的层堆叠452被布置在由玻璃层456形成的出光窗口处。层堆叠452具有弯曲形状并且堆叠452的层跟随玻璃层456的弯曲。未示出堆叠452的单独的层。堆叠452的层例如相似于图1中的层的堆叠100中的层；堆叠452由第一外层、第二外层以及夹在第一外层和第二外层之间的发光层形成。由光源460发射的光首先抵达第二外层，接着抵达发光层并且最终被转移通过第二外层到达由层456的层形成的出光窗口。第一外层和第二外层为光透射聚合材料并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP)。发光层包括基质聚合物和发光材料，该发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光。
[0065]如上文所述，光发射器可以是发光二极管(LED)。也可以使用诸如有机发光二极管(OLED)或者激光器二极管之类的其它固态光源。在一些实施例中，固态光源可以是诸如基于GaN或者InGaN的LED (例如发射的主要光的波长在440到460nm范围内)之类的发射蓝光的LED。备选地，固态光源可以发射随后被一种或者多种波长转换材料转换为更长波长的光的紫外光或者紫光。然而，LED也可以是直接磷光体转换LED。例如，可以使用具有5000K 到 20000K 的 CCT 的 pc-LED。
[0066]图5a示出了包括根据本发明的层堆叠100的照明单元500。照明单元500包括封闭光混合腔体504的壳体502。在光混合腔体504内部布置了光发射器506,该光发射器是例如固态光发射器。固态光发射器的示例是发光二极管(LED)，有机发光二极管(OLED)，或者例如激光二极管。光发射器506朝着光混合腔体504的出光窗口发射光。在出光窗口处，布置有对应于图1中的层堆叠100的层堆叠100。应该注意的是，在照明单元500中也可以使用例如图3的层堆叠的其它实施例。在一个实施例中，壳体502面对光混合腔室504的表面是具有光反射的。该表面可以是光漫反射的或者是光镜面反射的。在又一实施例中，表面的反射率是至少80 %。在另一实施例中，表面的反射率为至少90 %。
[0067]图5b示出了根据本发明的第三方面的照明器材550。该照明器材包括根据本发明的第一方面的层堆叠(未示出)、根据本发明的第二方面的灯(未示出)或者一个或者多个图5a中的照明单元500。
[0068]图6示出了制造层堆叠的方法600。方法600包括以下步骤:i)制造610包括发光材料的基质聚合物发光层-该发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光；ii)在发光层的相对侧上应用620第一外层和应用第二外层-第一外层和第二外层为光透射聚合材料并且具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率(STP)。
[0069]发光层的制造610可以包括以下子步骤:a)将发光材料与基质聚合物混合612以及b)创建614混合的层。可以通过使用挤出工艺，通过注射模塑或者挤出，或者通过沿着表面展开该混合物并且固化该混合物来创建614层。在发光层的两侧上应用620第一外层和第二外层的步骤包括:c)将第一外层应用622到发光层的一个表面以及d)将第二外层应用624到发光层的相对表面。层的应用620可以通过使用层压技术、共注射模塑或者共挤出执行。
[0070]应该注意的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，以及本领域技术人员将能够设计很多备选实施例，而不脱离所附权利要求的范围。
[0071]在权利要求中，放置在括号之间的任何参考标号不应被解释为限制该权利要求。动词“包括”的使用和该词的词形变化不排除存在除了权利要求中所陈述之外的元件或者步骤。在元件之前的冠词“一”或者“一个”不排除存在多个这种元件。可以通过包括若干不同元件的硬件实施本发明。在列举了若干器件的器件权利要求中，这些器件中的若干器件可以由同一件硬件实体化。在相互不同的从属权利要求中列出某些措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
【权利要求】
1.一种层堆叠(100、300、320、340、360、452)，包括: 第一外层(102、341、366、402)， 第二外层(106、343、406),所述第一外层(102、341、366、402)和所述第二外层(106、343,406)为光透射聚合材料并且在标准温度和压力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率，以及 发光层(104、304、324、404)，夹在所述第一外层(102、341、366、402)和所述第二外层(106、343、406)之间，所述发光层包括光透射基质聚合物和发光材料(108),所述发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光。
2.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述第一外层(102、341、366、402)的材料和所述第二外层(106,343,406)的材料具有低于3cm3._/(m2.天?巴)的氧气渗透率。
3.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述发光材料(108)包括有机磷光体光体、量子点、量子棒或者量子四脚体中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述发光层(104、304,324,404)包括另一发光材料(308)，所述另一发光材料被配置为根据另一吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有另一发光光谱的光。
5.根据权利要求3所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述发光材料(108)和所述另一发光材料(308)被提供作为单个层中的材料混合，或者其中所述发光材料(108)被提供在第一子层中并且所述另一发光材料(308)被提供在第二子层中。
6.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述光透射聚合材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯-PET、聚萘二甲酸乙二醇酯-PEN、聚偏二氯乙烯-PVDC、聚偏二氟乙烯-PVDF、乙烯/乙烯醇-EVOH、聚对苯二甲酸丁二醇酯-PBT、聚丙烯腈-PAN以及尼龙6-PA6中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述基质聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯-PET、聚甲基丙烯酸甲酯-PMMA、聚碳酸酯-PC中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述光透射聚合材料和所述基质聚合物包括相同的聚合材料。
9.根据权利要求8所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述光透射聚合材料和所述基质聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯-PET。
10.根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)，其中所述第一外层(102、341、366、402)和/或所述发光层(104、304、324、404)进一步包括散射粒子组、寿命改进粒子组以及无机粒子组中的至少一个组中的粒子(362)。
11.一种灯(400、450、500)，包括光发射器(410,460,506)以及被布置为接收来自所述光发射器(410、460、506)的光的根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)。
12.—种照明器材(550)，包括根据权利要求1所述的层堆叠(100、300、320、340、360、452)或者包括根据权利要求13所述的灯(400、450、500)。
13.—种制造层堆叠的方法(600), 制造(610)包括发光材料的基质聚合物的发光层，所述发光材料被配置为根据吸收光谱吸收光并且将所吸收的光的一部分转换为具有发光光谱的光， 将第一外层和第二外层应用(620)在所述发光层的相对侧上，所述第一外层和所述第二外层为光透射聚合材料并且在标准温度和压力(STP)下具有低于30cm3/(m2.天)的氧气透过率。
【文档编号】H05B33/14GK104412712SQ201380035663
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】R·A·M·希克梅特, T·范博梅尔, R·T·韦格, P·A·范哈尔 申请人:皇家飞利浦有限公司