DE102005050561A1

DE102005050561A1 - Element zur flächigen Beleuchtung

Info

Publication number: DE102005050561A1
Application number: DE102005050561A
Authority: DE
Inventors: Olaf Rüdiger Dr.rer.nat. Hild
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-04-19
Also published as: JP2007115681A

Abstract

Die Erfindung betrifft Elemente für die flächige Beleuchtung, bei denen mindestens eine organische Leuchtdiode gegenüber der jeweiligen Umgebung vollständig umschlossen ist, was bevorzugt mittels eines Gehäuses erreichbar ist. Dabei sollen gemäß der gestellten Aufgabe eine Verbesserung der optischen Eigenschaften in Verbindung mit einem Schutz vor Feuchtigkeit erreicht werden. Bei einem erfindungsgemäßen Element tritt von einer oder mehreren organischen Leuchtdioden emittierte elektromagnetische Strahlung aus einem optisch transparenten Element aus. Dieses ist im Inneren mit mindestens einer ein Trockenmittel enthaltenden Schicht versehen. Allein oder zusätzlich kann aber auch ein optisch transparentes Element in Form einer Matrix mit darin eingebettetem Trockenmittel vorhanden sein.

Description

Die Erfindung betrifft Elemente für die flächige Beleuchtung, bei dem mindestens eine organische Leuchtdiode gegenüber der jeweiligen Umgebung vollständig umschlossen, beispielsweise in einem Gehäuse aufgenommen ist. Das Einschließen kann aber auch in einem zumindest teilweise flexiblen Gebilde, das z.B. mit Folien oder einer Folienhülle gebildet ist, erfolgen. Es können aber auch eine Mehrzahl organischer Leuchtdioden eingesetzt sein, um insbesondere eine großflächige Ausleuchtung erreichen zu können.
Der Effekt der Elektrolumineszenz auf Basis organischer Verbindungen ist seit längerem bekannt. Die Effizienz konnte aber erst Ende der 80'er Jahre insoweit erhöht werden, dass eine sinnvolle Nutzung möglich wurde.
Gegenwärtig werden organische Leuchtdioden (OLEDs) im Bereich der so genannten Subdisplays für Informationsanzeigen eingesetzt. Möglichkeiten für Anwendungen in deutlich größeren Displays werden in naher Zukunft gegeben sein.
Weitere Anwendungen für die Beleuchtung können mit organischen Leuchtdioden in naher Zukunft erschlossen werden. Dies betrifft dann auch Beleuchtungselemente für eine flächige diffuse Aus- oder Beleuchtung.
Hierbei müssen die optischen und weitere andere Bedingungen beim Einsatz solcher OLEDs berücksichtigt werden.
Dabei sind zum einen die Einordnung einzelner organischer Leuchtdioden als Punktlichtquelle und auch ihre Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit zu berücksichtigen.
So ist es bekannt, bei Systemen oder Anordnungen mit organischen Leuchtdioden Trockenmittel einzusetzen, die in der Lage sind Feuchtigkeit, insbesondere Wasser in geeigneter Form zu binden und so die in Gehäusen aufgenommenen organischen Leuchtdioden vor dem unmittelbaren Einfluss von Feuchtigkeit zu schützen und die nutzbare Lebensdauer entsprechend zu erhöhen.

So ist es aus EP 1 143 539 A2 bekannt, organische Leuchtdioden auf einem optisch transparenten Substrat anzuordnen. Diese werden dann von unten in einem Gehäuse verkapselt und gegenüber der Umgebung abgedichtet. An der Gehäusewand wird eine, ein Trockenmittel enthaltende Schicht, in der Feuchtigkeit aufgenommen werden kann, ausgebildet. Diese hat ausschließlich diese Funktion.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, Elemente für die flächige Beleuchtung mittels organischer Leuchtdioden zur Verfügung zu stellen, die zusätzlich eine Verbesserung ihrer optischen Eigenschaften in Verbindung mit dem Feuchtigkeitsschutz erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Element, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit den in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.

Die erfindungsgemäßen Elemente sind dabei so ausgebildet, dass mindestens eine organische Leuchtdiode gegenüber der jeweiligen Umgebung vollständig umschlossen, beispielsweise in einem Gehäuse aufgenommen ist. Das Umschließen kann aber auch mit flexiblen Folien erreicht sein. Die eine oder auch mehrere organische Leuchtdiode(n) sind in herkömmlicher Form elektrisch kontaktiert, so dass elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teilbereich des sichtbaren Lichtes emittiert wird. Diese kann durch ein optisch transparentes Element, das man auch als Fenster bezeichnen kann, austreten und zur flächigen Beleuchtung genutzt werden.

In einer Alternative kann das optisch transparente Element an einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Oberfläche mit mindestens einer Schicht versehen sein, die ein Trockenmittel enthält.
Allein oder auch zusätzlich kann aber auch ein optisch transparentes Element mit einer Matrix, in der Trockenmittel eingebettet ist, gebildet sein.
Die Trockenmittel können dabei mikro-, meso- oder makro-porös sein, wobei mit der Auswahl eine Optimierung bzgl. ihrer Feuchtigkeitsbindenden und optischen Funktionen erfolgen kann.
So kann mit dem Trockenmittel eine diffuse Streuung und eine gleichmäßige aus- und Beleuchtung größerer Flächenbereiche erreicht werden.
Als Trockenmittel können bevorzugt Werkstoffe, die üblicherweise Molekularsiebe bilden, beispielsweise Zeolithe, eingesetzt werden. Dabei können auch unterschiedliche Zeolithe in einer Schicht oder mehreren Schichten enthalten oder einer Matrix eingebettet sein.
Weiter geeignete Trockenmittel können Oxide oder Halogenide eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, beispielsweise Calcium oder Barium sein. Als Trockenmittel kann aber auch ein Phosphoroxid eingesetzt werden.
Trockenmittel, insbesondere Zeolithe sollten vor dem Einsatz durch einen Ausheizprozess thermisch oder die Wirkung von Unterdruck aktiviert werden, um ihr Aufnahmevermögen für Flüssigkeit zu erhöhen.
Für die Einbettung eines oder mehrerer Trockenmittel kann für die Matrix eine organische Verbindung, wie z.B. verflüssigte Polymere oder Copolymere (Polyimid, Polysulfon, PMMA, Polyethylen, Polystyrol, Polycarbonat, Polyamid, Polyurethan, Polypropylen oder PVC) allein oder im Gemisch eingesetzt werden.
Die Matrix kann dabei porös sein, so dass auch die Poren einen Einfluss bei der diffusen Lichtstreuung ausüben können.
Damit kann eine flexible Folie, in der Trockenmittel eingebettet ist, hergestellt und an einem erfindungsgemäßen Element als oder auch mit einem transparenten optischen Element eingesetzt werden. Es können aber auch mehrere solcher Folien oder Schichten übereinander angeordnet sein.
Diese können dann auch unterschiedlich ausgebildet sein, was beispielsweise auf den die Matrix bildenden Stoff oder das/die enthaltene(n) Trockenmittel zutreffen kann. So kann bei den Folien, Schichten oder auch optisch transparenten Elementen eine gestufte oder gradierte Permeabilität für Feuchtigkeit eingehalten sein, um das Aufnahmevermögen für Flüssigkeit vorteilhaft zu beeinflussen.
Mit bevorzugt kristallinem Trockenmittel kann die Streuwirkung für die elektromagnetische Strahlung beeinflusst werden.
Neben Trockenmittel können auch mindestens ein weiterer Stoff ausgenutzt werden, um die optischen Eigenschaften zu beeinflussen.
Mit einem oder mehreren solcher weiteren Stoff (e) kann Einfluss auf die Färbung der aus dem Element austretenden elektromagnetischen Strahlung genommen werden. So kann mindestens ein bestimmter Teil des Wellenlängenspektrums absorbiert werden und somit auch die Funktion einer optischen Filterung erfüllt werden.
Ein solcher Stoff kann innerhalb der gesamten Schicht, Matrix, in der auch Trockenmittel sowie in einem optisch transparenten Element a dem eine entsprechende Schicht aufgebracht oder eine Matrix angebracht ist, möglichst homogen verteilt angeordnet sein, um einen gleichmäßigen optischen Eindruck über die gesamte Fläche, aus der elektromagnetische Strahlung austritt, zu bewirken.
Es können aber auch bestimmte vorab ausgewählte Bereiche einen solchen weiteren Stoff enthalten, so dass eine mehrfarbige Ausleuchtung oder eine optische Informationsvermittlung möglich ist.
Als weitere Stoffe können Oxide, Sulfate, Phosphate, Carbonate oder Carbide eingesetzt werden. Konkrete Beispiele sind dabei Titanoxid, Aluminiumoxid, Bariumsulfat oder Siliciumdioxid.
Für optisch transparente Elemente auf denen mindestens eine Trockenmittel enthaltende Schicht appliziert oder die auch in Verbindung mit einer Trockenmittel enthaltenden polymeren Matrix eingesetzt werden können, können Glas oder auch andere optisch transparente Polymere, also auch solche, wie sie vorab bereits für die Ausbildung der Matrix erwähnt worden sind, eingesetzt werden.
Für die Schichtbildung oder Matrixbildung können auch wasserfreie Flüssigkeiten oder Gele, wie z.B. Polymere, Oligomere, Benzole oder deren Derivate oder auch Zyklohexan eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Element für die Beleuchtung sollte eine Transparenz von mindestens 20 % der von der/den organischen Leuchtdioden emitierten elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Das bedeutet, dass mindestens 20 % dieser Strahlung austreten und für die Beleuchtung genutzt werden können.
Neben den bereits erwähnten mit der Erfindung erreichbaren optischen Effekten kann auch Einfluss auf den optischen Brechungsindex für eine günstigere Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung genommen werden.
Bei Molekularsieben kann eine Funktionalisierung an ihrer inneren und/oder äußeren Oberfläche, z.B. durch Einbau von Molekülen, bevorzugt in deren Käfig, zur Erzielung von Farbeffekten, einer Farbjustage oder auch ein gezieltes Absorbieren von Stoffen oder Molekülen (z.B. Sauerstoff) vorgenommen worden sein. Der Einbau von Molekülen kann bevorzugt durch Mikrowellen initiierte Synthese erreicht werden.

Claims

Element zur flächigen Beleuchtung, bei dem in mindestens eine organische Leuchtdiode gegenüber der jeweiligen Umgebung vollständig umschlossen ist, dabei von der/den organischen Leuchtdiode(n) emitierte elektromagnetische Strahlung durch ein optisch transparentes Element austritt, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch transparente Element im Inneren des Elementes mit mindestens einer ein Trockenmittel enthaltenden Schicht versehen ist und/oder ein optisch transparentes Element in Form einer Matrix mit darin eingebettetem Trockenmittel ausgebildet ist.
Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenmittel mikro-, meso- oder makroporös ist.
Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenmittel ein Molekularsieb ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenmittel ein Zeolith ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenmittel ein Oxid oder Halogenid eines Erdalkali- oder Alkalimetalls ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die organische(n) Leuchtdiode(n) innerhalb eines Gehäuses aufgenommen oder mittels einer flexiblen Folie umschlossen ist/sind.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenmittel vorab aktiviert ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Trockenmittel in einer organischen Matrix eingebettet ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch transparente Element eine flexible Folie ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem optisch transparentem Element, einer Schicht auf einem optisch transparenten Element oder Matrix mindestens ein weiterer Stoff enthalten oder eingebettet ist.
Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Stoff einen Teil der elektromagnetischen Strahlung absorbiert.
Element nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Stoff lediglich in Bereichen enthalten oder eingebettet ist.
Element nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Stoff ein Oxid, Silikat, Carbonat, Carbid oder Phosphat ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Matrix porös ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit mindestens einer ein Trockenmittel enthaltenden Schicht versehenes optisch transparentes Element aus einem Glas oder einem optisch transparenten Polymer gebildet ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht mit einer/einem wasserfreien Flüssigkeit oder Gel gebildet ist.
Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 20 % der von der/den organischen Leuchtdiode(n) emitierten elektromagnetischen Strahlung durch das optisch transparente Element austreten.