CN100480750C - 具有改善的透明度的发光板系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光板系统(1)，其中所述发光板(10)配备有至少一个粒子层(40)，所述粒子层的粒子(50)已被设计成改善发光板(10)的透明度以及提高其光提取效率。

Description

具有改善的透明度的发光板系统

技术领域

本发明涉及发光部件领域，尤其涉及发光板系统领域。在本发明意义上的发光板系统通常被这样构建：这些板具有层状或窗状结构，具有第一表面和第二表面。第二，这些板具有光源—在大多数应用中是灯—其位于所述层和/或窗的侧面，以这样的方式，从光源发射出的光以略垂直于第一表面和第二表面的角度进入所述板。通过适当构建所述板，使所述光被反射、是弓形的或弯曲的以离开第一表面或第二表面上的板。

背景技术

然而，现有技术中的发光板系统一直存在着一个问题：这些板因为不透明所以不能用于所有的应用，这是因对光源发出的光以某种方式呈弓形的需要所引起的。然而，对于板具有增强的透明度的现有技术的解决方案存在着光提取效率不足的缺点。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种发光板系统，其具有适合的光提取效率以及透明度。

该目的由具有权利要求1的特征的发光板系统来实现。因此，提供一种发光板系统，其包括：板，其具有配备有第一表面和与该第一表面相对的第二表面的层状和/或窗状结构；光源，其位于所述板的侧面上，用这种方式使从光源发出的大部分光以略垂直于第一表面和第二表面的角度进入所述板，其特征在于，至少一个粒子层至少部分地提供在第一和/或第二表面上，由此粒子层的粒子的特征已被匹配成使得发光板系统对于以与第一或第二表面成≥45至≤90的角度进入第一或第二表面的波长≥380nm至≤700nm的光的透明度为≥0.5至≤0.99。

通过这样做，对于大部分应用完成光提取效率和透明度方面的要求的发光板系统可以很容易且高效地提供。应当指出的是，本发明的显著特征是所述板在两个方向(即从第一表面至第二表面以及从第二表面至第一表面方向)上是透明的。

根据本发明的优选实施例，发光板系统对于以与第一和/或第二表面成≥45至≤90的角度进入第一和/或第二表面的波长≥300nm至≤1300nm、优选为波长≥250nm至≤1500nm的光的透明度是≥0.5至≤0.99。通过这样做，发光板系统可以用于更大光谱的应用，这是可以实现的。

根据本发明的优选实施例，发光板系统对于以与第一和/或第二表面成≥45至≤90的角度进入第一和/或第二表面的波长≥380nm至≤700nm、优选为波长≥300nm至≤1300nm、最优选为波长≥250nm至≤1500nm的光的透明度为≥0.7至≤0.98，优选为≥0.9至≤0.97。

根据本发明的优选实施例，从光源发出的光的光提取效率是≥30％至≤100％。术语“光提取效率”在本发明的意义上被理解为光源发出的且离开发光板系统而未被吸收和/或因全反射而被妨碍以离开发光板系统的光的一部分。根据本发明的优选实施例，从光源发出的光的光提取效率为≥40％，优选为≥50％至≤100％。

根据本发明的优选实施例，以与第一和/或第二表面成≥45至≤90的角度进入第一和/或第二表面的波长≥500nm至≤600nm的光的漫反射是≥0％至≤10％。这样的发光板系统已经证明在实际中是最有用的。

选择所述至少一个粒子层的粒子的特征以实现本发明的发光板系统有许多种方法。然而，发明人发现了一种在某些边界内选择粒子的中等粒子直径的简易且在此范围内优选的方式。

根据本发明的优选实施例，所述至少一个粒子层的粒子嵌入在基质中且所述至少一个粒子层的粒子的中间粒子直径为：

从

其中n_粒子是粒子层的粒子的折射率，n_基质是包围粒子的基质材料的折射率。通过这样做，已经表明具有上面所述的创造性特征的发光板系统可以容易且有效地被实现。优选地，所述至少一个粒子层的粒子的中间粒子直径d为100nm≥d≤1000nm，更优选地为150nm≥d≤400nm。

应当指出的是，根据如上所述的本发明的优选实施例，n_粒子可以大于n_基质，反之亦然。

然而，根据本发明的优选实施例，差值|n_粒子-n_基质|是≥0.2且≤0.3，优选为≥0.3且≤2，最优选为≥0.5且≤1。

另外，优选的是，n_粒子≥1.0且≤3.5，优选为≥1.5且≤3。

还优选的是，n_基质为≥1.0且≤3.5，优选为≥1.5且≤3。

根据本发明的优选实施例，粒子层的粒子嵌入在基质中。

根据本发明的优选实施例，该基质材料优选从玻璃、硅酮、折射率≥1.0且≤3.5的无机材料、无机聚合物、有机聚合物，优选具有折射率≥1.0且≤3.5，或它们的混合物中选择的。

根据本发明的优选实施例，基质材料在≥380nm至≤700nm的波长范围内具有≥0cm^-1％且≤1000cm^-1的吸收性。通过这样做，因基质而产生的进一步的损失受到限制。优选地，在≥380nm至≤700nm的波长范围内吸收性≥0cm^-1且≤100cm^-1，最优选地在≥380nm至≤700nm的波长范围内吸收性≥0cm^-1且≤1cm^-1。

根据本发明的优选实施例，所述基质包括流体。优选地，所述流体包括至少一种硅酮材料。另外，优选地，流体在固化前的运动粘度为≥300cSt至≤500cSt，更优选地为≥350cSt至≤450cSt。还优选地，在590nm的折射率是≥1.40至≤1.74，更优选地为≥1.51至≤1.63。在400和700nm之间的吸收系数优选为≥0至≤0.1cm^-1。

在流体被用作基质材料或基质材料之一的情况下，优选地，该流体在制备板期间被固化。所述固化优选地在60℃进行1小时。优选地，在固化之后板的肖氏硬度为≥30至≤40，更优选地≥33至≤37。肖氏硬度是材料对装有弹簧的硬度试验压头的抗压入性的测量结果。这个数越大，抗耐性越强。肖氏硬度用已知的硬度计来测量，因此也称为‘硬度计示硬度’。

另外，优选地，在固化后的体积收缩量为≥0至≤6％，更优选地≥0至≤4％。

根据本发明的优选实施例，粒子层的厚度T≥3d且≤20d，其中d是所述至少一个粒子层的粒子的中间粒子直径。已表明这在实践中是最适合于粒子层的厚度。优选地，粒子层的厚度T≥2d且≤10d。

根据本发明的优选实施例，粒子的堆积密度为≥20至≤100％，优选地≥40至≤80％。术语“堆积密度”理解为与层体积相比的粒子的体积。

根据本发明的优选实施例，粒子层的厚度T≥0.3μm且≤3μm。这也已表明是最适合于粒子层的绝对值厚度。优选地，粒子层的厚度T≥0.5μm且≤2μm，最优选地≥0.8μm且≤1.5μm。

根据本发明的优选实施例，散射功率sT，即所述至少一个粒子层的粒子的散射参数s与层厚度T的积≥0且≤0.24，优选为≥0.1且≤0.2。对于非吸收粒子可以根据角积分反射R确定散射参数。对于漫反射照明，层中的粒子的散射参数由s＝R/(T*(1-R))给出。

根据本发明的优选实施例，所述板由从PMMA、PS、PTFE、PC、玻璃及它们的混合物中选择的材料制成。

应当指出的是，在本发明的意义上，所述板不必是单片；然而，在一些应用中，有利的是所述板包括两个或更多的子板。因此，术语“板”不应理解为总是均匀的单片；本发明也解决使用几个板的发光板系统。

根据本发明的优选实施例，所述至少一个粒子层的粒子由从无机材料、有机材料、以及有机聚合物中选择的材料制作的，其中无机材料优选从SiO₂、MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、硫化物、沸石或方钠石中选择。这些材料已经被证明是最有效的。

根据本发明的优选实施例，所述至少一个粒子层的粒子对400nm至800nm波长范围的光的吸收性a是0≤a≤1cm^-1，更优选为0.01≤a≤0.5cm^-1，最优选为0.02≤a≤0.2cm^-1。

根据本发明的优选实施例，所述板的厚度为≥0.1mm且≤2cm。

根据本发明的发光板系统用于许多系统和/或应用中，其中有下列的应用：

-家用应用

-建筑物中的房间隔板

-运输系统中的隔墙

-商场应用

-窗户，尤其是建筑物的窗户

-车窗

-建筑物和运输工具中的透明顶部

前面所述的部件、以及要求保护的部件、和在所述实施例中根据本发明而要使用的部件关于它们的大小、形状、材料选择、以及技术概念都不属于任何特例，从而在相关领域中已知的选择标准都可以使用而没有任何限制。

本发明的目的的其它细节、特征以及优点在从属权利要求、附图、例子以及下面相应附图及例子的描述中公开了，其中那些例子是以例示的方式表明根据本发明的发光板的几个优选实施例。

附图说明

图1示出了透明光板的示意性表示。

图2示出了根据本发明的第一实施例的发光板系统的示意性横截面图。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的第一实施例的发光板系统1的示意性横截面图。发光板系统1包括板10，该板10具有层状和/或窗状结构，并且具有第一表面100和与该第一表面100相对的第二表面200。在垂直于第一表面100和第二表面200的板10的侧面上提供有光源20。如图1所示，光源是以这样的方式设置的：从光源发出的大部分光以与第一表面和第二表面略垂直的角度进入板。为了实现这个目的，在光源周围提供反射器30，以在不朝向板10的方向反射从光源20发射的光。

在本发明中，光源20只是灯，然而，应当指出的是，光导，例如由透明塑料所制成的纤维或光波导，也可以用作本发明中的光源。

在板10的第二表面200上提供具有三行粒子50的粒子层40。这些粒子嵌入在基质材料60中。

粒子层40中的粒子50被选择为具有基本上是

的直径，其中n_粒子是粒子层的粒子的折射率，n_基质是基质材料的折射率。在本实施例中粒子50被排列为三条直线行，然而，应当指出的是，在本发明中也可以使用不是很整齐的粒子排列。

粒子层40具有的厚度T是粒子50的中间粒子直径的大小的三倍。如前面所指出的，这在本发明中是有利的。

根据本发明的发光板系统还可以由下面的例子进行说明，这仅仅是例示性的方式：

例子1：

MgO粒子(Alfa aesar公司生产的，纯度99.95％，n＝1.74，d_50％＝0.23μm)通过在一个慢慢转动的轧辊工作台上在聚乙烯(PE)阔颈瓶(11)中用YSZ-ZrO₂珠状物(氧化钇稳定的氧化锆，直径1mm)研磨12小时而被散布在水介质中。在将珠状物筛滤后，通过增加PVA粘结剂(Hoechst Mowiol 40-88)和湿润剂，所得到的MgO粒子悬浮液的粘度增加到300mPa秒。悬浮液的MgO浓度是10wt.％，液相中的PVA浓度为3wt.％。通过刮刀，在4mm厚的胶质玻璃板(30×40cm²)施加一均匀的粒子层，干燥后，厚度为2μm。经涂敷的板插入适当的灯罩内，将光耦合进所述板的30cm长的边缘。在灯打开的状态下，光从胶质玻璃均质地发出，而在灯关闭的状态下，板对可见光是透明的。

Claims (13)

1.一种发光板系统(1)，其包括：板(10)，其具有配备有第一表面(100)和与该第一表面相对的第二表面(200)的层状和/或窗状结构；光源(20)，其位于板(10)的侧面上，使从光源(20)发出的大部分光以略垂直于第一表面(100)和第二表面(200)的角度进入所述板，其特征在于，至少一个粒子层(40)至少部分地被提供在第一和/或第二表面上，由此粒子层(40)的粒子(50)的特征已被匹配成使得发光板系统对于以与第一或第二表面成≥45至≤90的角度进入第一或第二表面的波长≥380nm至≤700nm的光的透明度为≥0.5至≤0.99。

2.根据权利要求1所述的发光板系统，其中以与第一和/或第二表面成≥45至≤90的角度进入第一和/或第二表面的波长≥500nm至≤600nm的光的漫反射是≥0％至≤10％。

3.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中粒子层(40)的粒子(50)被嵌入到基质中，该基质材料从折射率≥1.0至≤3.5的无机材料中选择。

4.根据权利要求3所述的发光板系统，其中至少一个粒子层(40)的粒子(50)的中间粒子直径d是从≥50nm至

其中，n_粒子是粒子层的粒子的折射率，n_基质是基质的折射率。

5.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中粒子层(40)的粒子(50)被嵌入到基质中，该基质材料从折射率≥1.0至≤3.5的有机聚合物中选择。

6.根据权利要求5所述的发光板系统，其中至少一个粒子层(40)的粒子(50)的中间粒子直径d是从≥50nm至

其中，n_粒子是粒子层的粒子的折射率，n_基质是基质的折射率。

7.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中散射功率sT≥0且≤0.24，该散射功率sT是所述至少一个粒子层(40)的粒子(50)的散射参数s与层厚度T的积。

8.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中粒子层(40)的厚度T≥2d且≤20d，d是至少一个粒子层(40)的粒子(50)的中间粒子直径。

9.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中所述至少一个粒子层的粒子是由从无机材料中选择的材料制作的，其中该无机材料从包括SiO₂、MgO、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、硫化物、磷酸盐、硼酸盐、沸石或方钠石的组中选择。

10.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中所述至少一个粒子层的粒子是由从有机材料中选择的材料制作的。

11.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中所述至少一个粒子层的粒子对400nm至800nm波长范围的光的吸收性a是0≤a≤1cm^-1。

12.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中所述至少一个粒子层的粒子对400nm至800nm波长范围的光的吸收性a是0.01≤a≤0.5cm^-1。

13.根据权利要求1或2所述的发光板系统，其中所述至少一个粒子层的粒子对400nm至800nm波长范围的光的吸收性a是0.02≤a≤0.2cm^-1。

Images