JP2009540496A - 電気システム - Google Patents

Abstract

本発明は電気システム（１）に関する。本電気システム（１）は、第１電極（１１）及び第２電極（１２），第１電極（１１）と第２電極（１２）との間に設けられた発光素子（１３）とを含む発光デバイス（１０）と、第１電極（１１）と第２電極（１２）との間に電流を流すことにより発光デバイス（１０）を駆動して発光させるのに適した第１電気回路と、加熱素子（２１、１１、１２）を有する加熱デバイス（２０）と、少なくとも１つの加熱素子（２１、１１、１２）内で平面方向に電流を流すことにより加熱素子（２１、１１、１２）を駆動して熱放射（４１）を発生させるのに適した第２電気回路とを含み、加熱デバイス（２０）は第１パネル（３０）と第２パネル（３１）との間に配置され、少なくとも一方のパネル（３０、３１）は透明であり、加熱素子（２１、１１、１２）により発生された熱放射（４１）は第１及び／又は第２パネル（３０、３１）に導かれ、発光デバイス（１０）によって発生された光（４０）及び熱放射（４１）は一方の外面（３３、３４）において解放されて電気システム（１）から放出されるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光及び熱放射を使用する電気システムに関する。

近年、熱放射を発生するいろいろな型のデバイスが開発されている。例えば、極めて効率的な加熱デバイスはガラス加熱デバイスである。このようなデバイスでは、ヒーターは放射器として使用される窓、鏡、またはガラスパネル内に統合されている。ヒーターは２つの薄い透明金属層または金属酸化物層からなり、これらはガラスパネル上に配置されている。パネルは、ガラスが上記デバイスの外側に位置し、金属層または金属酸化物層が内側に位置するように組立てられる。金属層または金属酸化物層は空洞（cavity）によって分離されている。一方の金属層または金属酸化物層がヒーターとして使用される。他方の金属層または金属酸化物層は反射器として動作する。この構造は、ほぼ全ての熱が上記熱デバイスの一方の側に転送されることを保証する。

ＬＥＤまたはＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）を使用する薄い構造からなる発光デバイスが公知である。

US 6,433,476 B1に開示されているディスプレイシステムは、第１及び第２の層、上記第１の電極の上に位置する蛍光層、及び上記蛍光層の上に位置する誘電層を含む。第１及び第２のコネクタが、上記第１及び第２の電極の１つに電気的に結合されている。動作中蛍光層が光を放出し、熱が発生する。不都合なことには、この少しの熱は、ディスプレイを正常に動作させるのに十分に温度を上昇させるために、ＬＥＤの液晶材料を暖めるだけにしか使用することができない。

本発明の目的は、コンパクト且つ簡単な構成で光及び熱放射を発生する電気システムを提供することであり、上記電気システムは十分な熱放射及び光を発生して電気システムから放出することができる。

この目的は、本発明の特許請求の範囲の請求項１に記載されている電気システムによって達成される。本発明のシステムの有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。

光及び熱放射を発生する電気システムは、第１及び第２の電極，第１の電極と第２の電極との間に設けられている発光素子を有する発光デバイスと、加熱素子を有する加熱デバイスと、を含み、上記発光デバイス及び加熱デバイスは第１のパネルと第２のパネルとの間に配置され、少なくとも一方のパネルは透明であり、上記加熱素子は、上記加熱素子が発生して上記第１及び／または第２のパネルに導かれる熱放射を放出するために電気回路内に配置され、上記発光デバイスが発生した光、及び熱放射は一方の外面において解放されて上記電気システムから放出されるようになっている。

発光デバイスと加熱デバイスとを組合せることによって、光を効率的に発生することができるコンパクトな電気システムが得られる。更に、熱放射が供給され、上記電気システムから放出されて、デバイスが配置される空間を十分に暖めることができる。有利なことに、上記発光デバイス及び加熱デバイスは、同時に、または独立的に動作させることができる。本発明の１つの可能な実施の形態では、電気システムは透明である。この場合、基体パネルはガラスまたは透明なプラスチックからなる。また、発光デバイスの構成部品、特に第１及び第２の電極及び発光素子、及び加熱デバイス、特に加熱素子は透明材料からなることができる。好ましくは、加熱素子は金属層または金属酸化物層である。可能な適用の１つは、本発明を透明な窓の形状で使用することである。日中は、発光デバイスを「切」にする。若干の光が室内に入ることができ、これは本発明の電気システムによって分離され、ＵＶ光が濾波される。加熱デバイスは室の方向に熱放射を放出するように動作させることができる。夜間は、発光デバイスを「入」にして上記室を照明することができる。この本発明の組合された電気システムは、発光デバイス及び加熱デバイスを実質的に見ることができないように、例えば、天井、壁、床等の他の応用に統合することもできる。また、コンパクトな加熱及び発光システムは、材料の節約にもなる。

好ましくは、加熱素子と第１のパネルとの間に第１の空洞を設ける。本発明の好ましい実施の形態では、第１のパネルに反射層が設けられ、熱放射を第２のパネルの方向に反射させる。コンパクトな電気システムを得るために、第１及び／または第２の電極を、熱放射を付加的に放出する加熱素子として機能させることができる。発光デバイスの第１及び／または第２の電極は、熱放射を放出する加熱素子として加熱デバイスと共用することができる。以上のように、２枚のパネル間に配置される発光及び加熱デバイスの両側を限定するパネルを２枚使用するだけで、極めて薄く且つコンパクトな電気システムを得ることができる。

本発明のデバイスの好ましい実施の形態では、少なくとも一方の電極、及び／または加熱素子、及び／または反射層は、パネル間に位置決めされる透明な金属層であるか、または金属酸化物層である。透明な金属層の例は、銅、銀、または金である。透明な金属酸化物層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなることができる。本発明の一実施の形態では、発生した熱放射は両外面において解放され、上記電気システムから出て行く。改変例では、熱放射は電気システムの一方の側だけから出て行き、加熱素子の表面上に放出される熱放射の少なくとも一部分は、殆ど全ての熱放射を反射する上記反射層に導かれる。このように、電気システムは、熱放射を一方の側だけから放出し、発生した光は本発明のシステムの全ての側から放出することができる。また、第１の電極または第２の電極は反射性であることができる。この場合、放出される光は一方の側だけからシステムを出て行くことができる。有利なことに、電気システムは発生した光を、熱放射が解放されるのと同一の表面において本発明のシステムから放出させる構造を含む。

好ましくは、発光デバイスはＯＬＥＤであり、発光素子は有機層である。最も重要な長所の１つは、ＯＬＥＤが極めて薄く且つフラットな構造を有する極めて効率的な光源であるということである。好ましくは、一方の電極は陽極であり、第２の電極は陰極である。両電極の間に、有機層が位置決めされている。本発明の好ましい実施の形態では、有機層は多層構造からなることができる。

本発明の別の実施の形態によれば、発光素子はＬＥＤであることができる。加熱デバイスと、発光素子としてのＬＥＤを含む発光デバイスとの組合せは、ＯＬＥＤを使用して得られるものとほぼ同一の便益が得られる。電気システムは、第１の電極と第２の電極との間に配置された複数のＬＥＤを含むことができ、各ＬＥＤは隣接するＬＥＤまで所定の距離を有している。有利なことに、ＬＥＤは組立てられる電極を構成する。

有利なことに、発光デバイス及び加熱デバイスは重畳されており、発光デバイスと加熱デバイスとの間に中間層が配置されている。この実施の形態では、発光デバイス及び加熱デバイスが互いにスタックされている。好ましくは、第１の電極と加熱素子との間に中間層を設ける。この実施の形態では、中間層は発光デバイス及び加熱デバイスによって共用される。動作中、熱放射は加熱素子の表面において放出され、第１及び第２のパネルに導かれ、熱放射は発光デバイスを透過する。有利なことに、発生した光の一部は第１のパネルに導かれ、上記加熱デバイスを透過する。改変例では、反射層と加熱素子との間に第１の空洞を配置する。加熱素子の表面上に放出される熱放射の少なくとも一部分は反射層へ導かれ、反射層はほぼ全ての熱放射を反射する。好ましいことに、熱及び光は、電気システムの１つの共通層において反射させることができる。

もし望むならば、発光デバイスを第１及び第２のパネル上に配置する。即ち、熱放射を放出するための加熱素子として動作する第１の電極と、熱放射及び／または光を反射させる反射層として動作する第２の電極との間に複数のＬＥＤを位置決めする。

有利なのは、上記加熱素子の最高温度を20℃≦Ｔ≦100℃の範囲とし、好ましくは30℃≦Ｔ≦50℃の範囲内とすることである。光及び熱放射が本発明の電気システムから放出されるが、発光デバイス、特にＯＬＥＤまたはＬＥＤは暖められる。従って、上記発光素子は高温で動作し、より高い効率を得ることができる。

本発明の好ましい一実施の形態によれば、第１及び／または第２の空洞にはガス、特定的には不活性ガスが充填されている。改変例では、上記空洞は液体、またはガスと液体との組合せを充填することができる。好ましいことに、電気システムは電磁線を放射するので、放射領域内にいる人は温かさを感じる。有利なことに、電気システムの放射領域内の発光デバイスの構成部品、及び人、物体等を効率的に暖めることができる。

本発明の好ましい実施の形態では、第１の電極、及び／または第２の電極、及び／または加熱素子、及び／または反射層は多層構造を有する。有利には、発光デバイス及び加熱デバイスが個々の駆動回路に接続される。

本発明による発光デバイスはいろいろなシステム内に、特に、家庭適用システム、店頭照明システム、家庭照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、光ファイバ応用システム、投影システム、セルフフィットディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告表示システム、医療照明応用システム、モバイルフォンディスプレイシステム、インディケータ表示システム、装飾照明システム、または織物及び他の衣服のような柔軟な環境における電子システム等のようなシステム内に使用することができる。

上述した構成要素、並びに特許請求の範囲に記載の構成要素、及び上述した実施の形態内の、本発明に従って使用されている構成要素のサイズ、形状、材料選択、及び技術的概念には何等の特別な除外をも設けておらず、従って関連分野において公知の選択基準を制限されることなく適用することができる。

本発明の目的の付加的な細部、特色、及び長所は特許請求の範囲の従属請求項に記載されており、以下の例示として示した添付図面に基づく説明は本発明による発光デバイスの好ましい実施の形態を示している。

図１は、表面３３、３４上に光４０及び熱放射４１を放出する電気システム１を示している。発光デバイス１０及び加熱デバイス２０を含む電気システム１は透明である。発光デバイス１０は第１の電極１１及び第２の電極１２を含み、第１の電極１１と第２の電極１２との間に発光素子１３が配置されている。第１の電極１１は第１のパネル３０上に配置され、第２の電極１２は第２のパネル３１上に配列されている。第１の電極１１と第２の電極１２との間には有機層１３が配置されている。有機層１３は多層構造を構成する幾つかの有機層からなっているが、図には明示されていない。２つの電極１１、１２は陽極及び陰極として動作し、光４０は有機層１３から放出される。本発明のこの実施の形態では、第２の電極１２は加熱デバイス２０の加熱素子２１として働く。これは、“層”１２を、発光デバイス１０及び加熱デバイス２０が共用することを意味する。

発光デバイス１０及び加熱デバイス２０は、個々の駆動回路に接続される。動作中、加熱素子２１が加熱される。熱放射４１の一部分は、電気システム１の底面３３の方向に直接放出される。熱放射４１の他の部分は、上面３４に向かって導かれる。従って、発生した熱放射４１の殆ど全てが第１のパネル３０及び第２のパネル３１、及び発光デバイス１０を透過する。また、有機層１３によって放出される光４０は、第１のパネル３０及び第２のパネル３１を透過する。

改変例では、第１の電極１１を加熱素子２１として設計することができる。即ち、両電極１１、１２を加熱素子として機能させることができる。図示はしていない別の実施の形態では、第１の電極１１及び第２の電極１２は反射性であり、この反射性材料はアルミニウムからなることができる。他の材料も可能である。動作中、放出された熱放射の一部分は一方の反射性電極１１、１２によって反射される。従って、熱放射４１は、一方の表面３３、３４だけから電子システムを出て行くことになる。電極１１、１２は、光４０が両電極１１、１２を透過できるように設計することができる。

図２を参照する。電気システム１は２枚のパネル３０、３１を含んでいる。これら両パネル３０、３１の間に発光デバイス１０及び加熱デバイス２０が配列されている。第１の実施の形態と同様に、発光デバイス１０は第１の電極１１及び第２の電極１２を含み、発光素子１３は第１の電極１１と第２の電極１２との間に配置されている。第１の電極１１と、第１のパネル３０の内面上に配置されている反射層２２との間に、空洞２３が設けられている。この実施の形態では、第１の電極１１が発光デバイス１０と加熱デバイス２０とに共用される。動作中、第１の電極１１は熱放射４１を放出し、この熱放射４１は反射層２２において反射される。この実施の形態では、光４０はシステム１の両側３３、３４へ放出され、熱放射４１は底面３３だけからシステム１を出て行く。更に、第２の電極１２は、加熱デバイス２０のための加熱素子２１としても働く。別の実施の形態では、第１の電極１１及び／または第２の電極１２は、反射性材料からなることができる。この場合、放出された光４０は一方の電極１１、１２において反射され、光４０は一方の表面３３、３４だけから電気システム１を出て行く。

図３は、図２の実施の形態にほぼ類似する構造を有する電気システム１を示している。唯一の差は、第１のパネル３０の内面上にゲッタ材料２５が配置されていることである。熱放射４１及び光４０は、両側３３、３４からシステム１を出て行く。

図４に、電気システム１の別の可能な実施の形態を示す。電気システム１は、加熱デバイス２０及び発光デバイス１０を含み、これらは互いにスタックされている。発光デバイス１０と加熱デバイス２０との間に中間層３２が配置され、中間層３２は両デバイス１０、２０の“層”として共用される。図示実施の形態では、加熱デバイス２０は加熱素子２１を含み、この加熱素子２１は第１のパネル３０と中間層３２との間に挟持されている（図４ａも参照されたい）。発光デバイス１０は、第１の電極１１及び第２の電極１２を含み、両電極１１、１２の間に発光素子１３が配置されている（図４ｄ）。動作中、熱放射４１及び光４０が発生し、これらは一方の側、または両側３３、３４から上記システム１を出て行くことができる。

図４ａ−４ｇは、図４による図示電気システム１に使用することができる可能な加熱デバイス２０及び発光デバイス１０の改変実施の形態を示している。図４ｂは、加熱デバイス２０の改変実施の形態を示しており、第１のパネル３０と、中間層３２上に配列されている加熱素子２１との間に、第１の空洞２３が設けられている。図４ｃによれば、加熱デバイス２０は第１のパネル３０及び中間層３２を含み、第１のパネル３０及び中間層３２の間に、そしてこれらの対面している表面上に加熱素子２１及び反射性層２２が配置されている。中間層３２の裏側には幾つかの発光デバイス１０を配置することができ、発光デバイス１０の若干の可能な実施の形態を図４ｄ−４ｇに示してある。

図４ｅに示す発光デバイス１０では、中間層３２と第２のパネル３１とが第１の電極１１及び第２の電極１２を挟持しており、発光素子１３は両電極１１、１２の間に配列されている。第１の電極１１と中間層３２との間に、第２の空洞２４が設けられている。

図４ｆによる発光デバイス１０の実施の形態は図４ｅにほぼ類似しているが、唯一の差は、中間層３２の内面にゲッタ材料２５が固定されていることである。このゲッタ材料は、第１の電極１１と対面している。

図４ｇの実施の形態によれば、電気システム１は図４ｄに近い構造を有している。唯一の差は、有機層の代わりに複数のＬＥＤ１３が第１の電極１１と第２の電極１２との間に配置されていることである。

図示した実施の形態によれば、加熱素子２１、反射層２２、電極１１、１２、発光素子１３、パネル３０、３１、及び中間層３２は透明である。空洞２３、２４は特に乾燥した不活性ガスで充填されている。改変例では、空洞２３、２４は、ゲッタ材料、または分散材料、または蛍光体を有利に含む液体で充填することができる。有利なのは、空洞２３、２４を、対向するパネルを接続する接着結合によって電気システム内にカプセル封じする。透明で導電性の第１の電極１１及び第２の電極１２を得るために、透明材料はＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）からなることができる。好ましくは、電極１１、１２の一方を金属材料（アルミニウム層であることができる）で作成する。有利なのは、発光デバイス１０及び加熱デバイス２０を、交流または直流駆動回路に接続する。

発光デバイス１０またはヒーター２０の電極に電圧を印加すると、それぞれ、光または熱を発生する。例を、図５ａ、５ｂに示す。図５ａでは、発光デバイス１０は直流駆動回路に接続されている。第１の電極１１及び第２の電極１２には、異なる電圧が供給される。電流は垂直方向に流れ、光４０は発光素子１３から放出される。図５ｂでは、交流駆動回路が加熱デバイス２０に接続されている。熱放射４１を発生させるためには、加熱素子２１の左側に供給される電圧と、加熱素子２１の右側に供給される電圧とを異ならせる。この場合、電流は水平方向に流れて熱放射４１が放出される。図示していない別の実施の形態では、１つの電気システム内に交流及び直流駆動回路を組合せることもできる。これは、例えば図５ａによれば、第２の電極１２を交流駆動回路によって付加的に駆動できることを意味している。これにより、第２の電極１２は熱放射４１を放出し、光４０は発光デバイス１０から放出される。図示の電圧源、即ち、光を発生させるための直流源、及び熱を発生させるための交流源は、可能な例である。両電圧源は、直流、交流、またはパルス化電圧、または電流源の何れかであることができる。

電気システム１は、複数のＯＬＥＤ １３を含むことができる。電気システム１から放出される光４０の色を容易に変化させるために、各ＯＬＥＤ １３を個々の駆動回路に接続することができる。有利なことには、ＯＬＥＤ １３は単一の色、または複数の色を表示することができる。多色ディスプレイを得るためには、ＲＧＢ選択性堆積法を使用できることは明白である。

これらの実施の形態による発光デバイス１０は、有効照明に十分な強度を与える内側及び外側の光を発生するように特に構成されており、従って、“光”という用語は可視光及び不可視光（例えば、ＵＶ、ＩＲ）、または両者の組合せを含む。更に、加熱素子２１、反射素子２２、及び／または電極１１、１２は、500ｎｍより薄い厚みを有している。

本発明の第１の実施の形態による電気システムの概要図である。 本発明の第２の実施の形態による電気システムを示す図である。 本発明の第３の実施の形態による電気システムを示す図である。 本発明の第４の実施の形態による電気システムを示す図である。 図４の電気システムによる加熱デバイスを示す図である。 図４の電気システムによる加熱デバイスの別の実施の形態を示す図である。 図４の電気システムによる加熱デバイスのさらなる実施の形態を示す図である。 図４の電気システムによる発光デバイスを示す図である。 図４の電気システムによる発光デバイスの別の実施の形態を示す図である。 図４の電気システムによる発光デバイスのさらなる実施の形態を示す図である。 図４の電気システムによる発光デバイスの付加的な実施の形態を示す図である。 駆動回路に接続された発光デバイスの可能な実施の形態を示す図である。 駆動回路に接続された加熱デバイスの実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ 電気システム
１０ 発光デバイス
１１ 第１の電極
１２ 第２の電極
１３ 発光素子、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ
２０ 加熱デバイス
２１ 加熱素子
２２ 反射層
２３ 第１の空洞
２４ 第２の空洞
２５ ゲッタ材料
３０ 第１のパネル
３１ 第２のパネル
３２ 中間層
３３ 電気システムの表面
３４ 電気システムの表面
４０ 光
４１ 熱放射

Claims (17)

1. 光（４０）及び熱放射（４１）を発生する電気システム（１）であって、
   第１の電極（１１）及び第２の電極（１２）、及び上記第１の電極（１１）と上記第２の電極（１２）との間に設けられている発光素子（１３）を含む発光デバイス（１０）と、
   加熱素子（２１、１１、１２）を有する加熱デバイス（２０）と、
   を含み、
   上記発光デバイス（１０）及び上記加熱デバイス（２０）は、第１のパネル（３０）と第２のパネル（３１）との間に配置され、上記パネル（３０、３１）の少なくとも一方は透明であり、
   上記加熱素子（２１、１１、１２）は熱放射（４１）を放出するために電気回路内に配置され、上記熱放射（４１）は上記加熱素子（２１、１１、１２）によって発生されて上記第１のパネル（３０）及び／または上記第２のパネル（３１）に導かれ、
   上記発光デバイス（１０）によって発生された光（４０）、及び上記熱放射（４１）は、一方の外面（３３、３４）において解放されて上記電気システム（１）を出て行くことを特徴とする電気システム。
2. 上記加熱素子（２１、１１、１２）と上記第１のパネル（３０）との間に第１の空洞（２３）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気システム。
3. 上記第１のパネル（３０）に反射層（２２）が設けられ、上記熱放射（４１）を上記第２のパネル（３１）の方向に反射させることを特徴とする請求項１または２に記載の電気システム。
4. 上記第１の電極（１１）及び／または上記第２の電極（１２）が、上記熱放射（４１）を放出する加熱素子（２１）として機能することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気システム。
5. 上記第１の電極（１１）または上記第２の電極（１２）は反射性であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電気システム。
6. 上記電極（１１、１２）の少なくとも一方、及び／または上記加熱素子（２１）、及び／または上記反射層（２２）は、上記パネル（３０、３１）の間に位置決めされている透明な金属層、または金属酸化物層であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電気システム。
7. 上記発光デバイス（１０）はＯＬＥＤであって、上記発光素子（１３）が有機層であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電気システム。
8. 上記発光デバイス（１０）は複数の発光素子（１３）を含み、各発光素子（１３）はＬＥＤまたはＯＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電気システム。
9. 上記発光デバイス（１０）及び上記加熱デバイス（２０）は重畳されており、上記発光デバイス（１０）と上記加熱デバイス（２０）との間に中間層（３２）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電気システム。
10. 上記中間層（３２）は、上記第１の電極（１１）と上記加熱素子（２１）との間に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の電気システム。
11. 上記加熱素子（２１）は、上記第１のパネル（３０）と上記中間層（３２）との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の電気システム。
12. 上記第１の空洞（２３）は、上記反射層（２２）と上記加熱素子（２１、１１、１２）との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の電気システム。
13. 上記発光デバイス（１０）は第２の空洞（２４）を含み、上記第２の空洞（２４）は上記第１の電極（１１）と上記中間層（３２）との間に、または上記第１の電極（１１）と上記第２のパネル（３１）との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の電気システム。
14. 上記第１の電極（１１）、及び／または上記第２の電極（１２）、及び／または上記加熱素子（２１）、及び／または上記反射層（２２）は、多層構造を構成していることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の電気システム。
15. 上記第１の空洞（２３）及び／または上記第２の空洞（２４）は、ゲッタ材料（２５）を含むことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の電気システム。
16. 請求項１乃至１５の何れか１項による電気システム（１）を含むＬＣＤディスプレイ、特にモータービークルのＬＣＤディスプレイ。
17. 請求項１乃至１５の何れか１項による電気システム（１）を含む鏡、特にモータービークルの後方を見るための鏡。

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