CN110214246A

CN110214246A - 发光体

Info

Publication number: CN110214246A
Application number: CN201880007908.1A
Authority: CN
Inventors: P·P·博克浩特; S·M·O·L·施奈德
Original assignee: Smolthies Co
Current assignee: Smolthies Co
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-09-06
Also published as: IL267586B; HRP20210282T1; WO2018137918A1; CA3049482A1; KR20190110571A; US10415761B2; EP3574253A1; CH713382A1; RS61445B1; EP3574253B1; IL267586A; US20190242530A1

Abstract

本发明涉及一种自主的、永久性的发光体(1)，用于在明亮的、光照不良的以及黑暗的条件下标记重要的点，特别是用于安装在仪器中或用于附接在于紧急情况下必须能够快速找到的物品上。该发光体(1)包括被构造为玻璃膜盒的氚气光源(GTLS)(2)，该氚气光源被固定在具有透明观察面(4)的护罩(3)中。根据本发明，至少在GTLS玻璃膜盒(2)与观察面(4)之间的区域中设置有掺杂了光致发光颜料(5)的层(6)。

Description

发光体

技术领域

本发明涉及一种自主的、永久性的发光体，用于在明亮的、光照不良的以及黑暗的条件下标记重要的点，特别是用于安装在仪器中或用于附接在于紧急情况下必须能够被快速发现的物品上，该发光体包括被构造为玻璃膜盒的氚气光源(GTLS)，该氚气光源被固定在具有透明观察面的护罩中。

背景技术

自主的自发光体或光致发光体在时钟、表圈或其它的仪器(例如飞机的驾驶舱)中都是必不可少的，以突出关于仪器的指针和铭文的重要位置。由此使得观察者即使在少光时或黑暗中仍能读取仪器的设定。其它的应用示例是武器中的瞄准辅助(前照门和后照门)。这种自发光的装置无法接入电源，并且通常非常小。针对其它的应用，也生产有较大的自发光体或光致发光体。在某些国家是利用其标记紧急出口、灯开关、门把手或其它的在突然发生电力故障时必须能够被快速找到的物品或地点。此外，安全人员利用这种自发光的标记来标记某些重要的物品，例如手电筒。

已知的特别是自发光的氚气光源，根据英文其也被称为气态氚光源(GaseousTritium Light Sources)或简称为GLTS。这是封闭的玻璃膜盒，其在内壁上以磷光体涂层并填充以轻微放射性的氚气。可以通过照射激发而发光的材料统称为磷光体。这种效应被称为荧光，并且不会光致发光或者仅非常短暂地余晖发光，约几毫秒。这种物质的实例是CRT磷光体，其包含有在放射性照射下会发光的硫化锌和氧化锌。

由于氚气的半衰期很长，因此这种放射性发光膜盒可以发光数十年，并且事实证明是非常成功的。但是由于其永久光度非常弱，因此在明亮的条件下，它们看起来是白色的，不是很明显。在黄昏或在黑暗中，只有在一段时间后眼睛适应了黑暗时，它们才会被人眼所感知。

另外已知的还有光纤，其大面积地收集环境光，并在一定的较小面积上再次释放，使其明亮地发光。缺点是：必须大面积地暴露在光线下以及其在黑暗中是不发光的。

作为发光的其它替代方案，已知的有光致发光的所谓磷光颜色，如同它们经常在时钟的指针和钟点以及表圈上所看到的那样。这种有时候长时间地且强烈地光致发光的颜色是难以涂色的并且需要被很好地保护，以免受环境、特别是湿气的影响。

专利文献WO2014/033151提供了一种用于制造开头所提及的永久性发光体，GTLS的方法。为此，在向中空腔中填入发出衰变射线的介质并气密密封之前，以荧光和/或磷光的材料为玻璃中空体的内壁涂层。该方法的目的是：通过衰变射线使施加在中空腔中的材料发光，该材料永久暴露于衰变射线下。

颜料的长时间光致发光通常被理解为磷光，该术语经常与用于非光致发光的荧光性的磷光体混淆。在所引用的文献中，这种荧光性的和/或磷光性的物质的示例是硫化锌、氧化锌、镉化锌、硫化镁和Y₂O₂S，它们全部是荧光性的而非磷光性的，因此不会光致发光或仅非常短暂地光致发光。

与由放射性照射激发的辐射发光材料不同的是，光致发光材料往往特别是通过UV射线来照射。由此使得物体在日光下变得更亮，例如已知的荧光灯。它们的分子从紫外光吸收能量并以可见光的形式被释放，它们发出荧光并且不光致发光。

发明内容

本发明的目的在于提出一种开头所提及的永久性发光体，其在明亮、黄昏、光照不良以及黑暗的情况下均是清晰可见的，其能够被简单、可靠地安装并且允许低成本地大批量生产。此外，这种发光体应该能够被普遍地安装在许多设备中，而无需进行调整。

本发明的目的通过独立权利要求所述的特征来实现。其它优选的实施方式由从属权利要求给出。

根据本发明，在开头所提及的自主的、永久性的发光体中，至少在GTLS玻璃膜盒与观察面之间的区域中，布置有掺杂有光致发光颜料的层。其位于GTLS玻璃膜盒的外部。

通过这种布置，根据本发明的发光体在日光下在整个观察面上非常明亮地发光，这是由于颜料吸收日光并非常强烈地反射它。在从日光到黄昏的逐渐过渡中，发光体仍然是非常容易看到的，这是因为颜料已储存了能量，该能量在接下来的10至20分钟内以光的形式缓慢发出。在此期间，眼睛习惯了更黑暗的环境，现在可以更好地感知较弱但持续发光的GTLS玻璃膜盒。由于GTLS玻璃膜盒从观察方向看总是布置在光致发光颜料的后面，因此观察者无论在日光下还是在黑暗中总是在同一位置看到发光面。观察者不会注意到：光致发光颜料的发光度缓慢减弱，并且GTLS玻璃膜盒的发光度会随着眼睛的灵敏度增加而相应地增加，这是因为总是相同的观察面亮起。

GTLS玻璃膜盒可用于所提及的所有应用中，即，特别但并非仅用于瞄准辅助，时钟、表圈和仪器上的标记，以及紧急情况下的辅助指示。

对于直径约为1mm的小型GTLS玻璃膜盒，涂有光致发光颜料的层的厚度约为0.1-0.8mm，这取决于颜料的比例有多高。对于较大的并因此发光强度更大的GTLS玻璃膜盒，该层也可以是更厚的。

此外，根据本发明的发光体可以低成本地大批量生产，并且由于其作为固体结构易于操作，因此其能够容易地安装在仪器中。

附图说明

下面参照附图对本发明进行更详细地说明。其中：

图1为简单形式的根据本发明的发光体的示意性截面图；

图2为一种可选实施方式的横截面图；

图3为另一种可选实施方式的横截面图；

图4为根据图2的实施方式在安装在设备中时的横截面图；

图5a、5b为观察面和透镜的可选的实施方式；

图6是另一种可选实施方式的横截面图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的发光体1的示意图。该发光体是自主的、永久性的发光体1，通常是旋转对称的。芯部形成被设计为玻璃膜盒2的氚气光源(GTLS)，例如开头所提到的并且在市场上可获得的棒状封闭结构。每个GTLS玻璃膜盒2将在黑暗中永久发光数十年，并且一旦人眼习惯了黑暗，就能够清楚地看到它。GTLS玻璃膜盒2的发光既不需要电池，也不需要电源，更不需要其它的能量供应(例如以光的形式)。GTLS玻璃膜盒2是永久性地、自主地发光。

由于GTLS玻璃膜盒2包含有放射性气体，该放射性气体在玻璃膜盒破裂时被释放，因此必须使玻璃膜盒受到良好保护地安装到壳体中，以满足大多数国家的法律要求。出于该原因，GTLS玻璃膜盒2被固定在具有透明观察面4的、被封闭的护罩3中。根据图1，观察面4可以是透明部件8的一部分，例如透镜17的外表面，其例如由玻璃、陶瓷或塑料制成。该部件8被密封地设置在管状护罩3的一端部上，例如通过压配合。护罩3可以由例如金属或塑料制成。

替代地，如图2所示，观察面4可以是护罩3的一部分，该护罩在此被一体地构造为透明的、单侧封闭的小管。因此，部件8被模制在护罩3上。在两种情况中，护罩3具有内腔11，并且具有封闭的前端部和与之相对置的敞开的端部或者后端部10。后端部10仅在制造发光体1时是开放的，在完工之后，其同样例如利用带有粘合剂的填充材料7被封闭。

在护罩3的封闭的内腔11中，相应地布置有GTLS玻璃膜盒2。根据本发明，至少在GTLS玻璃膜盒2与观察面4之间的区域中，设置掺杂有光致发光颜料5的层6。这首先是具有以下效果：通过观察面4观察到的发光体1具有例如绿色或蓝色的颜色，并因此在环境中相比于GTLS玻璃膜盒2(在日光下是白色的)更加突出。此外，颜料5是荧光的，其结果是观察面4越来越多地出现：通过吸收光子，颜料被激发；并且在发出光时再次失活，这被称为光致发光。

第二种效果是在光消失之后出现：层6中的颜料5继续被光致发光，由此，除了GTLS玻璃膜盒2以外，该颜料在接下来的几分钟内会增强地发光，直至眼睛习惯黑暗为止。在颜料5的发光度衰减之后，GTLS玻璃膜盒2会继续发光穿过具有颜料5的层6并最终穿过观察面4，这使得GTLS玻璃膜盒2的发光度没有明显地减小。

根据本发明的这种发光体1特别适用于在明亮、光照不良以及黑暗的情况下标记出重要的点。其可以被容易地安装到仪器和设备18中，或者被安装在需要在紧急情况下快速找到的物品或地点上。对于某些应用来说，如果用户总是将发光体1的发光度感知为亮度均匀，则是非常有利的，尽管在光消失以后，发光度的主要力量逐渐从光致发光颜料5转换到GTLS 2。为此，必须使用如下的光致发光颜料5：根据期望的初始亮度和从光致发光颜料到GTLS的过渡时间，其能够光致发光长达约15分钟至数小时。

优选地，使用光致发光体作为光致发光颜料5，优选地包括铝酸锶(SrAl₂O₄)。在市场上可以获得具有不同颜色和光致发光时间的各种长时间光致发光颜料5，例如，瑞士Fa.RC-Tritec AG的Super-或日本Fa.Nemoto&Co.Ltd.的这些以及其它的颜料能够非常长时间地且高强度地光致发光，并且因此非常适用于根据本发明的发光体1。

为了形成层6，可以将光致发光颜料5与物料混合并加工成具有期望直径的杆，再由其最终切割形成薄片，该薄片形成层6。这样的层6在护罩3中在将GTLS玻璃膜盒2引入到观察面的后面之前被布置在观察面4的内侧面上。重要的是，将层6布置在观察面4与GTLS玻璃膜盒2之间。最后，护罩3在其敞开的端部10上被密封地封闭，从而保护护罩3的内腔11中的颜料5免受潮湿，并且层6和GTLS玻璃膜盒2均保持固定。

替代地或附加地，GTLS玻璃膜盒2在护罩3内部被填充材料7包围。填充材料7减弱了GTLS玻璃膜盒2与护罩3之间的应力，由此能够在很大程度上防止GTLS玻璃膜盒2的玻璃在温度变化或受到冲击时破裂。优选地，填充材料7包括粘合剂，使护得罩3能够被填充材料7直接封闭。为此，使粘合剂占填充材料7的约5-10vol.％时就足够了。在某些情况下，该占比还可以提高到约20vol.％或更多。

如图3所示，发光体1的填充材料7可以掺杂以光致发光颜料5。由此，GTLS玻璃膜盒2被颜料5四面围绕。在这种情况下，层6由掺杂有颜料5和粘合剂的填充材料7形成。

已经证实：将颜料5直接布置在GTLS玻璃膜盒2中是不可行的，因为颜料5本身不能用与GTLS玻璃膜盒2内部的磷光体相同的涂层方法来涂覆。颜料5在与湿气接触时会迅速分解。此外，GTLS玻璃膜盒内壁上的磷光体必须被密集封装地并排位于约10μm的单个层中，由此使得由氚气所发射的电子能够在该层中产生光子，并且这些光子能够透过玻璃逸出。位于磷光体上方或下方的另一层会遮蔽该过程，并因此大大缩减了该过程。

因此，颜料5不能与磷光体混合，并且也不能叠加地涂覆在内表面上。此外，玻璃膜盒2经常使用玻璃，其在UV-A光谱中具有低的光透射率，因此，GTLS玻璃膜盒2中的颜料5可能会较差地吸收能量。由于GTLS玻璃膜盒2被填充以放射性气体，而该气体的逸出是非常不受欢迎的，因此不是任何玻璃都能用于此。由于GTLS玻璃膜盒2外部的颜料5不是被非常密集地封装，而是被透明的填充材料包围，因此其在黑暗中几乎不会使永久光变暗。

市场上常见的GTLS玻璃膜盒2通常被构造为细长的小管，因此，护罩3优选地具有圆柱形的壁9。通过将GTLS玻璃膜盒2同心地布置在护罩3中，实现了：填充材料7围绕GTLS玻璃膜盒2的侧表面具有均匀的厚度。

在发光体1的一种优选的实施方式中，护罩3由玻璃、特别是蓝宝石玻璃、陶瓷或塑料制成。在护罩3完全透明时，其整个表面可接收光形式的、特别是UV光形式的能量，该能量被存储在光致发光颜料5中，并在以后后再作为光发出。由此扩大了观察面4。

这种发光体1特别适合于以其圆柱形壁9贴靠地附接在基座，以便生成例如被设计为箭头的面的指示标志。发光体1还可以如从办公室灯所知的那样被安装在反射镜上。因此，发光体1的背面也可以吸收和发出光。

护罩3后面的、先前开放的端部例如利用粘合剂、玻璃、陶瓷或塑料被封闭。此外，护罩3可以在与观察面4相对设置的面上配设有反光层12。由此，向后射出的光沿着观察面4的方向向前反射回来。此外，从外部通过观察面4入射的光同样被反射并因此提高了发光体1的可视性。

如果将发光体1用作例如仪器或设备18中的光点，则将其引入到在设备18中为此设置的孔19中，如图4所示。据此，观察面4通常是被构造为小管的护罩3的封闭的前端部。为此，可以选择性地使用根据图1、图2或图3的发光体1，其中，也可以将根据图1和图3的实施方式组合。

发光体1的护罩3具有留空于观察面4的外表面13。该外表面优选至少部分地被反光外壳14遮盖，以优化光效果。例如，可以通过由银、金、铝或铬制成的薄的、气相喷镀的(aufgedampfte)层14实现所期望的光反射。附加地或替代地，可以使用具有反射内表面的较厚的层(例如可热收缩管)作为外壳14。

这样的外壳14还用作发光体1与设备18之间的缓冲垫，其被安装在该设备的孔19中，以避免由于机械的或热的应力或者振动所造成的损坏。

外壳14除了用于观察面4的留空以外还可以具有第二留空15，当该外壳被相应地设置在设备18中时，该第二留空在安装状态下允许外部光的光入射16。如果发光体1的安装位置远离设备18的边缘，则光可以通过一根或多根光纤从设备边缘引导到第二留空15(未示出)。由于该额外的光入射，可以在光致发光颜料5中存储更多的能量，这提高了发光度。

护罩3可以在观察面4的区域中被构造为透镜17，特别是散射透镜或会聚透镜。如图1、图2、图3和图4所示的观察面4被构造为会聚透镜。

在图5a和图5b中，观察面4被构造为平坦的。据此，发光体1可以被完全安装在孔19中，并且观察面4与设备壁18齐平。由此使得不会有污垢聚集在观察面4周围，并且还可以很好地保护发光体1免受机械影响。

内腔11的沿着朝向平坦观察面4的方向的轮廓可以如图5a所示地被构造为凸起的，由此形成凸起-平坦的会聚透镜17。相反，在图5b中，内腔11沿着朝向平坦观察面4的方向被构造为凹入的，由此形成凹入-平坦的散射透镜17。

在图6中示出了如图3所示的根据本发明的发光体1的另一应用示例。观察面4因此至少包括发光体1的圆柱形壁9。在此，发光体1还包括紧固装置20，发光体可以通过该紧固装置被紧固在于紧急情况下必须被快速找到的物品上。例如，紧固装置20可以是穿过护罩3的孔，通过该孔可以引导钥匙环、组装带等。为此，护罩3例如由塑料制成，并且在GTLS玻璃膜盒2的一侧足够长地延伸，以便不会引起GTLS玻璃膜盒破裂的风险。替代于此地，可以在例如通过粘合剂或夹具安装于发光体1上的端部件上形成一孔眼。

为此目的，还可以使用根据图1的实施方式，其中所使用的两侧敞开的小管3是透明的并且形成观察面4。相应地，部件8不一定必须是透明的。其可以在一侧或两侧来安装并且包含紧固装置20。颜料5也可以与包围GTLS玻璃膜盒2的填充材料7。替代地，在图1中描述的具有颜料5的片6可以围绕GTLS玻璃膜盒2被缠绕。

附图标记列表

1 发光体；永久性发光体

2 GTLS，GTLS玻璃膜盒

3 护罩

4 观察面

5 光致发光的颜料

6 层

7 填充材料，具有粘合剂的填充材料

8 部件

9 护罩的圆柱形壁

10 护罩的后端部或敞开的端部

11 内腔

12 反光层

13 表面

14 反光外壳

15 第二留空

16 光入射

17 透镜

18 设备，仪器

19 孔

20 紧固装置。

Claims

1.一种自主的、永久性的发光体(1)，用于在明亮的、光照不良的以及黑暗的条件下标记重要的点，特别是用于安装在仪器(18)中或用于附接在于紧急情况下必须能够被快速找到的物品上，所述发光体包括被构造为玻璃膜盒的氚气光源(GTLS)(2)，所述氚气光源被固定在具有透明观察面(4)的护罩(3)中，其特征在于，至少在所述GTLS玻璃膜盒(2)与所述观察面(4)之间的区域中，设置掺杂有光致发光颜料(5)的层(6)。

2.根据权利要求1所述的发光体(1)，其特征在于，所述光致发光颜料(5)是光致发光体，优选地包括铝酸锶(SrAl₂O₄)。

3.根据权利要求1或2所述的发光体(1)，其特征在于，所述GTLS玻璃膜盒(2)在所述护罩(3)的内部被填充材料(7)包围。

4.根据权利要求3所述的发光体(1)，其特征在于，所述填充材料(7)包括粘合剂，该粘合剂优选地占有所述填充材料(7)的至少5vol.％。

5.根据权利要求3或4所述的发光体(1)，其特征在于，所述填充材料(7)被掺杂所述光致发光颜料(5)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述护罩(3)被构造为具有圆柱形的壁(9)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述护罩(3)由玻璃、蓝宝石玻璃、陶瓷或塑料制成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述护罩(3)优选地利用粘合剂、玻璃、陶瓷或塑料被封闭。

9.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述发光体与所述观察面(4)相对地配设有反光层(12)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述护罩(3)具有留空出所述观察面(4)的外表面(13)，该外表面至少部分地被反光外壳(14)遮盖。

11.根据权利要求10所述的发光体(1)，其特征在于，所述外壳(14)除了用于所述观察面(4)的留空以外，还可以具有第二留空(15)，该第二留空在安装状态下允许外部光的光入射(16)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述护罩(3)在所述观察面(4)的区域中被构造为透镜(17)，特别是散射透镜或会聚透镜。

13.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述观察面(4)被构造为平坦的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的发光体(1)，其特征在于，所述护罩(3)具有用于在物品上进行附接的紧固装置(20)。