CN105683113A - 在光漫射纤维基纺织品上的磷光体印刷 - Google Patents

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Abstract

可用于包括标牌的各种应用的一种发光体织物,其具有纺织、针织、钩编或以其它方式集成入织物的至少一种光漫射光纤。光漫射光纤连接到至少一个光源例如激光器或发光二极管。沿着光纤的长度，在光纤的外部表面的至少一部分上施加至少一个涂层。该涂层包含至少一种发光团，其吸收来自光源的能量并在不同的更高波长下发光。可使用包含一种或多种发光团、一种或多种颜料,和/或一种或多种染料的多个涂层来提供各种感兴趣的视觉效果。

Description

在光漫射纤维基纺织品上的磷光体印刷
本申请要求2013年08月27日提交的美国申请系列号14/010895的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。
领域
本发明涉及照明结构，具体来说，涉及包含光漫射纤维的照明结构。
背景
光漫射光纤是沿着纤维的长度从表面发射光而不仅仅是沿着纤维的轴向传播光的光纤。与光通讯中常用的光纤类似,光漫射光纤可包含芯体区域和包覆区域，该包覆区域由折射率低于芯体区域材料折射率的材料制成。此外，光漫射光纤构造成将引导光散射离开芯体并穿过包覆区域的外部表面。离开芯体和穿过包覆区域的外部表面的光的散射可通过下述来获得：在玻璃芯体之内或在芯体-包覆体边界处设置纳米尺寸的(例如,10nm-1000nm)结构。纳米尺寸的结构可为空穴。光漫射光纤的性质和特征及其制备方法参见美国专利申请公开号2013/0090402A1,该文的全部内容通过引用纳入本文。
在该专利文献中批露了光漫射光纤，且这种纤维的应用包含生物反应器、标牌、特殊照明(例如,提供装饰特性)、传感器和测量应用、汽车应用和消费用电子装置。
概述
本发明涉及发光体织物，其包含作为光漫射光纤的至少一种纤维、连接到该光漫射纤维的至少一个光源,和在该光漫射纤维的至少一部分上施加的至少一个发光团涂层。
发光体织物(fabric)可为包含交错的纤维；纺织的,针织的,或钩编的织物的；和无纺织物的纺织品(textile)材料,其中至少一种纤维是连接到至少一个光源的光漫射光纤,其中发光团涂层存在于光漫射光纤的外部表面的至少一部分上。
连接到光漫射光纤的光源可为激光器或发光二极管。
发光团涂层可包含至少一种磷光体化合物,至少一种荧光团化合物,或至少一种磷光体和至少一种发色团的组合。
附图简要说明
图1是光漫射光纤的示例实施方式的一部分侧视示意图。
图2是图1所示光纤沿方向2-2观察时的横截面示意图。
图3A示意性地显示用于光漫射纤维的示例性实施方式的相对折射率随纤维半径变化的图。
图3B示意性地显示用于光漫射纤维的另一示例性实施方式的相对折射率随纤维半径变化的图。
图3C显示光漫射纤维的另一示例性实施方式。
图4A和4B显示了光纤衰减(损耗)(dB/m)和波长(nm)的关系。
图5显示了在单根光纤内采用双光程的光纤布置方式。
图6A显示了使光纤具有均匀张力(实施例A)和可变张力(实施例B)时沿光纤的强度分布。
图6B显示了使用白油墨和不用油墨时的散射分布曲线。
图7显示了图5所示光纤(光纤后端连有反射镜)和涂层中使用白油墨的光纤的散射情况。
图8显示丝网印刷的包含光漫射光纤的织物显示器或标牌。
图9显示层压的或层状标牌或显示器，其包含设置在两个外部层之间的、丝网印刷的包括光漫射光纤的织物，该两外部层可保护和支撑织物,外部层中的至少一个是透明的以使得从织物发射的光得以显示。
图10显示层压的或层状标牌或显示器，其包含丝网印刷的包括光漫射光纤的织物，该织物支撑在可为透明的或不透明的另一层材料上。
图11显示丝网印刷的织物显示器，其使用两种不同的发光团和两种不同的光源,各光源只激发两种发光团中的一种来诱导发光。
具体实施方式的详细描述
下面详细参考本发明的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。
可以在本发明范围之内，对下述示例作出各种改进和变化，可以将不同示例的各个方面以不同的方式组合，以获得另外的示例。因此，本发明的权利要求的真实范围应当从整个说明书来理解，可以参考本文所述的实施方式，但不受其限制。
术语"柔性光漫射波导"指使用纳米尺寸的结构的柔性光学波导或(例如,光纤)，其用来将光散射或漫射出纤维的侧面,从而将光导向离开波导的芯体并穿过波导的外部表面来提供发光。与所要求保护的主题的基础原理相关的概念参见美国专利申请号12/950,045(美国专利申请公开号US2011/0122646Al),该文的全部内容通过引用纳入本文。
术语“光源”指的是激光器、发光二极管或者能够发射电磁辐射的其他组件，所述电磁辐射在可见光波长范围中或者其波长可以与发光体相互作用以发射可见光波长范围的光。
术语“发光体”指的是表现出发光的原子或化学化合物，并包括各种荧光团和磷光体。
下面的术语和短语与具有纳米尺寸结构的光漫射纤维联用。
“折射率曲线”表示折射率或相对折射率与波导(光纤)半径之间的关系。
“相对折射率百分数”定义为
Δ(r)％＝100x[n(r)2―n参比 2)]/2n(r)2,
除非另有说明，n(r)是在半径r处的折射率。除非另有说明，相对折射率百分数在850nm处限定。在一方面中，参比折射率n参比是二氧化硅玻璃在850nm处的折射率，等于1.452498，另一方面，它是包覆玻璃在850nm处的最大折射率。除非另有说明，否则，本文所用的相对折射率用Δ表示，其数值以“％”为单位。如果某区域的折射率小于参比折射率n参比,则相对折射率百分数是负的，并称为具有降低区域或降低-折射率,并在其中相对折射率具有绝对值最大的负值的点计算最小相对折射率，除非另有说明。如果某个区域的折射率大于参比折射率n参比,则相对折射率数是正的，且该区域可称为升高的或具有正折射率。
在本文中，“正掺杂剂”(updopant)视为相对于未掺杂的纯SiO2倾向于提高折射率的掺杂剂。在本文中，“负掺杂剂”(downdopant)视为相对于未掺杂的纯SiO2倾向于降低折射率的掺杂剂。正掺杂剂可存在于光纤中具有负相对折射率的区域，同时伴有一种或多种不是正掺杂剂的其他掺杂剂。类似地，在具有正相对折射率的光纤的区域可存在不是正掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂。负掺杂剂可存在于光纤中具有正相对折射率的区域，同时伴有一种或多种不是负掺杂剂的其他掺杂剂。
类似地，在具有负相对折射率的光纤的区域可存在不是负掺杂剂的一种或多种其它掺杂剂。
术语“α分布”或者“阿尔法分布”是指相对折射率分布曲线，用Δ(r)表示，单位为“％”，其中r为半径，该参数用以下方程式表示，
Δ(r)＝Δ(ro)(l-[|r-ro|/(r1-ro)]a),
式中ro表示Δ(r)为最大值的点，r1表示Δ(r)％为零的点，r的范围是ri≤r≤rf，其中Δ如上文所定义，ri是α-分布曲线的起点，rf是α-分布曲线的终点，α是指数，为实数。
因此，本文所用的术语“抛物线”包括基本上呈抛物线形的折射率分布曲线，它在芯体中的一个或多个点上可稍微偏离α值为2.0的情况；“抛物线”还包括有少量变化和/或中心线下沉的分布曲线。在一些示例性实施方式,如在850nm下所测量，α大于1.5和小于2.5,更优选地大于1.7和2.3，甚至更优选地1.8-2.3。在其他实施方式中，折射率分布曲线上的一段或多段具有基本上呈阶梯的折射率形状，其中在850nm处测量的α值大于8，更优选大于10，甚至更优选大于20。
术语"纳米结构化的纤维区域"描述纤维，其包括在纤维的横截面中具有含大量(大于50)的气体填充的空穴或其它纳米尺寸的结构(例如,大于50,大于100,或大于200空穴)的区域或区间。气体填充的空穴可包含，例如SO2、Kr、Ar、CO2、N2、O2或其混合物。本文所述的纳米尺寸结构(例如空穴)的横截面尺寸(例如直径)可在10nm至1微米之间变化(例如50-500nm)，长度可在1毫米至50m之间变化(例如2mm至5m，或者5mm至1m的范围)。
在标准单模或多模光纤中，在小于1300nm的波长处的损耗主要取决于瑞利散射。这些瑞利(Rayleigh)散射损耗Ls由材料的性质决定，对可见光波长(400-700nm)通常约为20dB/km。瑞利散射损耗还对波长具有强依赖性(即LSoc1/,4，参见图4B中的比较光纤A)，这意味着至少需要约1-2km的光纤才能耗散超过95％的输入光。这种纤维的较短的长度将导致较低的照明效率，而使用较长的长度(1km-2km,或更长)可更加昂贵且可能难以管理。用于生物反应器或其他照明系统时，长光纤安装起来可能比较麻烦。
在光照应用的某些装置中希望采用长度更短的光纤，例如1-100m。这要求增大光纤的散射损耗，同时能够保持良好的角散射性质(光从光纤轴均匀地耗散)以及良好的弯曲性能，以避免光纤弯曲处的亮斑。本文所述的至少一些实施方式的所需的特征是沿着纤维照明器的长度具有均匀和较高的照明。因为光纤是柔性的，所以可将它布置成许多照明形状。优选在光纤的弯曲点处没有亮斑(由于弯曲损耗升高)，使得光纤提供的照度变化不超过30％，优选小于20％，更优选小于10％。例如，在至少一些实施方式中，纤维的平均散射损耗大于50dB/km，并且散射损耗在任何给定的长为0.2m的纤维段上的变化不超过30％(即散射损耗在平均散射损耗的±30％以内)。根据至少一些实施方式,在小于0.05m长度的纤维段上，纤维的平均散射损耗大于50dB/km,且散射损耗变化不大于30％。根据至少一些实施方式,在0.01m长度的纤维段上，纤维的平均散射损耗大于50dB/km,且散射损耗变化不大于30％(即，±30％)。根据至少一些实施方式,在0.01m长度的纤维段上，纤维的平均散射损耗大于50dB/km,且散射损耗变化不大于20％(即，±20％)，且优选地变化不大于10％(即±10％)。
在至少一些实施方式中,对于纤维的目标长度(例如,其可为0.02-100m的长度)，穿过纤维的侧面的在照明波长的积分(漫射的)光强度的强度变化小于30％。应注意的是，通过在包覆体或涂层中加入荧光材料，可以改变在指定照明波长处穿过光纤侧面的积分光强度的强度。通过荧光材料散射的光波长不同于光纤中传播的光的波长。
在下面一些示例性实施方式中，我们将描述具有纳米结构化光纤区(具有纳米尺寸结构的区域)的光纤设计，所述纳米结构光纤区位于光纤的芯体区域，或者非常靠近芯体。有些纤维实施方式的散射损耗超过50dB/km(例如,大于100dB/km,大于200dB/km,大于500dB/km,大于1000dB/km,大于3000dB/km,大于5000dB/km),散射损耗(并因此照明,或由这些纤维辐射的光)在角度空间中是均匀的。
为了减少或消除纤维弯曲时的亮斑,弯曲直径小于50mm时，理想地在90°弯曲时纤维中的衰减的增加小于5dB/转弯(例如,小于3dB/转弯,小于2dB/转弯,小于1dB/转弯)。在示例性实施方式中，这些低弯曲损耗在甚至更小的弯曲直径上得以实现，所述弯曲直径是例如小于20mm，小于10mm，甚至小于5mm。优选地，弯曲半径为5mm时，衰减总增幅小于1dB/90度转弯。
优选地，根据一些实施方式，弯曲损耗等于或小于直光纤芯体发生的本征散射损耗。本征散射的主要原因是源自纳米尺寸结构的散射。因此，至少根据光纤的弯曲非敏感实施方式，弯曲损耗不超过光纤的本征散射。但是，因为散射水平是弯曲直径的函数，所以光纤的弯曲布置取决于其散射水平。例如,在一些实施方式中,纤维的弯曲损耗小于3dB/转弯,优选地小于2dB/转弯,纤维可以在不形成亮斑的情况下以小到5mm半径的半径以弧线形式弯曲。
图1是示例实施方式光漫射纤维的一部分的侧视示意图，其在具有中心轴线("中心线")16的光漫射光纤(下文称为"纤维")12的芯体中具有多个空穴。图2是图1所示光漫射光纤21沿方向2-2观察时的横截面示意图。光漫射纤维12可为例如各种光纤中的任意一种，该光纤包括具有周期性的或非周期性的纳米尺寸的结构32(例如空穴)的纳米结构的纤维区域。在一个示例性实施方式中，光纤12包含分成三个部分或区域的芯体20。这些芯体区域是:固体中央部分22,纳米结构化环形部分(内部环状芯体区域)26,和环绕内部环状芯体区域26的外部固体部分28。包覆区域40("包覆体")环绕环状芯体20并具有外部表面。包覆体40可具有低折射率来提供高数值孔径(NA)。包覆体40可为例如低折射率聚合物，例如可UV固化的或可热固化的含氟丙烯酸酯或硅酮。
任选的涂层44围绕包覆体40。涂层44可包含低模量主要涂层和高模量次级涂层。在至少一些实施方式中，涂层44包含聚合物涂层，如基于丙烯酸酯或基于硅酮的聚合物。在至少一些实施方式中，涂层沿光纤长度具有恒定的直径。
在下文所述的其他示例性实施方式中，涂层44设计用来改进从芯体20传到包覆体40的“辐射光”的分布和/或性质。包覆体40的外表面或者任选涂层44的外表面代表光纤12的“侧面”48，如本文所述，在光纤中行进的光通过散射离开所述侧面。
任选地，用保护罩或鞘(未示出)覆盖包覆体40。光纤12可包含氟化包覆体40，但若将光纤用于长度较短的应用，其中漏光损失不损害照明性质时，则不需要所述氟化包覆体。
在一些示例性实施方式,光漫射纤维12的芯体区域26包含玻璃基质("玻璃")31，其具有多个非周期地设置其中的纳米尺寸的结构(例如,"空穴")32,例如在图2的放大的插图中详细显示的示例性空穴。在另一个示例性实施方式中，空穴32可周期性设置，如设置在光子晶体光纤中，其中空穴的典型直径在约1x10-6m至1x10-5m之间。空穴32也可非周期性或随机设置。在一些示例性实施方式中，区域26中的玻璃31是氟掺杂二氧化硅，而在其他实施方式中，玻璃是未掺杂的纯二氧化硅。优选地，空穴的直径是至少10nm。
纳米尺寸结构32使光散射离开芯体20并向光纤的外表面散射。然后，散射的光穿过纤维12的外部表面“漫射”，以提供所需的照明。即，大多数的光沿着纤维长度、通过纤维12的侧面漫射(通过散射)。优选地，光纤在其长度上发出基本均匀的辐射，并且光纤在发出的辐射的波长(照明波长)上的散射诱导衰减大于50dB/km。优选地，在此波长上的散射诱导衰减大于100dB/km。在一些实施方式中，在此波长上的散射诱导衰减大于500dB/km，在一些实施方式中大于1000dB/km，大于2000dB/km，或者大于5000dB/km。这些高散射损耗近似比标准单模和多模光纤中瑞利散射损耗高2.5-250倍。
芯体区域22和28中的玻璃可包含正掺杂剂,例如Ge,Al,和/或P。用"非周期地设置"或"非周期的分布,"来指当获得光纤的横截面(例如如图2所示)时,空穴32在一部分的纤维无规地或非周期地分布。在沿着纤维长度的不同的位点处获得的类似的横截面将显示不同的横截面空穴图案,即,各种横截面具有不同的空穴图案,其中空穴的分布和空穴的尺寸不匹配。也就是说，所述空穴是非周期性的，即它们在光纤结构内不是周期性排布的。这些空穴是沿着光纤的长度(即平行于纵向轴线)拉伸的(细长的),但对于典型的透射纤维的长度而言没有沿着整根纤维的整体长度延伸。虽然无意受限于理论，但据信空穴延伸小于10米,在许多情况下，沿着纤维的长度延伸小于1米。
如本文所使用，在下文讨论的照明系统中的光漫射纤维12可通过利用预制件固结条件的方法来制备，所述方法和条件导致在固结的玻璃预制件中捕获大量的气体，由此导致在固结的玻璃光纤预制件中形成空穴。本发明不是采用一些步骤来除去这些空穴，而是利用所得的预制件形成其中包含空穴或纳米尺寸结构的光纤。利用所得光纤的纳米尺寸结构或空穴，沿着光纤长度，经其侧面使光散射出光纤或将光导出光纤。也就是说，将光通过光纤外表面导出芯体20，以提供所需的照明作用。
如本文所用，纳米尺寸结构如空穴的直径是从与光纤纵轴横交的垂直横截面观察光纤时，其端点位于纳米尺寸结构边界的纳米尺寸结构中所含的最长线段。例如，美国专利申请序列第11/583098号(美国专利申请公开号2007/0104437A1)描述了制造具有纳米尺寸空穴的光纤的方法，其通过参考结合于此。
如上所述，在光纤12的一些实施方式中，芯体部分22和28包含掺杂锗的二氧化硅，即氧化锗掺杂的二氧化硅。在光纤的芯体中，特别是中心线处或其附近，可单独或组合使用锗以外的掺杂剂，以得到所需的折射率和密度。在至少一些实施方式中，本文所揭示的光纤在芯体部分22和28中的相对折射率分布不是负的。这些掺杂剂可以是，例如Al、Ti、P、Ge或其组合。在至少一些实施方式中，光纤在芯中不含减小折射率的掺杂剂。在一些实施方式中，本文所揭示的光纤在芯体部分22、24和28中的相对折射率分布不是负的。
在本文所用的光纤12的一些示例中，芯体20包含纯二氧化硅。在一种实施方式中,纤维的优选的特征是在对于生物材料而言是敏感的所需的光谱范围中将光散射出纤维(以漫射光)的能力。在另一个实施方式中，散射光可用于特色装饰和白光应用。通过改变光纤中玻璃的性质、纳米结构区26的宽度以及纳米尺寸结构的大小和密度，可以增加通过散射造成的损耗量。
在本文所用的光纤12的一些示例中，芯体20是具有渐变折射率的芯体，较佳的是，芯体的折射率分布曲线具有抛物线(或者基本上呈抛物线)的形状；例如，在一些实施方式中，芯体20的折射率分布曲线具有α形状，在850nm处测得的α值约为2，优选1.8-2.3。在其他实施方式中，折射率分布上的一段或多段具有基本上呈阶梯状的折射率形状，其中在850nm处测量的α值大于8，更优选大于10，甚至更优选大于20。在一些实施方式中，芯体的折射率可具有中心线下沉的特点，其中芯体的最大折射率和整根光纤的最大折射率与中心线16相隔较小距离，但在其他实施方式中，芯体的折射率没有中心线下沉的特点，芯体的最大折射率和整根光纤的最大折射率位于中心线处。
在一个示例性实施方式中，光纤12具有基于二氧化硅的芯体20和折射率降低(相对于二氧化硅)的聚合物包覆体40。低折射率聚合物包覆体40优选具有负的相对折射率，更优选小于-0.5％，甚至更优选小于-1％。在一些示例性实施方式中，包覆体40的厚度大于或等于20微米。在一些示例性实施方式中，包覆体40具有比芯体更低的折射率，并且其厚度等于或大于10微米(例如等于或大于20微米)。在一些示例性实施方式中，包覆体的外直径是R最大的两倍，例如约为125微米(例如120-130微米，或者123-128微米)。在其他实施方式中，包覆体的直径小于120微米，例如60或80微米。在其他实施方式中，包覆体的外直径大于200微米，大于300微米，或者大于500微米。在一些实施方式中，包覆体的外直径沿着光纤12的长度是恒定的。在一些实施方式中，光纤12的折射率是径向对称的。优选地，芯体20的外直径2R3沿着光纤的长度是恒定的。优选地，芯体部分22、26、28的外直径沿着光纤的长度也是恒定的。我们所说的“恒定”是指直径相对于平均值的变化小于10％，优选小于5％，更优选小于2％。图3A是图2所示的示例性光纤12的示例性相对折射率Δ与光纤半径的曲线图(实线)。芯体20也可具有渐变芯体分布曲线，即α分布曲线，例如α值在1.8-2.3之间(例如1.8-2.1)。
图3A是图2所示的示例性光纤12的示例性相对折射率Δ与光纤半径的曲线图(实线)。芯体20也可具有渐变芯体分布，例如α值在1.7-2.3之间(例如1.8-2.1)。虚线显示了可选示例性折射率分布曲线。芯体区域22沿径向从中心线向外延伸至其外半径R1，具有相对折射率分布曲线Δ1(r)，其对应于最大折射率n1(以及相对折射率百分数Δ1最大)。在此实施方式中，参比折射率n参比是包覆体处的折射率。第二芯体区域(纳米结构区域)26具有最小折射率n2、相对折射率分布曲线Δ2(r)、最大相对折射率Δ2最大和最小相对折射率Δ2最小，其中，在一些实施方式中，Δ2最大＝Δ2最小。第三芯体区域28具有最大折射率n3、相对折射率分布曲线Δ3(r)，该相对折射率分布曲线Δ3(r)具有最大相对折射率Δ3最大和最小相对折射率Δ3最小，在一些实施方式中，Δ3最大＝Δ3最小。在此实施方式中，环形包覆体40具有折射率n4、相对折射率分布曲线Δ4(r)，该相对折射率分布曲线Δ4(r)具有最大相对折射率Δ4最大和最小相对折射率Δ4最小。在一些实施方式中Δ4最大＝Δ4最小。在一些实施方式中，Δ1最大>Δ4最大并且Δ3最大>Δ4最大。在一些实施方式中，Δ2最小>Δ4最大。在如图2和3A所示的实施方式中，Δ1最大>Δ3最大>Δ2最大>Δ4最大。在该实施方式中，这些区域的折射率具有以下关系：n1>n3>n2>n4。
在一些实施方式中，芯体区22、28具有基本恒定的折射率分布，如图3A所示，具有恒定的Δ1(r)和Δ3(r)。在一些此类实施方式中，Δ2(r)稍微偏正(0<Δ2(r)<0.1％)、稍微偏负(-0.1％<Δ2(r)<0)或者为0％＞。在一些实施方式中，Δ2(r)的绝对值小于0.1％，优选小于0.05％。在一些实施方式中，外包覆区40具有基本恒定的折射率分布曲线，如图3A所示，具有恒定的Δ4(r)。在一些此类实施方式中，Δ4(r)＝0％。芯体部分22的折射率满足Δ1(r)＞0％。在一些实施方式中，填充了空穴的区域26具有相对折射率分布曲线Δ2(r)，它具有负的相对折射率，绝对值小于0.05％，而芯体区域28的Δ3(r)可以是例如正值或者零。在至少一些实施方式中，n1>n2且n3>n4。
在一些实施方式中包覆体40的折射率是-0.05％<Δ4(r)<0.05％。在其他实施方式中，包覆体40以及芯体部分20、26和28可包含纯的(未掺杂的)二氧化硅。
在一些实施方式中，包覆体40包含纯的或掺杂F的二氧化硅。在一些实施方式中,包覆体40包含纯的低折射率聚合物。在一些实施方式中，纳米结构区26包含纯二氧化硅，其中包含多个空穴32。优选地,纳米结构的区域26的最小相对折射率和平均有效相对折射率(考虑存在的任何空穴)都小于-0.1％。空穴32可包含一种或多种气体，例如氩气、氮气、氧气、氪气或SO2，或者可包含基本上没有气体的真空。
但是，不管是否存在任何气体，纳米结构区26中的平均折射率因空穴32的存在而降低。空穴32可随机或非周期性地设置在纳米结构区26中，在其他实施方式中，空穴周期性地设置在其中。
在一些实施方式中,多个空穴32包含多个非周期地设置的空穴和多个周期地设置的空穴。
在示例实施方式中,芯体部分22包含氧化锗掺杂的氧化硅,芯体内部环状区域28包含纯氧化硅,包覆体环状区域40包含玻璃或低折射率聚合物。在一些这样的实施方式中,纳米结构化的区域26包含在纯氧化硅中的多个空穴32；在其它的一些这样的实施方式中,纳米结构化的区域26包含在氟掺杂的氧化硅中的多个空穴32。
在一些实施方式中，芯体的外半径Rc大于10微米且小于600微米。在一些实施方式中，芯体的外半径Rc大于30微米和/或小于400微米。例如，Rc可以是125-300微米。在其他实施方式中，芯体20的外半径Rc(请注意，在图3A所示的实施方式中，Rc＝R3)大于50微米且小于250微米。芯体20的中心部分22的半径范围是0.lRc<R1,<0.9Rc,优选地0.5Rc<R1,<09Rc。纳米结构环区26的宽度W2优选为0.05Rc<W2<0.9Rc,优选地为0.lRc<W2<0.9Rc，在一些实施方式中为0.5Rc<W2<0.9Rc(在纳米尺寸结构的密度相同的情况下，纳米结构区越宽，散射诱导的衰减越大)。固体玻璃芯体区域28的宽度Ws＝W3，从而0.lRc>W3>0.9Rc。芯体20的每一部分包含氧化硅基玻璃。纳米结构区26的径向宽度W2优选大于1微米。例如，W2可以是5-300微米，优选等于或小于200微米。在一些实施方式中，W2大于2微米且小于100微米。在其它实施方式中，W2大于2微米且小于50微米。在其它实施方式中，W2大于2微米且小于20微米。在一些实施方式中，W2至少为7微米。在其它实施方式中，W2大于2微米且小于12微米。芯体区域28的宽度W3是(R3-R2)，其中点R3中点是(R2+R3)/2。在一些实施方式中,W3大于1微米且小于100微米。
光纤12的数值孔径(NA)优选等于或大于将光导入光纤的光源的NA。优选地纤维12的数值孔径(NA)大于0.2,在一些实施方式中，大于0.3,甚至更优选地大于0.4。
在一些实施方式中，第一芯体区域22的芯体外半径R1优选不小于24微米且不大于50微米，即芯体直径在约48-100微米之间。在其它实施方式中,Rl>24微米；又在其它实施方式中,Rl>30微米；又在其它实施方式中,Rl>40微米。
在一些实施方式中，内环状部分26在超过50％的径向宽度上的|Δ2(r)|<0.025％；在其他实施方式中，区域26在超过50％的径向宽度上的|Δ2(r)|<0.01％。折射率降低环状部分26从包覆体的相对折射率最先达到小于-0.05％的值处开始，沿径向从中心线向外延伸。在一些实施方式中，包覆体40具有相对折射率分布Δ4(r)，其最大绝对值小于0.1％，并且在此实施方式中Δ4最大<0.05％且Δ4最小>-0.05％，而折射率降低环状部分26终止于最外面的空穴出现的位置。
包覆结构40延伸至半径R4，它也是光纤最外面的周界。在一些实施方式中，包覆体的宽度R4-R3大于20μm；在其他实施方式中，R4-R3至少为50μm；在一些实施方式中，R4-R3至少为70μm。
在另一实施方式中，整个芯体20都是纳米结构化的(例如填充了空穴)，而包覆体40将芯体20包围。芯体20具有“阶梯式”折射率Δ，或者可具有渐变芯体分布曲线，即α分布曲线，例如α值在1.8-2.3之间。
对于图3C、4A和6-8所示的例子，光纤预制件和光纤的制备如下：在此示例性实施方式中，通过外蒸气沉积法(OVD)将470gSiO2(密度为0.5g/cc)烟炱沉积到长1m、直径为20mm的完全固结纯二氧化硅无空穴芯棒上，得到预制组件(有时称作预制件或光纤预制件)，所示预制组件包含被烟炱二氧化硅区包围的固结无空穴二氧化硅芯体区域。然后如下所述烧结该预制件组件的烟炱包覆体。预制件组件首先在炉子的上部区间部分于1100℃下在包含氦气和3％的氯气(所有气体百分比以体积计)的气氛中干燥2小时，然后在100％SO2(以体积计)烧结气氛中以200毫米/分钟的速度向下驱动(对应于在向下拉过程中烟炱预制件的外侧的约100℃/分钟温度增加)通过设定为约1500℃的热区。然后所述预制件组件以100毫米/分钟的速率(相当于向下驱动过程中，烟炱预成形件外侧的升温速率约为50℃/分钟)再次向下驱动(即第二次向下驱动)通过加热区。然后所述预制件组件以50毫米/分钟的速率(相当于向下驱动过程中，烟炱预成形件外侧的升温速率约为25℃/分钟)再次向下驱动(即第三次向下驱动)通过加热区。然后所述预制件组件以25毫米/分钟的速率(相当于向下驱动过程中，烟炱预成形件外侧的升温速率约为12.5℃/分钟)再次向下驱动(即第四次向下驱动)通过加热区，然后最终在6毫米/分钟的速率下烧结(约3℃/分钟加热速率)，从而将烟炱烧结成SO2-接种的(seeded)氧化硅外包覆的预制件。在每一向下驱动步骤之后,以200毫米/分钟的速率将预制件组件向上驱动进入炉子的上部区间部分(其仍然设定为1100℃)。使用第一系列的较高向下加料速率，以对光纤预制件的外侧上釉(glaze),这促进在预制件中俘获气体。然后，预制件在设定为1000℃的鼓入氩气的保持炉中放置24小时，从而对预制件中任何剩余的氦气进行脱气。然后，在氩气气氛中，在设定为约1700℃的常规的石墨再拉制炉中将预制件再拉制成不含空穴的SiO2芯体、SO2-接种的(即,包含非周期地设置的空穴，空穴中包含SO2气体)氧化硅外包覆的坯棒(cane)，其直径是10mm，长度是1米。
10毫米坯棒中之一放回到车床中，在该车床中通过OVD沉积约190克的额外的SiO2(0.52g/cc密度)烟炱。然后，如下所述烧结用于该组件的这种包覆的烟炱(其可称为外包覆)。首先将组件在由氦气和3％氯气组成的气氛中在1100℃下干燥2小时，然后在100％氦气(以体积计)气氛中以5毫米/分钟向下驱动通过设定为1500℃的热区，从而将烟炱烧结成包含氧化锗的无空穴的氧化硅芯体、氧化硅SO2-接种的环(即具有空穴的氧化硅，该空穴包含SO2),和无空穴的外包覆预制件。将预制件在设定为1000℃的鼓入氩气的保持炉中放置24小时，从而对预制件中任何剩余的氦气进行脱气。在约1900℃-2000℃下在氦气气氛中于石墨耐火炉上，将光纤预制件拉制成长度为3km且直径为125微米的光纤。通过监控和控制光纤张力来控制光学预制件的温度；在该实施方式中，在纤维的每一部分(例如,3km长度)拉制运行过程中，将纤维张力保持在30-600克之间的某一数值。在拉制过程中，用低折射率硅基涂层涂覆纤维。
利用另一根如上所述的无空穴二氧化硅芯体、SO2接种的二氧化硅外包覆的10mm坯棒(即第二坯棒)制造光纤预制件和光纤，例如如图4B所示。具体来说,将第二10mm不含空穴的氧化硅芯体SCV接种的氧化硅外包覆的坯棒放回车床中，在该车床中通过OVD沉积约3750克的额外的SiO2(0.67g/cc密度)烟炱。然后，如下所述烧结这种包覆体的烟炱(其可称为用于该组件的外包覆)。首先将组件在包括氦气和3％氯气的气氛中在1100℃下干燥2小时，然后在100％氦气(以体积计)气氛中以5毫米/分钟向下驱动通过设定为1500℃的热区，从而烧结烟炱来制造预制件，其包括含氧化锗的无空穴的氧化硅芯体、氧化硅SO2-接种的环(即具有空穴的氧化硅，该空穴包含SO2),和无空穴的外包覆体。将所得光纤预制件在设定为1000℃的鼓入氩气的保持炉中放置24小时，从而对预制件中任何剩余的氦气进行脱气。最后，将光纤预制件拉制到长度为5km且直径为125微米的光纤，并如上所述用低折射率聚合物涂覆该光纤。
图3B显示了光散射纤维12的又一示例性实施方式的示意图。图3B的光纤包含具有相对折射率Δ1的芯体20、位于芯体20之上并包围芯体20的纳米结构区26’。芯体20可具有“阶梯式”折射率分布，或者可具有渐变芯体分布曲线，即α分布曲线，例如α值在1.8-2.3之间。
在此示例性实施方式中(见图3B)，纳米结构区26’是具有多个空穴32的环形环。在此实施方式中，区域26’的宽度可小至1-2μm，并且可具有负的平均相对折射率Δ2。包覆体40包围纳米结构区26’。包覆体40的(径向)宽度可小至1微米，并且包覆体的相对折射率可以是负的、正的或0％(相对于纯二氧化硅)。图3A和3B中的实施例之间的主要差异在于：图3A所示的纳米结构区域位于光漫射纤维12的芯体20中,在图3B中其位于芯体/包覆体界面处。折射率降低环状部分26’从芯体的相对折射率最先达到小于-0.05％的值处开始，沿径向从中心线向外延伸。在图3B所示的实施方式中，包覆体40具有相对折射率分布Δ3(r)，其最大绝对值小于0.1％；并且在该实施方式中，Δ3最大<0.05％且Δ3最小>-0.05％，折射率降低环状部分26终止于填充了空穴的区域内出现的最外面的空穴处。
在图3B所示的实施方式中，芯体20的折射率大于环区26’的折射率n2，而包覆体40的折射率n1也大于折射率n2。
图3C显示了已经制成的光纤12的一个实施方式的芯体20。此光纤具有外半径R1约为33.4微米的第一芯体区域22、外半径R2＝42.8微米的纳米结构区26、外半径R3＝62.5微米的第三芯体区域28和外半径R4(未示出)为82.5微米的聚合物包覆体40。在此实施方式中，芯体材料是纯二氧化硅(未掺杂的二氧化硅)，用于包覆体的材料是低折射率聚合物(例如，折射率为1.413的可UV固化的硅树脂，可以商品名Q3-6696购自密歇根州米德兰市的道康宁公司(Dow-Corning，Midland，Michigan))，该聚合物与玻璃芯体一起使光纤的NA为0.3。相比于标准单模透射光纤，例如SMF-28eR光纤，光纤12对波长具有较平坦(弱)的依赖性，见图4B。在标准单模(例如SMF-28eR)或多模光纤中，在小于1300nm的波长处的损耗主要取决于瑞利散射。这些瑞利(Rayleigh)散射损耗由材料的性质决定，对可见光波长(400-700nm)通常约为20dB/km。瑞利散射损耗对波长的依赖性与-p成正比，p约为4。在的400nm-1100nm波长范围中至少80％(例如大于90％)的部分，包含至少一个纳米结构化区域的纤维中的波长依赖性散射损耗的指数小于2,优选地小于1。400-1100nm的平均光谱衰减在以40g的拉力拉制光纤时约为0.4dB/m；在以90g的拉力拉制光纤12时约为0.1dB/m。在此实施方式中，纳米尺寸结构包含SO2气体。申请人发现纳米结构环中填充SO2的空穴极大地有助于散射。此外，当将SO2气体用来形成纳米结构时,已发现这种气体运行获得热学可逆的损耗，即低于600℃时纳米结构的纤维散射光但大于600℃时相同的纤维将引导光。SO2带来的这种独特的性质也是可逆的，因为在将相同的纤维冷却到低于600℃时,纤维12将用作光漫射纤维并将再次产生可观察的散射效应。
在优选的实施方式中，通过在拉制工艺中控制光纤拉力；或者通过选择合适的拉制拉力(例如在30-100g之间，或者在40-90g之间)，控制沿着光纤长度的照明均匀性，从而使得最小散射照明强度不小于最大散射照明强度的0.7倍。
因此,根据一些实施方式,一种制备光散射纤维的方法，所述方法包括下述步骤：通过在拉制过程中控制光纤拉力的步骤来控制沿着光纤的照明均匀性，其中最小散射照明强度不小于最大散射照明强度的0.7倍。
光漫射纤维12中存在纳米尺寸的结构导致因光学散射造成的损耗,且穿过纤维的外部表面的光散射可用于照明目的。图4A是图3C的光纤(具有填充了SO2气体的空穴的光纤)的衰减(损耗)(dB/m)与波长(nm)的曲线图。图4A显示(i)光漫射纤维12在可见光波长范围中可获得非常大的散射损耗(并因此可提供高照明强度)。相比于常规125μm渐变折射率芯体多模比较光纤A(光纤A是没有纳米结构区的阶梯式折射率多模光纤，在可见光波长范围内的瑞利散射损耗约为0.02dB/km，或者在500nm波长处约为20dB/km，且具有1/4的较强波长依赖性)，光纤12的散射损耗还具有弱波长依赖性(Ls与1/-p成正比，其中p小于2，优选小于1，甚至更优选小于0.5)。图4A-4B还显示了光纤12的拉力的影响。更具体地，图4A-4B表明，拉制光纤的拉力越大，所得散射损耗越小；拉制光纤的拉力越小，得到散射损耗越大(即照明强度越高)的光纤部分。图4A显示了在90g和400g的不同光纤拉力下拉制出的光漫射光纤12(芯体中有空穴)的衰减-波长关系图。图4B显示了在90g和40g的不同光纤拉力下拉制出的不同光漫射光纤12(芯体中有空穴)、具有归一化损耗的比较多模光纤(光纤A)和具有1/损耗依赖性的理论光纤的衰减-波长关系图。(应注意的是，图4B描述了损耗对波长的依赖性。在该实施例中,为了比较光纤12和纤维A的散射的斜率,将低损耗纤维(纤维A)的损耗乘以20的系数,从而可在同一张图上容易地显示这两个图表)。虽然不受任何特定理论的限制，但是相信，当拉制拉力减小，例如从90g减小到40g时，纳米结构的平均直径增大导致了散射损耗的增大。因此，光纤拉力的这种效应可通过在拉制过程中改变光纤拉力，来沿着光纤长度产生恒定的衰减(照明强度)。例如,在高拉力Tl下拉制的第一纤维段具有α1dB/m的损耗和L1的长度,且将光学功率从输入水平P0衰减到P0exp(-α1*Ll/4.343)。光学地连接到第一纤维段并在较低拉力T2下拉制的第二纤维段具有α2dB/m的损耗和L2的长度，其进一步将光学功率从P0exp(-α1*Ll/4.343)衰减到P0exp(-α1*Ll/4.343)exp(-α2*L2/4.343)。可调节第一和第二光纤段的长度和衰减，以便沿着连接好的光纤的长度提供均匀的强度。
光漫射纤维12的益处之一是它们能沿着光漫射纤维的长度提供均匀照明。图5显示纤维12的设置，其得到沿着纤维长度的均匀照明并在单一光漫射纤维12中利用两光程。在该设置中,在光漫射纤维12的端部放置镜子M。由光源150提供到光漫射纤维12的输入光沿着光漫射纤维12的轴线传播,其余的光被镜子反射并沿着纤维12的轴线朝着输入处往回传播。如果适当地选择光纤12的衰减和长度，则回传到光源的光输出功率小于起始光功率的2％-5％。对于具有恒定损耗分布的光纤(见图4A)，散射损耗强度可能在光纤的头部更高，而在光纤的尾部更弱。但是，若以周期性受控的拉力(拉力值与炉温有关，炉温可从1800℃变化到2100℃)拉制光散射纤维12，使得散射损耗在光纤头部更低(强度高)而在尾部更高(强度更低)，则可使所得散射强度的变化更小，或者说变得稳定(例如，如图6A所示，示例C)。可在例如40-400g之间控制和改变拉制光纤的拉力，从而提供宽范围的散射诱导衰减(例如高达6倍)。图5中的镜子M也可用第二光源代替，所述第二光源的功率密度输出类似于第一光源的功率密度输出(在2倍的范围内，即在50％-200％的范围内)，不仅产生更均匀的照明，而且还增加光纤所散射的光的量。
本文所用的光漫射光纤的一个示例性实施方式的一个方面是散射光强度的角度分布在角度空间里是均匀的或接近均匀。自光纤表面沿轴向散射的光相对于平均散射强度的变化小于50％，优选小于30％，优选小于20％，更优选小于10％。在没有纳米尺寸结构的基于二氧化硅的常规光纤中，主要散射机理是瑞利散射，这种散射具有宽角度分布。纳米结构环中的空穴导致额外的散射损耗的光纤12可具有强的正向分量(forwardcomponent)，如图6A(实施方式a和b)和图6B(实施方式a’)所示。然而,通过在光漫射纤维12的涂层之上放置散射材料，可校正这种分布。使用包含TiO2基白色油墨的涂层制备的光漫射纤维(参见图6B,实施方式b')提供散射的光的角度分布，其是显著更少的正向偏向的。通过更厚的附加TiO2油墨层(例如1-5微米)，可以进一步减小正向散射分量，从而增强角度强度分布的均匀性。然而,如图7所示,用于光学地连接到背面反射镜或额外的光源(参见图5)的纤维的散射是较平坦的(即,非常均匀)。在一些实施方式中，油墨涂层沿着光纤长度的受控变化(油墨涂层厚度或者涂层中油墨浓度的变化)将提供另一种途径，使从光纤散射的光的强度在大角度(超过15度)上的变化更均匀。
在一些实施方式中，发光团油墨可以是将散射光转换成波长更长的光的荧光材料。在一些实施方式中,可通过下述方式用纤维12来发射(漫射出外部表面)白光：将具有这种涂层的光漫射纤维12连接到UV光源,例如405nm或445nm二极管激光器。在示例性实施方式中，荧光白光的角度分布是基本均匀的(例如在角度空间中为25％-400％，优选50-200％，甚至更优选50％-150％，或70％-130％，或80％-120％)。
要将光纤有效连接到低成本光源如发光二极管(LED)，需要光纤具有高NA和大芯体直径。对于类似于图2所示的设计，可使多模芯体20的尺寸最大化，并且可具有最高至500μm的半径。包覆体厚度可小得多，例如约为15-30μm(例如约为20μm)。例如,根据一种实施方式,多个光漫射纤维12可绕着支撑结构缠绕，且各光漫射光纤可光学地连接到一个光源或多个光源。多个光漫射光纤12可束缚在一起来形成下述的至少一种：带、带堆或圆束。光纤束或光纤带(即多根光纤的集合)也可设置成光源的形状，以提高连接效率。典型的束/带结构可包含,例如,2-36根光漫射纤维12,或可包含最多达几百根纤维12。可作为多根光纤的组合件的光缆设计形式是众所周知的，可包括带、多根带的集合或者聚集成管的光纤。这种纤维可包含一根或多根光漫射纤维12。
连接进入光漫射纤维的明亮的连续的光源可用于不同的应用，例如标牌或显示器照明。如果照明系统使用芯体直径为125-300μm的单根光纤12，则可使用多模激光二极管作为光源，用于将光提供到光纤12中。
根据一些实施方式，光散射纤维12包含至少部分填充用来散射光的纳米结构的芯体、围绕芯体的包覆体以及至少一个围绕包覆体的涂层。例如,芯体和包覆体可被主要和次级涂层和/或油墨层环绕。在一些实施方式中,油墨层包含颜料来提供额外的吸收并改变由纤维散射的光的光谱(例如,为漫射的光提供额外的颜色)。在其它实施方式中,一个或多个涂层包含分子，所述分子对通过纤维芯体传播的光的波长进行转换，从而从纤维涂层发射的光(通过纤维的光漫射)具有不同的波长。在一些实施方式中，油墨层和/或涂层可包含磷光体，从而将从芯体出来的散射光转换为不同波长的光。在一些实施方式中，磷光体和/或颜料分散在主要涂层中。在一些实施方式中，颜料分散于次级涂层,在一些实施方式中颜料分散于主要涂层和次级涂层中。在一些实施方式中，磷光体和/或颜料分散在聚合包覆体中。优选地，纳米结构是填充了SO2的空穴。
根据一些实施方式,光纤12包含主要涂层,任选的环绕主要涂层的次级涂层和/或油墨层(例如直接位于包覆体上,或位于一个涂层之上)。主要涂层和/或次级涂层可包含下述材料的至少一种：颜料、磷光体、荧光材料、UV吸收材料、亲水材料、调光材料或其组合。根据一些实施方式,光漫射光纤包含:(1)玻璃芯体、包覆体和位于所述芯体之内或在芯体-包覆体边界处的多个纳米尺寸的结构,该光纤还包含外部表面并构造成(i)通过所述纳米尺寸的结构将导光散射离开芯体并穿过外部表面,(ii)具有在照明波长下的大于50dB/km的散射-诱导的衰减；和(2)一个或多个涂层,从而包覆体或至少一个涂层包含磷光体或颜料。根据一些实施方式,这些颜料可改变光的波长，从而由纤维的外部表面提供的照明(漫射的光)的波长不同于通过纤维芯体传播的光的波长。优选地，纳米结构是填充了SO2的空穴。
根据一些实施方式,光漫射光纤包含:玻璃芯体,包覆体,和位于所述芯体之内或在芯体-包覆体边界处的多个纳米尺寸的结构。该光纤还包含外部表面，并构造成(i)通过所述纳米尺寸的结构将引导的光散射离开芯体和穿过外部表面,(ii)在照明波长下具有大于50dB/km的散射诱导的衰减；其中整体芯体包含纳米尺寸的结构。所述光纤可任选地包含至少一层涂层，使得包覆体或至少一层涂层包含磷光体或颜料。根据一些实施方式，纳米结构是填充了SO2的空穴。
根据一些实施方式,光漫射光纤包含:玻璃芯体和位于所述芯体内的多个纳米尺寸结构，使得整个芯体包含纳米结构，所述光纤还包含外表面，并被构造成(i)通过所述纳米尺寸结构将引导的光散射离开芯体并穿过外部表面，(ii)在照明波长处具有大于50dB/km的散射诱导衰减，其中所述纤维不含包覆体。根据一些实施方式，纳米结构是填充了SO2的空穴。纳米结构区域中的填充了SO2的空穴极大地促进了散射(改善了散射)。
根据一些实施方式,光漫射光纤包含:玻璃芯体和位于所述芯体内的多个纳米尺寸结构，使得整个芯体包含纳米结构，所述光纤还包含外表面，并被构造成(i)通过所述纳米尺寸结构将引导的光散射离开芯体并穿过外部表面，(ii)在照明波长处具有大于50dB/km的散射诱导衰减，其中所述纤维不含包覆体。根据一些实施方式，光纤包含至少一个涂层，从而使得包覆体或者涂层包含磷光体或者颜料。根据一些实施方式，纳米结构是填充了SO2的空穴。如上所述，纳米结构区域中填充了SO2的空穴极大地促进了散射(改善了散射)。
光漫射光纤可在织物中单独地使用或与常规的纺织品纤维组合地使用,所述常规的纺织品纤维包含天然纤维例如北极麝牛毛(qiviut)、牦牛毛、兔毛、羊毛(包括羔羊毛,羊绒羊毛、马海毛羊毛、羊驼羊毛、小羊驼羊毛、南美的骆驼毛和安哥拉羊毛)、骆驼毛、丝绸、白棉布(byssus)、秦哥罗麻(chiengoro)、马尼拉麻、棕、棉花、亚麻、黄麻、木棉、洋麻、酒椰叶纤维(raffia)、竹、麻、莫代尔(modal)、凤梨麻(pina)、苎麻和剑麻；合成纤维如人造丝(粘胶纤维)、醋酸纤维、天丝棉、涤纶、芳纶、腈纶、印哥纤维(inego)、卢敏呐克斯纤维(luminex)、卢勒克斯织物、莱赛尔纤维、尼龙、氨纶(莱卡)、烯烃和聚乳酸；和/或矿物基纤维，例如玻璃或金属(例如金或银)。
在纺织的织物中,光漫射光纤可构成经线和/或维纱。光漫射光纤可组合成束并扭曲来形成纱线，其可用于纺织的、针织的、钩编的织物或其它织物中。
在无纺织物中,光漫射光纤可嵌入纤维网状结构，其通过缠绕和/或化学或热学诱导的粘结固定在一起。例如,光漫射光纤可在下述过程中嵌入无纺材料：水刺法或针刺法，或在粘结步骤中嵌入无纺材料。光漫射纤维可无规地嵌入或以预定的图案来嵌入。
在制造本发明的发光体纺织品时可使用常规的纺织品设备和方法。
织物或纺织品中的各光漫射光纤可在其一端或两端连接到一个或多个不同的光源。可使用发射不同波长的辐射的不同的光源，其激发施加到光漫射光纤的一个或多个发光团涂层中的不同的发光团发光，从而形成多种颜色的光图案，可通过控制施加到光源的功率来选择性地显示这些光图案。
在将这些纤维结合进入织物之前，可将一个或多个涂层施加到单独的光漫射纤维。附加的或可选的，可在由纤维制成织物之后，将一个或多个涂层分别以所需的图案施加到织物。在纤维结合进入织物之前施加到纤维的或在由纤维制成织物之后施加到织物的各种涂层可包含一个或多个发光团(例如,荧光团或磷光体)、一种或多种颜料和/或一种或多种染料，从而提供各种颜色、图案和可视的效果。可使用常规的丝网印刷技术、模版印刷、喷墨打印机等将图案施加到织物。可选定颜料来漫射光。例如,可使用白色油墨(在纤维结合进入织物之前施加到纤维或施加到完成的织物)作为基础层来漫射来自纤维的光,且随后可在白色油墨涂层或其一部分上施加发光团涂层。
图8显示具有丝网印刷的单词的织物100，使用包含不同的发光团的涂层来印刷各单词。织物包含多根平行的光漫射纤维102,其分别连接到激光光源104。例如,第一个单词“光(LIGHT)”可用包含在某种第一波长下发光(例如,发射红光)的第一发光团的发光团涂层印刷,而可选定用于其它单词的发光团来在第二波长和第三波长下发射(例如,发射绿光和蓝光)。
图9显示标牌或显示器200，其中在织物204上印刷蝴蝶图案202，其包含光漫射光纤(类似于如图8所示)。在基础层206和顶部层208之间层压织物204。层206和208可包含任意的不同材料(例如,塑料,玻璃,金属,木材),前提是层206和/或208中的至少一种对可见光是透明的(至少在构成显示的图案202的那些波长下是透明的)。或者,如图10所示,可将具有印刷的图案202的织物204层压到基础层206,其可为透明的或不透明的,且不包含顶部层。
图11显示织物300，在该织物上单词“免费比萨(FREEPIZZA)”是使用第一发光团丝网印刷的，当用第一源302激发时该第一发光团在第一波长下发光(例如,发射绿光)。使用第二发光团将单词“今夜(TONIGHT)”印刷在单词“免费比萨”下面，当用第二源304激发时该第二发光团在第二波长下发光(例如,发射红光)。通过开关或控制施加到源302和304的功率,能使单词“免费比萨”和“今夜”在不同的时间发光。
应理解，上面的说明书是某些实施方式的示例，其用于提供对权利要求的性质和特征的理解的概述。包括的附图提供了对权利要求的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离权利要求书的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。

Claims (18)

1.一种发光体纺织品,其包含:
结合进入织物的纤维,包含作为光漫射光纤的至少一种纤维；
连接到所述光漫射纤维的至少一个光源；和
至少一个发光团涂层，该至少一个发光团涂层直接施加到所述织物或施加到已施加于所述织物的子涂层上方,并设置在所述光漫射纤维的至少一部分之上或其上方。
2.如权利要求1所述的纺织品，其特征在于，所述光源包括激光器。
3.如权利要求1所述的纺织品，其特征在于，所述光源包括发光二极管。
4.如权利要求1、2或3所述的纺织品，其特征在于，所述发光团涂层包含磷光体或荧光团。
5.如权利要求1所述的纺织品，其特征在于，将多个不同的发光团涂层施加到所述织物的不同的部分并设置在所述光漫射纤维的不同的部分之上，从而提供来自纺织品的多种不同颜色的光。
6.如权利要求1-5中任一项所述的纺织品，其特征在于，将多根平行的光漫射光纤结合进入织物,所述多根平行的光漫射光纤分别连接到光源。
7.如权利要求6所述的纺织品，其特征在于，将发射不同波长的光的至少两个不同的光源连接到所述光漫射光纤。
8.如前述权利要求中任一项所述的纺织品，其特征在于，将发光团涂层印刷到织物上。
9.如权利要求1所述的纺织品，其特征在于，包含施加到织物的至少一部分的至少一种用颜料着色的涂层。
10.如权利要求1所述的纺织品，其特征在于，包含施加到织物的至少一部分的至少一个染料涂层。
11.如权利要求1所述的纺织品，其特征在于，还包含设置在织物的至少一部分和发光团涂层之间的子涂层。
12.包含如权利要求1所述的发光体纺织品的标牌。
13.如权利要求12所述的标牌，其特征在于，将所述发光体纺织品设置成两透明的层之间的层。
14.一种装饰发光体壁板、桌面或台面，其包含设置在基材层和至少部分透明的层之间的如权利要求1所述的发光体纺织品。
15.如权利要求14所述的装饰发光体壁板、桌面或台面，其特征在于，所述基材是不透明的。
16.如权利要求14所述的装饰发光体壁板、桌面或台面，其特征在于，所述基材是至少部分透明的。
17.如权利要求1-5中任一项所述的纺织品，其特征在于，将所述光漫射纤维连接到多个光源,各光源的强度可单独进行控制来促进颜色变化效果。
18.如权利要求1-10中任一项所述的纺织品，其特征在于，所述织物是无纺织物。
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