CN102803833B

CN102803833B - 照明设备

Info

Publication number: CN102803833B
Application number: CN200980160256.6A
Authority: CN
Inventors: 住山重次
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: WO2011001518A1; EP2450621A4; EP2450621B1; CN102803833A; US20120092857A1; EP2450621A1

Abstract

提供了一种高照射效率和良好外观的照明设备。该照明设备包括透光性的表面发光模块以及设置在该表面发光模块的后表面上的切换板。切换板被构造为使得切换板的状态可以在遮光状态和透光状态之间进行切换。因此，例如，当表面发光模块发光时，切换板的状态被切换为遮光状态，从而可以在一个方向上引导光，并且可以防止照射效率下降。

Description

照明设备

技术领域

本发明涉及照明设备，并且更具体地涉及表面发光型照明设备，该表面发光型照明设备通过利用日间太阳光的太阳能电池来生成电力，并且借助于其电动势来点亮表面发光模块。

背景技术

迄今为止，作为照明墙壁表面的方法，主流是使用投光器的照明，但是近年来，作为促进不需要馈电设备而进行安装的照明设备的表面发光型自发光照明设备受到关注。表面发光型自发光照明设备通过使用太阳光的太阳能电池来生成电力，并且借助于电动势来点亮表面发光模块。由于表面发光型自发光照明设备不需要电源配线，并且适合于诸如地表面或围墙的墙壁表面的户外使用，所以作为基于自然能源的节能性能高的照明设备的表面发光型自发光照明设备受到关注。

这种类型的自发光照明设备需要控制，在该控制下，当日间有太阳光时，不点亮表面发光模块，并且由太阳能电池生成电力，而在黑暗时点亮表面发光模块。自发光照明设备采用下述方法，在该方法中，借助于照度传感器来检测照度，并且使得通电在根据检测结果在太阳能电池和表面发光模块之间进行切换。

例如，已经提出了一种复合照明设备，其中，在除了形成有电致发光元件的区域以外的透光性基板上设置发电元件(专利文献1)。在该装置中，在设置了发电元件的部分中设置传感器，并且基于该传感器来控制电致发光元件的点亮和熄灭。

还提出了一种显示面板，其中，脉冲光源和液晶快门彼此层叠，并且根据液晶快门的驱动来选择性地分配光(专利文献2)。

此外，提出了一种能够可拆卸地附连到框架的照明用表面发光面板和照明设备(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2005-203239

专利文献2：JP-A-09-265856

专利文献3：JP-A-2007-005227

发明内容

本发明要解决的技术问题

如上所述，已经提出了复合元件，该复合元件中的每一个都具有发光元件和发电装置，诸如太阳能电池。然而，在专利文献2的显示面板中，光的开/关选择仅通过驱动液晶快门来进行，并且该液晶快门被设置在发光元件的前表面上，用于进行对来自发光元件的光进行切换的操作。

而且，在专利文献1中，在透光性基板上的除了其中形成有电致发光元件的区域以外的区域中设置太阳能电池。照度传感器被设置在其中设置了太阳能电池的部分上。为了追求节能性能的目的，在控制下根据照度传感器的检测结果仅在必要时进行点亮。

然而，在点亮电致发光元件时，无法遮挡进入后表面上的发电元件的光，并且光基本上从两个表面射出。这导致了并没有充分获得照射效率的问题。

另一方面，当照明设备用于路灯时，期望照明设备在关闭状态期间是透明的，并且整个的层叠主体是透明的，使得防止光被遮挡。

鉴于上述观点提出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种照射效率高并且外观良好的照明设备。

解决问题的手段

根据本发明的照明设备包括：透光性的表面发光模块；以及设置在表面发光模块的后表面上的切换板，其中该切换板被构造为使得该切换板的状态可以在遮光状态和透光状态之间进行切换。

利用该构造，切换板被构造为使得该切换板的状态可以在遮光状态和透光状态之间进行切换。因此，当表面发光模块发光时，切换板的状态被切换为遮光状态，从而可以在一个方向上引导光，并且可以防止照射效率下降。另一方面，当表面发光模块熄灭时，使得表面发光模块透光，因此可以提供防止光被照明设备本身遮挡并且在熄灭时不会产生压迫感的照明设备。而且，在点亮时可以隐藏(shut out)不需要的部分以改善外观。

而且，根据本发明，上述照明设备进一步包括通过切换板布置在表面发光模块的后表面上的太阳能电池。

利用该构造，可以添加在熄灭时外观所维持的状态下生成电力的功能。

而且，根据本发明，在上述照明设备中，切换板包括液晶快门面板。

利用该构造，通过施加电压，切换板可以容易地在透明状态和非透明状态之间进行切换。

而且，根据本发明，在上述照明设备中，切换板包括可拆卸地附连在其上的反射板。

利用该构造，在透明状态和非透明状态之间的切换可以容易地通过切换板的机械附连和拆卸来进行。当太阳能电池被层叠时，切换板可以被设置在太阳能电池和表面发光模块之间，以便于平行于发光表面进行插入或移除。此外，太阳能电池的后表面，即表面发光模块，太阳能电池，以及切换板可以以所列出的顺序进行设置。切换板可以被设置为可平行于发光表面移动。而且，当切换板被设置在最外层上时，切换板可以以可打开/可关闭方式对其进行铰链耦合。

而且，根据本发明，上述照明设备进一步包括：照度传感器和点亮控制单元，该点亮控制单元被构造为根据照度传感器的输出来控制表面发光模块的点亮。

利用该构造，点亮控制单元可以自动进行，并且可以节省功耗。

而且，根据本发明，在上述照明设备中，照度传感器可以被设置为平行于框架部(边缘部)，该框架部(边缘部)从侧面包围表面发光模块的发光单元，蓄电池被设置在太阳能电池的后侧，并且被构造为对由太阳能电池生成的电动势进行积蓄，并且点亮控制单元通过施加来自蓄电池的电压来控制表面发光模块的点亮。

利用该构造，当在日间由透明太阳能电池对蓄电池进行充电时，允许光在不被遮挡的情况下透过，使得太阳光的一部分对太阳能电池进行的发电起作用，而剩余的太阳光通过该面板。因此，由于即使在蓄电状态下，表面发光模块看上去也是透明的，所以照明设备(面板本身)很难看到。而且，在夜间，表面发光模块利用来自蓄电池的电力来进行发光。然而，由于液晶快门利用来自蓄电池的电力形成镜面，所以仅向一侧有效地引导来自表面发光模块的光。

而且，根据本发明，在上述照明设备中，表面发光模块包括电致发光元件，在所述电致发光元件中，在透光性基板上顺序层叠透光性第一电极、具有发光功能的层以及透光性第二电极。

利用该构造，可以提供薄并且结构上简单的表面发光模块。

而且，根据本发明，在上述照明设备中，太阳能电池与液晶快门的一个电极、以及液晶快门的另一个电极与电致发光元件的一个电极可以分别被集成在一起。

利用该构造，照明设备可以更薄。

本发明的优点

如上所述，根据本发明的照明设备，可以提供外观良好并且照射效率高的照明设备。而且，即使构造了大面积面板，在熄灭时也使面板透光，得到了防止光被照明设备本身遮挡并且在熄灭时不会产生压迫感的照明设备。

附图说明

图1是图示根据本发明第一实施例的照明设备的外部视图。

图2(a)和图2(b)是图示根据本发明第一实施例的照明设备的示意图，其中图2(a)是其俯视图，并且图2(b)是其横截面图。

图3是图示根据本发明第一实施例的照明设备的一个状态的横截面图。

图4是图示根据本发明第一实施例的照明设备的另一状态的横截面图。

图5是图示根据本发明第一实施例的照明设备的立体图。

图6是图示根据本发明第一实施例的照明设备中的照度传感器及其安装部的示图。

图7是根据本发明第一实施例的照明设备的主要部分的示意性横截面图。

图8是图示根据本发明第二实施例的照明设备的外部视图。

图9是根据本发明第二实施例的照明设备的主要部分的示意性横截面图。

图10是根据本发明第三实施例的照明设备的主要部分的示意性横截面图。

具体实施方式

下文中，将参考附图来详细描述本发明的实施例。

(第一实施例)

根据本发明第一实施例的照明设备1安装到在道路上布置的支柱。图1是外部视图，图2(a)和图2(b)分别是俯视图和说明性横截面图，图3和图4是图示操作的该设备的横截面图，图5是示意性立体图，图6是照度传感器单元的主要部分的放大的横截面图，并且图7是照明设备的主要部分的放大的横截面图。照明设备配备有透光性的表面发光模块100以及太阳能电池200，该太阳能电池200通过由液晶快门面板300形成的切换板被设置在表面发光模块100的后表面上。当有太阳光时，太阳能电池200对太阳光进行透射，同时作为太阳能电池生成电力。当没有太阳光时，液晶快门面板300处于遮光状态，使得仅将光引导至表面发光模块100的前面。

图2至图4与图5的A-A横截面相对应。如在图2(a)和图2(b)中图示的，照明设备包括表面发光模块100、太阳能电池200以及照度传感器500，表面发光模块100由透光性有机电致发光元件形成，太阳能电池200通过液晶快门面板(切换板)300被设置在表面发光模块100的后表面上，照度传感器500被设置为平行于在从侧面包围表面发光模块100的发光单元101的框架部102。照明设备还包括蓄电池400以及控制单元600，蓄电池400被设置在太阳能电池200的后表面侧上，并且在其中积蓄由太阳能电池200生成的电动势，控制单元600构成点亮控制单元，该点亮控制单元根据照度传感器500的输出，当施加来自蓄电池400的电压时控制表面发光模块的点亮。该照明设备由容器(未示出)和外壳(未示出)密封，并被布置在户外。图6是照度传感器和及其安装部的主要部分的放大示图。

通过选择发光材料，构成表面发光模块的发光单元101的有机电致发光元件很容易提供透光性。如在图7的示意性横截面图中图示的，在第一电极107上顺序形成发光功能层108和第二电极109，发光功能层108包括由诸如α-NPD的芳香二元胺(aromatic diamine)化合物制成的空穴输送层、由Alq3制成的发光层以及由香豆素制成的电子输送层，第二电极109具有大约100至200nm厚度的ITO图案，第一电极107具有大约100至200nm厚度的ITO图案，该第一电极107通过溅镀法在透光性玻璃基板106上形成，由此构成该透光性有机电致发光元件。由铝铸造制成的框架部102被设置为包围玻璃基板的外围边缘。

凹口(notch)部103在框架部102的外侧形成，并且由CdS焦热电元件形成的照度传感器500被设置在凹口部103的任何一个中，用于检测外部照度。铝铸造从凹口部103的每个表面暴露，以构成反射表面。

而且，太阳能电池200具有落入发光单元101的投影面积内的大小，并且太阳能电池200被布置在距表面发光模块100的发光单元101的给定距离处。太阳能电池由层叠主体来构成，该层叠主体包括在透光性支撑基板201上形成的诸如ITO的透光性第四电极202、作为光电转换元件层的多晶硅层203、主要包含100至200nm厚度的ITO的透光性第三电极204以及防反射膜205。由ITO制成的透光性第三电极204被设置在面向表面发光模块100的发光单元101的一侧处。太阳能电池需要与光源所需的电能相对应的大小。然而，由于有机电致发光元件具有节电性质，所以太阳能电池足以提供与有机电致发光单元的有效区域，即发光区域，相同的受光面积。太阳能电池可以按层叠结构而缩小尺寸。而且，可以根据场合需求来调整覆盖作为受光表面侧的第三电极的表面的防反射膜，以提供具有期望颜色并且其表面有光泽的所谓的彩色太阳能电池。

即，传统太阳能电池是深蓝色(navy)或紫色的，而彩色太阳能电池通过改变太阳能电池的防反射膜的厚度或反射率(使用薄膜的光干涉效应)来自由地改变外观颜色，并且提供各种颜色。以该方式，通过调整彩色太阳能电池的防反射膜的组分、质量或厚度，可以调整以其从有机电致发光元件反射和引导至其前表面的光的比率，并且调整以其对太阳能电池中的发电起作用的被吸收的光的比例。

而且，液晶快门面板300被构造为使得液晶层303被设置在两个电极301和302之间，并且液晶快门通过在电极301和302之间施加的电压来打开或关闭。

而且，照度传感器500由CdS焦热电元件形成，并且被构造为检测外部光线。如图6中的主要部分放大示图所图示的，照度传感器500被安装到在表面发光模块100的框架部102上提供的凹口部103中的任何一个。

此外，蓄电池400被提供为积蓄太阳能电池200的电动势，并且根据场合需求来将电动势馈送到表面发光模块100。由于节电性能而使得有机电致发光元件可以缩小尺寸，并且该有机电致发光元件还可以适用于缩小尺寸的电子装置，诸如移动电话。

而且，控制单元600配备有系统LSI，该系统LSI被构造为，在蓄电池400作为电源的情况下，控制对表面发光模块100中的有机电致发光元件的电力供应，并且基于照度传感器500的输出来控制亮灭。将控制单元600连接到照度传感器500、蓄电池400、液晶快门面板300、表面发光模块100以及太阳能电池200，并且对这些单元的驱动进行控制。在该示例中，在日间，控制单元600控制有机电致发光单元熄灭，并且由太阳能电池200生成的电动势被引导至蓄电池400以供进行充电。在夜间，控制单元600控制有机电致发光元件点亮。控制单元600不仅控制有机电致发光单元和液晶快门面板300的开/关操作，还控制施加到有机电致发光单元和液晶快门面板300的电压，以便于根据亮度来控制照度。而且，可以对将电力馈送到有机电致发光元件的馈送部添加定时功能，从而还可以通过在半夜调暗光来实现节能。而且，当有机电致发光元件发光时，光稍微漏到太阳能电池。甚至通过这些光也可以稍微生成电动势以支持发电。

而且，蓄电池400和控制单元600被容纳在框架部102中。然而，当蓄电池400和控制单元600不能被容纳在其中时，这些单元可以被容纳在支柱中。

虽然没有示出，但是期望在照明设备外部覆盖有外壳。在该构造中，外壳由玻璃或诸如聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂的高强度树脂制成，该外壳保护内置部件不受外部冲击，并且是透光性的。外壳的表面被涂覆有光催化膜，以支持污染的防止。如果与称为“昆虫遮蔽涂层(InsectVeil Coating)”的防昆虫涂层一起使用，则可以防止昆虫接近照明设备而使其变得难看。而且，可以在外壳中形成安装孔，使得外壳可以被安装到外墙表面。

接下来，将描述照明设备的操作。

在日间，控制单元600根据由照度传感器500检测到的照度来驱动液晶快门面板。在该情况下，控制单元不对液晶快门面板300的两个电极施加电压，并且液晶层303处于透光状态。如在图3中图示的，透明太阳能电池200利用太阳光L0生成电力，并且通过太阳能电池的电动势来对蓄电池400进行充电。然后，太阳光L0的一部分穿过太阳能电池200以及液晶快门面板300，穿过表面发光模块并且落到在道路上行走的行人身上。L1是透射光。

在夜间，控制单元600根据由照度传感器500检测到的照度来将电压施加到液晶快门面板300的两个电极，并且液晶层303变为处于遮光状态。如图4中图示的，在表面发光模块中，控制单元600在电极之间施加电压，并且发光层发光。在该情况下，由于液晶快门面板300的液晶层303处于遮光状态，所以表面发光模块(即有机电致发光元件)的光被液晶快门面板遮挡，并且被提取到仅前表面侧，并且来自电致发光元件的光落到在道路上行走的行人身上。L2是液晶面板反射的反射光，并且L3是朝着照射方向的直射光。

利用该构造，可以提供缩小尺寸、变薄、发光效率良好并且几乎没有误点亮的自发光照明设备。

表面发光模块由有机电致发光元件构成，其中在透光性第一电极和第二电极之间保持有具有发光功能的层。因此，可以实现高效率发电，同时抑制了进入位于后表面上的太阳能电池的光量的衰减。

而且，照度传感器被设置在凹口部上，该凹口部被设置在发光模块的框架部上。因此，可以遮挡由太阳能电池的前表面反射的光和有机电致发光元件本身的光，并且可以在没有任何干扰的情况下有效地仅检测外部光。

而且，由于框架部由框架铝铸造的框架主体构成，所以凹口部构成遮光表面，并且可以确保遮挡来自表面发光模块的光。

框架部不限于铝，也可以由树脂制成。如果框架部不是由遮光材料制成，则可以在凹口部上形成遮光膜或反射膜。

而且，根据本发明的自发光照明设备具有气密壳，该壳中的容器和外壳由密封树脂来气密密封。因此，即使在地表面照明或在户外中实现照明设备时，也提供高耐久性的照明设备。

在上述第一实施例中，表面发光模块和太阳能电池可以在容器中支撑，或者表面发光模块100、液晶快门面板300以及太阳能电池200可以利用透光性粘合树脂被粘结在一起。

根据使用环境条件，除了以上的CdS焦热电元件之外，可以应用具有各种光电传感器的照度传感器，各种光电传感器诸如硅光电二极管、光电晶体管，或GaAsP光电二极管。这些光电二极管可以用于测量照度。

通过在其上形成有机电致发光元件的基板上使用非晶硅薄膜形成传感器单元，照度传感器可以与使用薄膜晶体管的处理电路集成。

而且，在上述实施例中，描述了通过气相沉积方法在玻璃基板上形成有机电致发光元件。然而，在不限于该构造的情况下，作为基板，可以使用树脂基板，诸如由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚醚砜、聚氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、非晶聚烯烃或含氟树脂(fluorine resin)制成的聚合物薄膜。而且，可以使用柔性树脂基板。

此外，通过使用聚合物发光材料，具有发光功能的层可以通过印刷方法被形成在树脂基板上。作为聚合物发光材料，可以应用各种有机化合物，诸如聚芴化合物、聚苯乙烯化合物、聚碳酸酯化合物或丙烯酸化合物。而且，根据场合需求，也可以在电极和具有发光功能的层之间插入各种缓冲层。

根据材料选择，整个过程可以通过印刷方法来实现。

(第二实施例)

上述第一实施例具有路灯结构，其中照明设备1被安装到支柱2。然而，如图8所示，照明设备可以被构造为用于照明的屋顶照明天窗中的顶灯。在该情况下，如在图9的示意性横截面图中图示的，反射板800被可拆卸地插入到表面发光模块100和太阳能电池200之间。根据安装在包围发光单元101的框架部102上的照度传感器的检测来附连或拆卸反射板800，使得如在上述第一实施例中产生遮光状态和透光状态。

其他部件与上述第一实施例中的部件相同，因此将省略其说明。例如，以与如参考图7描述的设备结构相同的方式来形成太阳能电池200和表面发光模块100二者。

而且，操作也与第一实施例中的操作相同。

可以构造可通过照度传感器切换的自发光照明设备。而且，反射板800可以通过远程控制以与窗户的打开/关闭相同的方式被可拆卸地附连。控制单元和照度传感器可以被单独安装到天花板或墙上。

替代地，诸如在第一实施例中描述的液晶快门面板，可以用根据施加的电压可在透光性和反射性之间切换的材料制成反射板800。因此，可以不通过机械附连或拆卸而是通过施加电压来控制切换操作。

(第三实施例)

而且，在第二实施例中，作为切换板的反射板被可拆卸地插入在表面发光模块100和太阳能电池200之间。替代地，可以在太阳能电池的后表面侧形成反射表面。即，如图10所图示的，诸如铝板的切换板900可以被设置在太阳能电池200的后表面侧。在该情况下，切换板900可以通过铰链在箭头A所指示的方向上打开或关闭，以便于在透光性和非透光性之间进行切换。

在上述第一和第二实施例中，太阳能电池和电致发光元件通过粘合或直接地粘合在一起。替代地，透光性第四电极、多晶硅层、透光性第三电极以及防反射膜在支撑基板上层叠以形成太阳能电池。此后，在该层叠的上层上形成液晶，并且在液晶的上层顺序涂覆有透光性第二电极、发光功能层以及透光性第一电极。因此，太阳能电池、液晶快门面板以及电致发光元件可以在同一个基板上顺序层叠以形成层叠结构。

即，太阳能电池和电致发光元件被集成在一起，以形成层叠结构。利用该结构，发光设备可以进一步变薄。

而且，在该实施例中，有机电致发光元件被用作表面发光模块。替代地，可以使用无机电致发光元件。

附图标记说明

100表面发光模块

200太阳能电池

300液晶快门面板

400蓄电池

500照度传感器

600控制单元

800反射板

900反射板

Claims

1.一种照明设备(1)，包括：

透光性的表面发光模块(100)；以及

切换板(300)，所述切换板被设置在所述表面发光模块(100)的后表面上，

其中，所述切换板(300)被构造为使得所述切换板(300)的状态能够在遮光状态和透光状态之间进行切换，

所述照明设备(1)的特征在于进一步包括：

太阳能电池(200)，所述太阳能电池通过所述切换板(300)被布置在所述表面发光模块(100)的所述后表面上，

蓄电池(400),在其中对所述太阳能电池(200)所生成的电动势进行积蓄,

照度传感器(500)，以及

点亮控制单元(600)，所述点亮控制单元根据所述照度传感器(500)的输出来控制所述表面发光模块(100)的点亮和所述切换板(300)的操作，

其中，在日间，所述点亮控制单元(600)根据由所述照度传感器(500)检测到的照度来驱动所述切换板(300)使得所述切换板(300)处于所述透光状态，并且允许通过所述太阳能电池(200)的电动势来对所述蓄电池(400)进行充电，

其中，在夜间，根据由所述照度传感器(500)检测到的照度通过所述点亮控制单元(600)来驱动所述切换板(300)使得所述切换板(300)变成处于所述遮光状态，并且允许所述表面发光模块(100)发光，

其中，在所述遮光状态中，由所述切换板反射的反射光和从所述表面发光模块(100)朝着照射方向发射的直射光被仅从所述表面发光模块(100)的前表面提取。

2.如权利要求1所述的照明设备(1)，其中，所述切换板(300)包括液晶快门面板(300)。

3.如权利要求2所述的照明设备(1)，

其中，所述照度传感器(500)被设置为平行于框架部(102)，所述框架部(102)从侧面包围所述表面发光模块(100)的发光单元(101)，

其中，所述蓄电池(400)被设置在所述太阳能电池(200)的后侧，并且

其中，所述点亮控制单元(600)通过施加来自所述蓄电池(400)的电压来控制所述表面发光模块(100)的点亮。

4.如权利要求1所述的照明设备(1)，

其中，所述表面发光模块(100)包括电致发光元件，在所述电致发光元件中，在透光性基板(106)上顺序层叠透光性第一电极(107)、具有发光功能的层(108)以及透光性第二电极(109)。