CN101652877A

CN101652877A - 发光设备

Info

Publication number: CN101652877A
Application number: CN200880011280A
Authority: CN
Inventors: C·W·A·弗詹斯; D·伯特拉姆
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH; Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: TW200907226A; CN101652877B; EP2135307B1; KR20090128533A; WO2008122907A3; WO2008122907A2; JP2010524165A; US8110827B2; JP5676246B2; KR101469732B1; EP2135307A2; US20100108998A1

Abstract

本发明涉及一种发光设备(10)，其包括具有基础层(20)、第一电极层(30)和第二电极层(40)的衬底的叠层(15)，其中有机发光层(50)夹在第一(30)和第二电极层(40)之间，该有机发光层(50)发射人造光(51)。本发明公开了至少基础层(20)的一部分被屏蔽结构(60)覆盖，其中屏蔽结构(60)包括多个薄板元件(70，70’)，这些薄板元件(70，70’)从叠层(15)呈片状延伸，使得这些薄板元件(70，70’)将人造光(51)引导出所述发光设备(10)。

Description

发光设备

技术领域

本发明涉及发光设备，其包括具有基础层、第一电极层和第二电极层的衬底的叠层，其中有机发光层夹在第一和第二电极层之间，该有机发光层发射人造光。

背景技术

为了在房间中产生令人喜欢的气氛，需要大面积照明设备。目前，气体放电灯经常用来产生均匀的光，照明房间的大部分。不幸的是，已知放电灯是昂贵的且效率非常低的。为了克服这个缺点，使用有机发光二极管(OLED)是合适的。OLED的优点在于，它是均匀的光源，潜在地成本低且效率高。有机发光设备(材料和结构)在本领域中是已知的，例如如WO2005/053053A1中所公开的，出于各种目的，该文献的公开内容通过引用合并于此。

然而，OLED具有朗伯(lamberic)特性，从而光均匀地在所有方向上散布。这具有以下缺点：用作大面积照明设备的OLED将发出眩光。由于OLED目前达到高的光通量，因而发射的人造光将使进入受OLED照明的房间的人的眼睛晕眩。

在US2005/0259198A1中，公开了一种用在具有背光源的系统中的准直设备和透射反射器(transflector)。该准直设备具有锥状截面，并且嵌入到覆盖OLED衬底的光学元件层中。该光学元件层的目的是降低光的给定的角分布并且增大峰值强度。然而，如果OLED用作大面积照明设备的话，那么所示出的微观结构将不会防止眩光。

发明内容

本发明的目的是消除上述缺点。特别地，本发明的目的是提供能够没有眩光地照明大的区域的OLED。

这个目的是通过如本发明的权利要求1所教导的发光设备来实现的。从属权利要求中限定了该发光设备的有利实施例。

为了实现本发明的目的，至少基础层的一部分被屏蔽结构覆盖，其中该屏蔽结构包括多个薄板(lamella)元件，这些薄板元件从叠层呈片状延伸，使得这些薄板元件将人造光引导出所述发光设备。

本发明的指导思想是使用宏观薄板元件以便作为OLED发射的环境光的边界并且引导该环境光。因此，OLED的光通量被引导以便照明一定部位或一定区域。此外，由于屏蔽结构的宏观尺寸，观看照明设备的人不会在发光层上具有直接的视线。因此，薄板元件将防止人造光使人眩目。

所描述的发光设备的起源是OLED。该均匀大面积光源包括用于产生人造光的至少三个层。此外，所述OLED可以包括衬底层，该衬底层用作载体并且可以由玻璃或有机材料制成或者由非透射材料(例如金属箔)制成。在该衬底上通常施加透明的氧化铟锡(ITO)薄层，其形成第一电极层。此外，有机发光二极管包括至少一个薄层，其具有大约5-500nm的有机物质层厚度。该OLED由形成第二电极层的金属(比如铝)层规则地覆盖，而该金属层的特征在于大约100nm的厚度以及因此类似于ITO层的厚度。这种厚度的铝作为反射镜而工作，使得发射仅仅通过透明的ITO第一电极层和透明衬底。在本发明的上下文中，术语有机发光层包括单层有机材料以及由若干层构成的包括有机和无机材料的元件。

在本发明的上下文中，术语“基础层”不应当与针对OLED的描述中通常用作其上沉积电极和/或有机层的层的术语“衬底”相混淆。在本发明的意义下，基础层可以是但不一定是衬底。例如，如果使用了底部发射OLED，其中人造光通过衬底离开有机发光层，那么基础层和衬底应当是相同的。在其中使用了顶部发射OLED的情况下，基础层也可以是在所述电极层之一上的涂层片。在这两种情况下，基础层总是OLED的外层，有机发光层中产生的人造光将通过它离开OLED。

在优选的实施例中，屏蔽结构连接到基础层。这种设置实现了两个目标。一方面，人造光由薄板元件引导，因而不会出现眩光。另一方面，屏蔽结构将类似于冷却网而工作，其驱散来自OLED的热量。为了实现第二个目标，必须建立OLED与屏蔽结构之间的机械接触。该连接可以通过实现屏蔽结构与基础层之间的热接触的不同方法来完成，其中该连接包括高的热导率。例如，该连接可以通过将屏蔽结构胶粘或者焊接到基础层来实现。特别地，激光焊接、电阻焊接(resistant welding)或者电子束焊接被证明是有利的。除了这种合并之外，可以通过薄膜沉积技术来产生屏蔽结构，所述沉积技术例如离子束沉积、电子束沉积、化学气相沉积和电沉积(galvanic depositing)。

在另一个实施例中，屏蔽结构和基础层是一个单件。这个实施例的优点在于，在基础层与屏蔽结构之间不存在阻碍热量流动的交叉点。由于基础层必须是光透明的，因而它可以由玻璃制成。屏蔽结构可以由该玻璃层磨制而成(mill)。如果聚合材料用于基础层，那么可以在铸造期间制成所述单件屏蔽结构/基础层。在其中生产大量的发光设备的那些情况下，这种类型的制造是廉价且优选的。在铸造之后，屏蔽结构的薄板元件可以利用金属表面来涂敷以便实现人造光的所需要的反射。

在另一个实施例中，屏蔽结构包括安装装置并且薄板元件连接到该安装装置。该安装装置可以是框架状结构，并且所述连接可以由螺钉、箝器(clip)或者插销(plug)来实现。所有这些提到的连接装置都允许实现薄板元件与安装装置之间的可拆卸的连接。这将允许用户替换损坏的薄板元件而不必改变整个屏蔽结构。此外，根据所述发光设备的用途，可以改变薄板元件的位置。

如果所述发光设备用作覆盖天花板的大部分的顶灯(ceiling light)，那么由于设计的原因可能合适的是，在房间的整个长度上延伸的每个薄板元件由单件制成。在另一个优选的实施例中，由于如今生产的OLED的尺寸处于50×50cm的范围内，因而所述安装装置具有框架状支撑结构，其中嵌入了瓦片状OLED。通过使用这种类型的安装装置，单个OLED的轻松的互换是可能的。此外，所述安装装置和/或屏蔽结构可以具有多个连接器，OLED附接到所述多个连接器。于是，所有的连接器都可以连接到单个驱动器和源以获得电功率。这将简化所有OLED到一个电源的电连接。

所述薄板元件的功能是将人造光引导出所述发光设备，从而防止眩光。为了实现这个目标，这些薄板元件具有片状结构，长于高，具有小的宽度。最后提到的宽度是重要的，因为这些薄板元件遮蔽由有机发光层发射的人造光。取决于使用的类型，不同尺寸的薄板元件被证明是有利的。因此，薄板元件可以包括一定的高度，该高度介于0.5mm与50mm之间，优选地介于10mm与30mm之间。高度为20mm和50mm的薄板元件在它们平行于房间的侧壁安装的情况下被证明是有利的。因此，倾斜观看安装在天花板底下的发光设备的人将不会具有到发光层的直接视线。因此，实现了本发明的目的。另一方面，如果所述发光设备用作例如用于照明桌面的聚光灯，那么包括10mm与30mm之间的高度的薄板元件被证明是有利的。如果两个薄板元件之间的距离也减小的话，那么薄板元件的高度从0.5mm和10mm的进一步减小是适当的。因此，建立起覆盖基础层的微观网格，从而不发生眩光。在到基础层的连接点处测量的薄板元件的宽度可以介于0.5mm和10mm之间，优选地介于1mm与5mm之间。如前面所提到的，薄板元件遮蔽有机发光层的若干部分。因此，一方面小的基底区域(base area)是合适的，但是另一方面必须建立足够的机械稳定性。测量结果表明，上面提到的范围内的宽度被证明是有利的。薄板元件的长度可以变化，这取决于使用的类型。最常见的是，薄板元件的长度将介于5cm与200cm之间，更优选地介于10cm与100cm之间，最优选地介于20cm与50cm之间。这种尺寸的薄板元件容易制造且具有所需要的机械稳定性。

薄板的基底区域可以是反射的，其利用反射材料涂敷或者由反射材料(例如金属)制成以将OLED光反射回来，以便该光通过OLED的相邻透明区域向外耦合。

所述薄板元件作为一种光导而工作，其反射碰撞薄板元件的表面的光线。由于这个原因，薄板元件的外部形状对于人造光的引导是关键的。如果由薄板元件作边界的发光设备的区域应当作为聚光灯而工作，那么薄板元件的截面必须不同于当发光设备用于区域照明时使用的那些薄板元件。因此，在另一个优选的实施例中，这些薄板元件具有以下截面中的至少一种：三角形，矩形，平行四边形，弧形，波状，多边形或者梯形。试验表明，具有矩形截面的薄板元件易于构造并安装到所述安装装置中。相反地，具有弧形或多边形截面的薄板元件有利于聚焦人造光，因为反射角随着薄板元件的高度而变化。

在另一个优选的实施例中，每个薄板元件具有平坦的或波状的表面。如果需要镜面反射的话，那么薄板元件的表面应当是平坦的，使得光线的波传播仅仅取决于光线撞击薄板元件的表面的入射角。因此，平坦的表面主要用于形成聚光灯的发光设备。为了降低薄板元件对人造光的聚焦，也可以使用波状表面。在这种情况下，撞击粗糙或粒状表面的光的反射是漫射。在其中所述发光设备用作照明房间的整个墙壁的壁灯(wall washer)的那些情况下，这种类型的表面是特别有利的。

如已经所提到的，薄板元件可以用于热传输。因此，薄板元件应当具有良好的热导率。用于薄板元件的优选材料是铜、铝、锡、钢或者不锈钢。在任何情况下，薄板元件都应当具有大于50W/(m K)的热导率，该热导率更优选地大于100W/(m K)。此外，诸如银、钨、钼、铬之类的金属和过渡金属也是合适的。这也适用于这些金属的组合以及合金。如果所述发光设备的热量借助于其他装置来驱散，那么薄板元件也可以由聚合物制成。这种材料具有重量轻、廉价和易于制造的优点。因此，在其中屏蔽结构的重量是重要的所有那些情况下，聚合物薄板元件是优选的。为了实现光的所需要的反射和引导，聚合物屏蔽结构可以利用金属表面来覆盖，从而产生反射表面。

如果将所述发光设备安装到房间的天花板上，那么可以以均匀的方式设置薄板元件以便产生均匀的照明。因此，可能合适的是将薄板元件定位成覆盖基础层的平行线。在另一个优选的实施例中，以以下方式中的至少一种将薄板元件设置在基础层上：三角形，正方形，五角形，八边形。每个这样的设置在光引导中具有其自身的优点。此外，房间的角落、弯曲部分或其他结构可以迫使以所提到的方式之一安装薄板元件。测量结果表明，如果将薄板元件以六边形方式设置在基础层上，使得薄板元件形成蜂窝状结构，那么这是有利的。因为通过使用蜂窝状结构，将更合乎逻辑地定向人造光。由于OLED在所有方向上散布人造光，所述蜂窝状结构将更强烈地定向该光并且防止在所有方向上的眩光。通过使蜂窝状结构的薄板元件给出三角形形状，将以非常有效的方式反射人造光。

在另一个优选的实施例中，以相对于基础层的特定角度设置薄板元件，使得光被引导到特定的方向。在该实施例中，每个薄板元件的角度取决于待照明的物体的位置以及照明设备的位置。光强度、降低的眩光和到被照明物体的距离之间的良好的组合导致介于20°-70°之间的角度，该角度更优选地介于30°与60°之间，最优选地介于40°与50°之间。特别地，最后提到的区间保证了在所述发光设备安装在天花板之下的情况下在眼睛的高度内结合该发光设备相对于墙壁的所需距离照明物体。

在另一个优选的实施例中，可能存在薄板元件的角度相对于其在所述发光设备上的位置的逐渐变化。如果例如所述发光设备覆盖了墙壁的天花板，那么可能合适的是，置于天花板的外边界附近的薄板元件具有与置于桌面之上或者置于房间中部的那些薄板元件不同的角度。因此，在一侧上，可以调节屏蔽结构以形成照明桌面的聚光灯，而其他的薄板元件被设置成照明整个墙壁。

上述发光设备以及要求保护的部件和所述实施例中依照本发明使用的部件在尺寸、形状、材料选择方面不受任何特殊例外的影响。相关领域中已知的技术构思可以不受限制地加以应用。从属权利要求以及对应附图的以下描述中公开了本发明的目的的附加细节、特性和优点，所述附图仅仅是示例性的，其示出了依照本发明的发光设备的优选实施例。

附图说明

这些附图是：

图1示出了穿过发光设备的截面，

图2示出了穿过该发光设备的叠层以及多个薄板元件的截面，

图3示出了具有线状屏蔽结构的发光设备，

图4示出了具有正方形状屏蔽结构的发光设备，

图5示出了具有被设置成形成蜂窝状结构的薄板结构的发光设备。

具体实施方式

在图1中，示出了发光设备10的截面。该发光设备10包括衬底的叠层15。在所示的实施例中，发光设备10的基础由基础层20构成，其为玻璃或聚合物衬底。沉积到该基础层20上的是第一电极层30。在该第一电极层之上，有机发光层50和第二电极层40彼此叠加。除了基础层20之外，所提到的三个层30、40、50中的每一个都包括小于500nm的尺寸，该尺寸优选地介于50nm与200nm之间。如果施加从第二电极层40流到第一电极层30的电流，那么有机发光层50通过重组有机材料中的电子和空穴而发射人造光51。在所示的实施例中，第二电极层40由铝制成，其作为一种反射镜而工作。因此，人造光51仅仅通过透明第一电极层30和基础层20而辐射。

图1中示出的叠层15形成底部发射OLED。这种发光设备10可以以大的尺寸制造以便安装到必须照明的房间的天花板之下。由于OLED具有朗伯特性，因而光51在所有方向上均匀散布。这与发射的人造光51的高强度相结合将产生眩光。为了防止该眩光，所示的发光设备10包括屏蔽结构60。该屏蔽结构60覆盖至少基础层20的若干部分并且包括多个薄板元件70。这些薄板元件70从叠层15呈片状延伸，使得薄板元件70将人造光51引导出发光设备10。

图1中示出的发光设备10具有两种不同类型的屏蔽结构60、60’。这些屏蔽结构60、60’中的每一个覆盖基础层20的一部分。屏蔽结构60具有三个薄板元件70，其伸出叠层15并且引导人造光51。人造光51通过基础层20离开叠层15。薄板元件70用作一种作为光导的边界的反射镜。如果部分人造光51碰撞薄板元件70的表面71，那么它们将被反射并且因而被聚焦。此外，从旁边位置观看发光设备10的人将没有到发光层50的直接视线。因此，所公开的屏蔽元件60防止了眩光。

在所示的实施例中，屏蔽结构60包括安装装置65，薄板元件70连接到该安装装置。此外，屏蔽结构60连接到基础层，从而允许屏蔽结构60作为冷却结构而工作。有机发光层15中产生的热量可以通过薄板元件70消散。优选地，薄板元件70被胶粘或焊接到基础层20上，或者屏蔽结构60和基础层20是一个单件。在所提到的两个实施例中，实现了叠层15与屏蔽结构60之间的直接机械接触，其具有高的热导率。

示出的实施例中的薄板元件70具有三角形截面。与之形成对照的是，同样在图1中示出的薄板元件70’具有弧形截面。这具有以下优点：反射角随着离开基础层20的距离的增加而平稳地变化。这导致更加聚焦的光51，其在其中发光设备10用作照明桌面的办公灯的那些情况下是特别便利的。

如果发光设备10安装到天花板之下但是将照明侧壁之一，那么有利的是以相对于基础层20的特定角度75设置薄板元件，如图2所示。薄板元件70的倾斜设置导致人造光51的侧向引导。薄板元件70的角度75一方面取决于发光设备的位置，另一方面取决于待照明的物体的位置。因此，可能合适的是，覆盖整个房间的天花板的薄板元件70的角度可以关于到侧壁的距离而逐渐变化。因此，置于房间内的薄板元件可以具有竖直的设置，而位于侧壁附近的薄板元件可以以角度75设置。在图2中，薄板元件具有矩形截面。为了获得更加漫射的人造光51，薄板元件也可以具有波状截面，或者如果使用了矩形或梯形截面，那么表面本身可能是波状的。结果，人造光将不被聚焦，而是被散射。如果用来获得聚光状照明设备，那么薄板元件的角度75可以具有介于20°与45°之间的值。如果所述照明设备用来照明大面积的侧壁，那么45°与70°之间的范围内的角度是更有利的。

为了防止眩光并且也为了实现均匀的散热，有利的是，以均匀的方式设置薄板元件。图3中示出了这种设置。薄板元件70以具有长度73的线状方式设置，该长度大致等于基础层20的长度。目前，可以制造尺寸为50×50cm的OLED。因此，有利的是，薄板元件70包括的长度介于1cm与100cm之间，优选地介于5cm与50cm之间。由于它们的宏观尺寸，薄板元件70覆盖基础层的一部分并且因而屏蔽发光层50发射的光51。因此，合适的是，薄板元件70包括尽可能窄的宽度74。测量结果表明，介于0.5mm与10mm之间的宽度74，优选地介于1mm与5mm之间的宽度结合了发光设备10的最佳的机械稳定性与最低的光遮蔽。如图1所示的薄板元件70的高度72取决于使用的类型。所有位于区间0.5mm-50mm内的不同高度72被证明是有利的。薄板元件70的高度72和宽度74与两个薄板元件70之间的距离相应。如果降低高度72，那么必须将更多的薄板元件设置在发光设备10上以便实现人造光51的所需的引导并且防止眩光。

图4中示出了发光设备10的另一有利实施例。薄板元件70以正方形方式设置，从而防止了所有方向上的眩光。屏蔽结构60可以由单件制成或者可以由薄板元件70构成，这些薄板元件70可以箝在一起。屏蔽结构60的尺寸适应于基础层20的尺寸。如图所示，叠层15安装在框架装置100中，所述框架装置用来将发光设备10安装到天花板或者墙壁。框架装置100也可以包括电流和电压源、驱动器和其他需要的电子器件以驱动发光设备10。此外，框架装置100可以具有配合到另一框架装置100(未示出)的插销的连接器，使得框架装置100的阵列或发光设备10可以彼此连接。除了所示的设置之外，也可以以三角形、五角形或者八边形的方式放置薄板元件70。如图5所示，六边形方式的设置也是可能的。

图5中的薄板元件70以六边形的方式设置，从而形成蜂窝状结构。该蜂窝状结构将导致光51的精确方向并且防止所有方向上的眩光。此外，一个蜂窝的直径可以减小到几乎不可见的尺寸。与数毫米的范围内的小高度72和宽度74相结合，所实现的屏蔽结构60将所公开的防止眩光的效果与几乎不可见的结构结合起来。

附图标记列表

10发光设备

15叠层

20基础层

30第一电极层

40第二电极层

50有机发光层

51人造光

60，60’屏蔽结构

65安装装置

70，70’薄板元件

71表面

72高度

73长度

74宽度

75角度

100框架装置

Claims

1.一种发光设备(10)，包括具有基础层(20)、第一电极层(30)和第二电极层(40)的衬底的叠层(15)，其中

有机发光层(50)夹在第一(30)和第二电极层(40)之间，

该有机发光层(50)发射人造光(51)，

其特征在于

至少基础层(20)的一部分被屏蔽结构(60)覆盖，其中

屏蔽结构(60)包括多个薄板元件(70，70’)，这些薄板元件(70，70’)从叠层(15)呈片状延伸，使得这些薄板元件(70，70’)将人造光(51)引导出所述发光设备(10)。

2.依照权利要求1的发光设备(10)，

其特征在于，屏蔽结构(60)连接到基础层(20)，优选地该屏蔽结构(60)和基础层(20)是一个单件。

3.依照权利要求2的发光设备(10)，

其特征在于，屏蔽结构(60)被胶粘和/或喷溅和/或蒸发和/或焊接到基础层(20)上。

4.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，屏蔽结构(60)包括安装装置(65)，并且薄板元件(70，70’)连接到该安装装置(65)。

5.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，薄板元件(70，70’)具有以下截面中的至少一种：三角形，矩形，平行四边形，弧形，波状，多边形或者梯形。

6.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，每个薄板元件(70，70’)具有平坦的或波状的表面(71)。

7.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，薄板元件(70，70’)具有反射表面(71)，优选地薄板元件(70，70’)包括热导率大于50W/(mK)、更优选地大于100W/(mK)的材料。

8.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，以均匀的方式设置薄板元件(70，70’)。

9.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，以以下方式中的至少一种将薄板元件(70，70’)设置在基础层(20)上：三角形，正方形，五角形或者八边形。

10.依照权利要求1-8之一的发光设备(10)，

其特征在于，以六边形方式将薄板元件(70，70’)设置在基础层(20)上，使得薄板元件(70，70’)形成蜂窝状结构。

11.依照任何一项前面的权利要求的发光设备(10)，

其特征在于，以相对于基础层(20)的特定角度(75)设置每个薄板元件(70，70’)，优选地该角度(75)具有的值介于20°与70°之间，更优选地介于30°与60°之间，最优选地介于40°与50°之间。