CN1220889C - 照明设备 - Google Patents
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Abstract
一种照明设备，包括具有提供有涂层(5)的反射部分(2)的反射体(9)，涂层(5)包括至少第一和第二干涉层，所述第一和第二干涉层互不相同，该涂层还包括选自由具有高折射率的材料构成的组的至少一种材料和选自由具有低折射率的材料构成的组的至少一种另一材料；用于电连接光源的接触装置(6)；所述涂层(5)包括至少第一和第二光反射颗粒组，第一干涉层和第二干涉层，第一颗粒组的颗粒是选自所述材料组的其中一组的材料，第一干涉层是选自所述材料组的其中另一组的材料，第二颗粒组的颗粒是选自所述材料组的其中一组的材料，第二干涉层是选自所述材料组的其中另一组的材料每个相应光反射颗粒组的相对量如此选择，即当它们的反射混合时，产生预定国际照明委员会坐标的白光。
Description
技术领域
本发明涉及照明设备，包括：
具有反射部分的反射体，反射部分提供有涂层，在该涂层中至少存在第一和第二干涉层，第一和第二干涉层互不相同，该涂层还包括选自由具有高折射率的材料构成的组的至少一种材料以及选自由具有低折射率的材料构成的组的至少一种另外的材料；
用于电连接光源的接触装置。
背景技术
从US3644730中可知这种照明设备。在该公知照明设备中，涂层是反射光的并包括每个为十分之一波长的两个或多个干涉层，这些层是高折射率材料和低折射率材料交替而成。通过选择层的数量、它们的折射率和它们各自的厚度，可以使涂层具有特定所希望的光学特性。涂层的光学特性是以光的干涉为基础的，干涉层的材料对光是部分透明的。干涉用于选择性地影响波长，这取决于涂层的反射和透射。因此涂层可以是选择反射的，例如，对于IR辐射是透明的，对于可见光是反射的。不利的是反射涂层的制造麻烦，因为涂层呈现白色，即涂层对所有波长的可见光谱基本上是全反射的，因此需要大量高和低折射率材料的交替层。由于很难将涂层施加于照明设备反射部分的弯曲/成形表面上，因此该制造更麻烦。或者，当在成形步骤之前进行涂敷步骤时，由于预先涂敷的反射体的成形具有破坏涂层的很大风险，因此制造更麻烦。
在背底照明系统中，光反射涂层可同时用做扩散器的涂层，即由于涂层的散射，通过扩散器的光被扩散。例如，一般公知二氧化钛颗粒涂层用于该目的。为了有效地形式这种光散射，涂层应该包括具有在被散射波长数量级的尺寸的颗粒，即在小于1μm的范围内。然而，所示尺寸的基本上为白色颗粒的常规涂层，例如一般公知为二氧化钛，由于波长与散射相关而具有颜色偏移缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供开篇提到种类的照明设备，其中克服了上述缺陷。
为此，开篇所述类型的照明设备的特征在于，涂层包括至少第一和第二光反射颗粒组、提供在第一颗粒组的颗粒上的第一干涉层、和提供在第二颗粒组的颗粒上的第二干涉层。
对于每个光反射颗粒组，颗粒组的颗粒由选自所述组中的一种材料构成，并且各个干涉层由选择所述组的另一组的材料构成，其中每个相应颗粒组的材料选择与任何其它颗粒组的材料无关。
每个相应光反射颗粒组的相对量如此选择，当它们的反射混合时，产生预定CIE(国际照明委员会)坐标的白光。
通过混合相对光谱比例获得白光的一般公知方法在下列文献中有说明：Van Nostrand’s Scientific Encyclopedia by Douglas M.Considine，Van Nostrand Reinhold Company，New York(1976)，5thedition。在US4434010中，公开了一种制造具有干涉层的颗粒的方法。具有干涉层的颗粒在市场上可买得到，例如在商标名称为Iriodin/Afflair，并且呈现peaflescence，即颗粒具有乳白色亮度。Pearlescent颗粒的颜色是由于光的干涉，即一部分可见光谱的干涉。与此相比，常规颜料吸收一部分可见光谱，而发光材料发射一部分可见光谱。干涉(或Pearlescent)颜料的互不相同的颜色和颗粒组的互不相同的颜色是由于干涉层互不相同造成的。例如，相对于第二颗粒组的第一颗粒组的干涉层的层厚或折射率不同，例如，它们由不同材料制成。这些颗粒优选具有相对大的尺寸，即＞＝5μm，并且由于波长取决于散色，因此解决了颜色偏移问题。在应用于本发明的照明设备中的涂层中，与公知照明设备的反射部分的成形表面上的层的取向，颗粒具有相对随机取向。通常公知的是，干涉层的反射和颜色外观取决于入射光的波长和入射角。然而，发现本发明的照明设备中的涂层基本上与光的入射角和涂层上的观察角无关。这可以由颗粒的相对随机取向以及提供在其上的干涉层的随即取向来解释，或者是因为采用不同颗粒组的混合，其中一个颗粒组的彩色效应或多或少地被另一颗粒组补偿。优选，一个颗粒组内的每个颗粒提供有相应的干涉层，并且进一步提高了与光的入射角和相对于颜色外观的观察角的无关性。当该涂层包括适当相对比例的至少两组互不相同颜色的颗粒组时，可以有效地阻止涂层呈现特定颜色。令人惊讶的是，颗粒组的颜色不呈现为相减颜色，这与颜料的情况相同，即颜色组合导致暗/黑色。相反，颗粒组的颜色呈现相加颜色，这与发光材料的情况相同，即颜色组合导致白色。因此可获得对于肉眼呈现白色的涂层。在涂层中，代替作为分开的层互相堆叠，在所述颗粒组的颗粒混合时，可很好地获得这种白色涂层。由颗粒构成的涂层很容易施加到反射体上，例如通过喷射，因此可以相对容易地制造具有白色涂层的照明设备。很显然，Pearlescent颗粒的涂层具有相对高的反射率，并且干涉层实际上对光全部是透明的。结果是，所述涂层具有的优点是，涂层内的大量反射和/或涂层中的厚度变化不会导致显著的光损失或颜色偏移。然而，由具有最佳散色功率的常规白色粉末涂层例如包括二氧化钛颗粒的涂层可观察到这种光损失和/或所述颜色偏移。
当两个颗粒组组合用在涂层中时，相对于第二颗粒组确定第一颗粒组的选择。每个颗粒组具有在CIE x，y-色度图中的相应颜色坐标。
在各自颗粒组的颜色坐标之间的CIE x，y-色度图中绘制的线相交成具有呈现给人眼的白色的光的色坐标区域，白色区域。在所述涂层中，与从相应颜色坐标到白色区域的绘制线的部分的长度成比例地选择两个颗粒组的相对量，因此当它们的反射混合时，产生这样的光，其具有呈现给人眼的白色的光的色坐标。通过混合相对光谱比例获得白光的一般公知方法在下列文献中有说明：Van Nostrand’s ScientificEncyclopedia by Dougla s M.Considine，Van Nostrand ReinholdCompany，New York(1976)，5th edition。两个颗粒组的有利组合是例如蓝色颗粒组与金色颗粒组，在这种情况下，在白色区域中各自颗粒组的色坐标之间的绘制线基本上平行于黑体线。这样的优点是两个颗粒组的相对量可以在相对宽的范围上改变，而且仍然可获得白色外观。两个颗粒组的这种组合可利用相对简单的方式制造对人眼呈现白色的涂层。当在涂层中采用三个颗粒组时，颗粒组如此选择，由颗粒组在CIEx，y色度图中的色坐标形成的三角形包围了白色区域。对于包括四个或更多个颗粒组的涂层可利用相同的原因。三个颗粒组的有利组合是例如蓝色颗粒组与绿色颗粒组以及红色颗粒组。这三个颗粒组的组合能相对容易地获得具有特殊白色效果的涂层和/或获得比利用两个颗粒组得到的更宽的具有不同白色的涂层范围。
在根据本发明的照明设备的另一实施例中，该涂层包括四个或五个颗粒组，该涂层特别适合于其中产生相对大量的反射光的照明设备，例如用在背底照明系统中的。在这种背底照明系统中，通常扩散器提供有涂层，该涂层故意具有改变的厚度以扩散从光源产生的光，然后这种光用于均匀地照明荧光屏。在涂层的反射取决于可见光谱的波长的情况下，每个反射都将导致颜色偏移，因为光谱的一部分比光谱的另一部分更有效地被反射。当只包含少量反射时，所述颜色偏移通常由观察者识别不到。然而，当包含相对大量的反射时，如在背底照明系统中通常发生的那样，颜色偏移被增强了并且是可见的。在具有颜色偏移的扩散器的区域和没有颜色偏移的区域互相相邻时(或接近)时，增强了颜色偏移的可见性。通过涂层中的颗粒组的数量为4或5，可以使涂层的反射对于光谱的可见范围基本上恒定，并且由于涂层的厚度变化而使颜色偏移减少到可接受的低水平。此外，涂层中的颗粒组数量为4或5，使涂层对于局部不均匀性不太灵敏，否则可能导致由涂层所呈现的色差。而且，由于涂层的白色外观对涂层成分的变化和颗粒上的干涉层的层厚变化不太灵敏，因此更容易获得涂层的白色外观。从实验得知，显然分别呈现蓝、绿、红、金和铂-金色的各个颗粒组特别适于获得涂层的所希望的均匀白色外观。
本发明提供了一种照明设备，包括：
具有提供有涂层的反射部分的反射体，涂层包括至少第一和第二干涉层，所述第一和第二干涉层互不相同，该涂层还包括选自由具有高折射率的材料构成的组的至少一种材料和选自由具有低折射率的材料构成的组的至少一种另一材料；
用于电连接光源的接触装置；
其特征在于，所述涂层包括至少第一和第二光反射颗粒组、提供在第一颗粒组的颗粒上的第一干涉层、和提供在第二颗粒组的颗粒上的第二干涉层，第一颗粒组的颗粒是选自所述材料组的其中一组的材料，第一干涉层是选自所述材料组的其中另一组的材料，第二颗粒组的颗粒是选自所述材料组的其中一组的材料，第二干涉层是选自所述材料组的其中另一组的材料，
每个相应光反射颗粒组的相对量如此选择，即当它们的反射混合时，产生预定国际照明委员会坐标的白光。
根据本发明的照明设备特别适合用做例如用在液晶显示(LCD)系统中的背底照明系统。在背底照明系统中，需要大量多次反射以获得均匀光分布，然后光输送给LCD。在常规系统中，所述大量多次反射导致相对大量光损失的效果和/或颜色偏移，通过根据本发明的包括所述干涉涂层的照明设备克服了所述效果。
附图说明
本发明的照明设备的实施例进一步示意性地示于附图中，其中：
图1是根据本发明的照明设备的示意图；
图2表示CIE系统的x，y色度图；
图3是用于本发明的照明设备的涂层的细节；
图4是表示用在本发明的照明设备中的干涉涂层的透射率与波长入的曲线。
具体实施方式
图1表示用于背底照明系统的照明设备的截面图。照明设备1具有反射体9，反射体9具有反射部分2和位于照明设备1的光发射窗口4前面的扩散部分3。反射部分2和扩散部分3都涂以涂层5，但是涂层5可以只提供在反射部分2上。图1中，照明设备1提供有接触装置6。在图1中，四个管形低压汞放电荧光灯6a安装在接触装置6中，例如PLS11W。灯6a位于垂直于图面的纵向并沿着光发射窗口4。在灯6a工作期间，从灯6a产生的光束7照射到涂层5上并被涂层5反射或通过涂层5和扩散器3透射。在光束7的每次反射8中，在涂层5处，发生光束7的某些散射，最终导致均匀光分布。最后，通过光束7经过扩散器3的透射，产生光束7的最后散射。结果是，由照明设备1均匀地被目标照明。
在图2中，示出了由CIE系统确定并重叠在其上的CIELABx，y色度图是由字母所示的各种颜色A、B和C，表示目前Pearlescent粉末的色坐标的区域。还示出了CIE发光体D，并表示自然日光的颜色。作为一般的规则，在由虚线所包围的区域100即白色区域内的任何颜色将具有对人眼的白色外观。考虑到本发明，特别是在包括Pearlescent反射颗粒组的涂层的情况下，即Iriodin231(绿)、211(红)和221(蓝)。在照明时，第一光反射颗粒组呈现基本上位于图2中的区域A中的绿色到黄绿反射。在照明时，其余反射颗粒组的第二个产生基本位于图2中的区域B中的橙色到红色反射。在照明时第三个光反射颗粒组反射主要位于图2中的区域C中的紫-蓝色到绿-蓝色。通过如此选择所述反射颗粒组的相对比例的组合，即当它们的反射混合时，产生预定CIE坐标的白光，即产生的光的坐标位于被虚线包围的白色区域100中，例如在点D。
图3示出了图1的照明设备的涂层5的细节截面图。涂层5包括互不相同颜色颗粒10a-d的四个混合颗粒组。所有颗粒组都具有低指数材料的芯子11例如云母和高指数材料的干涉层12a-d，例如二氧化钛。第一干涉层提供在第一颗粒组的颗粒上，第二干涉层提供在第二颗粒组的颗粒上，第三干涉层提供在第三颗粒组的颗粒上，等等。所述干涉层都互不相同。为清楚起见，四种不同颜色的颗粒组在图中通过芯子11中的标记表示，分别为没有标记、X、-和·。颗粒10a-d由于互不相同的干涉层12a-d例如Iriodin 205(铂金)、211(红)、221(蓝)、231(绿)而分别呈现铂-金色、红色、蓝色和绿色，并在涂层5中混合，产生呈现白色的涂层。通过喷射包括在例如甲基-异丁基-甲酮(methyl-isobutyl-ketone)溶液中的粘合剂例如THV200或硅漆或硅基溶胶系统和带色颗粒组的悬浮液，将涂层5设置在扩散器3上。在最终获得的干燥层中的固体的量优选10-30％体积，例如23％体积。
图4表示五个不同颜色颗粒组的混合物21的涂层的透射光谱与作为二氧化钛的晶体改型的相应锐钛矿22和金红石涂层23的透射光谱的对比。在混合涂层23中的五个不同颗粒组是Iriodin28％201(金)、7％205(铂金)、23％ 211(红)、21％221(蓝)和21％231(绿)，所有百分比都是重量百分比。颗粒组的各个颗粒尺寸范围为Iriodin201(金)5-25μm、205(铂金)10-60μm、211(红)5-25μm、221(蓝)5-25μm、和231(绿)5-25μm。在表1中给出了相对于在商标名为Spectralon下公知的标准的涂层21、22和23的CIELAB颜色偏移Δa和Δb、反射率R、涂层厚度C和涂层21、22和23的反射功率R/C的测量值。表1表示混合物2 3具有满意小的并远远小于锐钛矿和金红石的颜色偏移的颜色偏移。
| Δa | Δb | R[％] | C[μm] | R/C[％/μm] | |
| 锐钛矿2 1 | 1.8 | 7.8 | 63 | 9 | 7 |
| 金红石22 | 2.2 | 7.4 | 74 | 9 | 8 |
| 混合物2 3 | -1.2 | 0.2 | 47 | 12 | 4 |
表1
如图4所示，这个颜色偏移是由于涂层的透射取决于波长造成的，这解释为波长与锐钛矿22和金红石涂层23的散色相关。这种波长与散色的相关性实际上在混合物21的涂层情况下是不存在的。混合物23的反射功率R/C小于锐钛矿21和金红石23的反射功率，然而，从图4和表1中明显看出，所述五个颗粒组的组合令人惊讶地产生了涂层混合物23的白色效果。
Claims (9)
1、一种照明设备(1)，包括：
具有提供有涂层(5)的反射部分(2)的反射体(9)，涂层(5)包括至少第一和第二干涉层，所述第一和第二干涉层互不相同，该涂层还包括选自由具有高折射率的材料构成的组的至少一种材料和选自由具有低折射率的材料构成的组的至少一种另一材料；
用于电连接光源的接触装置(6)；
其特征在于，所述涂层(5)包括至少第一和第二光反射颗粒组、提供在第一颗粒组的颗粒(10a-d)上的第一干涉层、和提供在第二颗粒组的颗粒(10a-d)上的第二干涉层，第一颗粒组的颗粒是选自所述材料组的其中一组的材料，第一干涉层是选自所述材料组的其中另一组的材料，第二颗粒组的颗粒是选自所述材料组的其中一组的材料，第二干涉层是选自所述材料组的其中另一组的材料，
每个相应光反射颗粒组的相对量如此选择，即当它们的反射混合时，产生预定国际照明委员会坐标的白光。
2、根据权利要求1的照明设备(1)，其特征在于颗粒组之一的每个颗粒提供有相应的干涉层。
3、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于涂层(5)包括两个颗粒组，各个颗粒组分别呈现蓝和金色。
4、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于涂层(5)包括三个颗粒组，各个颗粒组分别呈现蓝、绿和红色。
5、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于涂层(5)包括四个颗粒组，各个颗粒组分别呈现蓝、绿、红和铂金色。
6、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于涂层(5)包括五个颗粒组，各个颗粒组分别呈现蓝、绿、红、金和铂金色。
7、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于在涂层(5)中混合所述颗粒组的颗粒(10a-d)。
8、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于颗粒(10a-d)具有至少5μm的颗粒尺寸。
9、根据权利要求1或2的照明设备(1)，其特征在于，该照明设备是背底照明系统。
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