EP2475925A1 - Illuminating means based on nanoscale structures - Google Patents

Illuminating means based on nanoscale structures

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EP2475925A1
EP2475925A1 EP10752333A EP10752333A EP2475925A1 EP 2475925 A1 EP2475925 A1 EP 2475925A1 EP 10752333 A EP10752333 A EP 10752333A EP 10752333 A EP10752333 A EP 10752333A EP 2475925 A1 EP2475925 A1 EP 2475925A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
layer
structures
nanoscale
emitting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10752333A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Asperger
Jörg KINDERMANN
Thomas Emde
Werner Pfeifer
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EMDELIGENT GMBH
Original Assignee
EMDE PROJECTS GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2475925A1 publication Critical patent/EP2475925A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

The invention relates to illuminating means (10) comprising nanoscale structures (16) emitting visible light, characterised in that at least in certain areas, at least one device emitting light by means of nanoscale, luminescent, structures is arranged in a manner such that it extends in a flat manner along the rotational surface on or in a support (18) embodied as a dimensionally stable rotational surface and made of a layer or a layer arrangement. Preferably, said nanoscale structures are formed at least partially as quantum-dots in the form of atom clusters. The aim of the invention with respect to prior art is to create illumination means which have, without a filter, an improved, spectral emission characteristic and at the same time improved light output with respect to known illuminating means.

Description

Leuchtmittel auf Basis nanoskaliger Strukturen  Lamp based on nanoscale structures
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel, welches nanoskalige, sichtbares Licht emittierende Strukturen aufweist. Nanoskalige, sichtbares Licht emittierende Strukturen sind solche, bei denen die im Bereich von wenigen bis maximal mehreren hundert Nanometern liegende Größe eine lokal begrenzte, deformierte Bandstruktur mit diskreten, quantisierten Energiezuständen bedingt. Von den Eigenschaften her ist diese Bandstruktur im Übergangsbereich zwischen Atomeigenschaften und Materialeigenschaften anzusiedeln und zeigt unübliche und unerwartete Eigenschaften der quantisierten Energiezustände. Vorliegend sind jene Strukturen betroffen, bei denen die besagten Energiezustände Lumineszenzprozesse ermöglichen. The present invention relates to a luminous means which has nanoscale, visible light-emitting structures. Nanoscale, visible light-emitting structures are those in which the size lying in the range of a few to a maximum of several hundred nanometers causes a locally limited, deformed band structure with discrete, quantized energy states. In terms of properties, this band structure is located in the transition region between atomic properties and material properties and exhibits unusual and unexpected properties of the quantized energy states. In the present case, those structures are affected in which the said energy states enable luminescence processes.
Lumineszenzprozesse sind dadurch charakterisiert, dass nach einer Anregung mit einem Energiequant im nachfolgenden Prozess ein Exciton relaxiert und rekombiniert und über- schüssige Energie anteilig als Photon in Form von sichtbarem Licht freigesetzt wird. Abhängig von der Art der Anregung spricht man von Radiolumineszenz (Anregung durch radioaktive Strahlung), Thermolumineszenz (Anregung durch Temperaturerhöhung), Photolumineszenz (Anregung durch Lichtquanten) oder auch Elektrolumineszenz (Anregung durch Elektronen per Strom/Spannung); 'Lumineszenz' kann dabei auch sukzessive, kombinierte Arten der Anregung mit umfassen. Luminescence processes are characterized in that after excitation with an energy quantum in the subsequent process, an exciton relaxes and recombines and excess energy is released proportionately as a photon in the form of visible light. Depending on the type of excitation, one speaks of radioluminescence (excitation by radioactive radiation), thermoluminescence (excitation by temperature increase), photoluminescence (excitation by light quanta) or electroluminescence (excitation by electrons per current / voltage); 'Luminescence' can also include successive, combined types of excitation.
Nanoskalige, Lumineszenzprozesse ermöglichende Strukturen sind beispielsweise aus der DE 601 32 258 oder auch als Atomcluster in Form von Quanten-Dots bekannt. Kennzeichnend für die vorbeschriebenen Strukturen ist eine lorentzverbreiterte Spektrallinie, welche durch einen Lumineszenzprozess bedingt wird, der als gedämpfte Schwingung beschrieben werden kann. Dieser thermisch quenchbare Lumineszenzprozess führt mithin zu einer per se breiteren Spektrallinie, als es Beispielsweise von üblichen Gasanregungsprozessen von Quecksilberdampflampen bekannt ist. Ein weiteres typisches Merkmal derartiger Quanten- Dots ist, dass die Position der Spektrallinie mit der Größe der nanoskaligen Struktur koreliiert; je größer die nanoskalige Struktur ist, desto größer ist auch die Wellenlänge des abgestrahlten Photons. Man kann dies auch als größenabhängige Rotverschiebung be- schreiben. Nanoscale, luminescent processes enabling structures are known for example from DE 601 32 258 or as atomic clusters in the form of quantum dots. Characteristic of the above-described structures is a Lorentz-broadened spectral line, which is due to a luminescence process, which can be described as a damped oscillation. This thermally quenchable luminescence process thus leads to a per se broader spectral line than, for example, of conventional gas excitation processes of Mercury vapor lamps is known. Another typical feature of such quantum dots is that the position of the spectral line correlates with the size of the nanoscale structure; the larger the nanoscale structure, the greater the wavelength of the emitted photon. This can also be described as a size-dependent redshift.
Leuchtmittel der vorgenannten Art sind beispielsweise aus der KR 100658304 B1 bekannt; hier werden Quantendots als nanoskalige Strukturen als oberflächliche Strukturierungen eines Substrats innerhalb einer LED-Schichtenfolge angeordnet und mithin zur simultanen Elektrolumineszenz verwendet. Illuminants of the aforementioned type are known, for example, from KR 100658304 B1; Here, quantum dots are arranged as nanoscale structures as superficial structurings of a substrate within an LED layer sequence and are therefore used for simultaneous electroluminescence.
Angesichts des intensiv beforschten Bereichs der kostengünstigen und stromsparenden Leuchtmittel finden sich in der Literatur viele Dokumente, in denen das Ersetzen oder Ergänzen von 3-Farb-Lichtquellen auf LED-Basis mit ähnlichen, nanoskaligen Strukturen beschrie- ben ist. In the light of the intensively researched range of cost-effective and energy-saving lamps, there are many documents in the literature which describe the replacement or addition of LED-based 3-color light sources with similar, nanoscale structures.
Gängiges Ziel der vorbenannten Dokumente ist es, den Verlust an Licht zu minimieren und die Ausbeute in Bezug auf die eingesetzte Energie zu maximieren. Nachteilig führen dabei die üblicher weise mit drei beabstandeten Wellenlängen zu einem weißen Licht kombinierten Emissionswellenlängen zu qualitativ minderwertigem Weißlicht, mit dem eine angenehme Ausleuchtung, besonders eine tageslichtechte Beleuchtung von Farbmustern und Designs, nur mit weiteren Färb- und Effektfiltern erzielt werden kann. Weiterhin problematisch ist bei den gattungsgemäßen Leuchtmitteln wie sie aus der WO 2009/01 1922 A1 bekannt sind, dass die nanoskaligen Strukturen ob ihrer geringen Größe bei flächiger Bestrahlung mit energiereicher Anregungsstrahlung äußerst geringe Energieausbeuten zeigen; zudem sind diese Strukturen chemisch als Nanopartikel hoch reaktiv und altern bei regelmäßiger Belastung mit Sonnenlicht erheblich schneller als übliche Leuchtmittel. Gerade für ein qualitativ hochwertiges Tagesleuchtmittel ergibt sich so die widersprüchliche Anforderung, Tageslicht so gut wie möglich nachzubilden und gleichzeitig ein Altern der Lumineszenzstoffe durch Wärme und Außenlicht zu vermeiden. The main aim of the above-mentioned documents is to minimize the loss of light and to maximize the yield in terms of the energy used. The disadvantage of this lead the usual way with three spaced wavelengths to a white light combined emission wavelengths to lower quality white light, with a pleasant illumination, especially a daylight lighting of color patterns and designs can only be achieved with other color and effect filters. Furthermore, it is problematic in the generic bulbs known from WO 2009/01 1922 A1 that the nanoscale structures show extremely low energy yields, given their small size in the case of planar irradiation with high-energy excitation radiation; In addition, these structures are chemically highly reactive as nanoparticles and age at regular exposure to sunlight significantly faster than conventional bulbs. Especially for a high-quality daylight means so the contradictory requirement to replicate daylight as well as possible and at the same time to avoid aging of the luminescent by heat and external light.
In der DE 10 2005 000 986 A1 sind ein Lichtemissionsmodul und eine Leuchte für Fahrzeuge beschrieben, wobei Nano-Leuchtstoffteilchen verwendet werden, die in ein Bindemittel eingebunden sind. Es ist ein Fluoreszenzabschnitt in Form eines kompakten Körpers vorge- sehen, der etwa die Form eines Quaders aufweist und aus dem Bindemittel besteht, welches beispielsweise ein Silikonharz sein kann, wobei die Nano-Leuchtstoffteilchen in dieses Silikonharz eingebettet sind. Die Nano-Leuchtstoffteilchen befinden sich somit nicht an oder auf einer Rotationsfläche. Der Fluoreszenzabschnitt wird von einem Dichtungsteil abgedeckt, welches ein offenbar transparenter Festkörper in Teilkugelform ist, der aus einem Epoxyharz besteht. Unterhalb des Fluoreszenzabschnitts befindet sich eine DE 10 2005 000 986 A1 describes a light emission module and a luminaire for vehicles, wherein nano-phosphor particles are used, which are incorporated in a binder. It is provided a fluorescence section in the form of a compact body, which has approximately the shape of a cuboid and consists of the binder, which may be, for example, a silicone resin, wherein the nano-phosphor particles are embedded in this silicone resin. The nano-phosphor particles are thus not on or on a rotation surface. The fluorescent portion is covered by a sealing member, which is an apparently transparent solid in partial spherical shape, which consists of an epoxy resin. Below the fluorescence section is a
Lichtemissionsdiodeneinheit, die UV-Licht zur Anregung der Nano-Leuchtstoffteilchen in dem Fluoreszenzabschnitt erzeugt. Fluoreszenzabschnitt, Lichtemissionsdiodeneinheit und Dichtungsteil bilden gemeinsam ein LED-Modul mit vergleichsweise kleinen Abmessungen. Dieses LED-Modul ist in einer Lampe im Bodenbereich angeordnet und bildet quasi eine punktförmige Lichtquelle, die in einem Hohlraum der Lampe mit Abstand zu einer Linse angeordnet ist. Die Linse bildet die äußere Abdeckung der Lampe, durch die hindurch das Licht ab- gegeben wird.  Light emitting diode unit which generates UV light for exciting the nano-phosphor particles in the fluorescent portion. Fluorescent section, light emitting diode unit and sealing member together form an LED module with comparatively small dimensions. This LED module is arranged in a lamp in the bottom region and forms a quasi point-like light source, which is arranged in a cavity of the lamp at a distance from a lens. The lens forms the outer cover of the lamp, through which the light is emitted.
Die US 2007/0235751 A1 beschreibt eine weißes Licht abgebende LED mit einer im nahen UV-Licht emittierenden Lichtquelle, deren Spektrum über ein Phosphormaterial modifiziert wird. Der LED-Chip ist auch hier eingekapselt in ein Harzmaterial. Das Phosphormaterial kann gemäß einer Variante im Bereich der Oberfläche der Vergussmasse aufgebracht sein. Es werden hier jedoch herkömmliche Leuchtstoffe für den Licht emittierenden LED-Chip verwendet und auch das Phosphormaterial enthält keine Nanostrukturen. US 2007/0235751 A1 describes a white light-emitting LED with a light source emitting in the near UV light whose spectrum is modified via a phosphor material. The LED chip is also encapsulated in a resin material here. The phosphor material may be applied according to a variant in the region of the surface of the potting compound. However, conventional phosphors are used here for the light-emitting LED chip, and the phosphor material also contains no nanostructures.
Die Verwendung ähnlicher Phosphormaterialien auf Basis von Erdalkalimetallphosphaten mit Europium-Anteilen in LEDs, die weißes Licht abgeben, wird in der US 2004/0007961 A1 beschrieben. Gemäß einer Variante wird hier ein Bereich eines zylindrischen Lampenglases einer Leuchtstofflampe mit dem genannten Phosphormaterial beschichtet. Die Beschichtung enthält jedoch keine nanoskaligen Strukturen. LEDs bei denen ähnliche Phosphorverbindungen mit Europium-Anteilen zur Beschichtung halbkugelförmiger oder zylindrischer Abdeckungen der LEDs verwendet werden, sind in der US 2006/0097245 A1 beschrieben. Auch hier werden für die Beschichtung keine The use of similar phosphor materials based on alkaline earth metal phosphates with europium moieties in white light emitting LEDs is described in US 2004/0007961 A1. According to a variant, here a region of a cylindrical lamp glass of a fluorescent lamp is coated with said phosphor material. However, the coating contains no nanoscale structures. LEDs in which similar phosphorus compounds with europium portions are used to coat hemispherical or cylindrical covers of the LEDs are described in US 2006/0097245 A1. Again, for the coating no
nanoskaligen Materialien eingesetzt. Weiterhin ist zu bedenken, dass das in den Beschich- tungen verwendete Europium ein knapper Rohstoff ist, bei dem Preissteigerungen zu erwar- ten sind, so dass mit hohen Herstellkosten für derartige LEDs zu rechnen ist. used nanoscale materials. Furthermore, it has to be considered that the europium used in the coatings is a scarce raw material in which price increases are to be expected, so that high production costs for such LEDs are to be expected.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesichts des Standes der Technik ist es, ein Leuchtmittel bereitzustellen, bei dem ohne Filter eine bessere, spektrale Emissionscharakteristik erzielt wird, die Lichtausbeute gegenüber bekannten Leuchtmitteln besser ausfällt und eine Abstrahlung des Lichts über eine größere Fläche erzielt werden kann. Weiterhin ist es ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, ein Leuchtmittel zu Verfügung zu stellen, welches nach seiner äußeren Anmutung und seiner grundsätzlichen Bauform bekannten herkömmlichen Leuchtmitteln ähnlich ist oder sogar mit diesen kompatibel ist, so dass es als Ersatz für beispielsweise eine herkömmliche Glühlampe oder Leuchtstofflampe in Betracht kommt, wobei aber die Erzeugung des emittierten Lichts anders als bei herkömmlichen Leuchtmitteln erfolgt. Object of the present invention in view of the prior art is to provide a light source in which without a better filter, a spectral emission characteristics is achieved, the light output compared to known bulbs fails better and a radiation of light over a larger area can be achieved. Furthermore, it is a concern of the present invention to provide a light source available, which is similar to its external appearance and its basic design known conventional bulbs or even compatible with them, so that it is a replacement for example, a conventional incandescent or fluorescent lamp in Considering, but the generation of the emitted light is different than in conventional bulbs.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Leuchtmittel der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und -beispielen. Es versteht sich, dass die Ausführungsbeispiele nicht beschränkend zu sehen sind; im Rahmen der unabhängigen Ansprüche kann ein Fachmann auch unter Heranziehen einzelner Merkmale der nachfolgend beschriebenen Merkmalskombinationen zu einem Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung gelangen. The solution to this problem provides a light source of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1. Further advantageous features emerge from the dependent claims and the embodiments and examples described below. It is understood that the embodiments are not restrictive; Within the scope of the independent claims, a person skilled in the art can also arrive at an object according to the present invention by taking into account individual features of the feature combinations described below.
Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein Leuchtmittel beansprucht, bei dem an oder in einem als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger zumindest bereichsweise mindestens eine über nanoskalige, lumineszente, diskrete Strukturen Licht emittierende Einrichtung angeordnet ist. With the present invention, a luminous means is claimed for the first time, in which, at least in regions, at least one device emitting light via nanoscale, luminescent, discrete structures is arranged on or in a support designed as a dimensionally stable rotation surface.
Gemäß der Erfindung kann sich die nanoskalige Licht emittierende Einrichtung entlang der Rotationsfläche des Trägers erstrecken, auf dessen Innenseite und/oder auf dessen Außenseite oder aber die nanoskalige Licht emittierende Einrichtung befindet sich in dem Träger. Die erfindungsgemäßen Leuchtmittel unterscheiden sich somit von den zuvor genannten aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen dahingehend, dass die Lichtabgabe über die Rotationsfläche des Trägers erfolgt, wobei es sich um eine Licht abgebende Fläche von nicht unerheblicher Größe handeln kann, beispielsweise eine Fläche in der Größenordnung einer herkömmlichen Glühlampe oder Fluoreszenzlampe (Leuchtstofflampe), während es sich bei den vorbekannten LEDs mit Verwendung nanoskaliger Strukturen im Wesentlichen um eine punktförmige Lichtquelle handelt. Die Größe der Rotationsfläche des Trägers kann beispielsweise in dessen Achsrichtung mehr als 5 cm und in Richtung des größten Durchmessers beispielsweise mehr als 2 cm betragen, der Träger kann aber auch wesentlich größer sein, beispielsweise mehr als 10 cm in Achsrichtung und mehr als 4 cm in Richtung des größten Durchmessers. Diese Größenangaben sollen nur der Veranschaulichung dienen und sind nicht als einschränkend zu verstehen. Hier wird jedoch deutlich, dass die Größe einer solchen leuchtenden Fläche sich erheblich von derjenigen des LED-Chips unterscheidet, welcher sich im Kern einer herkömmlichen LED befindet. According to the invention, the nanoscale light-emitting device can extend along the surface of revolution of the carrier, on the inside and / or on the outside thereof or else the nanoscale light-emitting device is located in the carrier. The illuminants according to the invention thus differ from the abovementioned solutions known from the prior art in that the light emission takes place via the surface of rotation of the carrier, which may be a light-emitting surface of not insignificant size, for example an area of the order of magnitude a conventional incandescent lamp or fluorescent lamp (fluorescent lamp), while it is in the prior art LEDs using nanoscale structures is essentially a point-like light source. The size of the surface of revolution of the carrier may for example be more than 5 cm in the axial direction and, for example, more than 2 cm in the direction of the largest diameter, but the carrier may also be substantially larger, for example more than 10 cm in the axial direction and more than 4 cm in Direction of the largest diameter. These sizes are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting. Here, however, it becomes clear that the size of a such luminous surface differs significantly from that of the LED chip, which is located in the core of a conventional LED.
Die Größe der einzelnen nanoskaligen Licht abgebenden Strukturen liegt bei Quanten-Dots üblicherweise bei weniger als 100 nm, insbesondere bei weniger als 10 nm, variierend je nach Herstellungsmethode. Quanten-Dots lassen sich beispielsweise durch nasschemische Methoden herstellen, bei denen winzige Halbleiterkristalle als kolloidale Teilchen in einem Lösungsmittel vorliegen. Der einzelne Quantenpunkt kann beispielsweise zur Verbesserung der optischen Eigenschaften oder der Wasserlöslichkeit von weiteren Schichten umgeben sein, beispielsweise von einer Benetzungsschicht. Weitere Methoden umfassen die Herstellung durch Molekularstrahlepitaxie, bei der sich selbstorganisierte Quantenpunkte aus dünnen Schichten an Grenzflächen zwischen verschiedenen Halbleiterschichten bilden oder die lithographische Herstellung, bei der der Quantenpunkt mittels Elektronenstrahlen auf ein Substrat geschrieben und anschließend durch ein geeignetes Ätzverfahren freigelegt wird. The size of the individual nanoscale light-emitting structures in quantum dots is usually less than 100 nm, in particular less than 10 nm, varying depending on the production method. Quantum dots can be produced, for example, by wet-chemical methods in which minute semiconductor crystals are present as colloidal particles in a solvent. The individual quantum dot may be surrounded, for example, by a further layer, for example to improve the optical properties or the water solubility, for example by a wetting layer. Other methods include production by molecular beam epitaxy, in which self-assembled quantum dots of thin films form at interfaces between different semiconductor layers, or lithographic fabrication in which the quantum dot is written onto a substrate by electron beams and then exposed by a suitable etching process.
Unter Rotationsfläche wird gemäß der vorliegenden Anmeldung die Oberfläche eines Rotationskörpers im Sinne der mathematischen Definition verstanden, der durch Rotation einer erzeugenden Linie um eine Rotationsachse entsteht. Beispiele für derartige Rotationskörper sind Kugel, Zylinder, Torus, Ellipsoid, davon abgeleitete Rotationskörper sowie solche mit komplexeren Formen. Die Licht emittierenden Strukturen sind dabei der Form dieses Rotationskörpers folgend angeordnet und das Licht wird nach außen hin abgestrahlt. In the context of the present application, the term "surface of revolution" is understood to mean the surface of a body of revolution in the sense of the mathematical definition which results from rotation of a generating line about an axis of rotation. Examples of such rotary bodies are sphere, cylinder, torus, ellipsoid, rotational bodies derived therefrom and those with more complex shapes. The light-emitting structures are arranged following the shape of this body of revolution and the light is emitted to the outside.
Die Rotationsfläche ist formstabil und ist mithin in ihrer Form in der Funktion als Träger des Leuchtmittels ausgebildet. Man kann erfindungsgemäß einen für die lichttechnische Funktion neutralen Träger verwenden, den man beispielsweise mit einer oder mehreren funktionalen Schichten beschichtet. Man kann aber auch dem Träger selbst eine weitere für das Leuchtmittel wesentliche Funktion zuweisen. Beispielsweise kann der Träger selbst optische Eigenschaften übernehmen (Lichtstreuung, Lichtbrechung, Reflexion etc.) oder stromleitend sein und somit beispielsweise als Elektrode fungieren. Der Träger kann auch mehrschichtig sein und einen komplexeren Schichtaufbau mit mehreren Funktionen aufweisen. Man kann entweder nach der Herstellung des Trägers diesen mit den funktionalen Schichten versehen, man kann aber auch beispielsweise einen Träger herstellen, welches bereits bei der Herstellung die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen einschließt. 'Diskret' bezeichnet nanoskalige Strukturen, die isoliert und ohne gleich zusammengesetztes Basismaterial als isolierte Lumineszenzquellen flächig in einem Raum verteilt angeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass Lichtquanten des emittierten Lichts im sichtbaren Bereich an den nanoskaligen Strukturen allenfalls noch gestreut und nicht mehr verlustreich absorbiert werden. Auf diese Weise wird erstmals ein Leuchtmittel beansprucht, bei dem die Lumineszenzausbeute durch feinteilige Luminophore - wie sie beispielsweise aus Neonröhren bekannt sind - nicht mehr durch Absorptionsprozesse und innere, totlaufende Reflektion im Pulver verringert wird. The surface of rotation is dimensionally stable and is therefore designed in its shape in the function of a carrier of the lamp. According to the invention, it is possible to use a support which is neutral for the photometric function and is coated, for example, with one or more functional layers. But you can also assign the carrier itself another essential for the bulb function. For example, the carrier itself can assume optical properties (light scattering, refraction of light, reflection, etc.) or be current-conducting and thus act, for example, as an electrode. The carrier may also be multilayer and have a more complex layer structure with multiple functions. It is possible to provide these with the functional layers either after the production of the carrier, but it is also possible, for example, to produce a carrier which already includes the nanoscale light-emitting structures during production. 'Discrete' refers to nano-scale structures that are isolated and distributed without a composite base material as isolated luminescence sources flat in a room. This provides the advantage that light quanta of the emitted light in the visible At the area of the nanoscale structures, they may at best be scattered and no longer be absorbed with great loss. In this way, a light source is claimed for the first time, in which the luminescence yield by finely divided luminophores - as they are known for example from neon tubes - is no longer reduced by absorption processes and internal, dead-running reflection in the powder.
Bei Bedarf kann man optional die nanoskaligen Strukturen durch eine zumindest außenseitig zu den Strukturen angeordnete, optisch transparente, energiereichere Strahlung reflektierende Schicht vor den energiereichen Anteilen von Außen- sowie Sonnenlicht abschirmen. Diese konstruktive Maßnahme erzielt mehrere Vorteile gleichzeitig: Zum einen wird eine Absorption von außenseitig einstrahlenden UV-Quanten - beispielsweise des Sonnenlichts - vermieden; bei den nanoskaligen Strukturen ist somit eine das Emissionsspektrum verfälschende, zusätzliche Anregung durch Außenstrahlung ausgeschlossen. Weiterhin wird eine Absorption und Umwandlung in Wärme vermieden, wodurch die Alterungsprozesse im Leuchtmittel verlangsamt werden. Schließlich wird Anregungsstrahlung, die in Abhängigkeit der diskreten Anregungswellenlänge der Strukturen innenseitig eingestrahlt wird, mindestens einmal an dieser Schicht reflektiert und steht bei dem erneuten Durchqueren der in einer Schicht angeordneten Strukturen für Anregungsprozesse zur Verfügung, wodurch die Lichtausbeute zusätzlich erhöht wird. Letzteres wird bevorzugt mit zwischen reflektierender In- nen- und Außenschicht eingestrahlter Anregungsstrahlung, besonders bevorzugt in Kombination mit innenseitig angeordneter Licht reflektierender Schlussschicht, ausgebildet: Mehrfach durch photolumineszente Strukturen durchgeleitete Anregungsstrahlung in Kombination mit einer Licht reflektierenden Basis erzielen eine extrem hohe Energieausbeute bei nahezu vollständiger Abstrahlung nach außen hin. If required, it is optionally possible to shield the nanoscale structures from the high-energy components of external and sunlight by means of a layer that is optically transparent, higher-energy radiation and at least externally arranged to the structures. This constructive measure achieves several advantages at the same time: On the one hand, absorption of UV radiation from the outside, such as sunlight, is avoided; In the case of the nanoscale structures, an additional excitation due to external radiation, which falsifies the emission spectrum, is therefore excluded. Furthermore, absorption and conversion into heat is avoided, which slows down the aging processes in the light source. Finally, excitation radiation which is irradiated on the inside as a function of the discrete excitation wavelength of the structures is reflected at least once at this layer and is available for excitation processes when again crossing the structures arranged in a layer, whereby the light output is additionally increased. The latter is preferably formed with excitation radiation irradiated between the reflective inner and outer layers, particularly preferably in combination with light-reflecting final layer arranged on the inside. Excitation radiation conducted through photoluminescent structures in combination with a light-reflecting base achieve an extremely high energy yield with almost complete radiation outwardly.
Vorteilhaft weist das Leuchtmittel mindestens eine Struktur mit einem gleichmäßig ausgestalteten Emissionsbereich auf. Der Emissionsbereich weist dabei die Form eines kontinuierlichen, über mindestens 30nm erstreckten Emissionsbandes im optisch sichtbaren Bereich ohne Intensitäts-Schwankungen in Form von überlagerten Peaks auf. Überlagerte Peaks, wie sie für Luminophore aus der Neonröhren-Technik typisch sind, sind dabei allenfalls mit 10% höherer Intensität bezogen auf das Emissionsniveau vorhanden, da sonst eine Ausleuchtung von Strukturen mit Kontrastübergängen im betroffenen Wellenlängenbereich zu fehlerhafter, optischer Abbildung der Helligkeitsverhältnisse führt. Advantageously, the luminous means has at least one structure with a uniformly configured emission region. In this case, the emission region has the form of a continuous emission band extending over at least 30 nm in the optically visible region without intensity fluctuations in the form of superimposed peaks. Superimposed peaks typical of neon tube luminophores are present at 10% higher intensity with respect to the emission level, otherwise illumination of structures with contrast transitions in the affected wavelength range leads to erroneous, optical imaging of the brightness ratios.
Im Unterschied zur üblichen Herangehensweise, bei der drei Grundfarben additiv abge- mischt werden, erlauben die nanoskaligen Strukturen durch Variation ihrer Größenverteilung auf einfache und effektive Art eine vorteilhafte Modellierung des Emissionsspektrums; besonders im Bereich der automatisierten Raumformerfassung über Kontrastvariationen kann mit einem homogen einfarbigen Emissionsband die Geschwindigkeit und Qualität der Raumformerfassung erheblich verbessert werden. In contrast to the usual approach, in which three basic colors are additively mixed, the nanoscale structures allow, by varying their size distribution in a simple and effective manner, an advantageous modeling of the emission spectrum; especially in the field of automated spatial form detection over contrast variations With a homogeneously monochromatic emission band, the speed and quality of the spatial form detection can be significantly improved.
Vorzugsweise umfassen die nanoskaligen Strukturen mindestens teilweise Quanten-Dots, das heißt es handelt sich bei der Licht emittierenden Einrichtung mindestens teilweise um Quanten-Dot-LEDs (QD-LEDs). Diese enthalten in der Regel Atomcluster, die durch symmetrische Raumformen mit quasikristalliner Morphologie gekennzeichnet sind. Diese klar begrenzte Raumform bietet den Vorteil von überraschend scharf definierten, einzelnen Energiequantisierungen; eine Anregung kann hier äußerst verlustarm über monochromati- sehe Diodenstrahlung und/oder präzise angelegte Anregungsspannung erfolgen, wodurch die Abwärme und der Verschleiß des Leuchtmittels zusätzlich verringert werden. Zudem sind mit solchen Quanten-Dot-LEDs auch gering beabstandete Anregungsenergien getrennt anregbar, wodurch ein Emissionsspektrum beispielsweise über zwei verschiedene, monochromatische Anregungs-LEDs gezielt modelliert werden kann, ohne dass dabei störende Emissionspeaks auftreten können. Preferably, the nanoscale structures at least partially comprise quantum dots, that is, the light-emitting device is at least partially quantum dot LEDs (QD LEDs). These usually contain atomic clusters characterized by symmetrical spatial forms with quasicrystalline morphology. This clearly defined spatial form offers the advantage of surprisingly sharply defined, individual energy quantizations; an excitation can here extremely low loss via monochromatic diode radiation and / or precisely applied excitation voltage, whereby the waste heat and the wear of the lamp are additionally reduced. In addition, even small-spaced excitation energies can be stimulated separately with such quantum dot LEDs, as a result of which an emission spectrum can be selectively modeled, for example via two different, monochromatic excitation LEDs, without disturbing emission peaks occurring.
Vorzugsweise umfassen die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen nanoskopische Halbleiter. In Betracht kommen für die nanoskalige Licht emittierende Einrichtung beispielsweise Nano-Strukturen, die mindestens teilweise anorganische, kovalente Bindungen auf- weisen und bevorzugt enthalten diese mindestens eines der Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, Bi, C, Cd, Si, Ge, Ga, In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te und Zn, beispielsweise ZnSe, InAs, GaAs, GalnAs, PbSe, CdSe, ZnO, ZnSe, PbSe, GaSb, GalnP, InP, um nur einige beispielhaft zu nennen, ohne die Erfindung auf die genannten Verbindungen zu beschränken. Dabei sind im Inneren der Molekülcluster der Quanten-Dots bevorzugt neben den genannten Halbleiterelementen keine Fremdatome (wie beispielsweise Seltene Erden) enthalten. The nanoscale light-emitting structures preferably comprise nanoscopic semiconductors. For example, nano-structures which have at least partially inorganic, covalent bonds are suitable for the nanoscale light-emitting device, and these preferably contain at least one of the elements selected from the group consisting of B, Bi, C, Cd, Si, Ge, Ga, In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te and Zn, for example, ZnSe, InAs, GaAs, GalnAs, PbSe, CdSe, ZnO, ZnSe, PbSe, GaSb, GalnP, InP to name but a few by way of example, without limiting the invention to the compounds mentioned. In this case, in the interior of the molecular clusters of the quantum dots preferably in addition to the mentioned semiconductor elements no foreign atoms (such as rare earths) included.
Solche Strukturen sind deutlich temperaturbeständiger und erlauben bereits bei der Synthese eine breitere Streuung um eine mittlere Strukturgröße, wodurch gleichmäßigere Emissi- onsbänder über größere Wellenlängenbereiche erzielt werden können. Durch Dotierung benachbarter Schichten werden Fehlstellen erzeugt, welche die Leitfähigkeit erhöhen und eine zusätzliche, elektrische Anregung in Diodenschichten ermöglichen können. Besonders bevorzugt werden dotierte Transportschichten als Bestandteil von Funktionsschichten in eine Diodenschicht eingebracht, wie zum Beispiel als Teil einer Elektrodenschicht zur elektrischen Kontaktierung einer schichtweise aufgebauten Diode. Vorzugsweise ist mindestens eine der lumineszenten, nanoskaligen Strukturen in ihrer Größenverteilung mit einem Maximum im Bereich um 500 nm ausgebildet. Ein im Türkis/Grün- Bereich angesiedeltes Emissionsmaximum wird nutzerseitig als weiches, angenehmes Licht empfunden und physiologisch am deutlichsten wahrgenommen; besonders bevorzugt in Kombination mit einem kontinuierlichen, gleichmäßigen Ausbilden des Maximums lässt sich so mit vergleichsweise geringerem Energieaufwand eine gute Ausleuchtung bereitstellen, wie sie beispielsweise in nur kurzfristig frequentierten Bereichen von Veranstaltungsgebäuden vorgesehen ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Leuchtmittel sichtbares Licht mit einem Farbwiedergabeindex (CRI-Wert) der wellenlängenabhängigen Intensitätsverteilung zu der des Sonnenlichts von mindestens 80, bevorzugt mindestens 90, besonders bevorzugt mindestens 95 abstrahlt. Beispielsweise mit mindestens einer nanoskaligen Struktur, deren Emissionsband eineSuch structures are much more temperature-stable and already allow for a broader scattering by an average structure size in the synthesis, which means that more uniform emission bands can be achieved over longer wavelength ranges. By doping adjacent layers defects are generated, which increase the conductivity and can allow additional electrical excitation in diode layers. Particularly preferred doped transport layers are incorporated as part of functional layers in a diode layer, such as, for example, as part of an electrode layer for electrically contacting a layered diode. Preferably, at least one of the luminescent, nanoscale structures is formed in its size distribution with a maximum in the range around 500 nm. An emission maximum located in the turquoise / green area is perceived by the user as a soft, pleasant light and is perceived physiologically most clearly; particularly preferably in combination with a continuous, uniform formation of the maximum, a good illumination can thus be provided with comparatively less expenditure of energy, as is provided, for example, in areas of event buildings which are frequented only at short notice. It is preferably provided that the illuminant emits visible light having a color rendering index (CRI value) of the wavelength-dependent intensity distribution to that of the sunlight of at least 80, preferably at least 90, particularly preferably at least 95. For example, with at least one nanoscale structure whose emission band has a
Halbwertsbreite von 40 bis 200, bevorzugt 50 bis 150, besonders bevorzugt 60 nm, aufweist, kann ein Emissionsspektrum sichergestellt werden, welches eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung ähnlich dem Sonnenlicht bereitstellt. Kombinationen von verschiedenen, überlappenden Emissionsbändern erzielen ab 4 nanoskaligen Strukturen eine Emissionscharakteris- tik, die bereits das hinreichend tageslichtechte Ausleuchten von komplexen Farbverläufen ermöglicht. Half width of 40 to 200, preferably 50 to 150, particularly preferably 60 nm, an emission spectrum can be ensured, which provides a uniform brightness distribution similar to sunlight. Combinations of different, overlapping emission bands achieve an emission characteristic from 4 nano-scale structures, which already makes it possible to illuminate complex color gradients sufficiently well in daylight.
Besonders bevorzugt in Kombination mit den weiteren, vorbeschriebenen Maßnahmen zu Gleichmäßigkeit und Ebenmäßigkeit des Emissionsspektrums kann über die vorbeschriebe- nen Strukturen ein Leuchtmittel bereitgestellt werden, welches kontinuierlich über den gesamten, sichtbaren Bereich das Emissionsspektrum der Sonne nachvollzieht; hier wäre die Anzahl der Emissionsbänder mithin als unendlich anzugeben, da keine erkennbaren Minima oder Maxima von +-5% über die mittlere Intensität eines 5 nm-Bereiches mehr abgebildet werden. Particularly preferably in combination with the further measures described above for uniformity and uniformity of the emission spectrum, a light source can be provided via the structures described above, which continuously tracks the emission spectrum of the sun over the entire, visible region; In this case, the number of emission bands should be specified as infinite, since no discernible minima or maxima of + -5% over the mean intensity of a 5 nm range are mapped any longer.
Sowohl die nanoskaligen Strukturen selbst als auch die dotierten benachbarten Schichten können anorganischer oder organischer Natur oder auch Hybridstrukturen sein. Bevorzugt ist für die elektrische Anregung mindestens eine nanoskalige, lumineszente Struktur in einer Anregungs-Schichtenfolge für die elektrisch angeregte Lichtemission angeordnet, bei der an eine p-dotierte Lochleitungsschicht HTL eine Elektronenleitung blockierende Schicht EBL angrenzt, gefolgt von einer Emissionsschicht umfassend die nanoskalige, lumineszente Struktur, einer Lochleitung blockierenden Schicht HBL und einer abschließenden n-dotierten Elektronenleitungsschicht ETL. Diese Schichtenfolge erhöht die Konzentration der für die Erzeugung eines Excitons benötigten Löcher und Elektronen, was zur Folge hat, dass die Menge an elektrisch erzeugten Lichtquanten um mindestens eine Größenordnung ansteigt. Die nanoskaligen Strukturen können beispielsweise auf und/oder in mindestens einer der Schichten durch Tauchen, Drucken, Sprühen, Schleudern, Fluten, Bedampfen, Sublimation, Chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Abscheidung aus einem Aerosol, Sprühpyrolyse, reaktives Abscheiden flächig aufgebracht und/oder durch Extrudierung, Polymerisation, Härtung, Trocknung, elektrostatische Injektion flächig als und/oder in einer Schicht - gegebenenfalls mit trägerformabhängig geregelt variierter Konzentration - erzeugt werden. Both the nanoscale structures themselves and the doped adjacent layers may be of inorganic or organic nature or else hybrid structures. For the electrical excitation, at least one nanoscale, luminescent structure is preferably arranged in an excitation layer sequence for the electrically excited light emission, in which a p-doped hole-line layer HTL is adjoined by an electron-line blocking layer EBL, followed by an emission layer comprising the nanoscale, luminescent structure , a hole-line blocking layer HBL and a final n-doped layer Electron-conducting layer ETL. This layer sequence increases the concentration of holes and electrons required for the generation of an exciton, with the result that the amount of electrically generated light quantum increases by at least an order of magnitude. For example, the nanoscale structures may be formed on and / or in at least one of the layers by dipping, printing, spraying, spinning, flooding, sputtering, sublimation, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), aerosol deposition, spray pyrolysis, reactive deposition applied flat and / or by extrusion, polymerization, curing, drying, electrostatic injection surface as and / or in a layer - optionally regulated with carrier form dependent varied concentration - produced.
Das erfindungsgemäße Leuchtmittel kann beispielsweise weiterhin mindestens eine nanoskalige, lumineszente Struktur als Element einer Diodenschicht aufweisen, bevorzugt als Zwischenschicht einer p-i-n-Schichtstruktur, mit mindestens einem Kontaktmittel für eine elektrische Kontaktierung mit leitendem Kontakt zu einer Anodenschicht und/oder einer Kathodenschicht auf, an oder in dem Träger. The luminous means according to the invention can, for example, furthermore have at least one nanoscale, luminescent structure as element of a diode layer, preferably as intermediate layer of a pin layer structure, with at least one contact means for electrical contacting with conductive contact to an anode layer and / or a cathode layer, on or in the carrier.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel ist beispielsweise mindestens eine nanoskalige, lumineszente Struktur in mindestens einer Anregungs-Schichtenfolge für die elektrisch angeregte Lichtemission angeordnet, beginnend mit einer p-dotierten Lochleitungsschicht HTL, gefolgt von einer Elektronenleitung blockierenden Schicht EBL, gefolgt von einer Emissionsschicht umfassend die nanoskalige, lumineszente Struktur, gefolgt von einer Lochleitung blockierenden Schicht HBL, abschließend gefolgt von einer n-dotierten Elektronenleitungs- schicht ETL. In a luminous means according to the invention, for example, at least one nanoscale, luminescent structure is arranged in at least one excitation layer sequence for the electrically excited light emission, starting with a p-doped hole-line layer HTL, followed by an electron-line blocking layer EBL, followed by an emission layer comprising the nanoscale, luminescent structure, followed by a hole-line blocking layer HBL, followed finally by an n-doped electron-conducting layer ETL.
Die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen können erfindungsgemäß als Schicht oder Schichtenfolge auf den Träger aufgebracht sein, sie können aber beispielsweise auch in den Träger eingearbeitet sein, zum Beispiel bei dessen Herstellung und befinden sich damit in dem Trägermaterial. Es kann dann (bei elektrischer Anregung) beispielsweise eine stromführende Schicht und gegebenenfalls eine weitere stromleitende Schicht mit den nanoskaligen Strukturen als Schichtenfolge entweder außen oder auf die Innenseite des als Rotationskörper ausgebildeten Trägers aufgebracht werden. Eine der Schichten kann beispielsweise auch reflektierend ausgebildet sein. Dabei kann auch eine stromführende Schicht selbst als Reflexionsschicht dienen. Es kann aber auch eine zusätzliche Reflexionsschicht vorgesehen sein. Erfolgt eine Anregung der nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen über energiereiche Strahlung, insbesondere UV-Licht, kann diese Strahlung in den Träger derart eingespeist werden, dass dieser quasi als Lichtwellenleiter fungiert, insbesondere kann stirnseitig in den Träger eingespeist werden. Es kann aber beispielsweise auch eine Strahlungsquelle in den Hohlraum des Rotationskörpers eingebracht werden, so dass die Anregung aus dem Innenraum des Rotationskörpers erfolgt. According to the invention, the nanoscale light-emitting structures can be applied to the carrier as a layer or layer sequence, but they can also be incorporated into the carrier, for example during its production, and are thus present in the carrier material. For example, a current-carrying layer and, if appropriate, a further current-conducting layer with the nanoscale structures as layer sequence can then be applied (in the case of electrical excitation) either on the outside or on the inside of the carrier designed as a rotation body. For example, one of the layers can also be reflective. In this case, a current-carrying layer itself can serve as a reflection layer. But it can also be provided an additional reflective layer. If an excitation of the nanoscale light-emitting structures via high-energy radiation, in particular UV light, this radiation can be fed into the carrier such that this acts quasi as an optical waveguide, in particular can be fed into the front of the carrier. However, it is also possible, for example, for a radiation source to be introduced into the cavity of the rotational body, so that the excitation takes place from the interior of the rotational body.
Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Leuchtmittel mindestens zwei, bevorzugt 3-5, besonders bevorzugt 4 in Serie aufeinander abfolgende Anregungs-Schichtenfolgen für die elektrisch angeregte Lichtemission auf. Die Schichtenfolge ist durchgehend ausgebildet und mit einer Anodenschicht, vorzugsweise einer optisch transparenten ITO-Anodenschicht aus Indiumoxid und Zinnoxid, beginnend und mit einer Kathodenschicht abschließend kontaktiert. Advantageously, the luminous means according to the invention has at least two, preferably 3-5, particularly preferably 4 successive series of excitation layers for the electrically excited light emission. The layer sequence is continuous and contacted with an anode layer, preferably an optically transparent ITO anode layer of indium oxide and tin oxide, beginning and finally with a cathode layer.
Bei einer in Serie geschalteten Schichtenfolge addieren sich die Anregungsenergien, wo- durch eine größere Gesamtspannung über Anode und Kathode anzulegen ist, um sämtliche Emissionsschichten anzuregen. Dies bietet den Vorteil, dass eine insgesamt deutlich größere Spannung zum Betrieb verwendet werden kann, welche einfacher und effektiver erzeugt werden kann; Spannungen von bis zu 50 Volt können ohne nennenswerte Gefahr für Leib und Leben des wartenden Technikers im Rahmen von üblichen Leuchtmittel-Größen zur Anwendung kommen. Dabei fallen die einzelnen Spannungen gemäß den jeweiligen Schichtenfolgen ab und stellen so konstruktiv gesteuert bei deutlich einfacher regelbarer Gesamtspannung sehr exakt Einzelspannungen mit hoher Ausbeute und geringem Verlust zur Verfügung. With a layer sequence connected in series, the excitation energies add up, whereby a larger overall voltage is to be applied across the anode and cathode in order to excite all the emission layers. This offers the advantage that an overall significantly greater voltage can be used for operation, which can be generated more easily and effectively; Voltages of up to 50 volts can be used without appreciable danger to the life and limb of the waiting technician within the scope of conventional lamp sizes. In this case, the individual voltages drop according to the respective layer sequences and thus provide constructively controlled with clearly simpler controllable total voltage very accurately individual voltages with high yield and low loss available.
Bei 4 Anregungsschichtenfolgen kann mit der üblichen und industriell umfassend mit ge- normten Bauteilen passend belieferbaren Grundspannung von 12 Volt garbeitet werden; besonders bevorzugt wird dabei die Anregungsschicht als Hybridschicht ausgeführt, in der nanoskalige, lumineszente Strukturen sich in einer als Träger dienenden Matrix einer üblichen Diode befinden. Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel können beispielsweise sichtbares Licht emittierende Strukturen in einer Schicht und/oder Schichtenfolge mit in vertikaler Richtung zur Schicht zumindest abschnittsweise abnehmender Anregungsenergie angeordnet sein.  With 4 excitation layer sequences, it is possible to work with the standard base voltage of 12 volts, which can be supplied in a suitable manner industrially and comprehensively with standardized components; In this case, the excitation layer is particularly preferably embodied as a hybrid layer in which nanoscale, luminescent structures are located in a matrix of a conventional diode serving as a carrier. In a luminous means according to the invention, for example, visible light-emitting structures can be arranged in a layer and / or layer sequence with excitation energy decreasing at least in sections in the vertical direction relative to the layer.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mindestens eine der lumineszenten, nanoskaligen Strukturen in ihrer Größenverteilung mit einem Maximum im Bereich um 500 nm ausgebildet sein. Bevorzugt sind bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel in einem Emissionsbereich von 380 bis 680 nm mindestens 5, bevorzugt 7 bis 40, besonders bevorzugt 10 bis 30, mittlere Emissionswellenlängen der sichtbares Licht emittierenden, nanoskaligen Strukturen gleichmäßig verteilt. In the case of a luminous means according to the invention, for example, at least one of the luminescent, nanoscale structures can be formed in its size distribution with a maximum in the range around 500 nm. In a luminous means according to the invention, at least 5, preferably 7 to 40, particularly preferably 10 to 30, average emission wavelengths of the visible light-emitting, nanoscale structures are preferably uniformly distributed in an emission range from 380 to 680 nm.
Als Träger dient bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel vorzugsweise ein weitgehend und/oder vollständig geschlossener Hohlkörper, der beispielsweise aus Glas, Kunststoff, Keramik, Metall, Kombinationen dieser Materialien oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Das Trägermaterial kann teilweise lichtdurchlässig sein, was aber nicht unbedingt notwendig ist. Beispielsweise kann der Träger auch aus einem lichtundurchlässigen Metall oder Keramik bestehen, wobei dann mindestens eine weitere Schicht, in der sich die Licht emittierenden Strukturen befinden beispielsweise außen auf den Träger aufgebracht werden kann, die dann mindestens teilweise transparent oder transluzent ist. In diesem Fall hat der Träger somit eine reine Trägerfunktion. Der Träger kann aber auch bereits die Licht emittie- renden nanoskaligen Strukturen enthalten. Der Träger kann zum Beispiel auch eine The carrier used in a luminous means according to the invention is preferably a largely and / or completely closed hollow body, which consists for example of glass, plastic, ceramic, metal, combinations of these materials or another suitable material. The support material may be partially translucent, but this is not absolutely necessary. For example, the carrier can also consist of an opaque metal or ceramic, in which case at least one further layer in which the light-emitting structures are located can be applied externally to the carrier, which is then at least partially transparent or translucent. In this case, the carrier thus has a pure carrier function. However, the support can also already contain the light-emitting nanoscale structures. The wearer can, for example, also a
Prismenfolie sein oder umfassen und somit optische Eigenschaften übernehmen. Eine solche Prismenfolie kann beispielsweise auch auf einen optisch nicht transparenten Träger aufgebracht werden. Ein Material aus Kunststoff wie beispielsweise eine Kunststofffolie kann bereits die nanoskaligen Strukturen enthalten. Der Träger kann auch aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und somit beispielswiese die Funktion einer der Elektroden übernehmen.  Be or include prismatic film and thus take over optical properties. Such a prism sheet can for example also be applied to a non-transparent support. A plastic material such as a plastic film may already contain the nanoscale structures. The carrier may also consist of an electrically conductive material and thus assume the function of one of the electrodes, for example.
Der Träger kann beispielsweise auch ein einseitig oder sogar beidseitig offener Rotationskörper sein, beispielsweise ein Rohr, ein offener Kegel, Kegelstumpf (leuchtender Lampen- schirm) eine Teilkugel oder dergleichen. Ein solcher zunächst einseitig oder beidseitig offener Rotationskörper kann beispielsweise in einem späteren Schritt des Herstellungsverfahrens verschlossen werden, wenn es die Funktion erfordert, um beispielsweise die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen gegen äußere Einflüsse wie Oxidation, Feuchtigkeit etc. zu schützen. Der rotationssymmetrische Körper kann auch ein oder mehrere offe- ne Stellen, Perforationen oder Gitterstrukturen, gegebenenfalls nur in Teilbereichen aufweisen. The support may, for example, also be a rotation body which is open on one side or even on both sides, for example a pipe, an open cone, truncated cone (luminous lampshade), a part sphere or the like. Such a rotation body, which is initially open on one side or on both sides, can be closed, for example, in a later step of the production process if it requires the function to protect, for example, the nanoscale light-emitting structures against external influences such as oxidation, moisture, etc. The rotationally symmetrical body can also have one or more open locations, perforations or lattice structures, if appropriate only in partial areas.
Dieser Träger für ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel umfasst beispielsweise mindestens eine optisch transparente, durchgehende Schicht auf Metalloxidbasis, This carrier for a luminous means according to the invention comprises, for example, at least one optically transparent, continuous layer based on metal oxide,
bevorzugt eine Metalloxidschicht enthaltend mindestens eine oxidische Verbindung eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Si, Sn, Ti, Zr, Hf, Y, In, welche insbesondere in amorpher, glasartiger Struktur vorliegen kann und als Zusatz beispielsweise mindes- tens ein weiteres Oxid oder Halogenid aus dem Bereich optischer Gläser enthält und beispielsweise in einer Schichtdicke von 20 bis 500, bevorzugt 30 bis 300, besonders bevorzugt 40 bis 80 Nanometern vorliegt. Das erfindungsgemäße Leuchtmittel kann beispielsweise außenseitig zu den Licht emittierenden Schichten eine im Wellenlängenbereich bis zu 450 nm reflektierende Schicht aufweisen. preferably a metal oxide layer containing at least one oxidic compound of a metal selected from the group consisting of Si, Sn, Ti, Zr, Hf, Y, In, which in particular may be present in an amorphous, glassy structure and, for example, as an additive contains at least one further oxide or halide from the range of optical glasses and is present for example in a layer thickness of 20 to 500, preferably 30 to 300, particularly preferably 40 to 80 nanometers. For example, the luminous means according to the invention may have a layer which reflects up to 450 nm in the wavelength range up to 450 nm on the outside of the light-emitting layers.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise der Träger eine tragende Schicht aus einem thermoplastischen oder auch duroplastischen Kunststoff aufweisen, beispielsweise aus mindestens einem durch Blasformen oder Tiefziehen verarbeitbaren Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), In the case of a luminous means according to the invention, for example, the support may have a load-bearing layer made of a thermoplastic or else thermosetting plastic, for example at least one plastic which can be blow-molded or thermoformed selected from the group consisting of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamide (PA), Polylactate (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC),
Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC) oder dergleichen. Der Träger kann auch aus Glas bestehen, insbesondere einem Glas mit hoher UV-Transparenz, damit das Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyether ketone (PEEK) and polyvinyl chloride (PVC) or the like. The carrier can also be made of glass, in particular a glass with high UV transparency, so that the
Anregungslicht problemlos in dem Träger propagieren kann. Excitation light can easily propagate in the carrier.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise das Innere des Rotations- Hohlkörpers luftdicht verschlossen und/oder beispielsweise mit einem Schutzmedium, besonders bevorzugt einem nicht-oxidierenden Gas, befüllt sein. In a luminous means according to the invention, for example, the interior of the rotary hollow body can be hermetically sealed and / or, for example, filled with a protective medium, particularly preferably a non-oxidizing gas.
Die Schichtenanordnung des Leuchtmittels kann beispielsweise zumindest bereichsweise eine flächig abgeschiedene, bevorzugt per gepulster Laser-Abscheidung abgeschiedene, Aluminium-Elektrode umfassen. The layer arrangement of the luminous means may comprise, for example at least in regions, an aluminum electrode deposited in a planar manner, preferably deposited by pulsed laser deposition.
Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mindestens eine Licht emittierende Struktur flächig mit relativ zum Abstrahlwinkel variierender Konzentration vorgesehen sein. Der Träger kann beispielsweise aktive und/oder passive Kühleinrichtungen aufweisen. Das Leuchtmittel kann auch beispielsweise eine nach außen hin Träger und Schichtenanordnung einschließende, Wärmestrahlung reflektierende Schicht aufweisen. Innenseitig kann beispielsweise eine Wärme ableitende Einrichtung, bevorzugt in Form einer mittig angeordneten, Wärmestrahlung ableitenden Metallelektrode, besonders bevorzugt in Form eines Peltier-Elements und/oder einer heat-pipe vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, dass durch derartige Maßnahmen erreicht werden kann, dass das Leuchtmittel auch bei direkter Sonneneinstrahlung eine Temperatur von beispielsweise etwa 50°C hält. Dabei ist es vorteilhaft, wenn beispielsweise auf dem Leuchtmittel nach außen hin abschließend eine nahes Infrarotlicht (bis 2 μηι) reflektierende Schutzschicht angeordnet ist. Für mittleres und fernes Infrarot (2-15 μηη) sollte die Schutzschicht dagegen eine hohe Absorption aufweisen, um die im Betriebszustand unvermeidbare Wärmeentwicklung neben Konvektion durch Strahlung problemlos abgeben zu können. Diese passive Maßnahme verringert ein unnöti- ges Aufheizen der Licht erzeugenden Strukturen durch Fremdeinstrahlung wie beispielsweise Sonnenlicht. Die mittlere Lebensdauer eines Leuchtmittels, welches regelmäßig Sonnenlicht und/oder Wärmestrahlung ausgesetzt ist, kann mit dieser Maßnahme erheblich gesteigert werden. Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel erfolgt die Anregung der nanoskaligen, Licht emittierenden Strukturen bevorzugt elektrisch oder optisch, insbesondere mittels UV- Strahlung. Im letztgenannten Fall kann beispielsweise innenseitig zum Trägerkörper mindestens eine Strahlungsquelle für energiereiche Strahlung im Bereich 200 bis 405 nm, bevorzugt für UV-Strahlung im Bereich 300 bis 400 nm, besonders bevorzugt für harte Violett-Strahlung im Bereich 330 bis 380 nm, angeordnet sein, wobei abstrahlungsseitig zu dieser Strahlungsquelle mindestens eine absorbierende, photolumineszente, nanoskalige Struktur angeordnet ist. Alternativ kann die Anregung durch blaues oder violettes Licht (405-500 nm) erfolgen, wobei das gewünschte Spektrum durch additive Farbmischung der blauen Anregungsstrahlung und der Sekundärstrahlung aus den nanoskaligen Strukturen zustande kommt. In the case of the luminous means according to the invention, for example, at least one light-emitting structure can be provided in a planar manner with a concentration varying in relation to the emission angle. The carrier may, for example, have active and / or passive cooling devices. The light-emitting means can also have, for example, a layer which reflects the heat radiation and encloses the carrier and the layer arrangement towards the outside. On the inside, for example, a heat-dissipating device, preferably in the form of a centrally arranged, heat radiation dissipating metal electrode, particularly preferably be provided in the form of a Peltier element and / or a heat-pipe. It is particularly advantageous that it can be achieved by such measures that the illuminant maintains a temperature of, for example, about 50 ° C., even in direct sunlight. It is advantageous if, for example, on the lamp towards the outside a final near infrared light (up to 2 μηι) reflective protective layer is arranged. For middle and far infrared (2-15 μηη), however, the protective layer should have a high absorption in order to deliver the unavoidable heat development in the operating state next to convection by radiation easily. This passive measure reduces unnecessary heating of the light-generating structures by external radiation, such as sunlight. The average life of a light source, which is regularly exposed to sunlight and / or heat radiation, can be significantly increased with this measure. In a luminous means according to the invention, the excitation of the nanoscale, light-emitting structures preferably takes place electrically or optically, in particular by means of UV radiation. In the latter case, for example, at least one radiation source for high-energy radiation in the range from 200 to 405 nm, preferably for UV radiation in the range from 300 to 400 nm, particularly preferably for hard violet radiation in the range from 330 to 380 nm, can be arranged on the inside of the carrier body. wherein at least one absorbing, photoluminescent, nanoscale structure is arranged on the radiation side of this radiation source. Alternatively, the excitation can be done by blue or violet light (405-500 nm), whereby the desired spectrum comes about through additive color mixing of the blue excitation radiation and the secondary radiation from the nanoscale structures.
Als Strahlungsquelle kann beispielsweise mindestens eine Diode, besonders bevorzugt mehrere Dioden mit verschiedenen, 30 nm, bevorzugt bis zu 20 nm, besonders bevorzugt 5 bis 10 nm, abweichenden Strahlungswellenlängen dienen, welche so angeordnet ist, dass sie seitlich in die Strahlungsleiterschicht direkt einspeist. As a radiation source, for example at least one diode, more preferably several diodes with different, 30 nm, preferably up to 20 nm, particularly preferably 5 to 10 nm, serve different radiation wavelengths, which is arranged so that it feeds laterally into the radiation conductor layer directly.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise eine innenseitig reflektierende Strahlungsleiterschicht für energiereiche Strahlung oder UV-Strahlung vorgesehen sein, wobei auf einer außenseitigen Strahlungsaustrittsseite Strahlung auskoppelnde, insbesondere streuend ausgebildete Strukturen vorgesehen sind. In the case of a luminous means according to the invention, it is possible, for example, to provide an inner-reflecting radiation conductor layer for high-energy radiation or UV radiation, radiation-coupling-out, in particular scattering, structures being provided on an outer radiation exit side.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel sind bevorzugt auskoppelungsseitig zu der mindestens einen Strahlungsleiterschicht photolumineszente Strukturen angeordnet, welche beispielsweise auch mit abhängig von der Strahlungsverteilung variierender Dichte verteilt angeordnet sein können. In the case of a luminous means according to the invention, photoluminescent structures are preferably arranged on the decoupling side of the at least one radiation conductor layer, said photoluminescent structures being able to be distributed, for example, with density varying with the radiation distribution.
Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise die Strahlungsleiterschicht als außenseitige Abschlussschicht auf dem Träger ausgebildet sein. Im Prinzip kann aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung die als Strahlungsleiter oder Lichtwellenleiter dienende Schicht auch irgendwo in der Schichtenfolge angeordnet sein. Zudem kann es ausreichend sein, wenn diese Strahlungsleiterschicht oder Lichtwellenleiterschicht nur bereichsweise in, auf oder an dem Träger angeordnet ist. In the case of the luminous means according to the invention, for example, the radiation conductor layer can be formed as an outer-side terminating layer on the support. In principle, however, in the Within the scope of the present invention, the layer serving as radiation conductor or optical waveguide can also be arranged somewhere in the layer sequence. In addition, it may be sufficient if this radiation conductor layer or optical waveguide layer is arranged only partially in, on or on the carrier.
Ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel umfasst somit bevorzugt die nachfolgend genannten Komponenten: einen als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger, nanoskalige Licht emittierende Strukturen, wenigstens eine Strahlungsleiterschicht zur Anregung der Licht emittierenden Strukturen und wenigstens bereichsweise angeordnete sichtbares Licht zu einer Lichtauskopplungsseite des Trägers hin auskoppelnde Strukturen. Die nanoskaligen Strukturen können sich in, an oder auf dem Träger befinden. Die Strahlung zur Anregung der nanoskaligen Strukturen kann beispielsweise stirnseitig in die Strahlungsleiterschicht eingespeist werden. Durch diese Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung werden die A luminous means according to the invention thus preferably comprises the following components: a carrier embodied as a dimensionally stable rotation surface, nanoscale light-emitting structures, at least one radiation conductor layer for exciting the light-emitting structures and visible light arranged at least in regions to a light-outcoupling side of the carrier. The nanoscale structures can be in, on or on the carrier. The radiation for exciting the nanoscale structures can be fed, for example, into the radiation conductor layer on the face side. By this radiation, such as UV radiation are the
nanoskaligen Strukturen zur Emission von sichtbarem Licht angeregt und das so erzeugte sichtbare Licht wird dann durch die Licht auskoppelnden Strukturen aus dem Träger ausgekoppelt und abgestrahlt, beispielsweise etwa in Richtung der Flächennormalen zur gekrümmten Fläche des Trägers. Das heißt in der Regel erfolgt die Abstrahlung des ausgekoppelten Lichts bei einem Leuchtmittel mit als Rotationskörper ausgebildetem Träger nach außen hin. nanoscale structures for the emission of visible light is excited and the visible light thus generated is then coupled out and emitted by the light-coupling structures out of the carrier, for example, in the direction of the surface normal to the curved surface of the carrier. That is usually the radiation of the decoupled light takes place at a light source with trained as a rotational body carrier to the outside.
Die nanoskaligen, lumineszenten Strukturen können beispielsweise innenseitig auf die als Träger dienende Rotationsfläche aufgebracht sein. The nanoscale, luminescent structures can be applied, for example, on the inside to the surface of revolution serving as support.
Die Licht auskoppelnde Struktur kann beispielsweise eine optisch auskoppelnde Folie sein. Diese kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe von Folien bestehend aus Streufolie, Prismenfolie, horizontale Lenticularfolie, vertikale Lenticularfolie, Fresnell-Linsenfolie, Prismenrasterfolie. The light-outcoupling structure can be, for example, an optically outcoupling film. This can be selected, for example, from the group of films consisting of scattering film, prism film, horizontal lenticular film, vertical lenticular film, Fresnel lens film, prism grid film.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die optisch auskoppelnden Strukturen zumindest innenseitig Strahlung im Bereich 200 bis 405 nm, bevorzugt UV-Strahlung im Bereich 300 bis 400 nm, besonders bevorzugt harte Violett-Strahlung im Bereich 330 bis 380 nm reflektieren. Die Folie oder Folienfolge kann beispielsweise in Abhängigkeit der Betrachterposition und/oder des Betrachterwinkels ausgewählt sein. Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mindestens eine derIt is preferably provided that the optically outcoupling structures at least on the inside reflect radiation in the range from 200 to 405 nm, preferably UV radiation in the range from 300 to 400 nm, particularly preferably hard violet radiation in the range from 330 to 380 nm. The film or film sequence can be selected, for example, as a function of the observer position and / or the observer angle. In a luminous means according to the invention, for example, at least one of
Schichten mindestens eine optisch nachleuchtende Verbindung enthalten. Eine solche optisch nachleuchtende Verbindung kann beispielsweise eine für sich optisch wahrnehmbare Leuchtstärke im Bereich von mindestens 30 Sekunden, bevorzugt 5 bis 180 Minuten, besonders bevorzugt 10 bis 120 Minuten, aufweisen und beispielsweise mindestens eine Emissionswellenlänge die kleiner als mindestens eine Anregungswellenlänge einer Layers contain at least one optically luminescent compound. Such an optically luminescent compound, for example, a visually perceptible Luminous intensity in the range of at least 30 seconds, preferably 5 to 180 minutes, particularly preferably 10 to 120 minutes, and for example at least one emission wavelength which is smaller than at least one excitation wavelength of one
photolumineszenten Struktur ausgebildet ist. Photoluminescent structure is formed.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel können beispielsweise auch an oder im Träger Lichtquellen auf Basis organischer Leuchtdioden (OLED) vorgesehen sein, die eine Licht emittierende Schicht bilden, welche zum Beispiel auf die Innenseite der als Träger dienenden formstabilen Rotationsfläche aufgebracht sein kann. In the case of a luminous means according to the invention, light sources based on organic light-emitting diodes (OLED), for example, may also be provided on or in the support, forming a light-emitting layer, which may, for example, be applied to the inside of the dimensionally stable, rotational surface serving as support.
Die Anregung der Quanten-Dots kann außer durch eine UV-Quelle auch elektrisch erfolgen, beispielsweise durch OLEDs, in die die Quanten-Dots eingebettet werden können. The excitation of the quantum dots can be done electrically as well as by a UV source, for example by OLEDs, in which the quantum dots can be embedded.
Für die elektrische Anregung der nanoskaligen und gegebenenfalls weiterer organischer Licht emittierenden Strukturen kann eine Niederspannung verwendet werden, wobei als Spannungsquelle beispielsweise eine von 5 bis 50 Volt regelbare Spannungsquelle dient. For the electrical excitation of the nanoscale and optionally further organic light-emitting structures, a low voltage can be used, wherein as a voltage source, for example, serves a controllable from 5 to 50 volts power source.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise die Innenfläche eines mindestens abschnittsweise kugelförmigen, zylindrischen, ellipsoiden, kolbenförmigen oder ker- zenförmigen Rotationskörpers mit einer Diodenschicht beschichtet sein und dieser Rotationskörper weiter mit mindestens einer Elektrodenschicht beschichtet sein oder der Träger selbst umfasst mindestens eine Elektrodenschicht. In the case of a luminous means according to the invention, for example, the inner surface of an at least partially spherical, cylindrical, ellipsoidal, piston-shaped or core-shaped rotating body can be coated with a diode layer and this rotation body can be further coated with at least one electrode layer or the support itself comprises at least one electrode layer.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise die Innenfläche des als Substrat dienenden starren Trägers unmittelbar mit mindestens einer der für die Funktion einer Diodenschicht wesentlichen Schichten versehen sein, vorzugsweise mit einer der Elektrodenschichten bedampft, besprüht, bedruckt ist oder eine durch Spin-coating, In a luminous means according to the invention, for example, the inner surface of the rigid support serving as substrate may be provided directly with at least one of the layers essential for the function of a diode layer, preferably vapor-coated, sprayed, printed or one by spin-coating,
Sputtern, Sublimation oder ein Beschichtungsverfahren mit Schleudern, Rotieren oder Schütteln des Rotationskörpers aufgebrachte funktionswesentliche Schicht, insbesondere Elektro- denschicht aufweisen. Sputtering, sublimation or a coating process with spin, rotate or shake of the rotating body applied functionally essential layer, in particular electrode have denschicht.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise im wesentlichen die gesamte verfügbare Innenfläche oder nur eine definierte Teilfläche des als Hohlkörper ausgebildeten Trägers mit einer ein- oder mehrschichtigen Anordnung der für die Funktion der organi- sehen Leuchtdiode wesentlichen Schichten bedeckt sein. Ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel kann beispielsweise die Form einer üblichen Lampe, insbesondere einer Glühlampe, Leuchtstoffröhre, Kolbenlampe, Kugellampe oder Kerzenlampe aufweisen. Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mit Abstand von der Innenfläche des Hohlkörpers in dem Hohlraum separat von mindestens einer Schichtanordnung wenigstens eine zweite, indirekt kontaktierende und/oder Anregungsstrahlung bereitstellende Elektrode angeordnet sein. Ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel kann beispielsweise einen einer mehrschichtigen Dioden-Schicht folgenden Schichtaufbau aufweisen: eine unmittelbar auf die Innenseite des Trägers aufgebrachte erste transparente Elektrodenschicht (Anode oder Kathode), wenigstens eine auf diese Elektrodenschicht aufgebrachte Emitterschicht, wenigstens eine auf die Emitterschicht aufgebrachte zweite Elektrodenschicht. Die zweite Elektrodenschicht kann beispielsweise die innerste Schicht der Schichtanordnung sein. In the case of a luminous means according to the invention, for example, substantially all of the available inner surface or only a defined partial surface of the carrier designed as a hollow body can be covered with a single-layer or multi-layer arrangement of the layers essential for the function of the organic light-emitting diode. An illuminant according to the invention may, for example, have the shape of a conventional lamp, in particular an incandescent lamp, fluorescent tube, bulb lamp, ball lamp or candle lamp. In the case of a luminous means according to the invention, at least one second electrode providing indirect contact and / or excitation radiation can be arranged, for example, at a distance from the inner surface of the hollow body in the cavity separately from at least one layer arrangement. A luminous means according to the invention can, for example, have a layer structure following a multilayer diode layer: a first transparent electrode layer (anode or cathode) applied directly to the inside of the carrier, at least one emitter layer applied to this electrode layer, at least one second electrode layer applied to the emitter layer. The second electrode layer may, for example, be the innermost layer of the layer arrangement.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise der Hohlkörper mit wenigstens einem Lampensockel, bevorzugt mit einer Metallfassung, besonders bevorzugt mit einer gasdichten Metallfassung, versehen sein. In a luminous means according to the invention, for example, the hollow body can be provided with at least one lamp base, preferably with a metal frame, particularly preferably with a gas-tight metal frame.
Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise wenigstens eine zweite Elektrode eine annähernd punktförmige Elektrode sein, welche vorzugsweise etwa im Mittelpunkt des Hohlkörpers angeordnet ist. Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise der Hohlkörper die Form einer Kugel oder eine von der Kugelform abgeleitete Form mit Kugelabschnitt und In a luminous means according to the invention, for example, at least one second electrode may be an approximately punctiform electrode, which is preferably arranged approximately in the center of the hollow body. In a luminous means according to the invention, for example, the hollow body, the shape of a ball or a ball shape derived from the spherical shape with ball portion and
angeformtem Halsbereich (insbesondere Kolbenform, Birnenform) aufweisen und wenigstens eine zweite Elektrode kann etwa im Mittelpunkt der Kugel oder des Kugelabschnitts angeordnet sein. have molded neck portion (in particular piston shape, pear shape) and at least one second electrode may be arranged approximately in the center of the ball or the ball portion.
Alternativ kann bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel beispielsweise der Hohlkörper etwa die Form eines Zylinders aufweisen und an einem Ende ein Lampensockel oder an beiden Enden in den stirnseitigen Bereichen jeweils ein Lampensockel mit Kontaktmitteln für die elektrische Kontaktierung vorgesehen sein, wobei eine gegebenenfalls vorhandene zwei- te stabformige, drahtformige oder ringförmige Elektrode etwa im Bereich der Mittelachse des Hohlkörpers angeordnet ist. Vorteilhaft ist es, wenn man beispielsweise die nanoskaligen Strukturen in einem optisch im wesentlichen transparenten Medium anordnet, welches beispielsweise bis zu 90% Transparenz aufweisen kann, gegebenfalls auch beispielsweise bis zu 99% Transparenz, und welches als Träger für die nanoskaligen Strukturen dient. Alternatively, in the case of a luminous means according to the invention, for example, the hollow body may have approximately the shape of a cylinder and at one end a lamp base or at both ends a lamp base with contact means for the electrical contacting may be provided in each case in the frontal areas, wherein an optionally existing second, rod-shaped, wire-shaped or annular electrode is arranged approximately in the region of the central axis of the hollow body. It is advantageous if, for example, the nanoscale structures are arranged in an optically substantially transparent medium, which can have, for example, up to 90% transparency, optionally also, for example, up to 99% transparency, and which serves as a support for the nanoscale structures.
Optisch transparente Strukturen umfassen häufig auch opaleszierende und Abstrahlung vereinheitlichende Streumittel, wodurch leider die Ausbeute an Licht zu Gunsten der Gleichmäßigkeit herabgesetzt wird. Durch die Trägerung in einem Medium werden die ansonsten sehr schwierig zu handhabenden, nanoskaligen Partikel deutlich einfacher verarbeitbar; insbe- sondere das Aufbringen von energiereicher Strahlung reflektierenden Schichten kann dann einfach und gezielt auf die Fläche des Trägermediums begrenzt gezielt durchgeführt werden. Trägerstrukturen wie trockenbare Lösungen, stabile Emulsionen, flexible Folien bis hin zu schütt- und rieselfähigen Granulaten, welche sphärisch Partikular zwischen Schichten angeordnet oder in der Schichtenfolge des Leuchtmittels mit aufgeschmolzen werden, seien hier exemplarisch genannt. Optically transparent structures often also include opalescent and radiation-diffusing scattering agents, which unfortunately reduces the yield of light in favor of uniformity. By being supported in a medium, the otherwise very difficult to handle, nanoscale particles are much easier to process; In particular, the application of high-energy radiation-reflecting layers can then be carried out selectively targeted and limited to the surface of the support medium. Carrier structures such as dry solutions, stable emulsions, flexible films up to pourable and free-flowing granules, which are arranged spherically particulate between layers or melted in the layer sequence of the illuminant, are mentioned here by way of example.
Mit beispielsweise etwa 90% optischer Transparenz kann ein Medium - trotz einer gewissen Verlustrate - bereits als Träger für Leuchtmittel in Betracht kommen, bei denen Helligkeit und Effizienz das wesentliche Ziel darstellen.  With, for example, about 90% optical transparency, a medium, despite a certain loss rate, can already be considered as a carrier for illuminants, in which brightness and efficiency are the essential goals.
Mit beispielsweise 99% Transparenz werden Beleuchtungssysteme zugänglich, bei denen eine vorgegebene Lichtmischung und -Intensität sehr exakt abgestrahlt wird, was besonders bei variierter, tageslichtechter Ausleuchtung empfehlenswert ist.  With, for example, 99% transparency, lighting systems become accessible in which a given light mixture and intensity is radiated very precisely, which is particularly recommended for varied, daylight-proof illumination.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtmittels der vorgenannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Dieses umfasst beispielsweise die Schritte, dass zunächst ein Hohlkörper aus Glas, Kunststoff, Keramik oder einem anderen lichtdurchlässigen Material hergestellt wird, der bis auf eine oder mehrere im Verhältnis zur Oberfläche des Hohlkörpers verhältnismäßig kleine Öffnungen geschlossen ist, dass im nächsten Arbeitsschritt die als Träger dienende Innenseite des Hohlkörpers mit einer Emitterschicht-Anordnung umfassend Licht-Emitter in Form lumineszenter, The present invention further provides a method for producing a luminous means of the aforementioned type having the features of claim 14. This comprises, for example, the steps of first producing a hollow body made of glass, plastic, ceramic or another transparent material, with the exception of one or a plurality of relatively small openings is closed in relation to the surface of the hollow body, that in the next working step the inner side of the hollow body serving as a carrier is provided with an emitter layer arrangement comprising light-emitter in the form of luminescent,
nanoskaliger Strukturen in einer oder mehreren Schichten versehen wird und dass schließlich die verbleibende(n) Öffnung(en) des Hohlkörpers - vorzugsweise unter Schutzmedium, bevorzugt unter nicht oxidierender Gasatmosphäre, und/oder unter abgesenktem Druck - luftdicht verschlossen wird. Bevorzugt wird erfindungsgemäß weiterhin wenigstens eine weitere Schicht innen- und/oder außenseitig auf den Träger aufgebracht, die lichtstreuende, lichtlenkende, reflektierende oder die Lichtfarbe verändernde Eigenschaften hat und zumindest mit einer Teilfläche der zuvor beschichteten inneren Oberfläche des Hohlkörpers Überlappung zeigt. nanoscale structures is provided in one or more layers and that finally the remaining (s) opening (s) of the hollow body - preferably airtight under protective medium, preferably under non-oxidizing gas atmosphere, and / or under reduced pressure. According to the invention, furthermore, at least one further layer is applied on the inside and / or outside of the carrier, the light-scattering, light-directing, reflecting or the light color has changing properties and overlaps at least with a partial area of the previously coated inner surface of the hollow body.
Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eine optisch auskoppelnde Folie vorgesehen ist, kann diese Folienschicht beispielsweise zunächst als Lack, flüssige Pre-If, according to a preferred development, an optically decoupling film is provided, this film layer can be used, for example, first as a varnish, liquid pre-coating.
Polymermischung oder elastische Folie - vorzugsweise mit einer haftvermittelnden Unterschicht-Komponente mit optisch gleichen Eigenschaften - aufgebracht, durch mindestens eine der Maßnahmen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trocknung, thermische Polymerisation, photochemische Polymerisation, thermische Aushärtung mit dem Untergrund verbunden und abschließend an der frei liegenden Oberfläche zu einer der vorbeschriebenen Folientypen ausgeformt werden. Polymer mixture or elastic film - preferably with an adhesion-promoting lower-layer component having optically identical properties - applied by at least one of the measures selected from the group consisting of drying, thermal polymerization, photochemical polymerization, thermal curing connected to the substrate and finally at the exposed Surface are formed to one of the above types of film.
Eine derartige Folie kann zum Beispiel zumindest bereichsweise mit bestimmte Wellenlängenbereiche reflektierende oder die Wellenlänge umwandelnden Strukturen versehen sein oder werden. Such a film may, for example, be or will be provided at least in regions with certain wavelength ranges reflecting or wavelength-converting structures.
Weiterhin kann gemäß der Erfindung beispielsweise wenigstens eine weitere Schicht mindestens bereichsweise auf die Oberfläche des Hohlkörpers vor einer äußeren Elektrodenschicht aufgebracht werden, die opak, Licht reflektierend, Licht lenkend, die Lichtfarbe ver- ändernd oder Licht streuend ausgebildet ist, oder die äußere Elektrodenschicht kann wenigstens bereichsweise opak, Licht reflektierend oder Licht streuend ausgebildet sein, oder in dem Hohlraum können zusätzliche Licht lenkende, Licht streuende, Licht reflektierende oder die Lichtfarbe verändernde Elemente angeordnet sein. Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise mindestens eine Schicht und/oder die nanoskaligen, lumineszenten Strukturen ausgebildet werden durch Thermolyse gasgeträgerter Vorläuferverbindungen in einem Schleppgasstrom an einer aufgeheizten Kontaktfläche und nachfolgendes Überleiten des die Thermolyseprodukte enthaltenden Gases über die gekühlte - bevorzugt bereits auf gleiche Weise mit vorbereitenden Schichten versehene - Trägeroberfläche. Furthermore, according to the invention, for example, at least one further layer can be applied at least in regions to the surface of the hollow body in front of an outer electrode layer which is opaque, reflective, directing light, changing the light color or light-scattering, or at least the outer electrode layer in regions opaque, light-reflecting or light-scattering be formed, or in the cavity may be arranged additional light-directing, light-scattering, light-reflecting or light-color changing elements. According to a development of the method according to the invention, for example at least one layer and / or the nanoscale, luminescent structures can be formed by thermolysis of gas-supported precursor compounds in a drag gas stream on a heated contact surface and then passing the gas containing the thermolysis products over the cooled - preferably already in the same way preparatory layers provided - vehicle surface.
Gemäß einer möglichen Variante des Herstellungsverfahrens für ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel können beispielsweise nanoskalige, lumineszente Strukturen erzeugt werden in einer Gasphasenreaktion bei erhöhter Temperatur und gesenktem Druck per Agglomeration, bevorzugt plasmagestützter Agglomeration, -vorzugsweise zusätzlich klassiert und von makroskaligen Agglomeraten befreit - werden und direkt auf und/oder in der Trägeroberflä- che - bevorzugt bereits auf gleichsinnige Weise mit vorbereitenden Schichten versehenen Trägeroberfläche - abgeschieden werden. According to a possible variant of the production method for a luminous means according to the invention, for example nanoscale, luminescent structures can be produced in a gas phase reaction at elevated temperature and reduced pressure per agglomeration, preferably plasma-supported agglomeration, preferably additionally classified and freed of macro-scale agglomerates - and directly on and / or in the carrier surface che - preferably already in the same way with preparatory layers provided carrier surface - are deposited.
Beispielsweise kann auch zur Abscheidung mindestens einer Schicht in dem ausgebildeten Körper bei gesenktem Druck ein Plasma erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem Kunststoffkörper plasmaunterstützt zumindest eine Si02-Schicht und/oder eine ITO- Kontaktschicht abgeschieden werden. For example, a plasma can also be generated for depositing at least one layer in the formed body at reduced pressure. For example, at least one SiO 2 layer and / or one ITO contact layer can be deposited in a plastic body in a plasma-assisted manner.
Ein alternatives Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel sieht vor, dass man in einem kunststofftechnischen Formgebungsverfahren aus einer Licht emittierende nanoskalige Strukturen, insbesondere Quanten-Dots, enthaltenden Kunststoffmasse einen formstabilen Hohlkörper formt, der mindestens teilweise als Rotationskörper ausgeformt ist und der bis auf eine oder mehrere im Verhältnis zur Oberfläche des Hohlkörpers verhältnismäßig kleine Öffnungen geschlossen ist und dass schließlich die verbleibende(n) Öff- nung(en) des Hohlkörpers - vorzugsweise unter Schutzmedium, bevorzugt unter nicht oxi- dierender Gasatmosphäre, und/oder unter abgesenktem Druck - luftdicht verschlossen wird. An alternative manufacturing method for a light-emitting device according to the invention provides that in a plastic-technical molding process from a light-emitting nanoscale structures, in particular quantum dots, containing plastic molding a dimensionally stable hollow body, which is at least partially formed as a rotational body and the one or more in the Ratio relative to the surface of the hollow body relatively small openings is closed and that finally the remaining (s) opening (s) of the hollow body - preferably under protective medium, preferably under non-oxidizing gas atmosphere, and / or under reduced pressure - is hermetically sealed.
Die beiden bevorzugten Alternativen, um einen als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger mit den Licht emittierenden nanoskaligen Strukturen, insbesondere Quanten-Dots zu versehen, sind zum einen die mindestens einseitige Beschichtung eines solchen Trägers mit wenigstens einer die Quanten-Dots enthaltenden Schicht und zum anderen die Einbettung der Quanten-Dots in den als Rotationsfläche ausgebildeten Träger. Für die Erzeugung oder Aufbringung einer solchen Schicht gemäß der erstgenannten Alternative eignen sich grundsätzlich dem Fachmann für derartige Anwendungen bekannte Methoden, insbesondere sol- che Methoden, die für die Erzeugung dünner Schichten geeignet sind. Bei der letztgenannten Alternative kann der Träger beispielsweise ein thermoplastisches Material umfassen wie zum Beispiel PMMA oder Polycarbonat und bei der Herstellung des Trägers durch ein kunststofftechnisches Formgebungsverfahren wie zum Beispiel Spritzgießen oder Blasformen kann das verwendete Trägermaterial bereits vor der Durchführung des Formgebungsverfah- rens die Quanten-Dots in der thermoplastischen Masse enthalten. The two preferred alternatives for providing a carrier designed as a dimensionally stable surface of revolution with the light-emitting nanoscale structures, in particular quantum dots, are, on the one hand, the at least one-sided coating of such a carrier with at least one layer containing the quantum dots and, secondly, the embedding the quantum dots in the trained as a rotation surface carrier. For the production or application of such a layer according to the former alternative, methods known to those skilled in the art are generally suitable for such applications, in particular those methods which are suitable for the production of thin layers. In the latter alternative, the support may comprise, for example, a thermoplastic material such as PMMA or polycarbonate, and in the preparation of the support by a plastic molding process such as injection molding or blow molding, the support material used may be the quantum dots prior to performing the molding process contained in the thermoplastic composition.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht durch ein Leuchtmittel gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung; Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. Showing: 1 shows a schematically simplified sectional view through a lighting means according to a first exemplary embodiment of the present invention;
Figur 2 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht durch ein Leuchtmittel gemäß einer beispielhaften zweiten alternativen Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. Figure 2 is a schematically simplified sectional view through a lighting means according to an exemplary second alternative embodiment of the present invention.
Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen und anhand dieser wird eine erste beispielhafte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung erläutert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, um einen rotationssymmetrischen Hohlkörper 12, der etwa eine Kolben- oder Birnenform aufweist und somit von der äußeren Form her einer herkömmlichen Glühlampe ähnelt. Neben dem leuchtenden Hohlkörper 12 weist das Leuchtmittel 10 einen etwa zylindrischen Lampensockel 1 1 auf, der beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein kann, so dass das Leuchtmittel mit dem Lampensockel in eine Lampenfassung hinein geschraubt werden kann. Dadurch ergibt sich eine Kompatibilität mit einer herkömmlichen Lampe und der Benutzer kann dieses in eine bestehende Leuchte mit genormter Lampenfassung hinein schrauben. Der Lampensockel 1 1 kann auch gleichzeitig für die elektrische Kontaktierung des Leuchtmittels dienen und dazu die üblichen Kontakte aufweisen. Der Bereich des Lampensockels unterscheidet sich jedoch von einem herkömmlichenReference is first made to FIG. 1, and with reference to which a first exemplary embodiment of the present invention will be explained. In the present exemplary embodiment, the luminous means according to the invention, which is denoted overall by the reference numeral 10, is a rotationally symmetrical hollow body 12, which has approximately a piston or pear shape and thus resembles a conventional incandescent lamp from the external shape. In addition to the luminous hollow body 12, the luminous means 10 has an approximately cylindrical lamp cap 1 1, which may for example be provided with a thread, so that the lamp can be screwed with the lamp cap into a lamp socket. This results in compatibility with a conventional lamp and the user can screw it into an existing luminaire with a standardized lamp socket. The lamp base 1 1 can also serve simultaneously for the electrical contacting of the lamp and to have the usual contacts. However, the area of the lamp cap differs from a conventional one
Leuchtmittel in soweit, als im Innenraum etwa im Bereich des Lampensockels beispielsweise etwa mittig eine LED 13 eingesetzt ist, die UV-Strahlung in das Innere 14 des Hohlkörpers 12 hinein abgibt, gegebenenfalls bei ausreichender Schichtdicke der lumineszierenden Schicht auch stirnseitig in diese hinein, wobei diese Schicht dann als Lichtleiter fungiert. Die UV-Strahlung beaufschlagt in beiden Fällen die Schicht 15, in der sich die nanoskaligen Licht abgebenden Strukturen 16 beispielswiese in Form von Quantendot-LEDs (QD-LEDs) befinden. Diese werden durch die UV-Strahlung angeregt und emittieren dadurch Licht. Außenseitig zu dieser Licht emittierenden Schicht 15 weist der Hohlkörper 12 eine Licht auskoppelnde Schicht 17 auf, bei der es sich zum Beispiel um eine Prismenfolie handeln kann, die die Aufgabe hat, dass in der Licht emittierenden Schicht durch die QD-LEDs 16 erzeugte Licht auszukoppeln, so dass es in etwa senkrecht zur Oberfläche des Hohlkörpers 12 von diesem nach außen hin abgestrahlt wird. Da der Hohlkörper ein Rotationskörper in Kolbenform ist, der abschnittsweise einer Kugel ähnelt, wird somit von dem Leuchtmittel im wesentlichen in alle Raumrichtungen hinein Licht abgestrahlt. Illuminant in so far as, for example, approximately centrally in the interior of an LED 13 is inserted in the interior, the UV radiation into the interior 14 of the hollow body 12 into it, optionally with sufficient layer thickness of the luminescent layer and the front side into this, wherein this Layer then acts as a light guide. In both cases, the UV radiation acts on the layer 15 in which the nanoscale light-emitting structures 16 are located, for example, in the form of quantum dot LEDs (QD LEDs). These are excited by the UV radiation and emit light thereby. On the outside of this light-emitting layer 15, the hollow body 12 has a light-outcoupling layer 17, which may be, for example, a prism sheet, which has the task of coupling light generated in the light-emitting layer by the QD LEDs 16 , so that it is emitted approximately perpendicular to the surface of the hollow body 12 of this outwardly. Since the hollow body is a body of revolution in the form of a piston, which is similar in sections to a sphere, light is thus radiated from the illuminant substantially in all spatial directions.
Figur 2 zeigt eine in der äußeren Form ähnliche Variante eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels 10, welches jedoch anders als bei der zuvor beschriebenen Variante von Figur 1 nicht eine Anregung der Licht abgebenden nanoskaligen Strukturen durch UV-Licht, sondern eine elektrische Anregung vorsieht. Bei dieser Variante besteht der rotationssymmetrische Hohlkörper 12 in Kolbenform (Form etwa einer Glühlampe) aus einer Trägerschicht 18, in die Quantendot-LEDs 16 eingebettet sind. Die Trägerschicht 18 ist in diesem Fall wenigstens teilweise lichtdurchlässig und besteht beispielswiese aus Glas, Acrylglas oder einem anderen geeigneten Kunststoff. Man kann alternativ auch beispielsweise einen Träger aus Metall wie Aluminium oder dergleichen verwenden und darauf eine weitere transparente Schicht aufbringen, die die Quantendots enthält. Auf die Trägerschicht ist in dem Ausführungsbeispiel innenseitig eine erste Elektrodenschicht 20, beispielsweise die Anodenschicht aufge- bracht. Außenseitig ist auf die Trägerschicht wenigstens eine weitere Elektrodenschicht 21 , beispielsweise eine Kathodenschicht aufgebracht. Über die Anodenschicht 20 und die Kathodenschicht 21 können die QD-LEDs kontaktiert und zur Lichtabstrahlung angeregt werden. Die vorgenannten Beispiele beschreiben erfindungsgemäße Leuchtmittel mit vergleichsweise einfachem Aufbau. Der Schichtaufbau des Rotationskörpers kann selbstverständlich in beiden Ausführungsbeispielen wesentlich komplexer sein. Beispielsweise können zusätzlich zu den genannten Schichten p-dotierte Lochleitungsschichten (HTL), n-dotierte Elektronenleitungsschichten (ETL), energiereiche Strahlung reflektierende Schichten zum Schutz der Licht emittierenden Schicht gegen UV-Strahlung oder Schichten mit anderen optischen Funktionen, insbesondere lichtstreuende, lichtlenkende, reflektierende Schichten oder Schichten mit die Lichtfarbe verändernden Eigenschaften vorgesehen sein. Weiterhin können auch mehrere Schichten mit lumineszierenden nanoskaligen Strukturen vorhanden sein, die sich über die Fläche des Rotationskörpers oder auch nur bereichsweise überlappen. FIG. 2 shows a variant of a luminous means 10 according to the invention that is similar in its outer form, but unlike the previously described variant of FIG an excitation of light emitting nanoscale structures by UV light, but provides an electrical stimulation. In this variant, the rotationally symmetrical hollow body 12 in the form of a piston (shape, for example, an incandescent lamp) consists of a carrier layer 18 in which quantum dot LEDs 16 are embedded. The carrier layer 18 is in this case at least partially translucent and consists for example of glass, acrylic glass or other suitable plastic. Alternatively, for example, one may use a metal support such as aluminum or the like and apply another transparent layer thereon containing the quantum dots. In the exemplary embodiment, a first electrode layer 20, for example the anode layer, is applied to the carrier layer on the inside. On the outside, at least one further electrode layer 21, for example a cathode layer, is applied to the carrier layer. Via the anode layer 20 and the cathode layer 21, the QD LEDs can be contacted and excited to emit light. The above examples describe illuminants according to the invention with a comparatively simple structure. Of course, the layer structure of the rotating body can be significantly more complex in both embodiments. For example, in addition to the layers mentioned, p-doped hole-line layers (HTL), n-doped electron-conducting layers (ETL), high-energy radiation-reflecting layers for protecting the light-emitting layer against UV radiation or layers with other optical functions, in particular light-scattering, light-directing, reflective Layers or layers with the light color changing properties can be provided. Furthermore, it is also possible for there to be a plurality of layers with luminescent nanoscale structures which overlap over the surface of the rotation body or even in regions.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Leuchtmittel 10 bulbs
1 1 Lampensockel 1 1 lamp socket
12 Hohlkörper  12 hollow bodies
13 LED  13 LED
14 Inneres des Hohlkörpers 14 inside of the hollow body
15 Licht emittierende Schicht 16 QD-LEDs 15 light-emitting layer 16 QD LEDs
17 Licht auskoppelnde Schicht 17 light decoupling layer
18 Trägerschicht 18 carrier layer
20 Anodenschicht  20 anode layer
21 Kathodenschicht  21 cathode layer

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1 . Leuchtmittel aufweisend nanoskalige, sichtbares Licht emittierende Strukturen, dadurch gekennzeichnet, dass an, auf oder in einem als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger zumindest bereichsweise mindestens eine über nanoskalige, lumineszente, diskrete Strukturen Licht emittierende Einrichtung angeordnet ist. 1 . Light source having nanoscale, visible light-emitting structures, characterized in that at least on a nanoscale, luminescent, discrete structures light-emitting device is arranged on, on or in a support designed as a dimensionally stable surface rotation at least.
2. Leuchtmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Strukturen der Licht emittierenden Einrichtung mindestens teilweise als Quanten-Dots ausgebildet sind. 2. Lamp according to claim 1, characterized in that the nanoscale structures of the light-emitting device are at least partially formed as quantum dots.
3. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Strukturen mindestens teilweise als anorganische, Bindungen aufweisende Strukturen ausgebildet sind, bevorzugt enthaltend mindestens eines der Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, Bi, C, Cd, Si, Ge, Ga, In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te und Zn. 3. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale structures are at least partially formed as inorganic, bonds having structures, preferably containing at least one of the elements selected from the group consisting of B, Bi, C, Cd, Si, Ge , Ga, In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te and Zn.
4. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses sichtbares Licht mit einem Farbwiedergabeindex (CRI-Wert) der wellenlängenabhängigen Intensitätsverteilung zu der des Sonnenlichts von mindestens 80, bevorzugt mindes- tens 90, besonders bevorzugt mindestens 95 abstrahlt. 4. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that this visible light with a color rendering index (CRI value) of the wavelength-dependent intensity distribution to that of the sunlight of at least 80, preferably at least 90, particularly preferably at least 95 radiates.
5. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Emissionsbereich von 380 bis 680 nm mindestens 5, bevorzugt 7 bis 40, besonders bevorzugt 10 bis 30, mittlere Emissionswellenlängen der sichtbares Licht emittierenden, nanoskaligen Strukturen gleichmäßig verteilt sind. 5. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that in an emission range of 380 to 680 nm at least 5, preferably 7 to 40, particularly preferably 10 to 30, average emission wavelengths of the visible light-emitting, nanoscale structures are evenly distributed.
6. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger ein weitgehend und/oder vollständig geschlossener Hohlkörper aus Glas, Kunststoff, Keramik, Metall, oder einer Kombination dieser Materialien dient. 6. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier is a largely and / or completely closed hollow body made of glass, plastic, ceramic, metal, or a combination of these materials.
7. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung der nanoskaligen, Licht emittierenden Strukturen elektrisch oder optisch, insbesondere mittels UV-Strahlung vorgesehen ist. 7. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation of the nanoscale, light-emitting structures is provided electrically or optically, in particular by means of UV radiation.
8. Leuchtmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens eine Strahlungsquelle für UV-Strahlung oder andere energiereiche Strahlung umfasst, welche in wenigstens eine Schicht einstrahlt, in der nanoskalige photolumineszente Strukturen angeordnet sind. 8. Lamp according to claim 7, characterized in that it comprises at least one radiation source for UV radiation or other high-energy radiation, which in irradiates at least one layer in which nanoscale photoluminescent structures are arranged.
9. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses außenseitig zu mindestens einer die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen enthaltenden Schicht mindestens eine Licht auskoppelnde Schicht oder Struktur aufweist. 9. Illuminant according to one of claims 1 to 8, characterized in that this outside at least one nanoscale light-emitting structures containing layer containing at least one light auskoppelnde layer or structure.
10. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses außenseitig der die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen enthaltenden Schicht we- nigstens eine reflektierende Schicht für energiereiche Strahlung, insbesondere UV-Strahlung aufweist. 10. Lamp according to one of claims 1 to 9, characterized in that this outside of the nano-scale light-emitting structures containing layer least one reflective layer for high-energy radiation, in particular UV radiation.
1 1 . Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens eine die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen enthaltende Schicht, wenigstens eine erste Elektrodenschicht und wenigstens eine zweite Elektrodenschicht um- fasst. 1 1. Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one layer containing the nanoscale light-emitting structures, at least one first electrode layer and at least one second electrode layer.
12. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses umfasst einen als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger, nanoskalige Licht emittierende Strukturen an, auf oder in diesem Träger, wenigstens eine Strahlungsquelle für energiereiche Strahlung oder wenigstens eine Elektrode zur Anregung der Licht emittierenden Strukturen und wenigstens bereichsweise angeordnete sichtbares Licht zu einer Lichtauskopplungsseite des Trägers hin auskoppelnde Strukturen. 12. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a trained as a dimensionally stable surface rotation support, nanoscale light-emitting structures on, on or in this carrier, at least one radiation source for high-energy radiation or at least one electrode for exciting the light-emitting structures and at least partially arranged visible light to a light-outcoupling side of the carrier out-coupling structures.
13. Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Licht auskoppelnde Struktur mindestens eine optisch auskoppelnde Folie vorgesehen ist, welche insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe von Folien bestehend aus Streufolie, 13. Lamp according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least one optically Auskoppelnde film is provided as a structure auskoppelnde film, which is in particular selected from the group of films consisting of scattering film,
Prismenfolie, horizontale Lenticularfolie, vertikale Lenticularfolie, Fresnell-Linsenfolie, Prismenrasterfolie. Prism sheet, horizontal lenticular sheet, vertical lenticular sheet, Fresnel lens sheet, prism screen sheet.
14. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtmittels, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte, dass zunächst ein Hohlkörper aus Glas, Kunststoff, Keramik, Metall, einer Kombination dieser Materialien oder einem anderen geeigneten Material hergestellt wird, der bis auf eine oder mehrere im Verhältnis zur Oberfläche des Hohlkörpers verhältnismäßig kleine Öffnungen geschlossen ist, dass im nächsten Arbeitsschritt die als Träger dienende Innenseite des Hohlkörpers mit einer Emitterschicht- Anordnung umfassend Licht-Emitter in Form lumineszenter, nanoskaliger Strukturen in einer oder mehreren Schichten versehen wird und dass schließlich die verbleibende(n) Öffnungen) des Hohlkörpers - vorzugsweise unter Schutzmedium, bevorzugt unter nicht oxi- dierender Gasatmosphäre, und/oder unter abgesenktem Druck - luftdicht verschlossen wird. 14. A method for producing a luminous means, in particular according to one of the preceding claims, comprising the steps of first producing a hollow body made of glass, plastic, ceramic, metal, a combination of these materials or another suitable material, with the exception of one or more In relation to the surface of the hollow body relatively small openings is closed, that in the next step serving as a support inside of the hollow body with an emitter layer arrangement comprising light emitter in the form of luminescent, nanoscale structures in one or more layers is provided and finally that the remaining (s) openings of the hollow body - preferably airtight under protective medium, preferably under non-oxidizing gas atmosphere, and / or under reduced pressure.
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Schicht innen- und/oder außenseitig aufgebracht wird, die Licht auskoppelnde, lichtstreuende, lichtlenkende, reflektierende oder die Lichtfarbe verändernde Eigenschaften hat und zumindest mit einer Teilfläche der zuvor beschichteten inneren Oberfläche des Hohlkörpers Überlappung zeigt. 15. The method according to the preceding claim, characterized in that at least one further layer on the inside and / or outside is applied, the light auskoppelnde, light-scattering, light-guiding, reflective or light-color changing properties and at least with a partial surface of the previously coated inner surface of the hollow body shows overlap.
16. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtmittels, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem kunststofftechnischen Formgebungsverfahren aus einer Licht emittierende nanoskalige Strukturen, insbesondere Quanten-Dots, enthaltenden Kunststoff masse einen formstabilen Hohlkörper formt, der mindestens teilweise als Rotationskörper ausgeformt ist und der bis auf eine oder mehrere im Verhältnis zur Oberfläche des Hohlkörpers verhältnismäßig kleine Öffnungen geschlossen ist und dass schließlich die verbleibende(n) Öffnung(en) des Hohlkörpers - vorzugsweise unter Schutzmedium, bevorzugt unter nicht oxidierender Gasatmosphäre, und/oder unter abgesenktem Druck - luftdicht verschlossen wird. 16. A method for producing a light bulb, in particular according to one of claims 1 to 13, characterized in that in a plastic molding process from a light-emitting nanoscale structures, in particular quantum dots, containing plastic mass forms a dimensionally stable hollow body, at least partially as Is formed rotational body and is closed except for one or more relative to the surface of the hollow body relatively small openings and finally that the remaining (s) opening (s) of the hollow body - preferably under protective medium, preferably under non-oxidizing gas atmosphere, and / or under lowered pressure - is hermetically sealed.
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