JP2010529611A - 自立発光フィルム及び蛍光体強化された照明システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自立発光フィルム１０、蛍光体強化された照明システム、及び自立発光フィルムを製造する方法に関する。自立発光フィルムは、発光粒子２０及び有機ポリマー３０を有する。前記発光粒子は、当該発光粒子に作用する当該作用する光の少なくとも一部を吸収し、吸収された光を変換光に変換するために配される発光物質を有する。前記変換光は、当該作用する光と異なる所定のスペクトルを持つ。有機ポリマーは、前記自立発光フィルムを形成するために発光粒子と相互接続し、自立発光フィルムが１０重量パーセント未満の有機ポリマーを有する。本発明による方策の効果は、発光粒子の最密充填が実質的に均一な自立発光フィルムを生成することである。

Description

本発明は、自立発光フィルムに関する。

本発明は、自立発光フィルムを有する蛍光体強化された照明システム、及び自立発光フィルムを作る方法にも関する。

自立物質内に分散される蛍光体を持つ自立蛍光カバーは、それ自体知られている。これらは、なかでも、発光ダイオードのスペクトル出力をシフトし、変化し、及び／又は強化するための蛍光体強化された発光ダイオードにおいて使われる。既知の自立蛍光カバーは、発光ダイオードの光発光ダイをカバーするように配される。自立物質内に分散される蛍光物質は、光発光ダイにより放射される光の少なくとも一部を吸収し、吸収された光を所定のスペクトルを持つ光に変換する。蛍光物質により変換された光は、蛍光物質により吸収されない光発光ダイにより放射される光の一部と共に、蛍光体強化された発光ダイオードにより、その後放射される。

通常、自立蛍光カバーは、蛍光物質の遠隔配置に結果としてなる。この遠隔配置は、遠隔蛍光体構成とも呼ばれる。遠隔蛍光体構成を使用するときの利点は、蛍光物質の変換効率及び寿命が改善され、選択する発光物質の範囲が改善されるということである。

斯様な自立蛍光カバーは、透明なプラスチック及び蛍光体添加物を含む融解液体でモールドを満たすことにより製作される透過的光学要素が開示されている国際特許出願公開公報ＷＯ２００５／０２５８３１から知られている。融解した液体が凝固できることは、そこに分散された蛍光体を持つ透過的光学要素を作ることになる。

自立蛍光カバーを使用することの欠点は、蛍光カバーから放射される光の均一性が最適でないということである。

自立カバーから放射される光の均一性を改良することが、本発明の目的である。

本発明の第１の態様によると、この目的は、請求項１に記載の自立発光フィルムで達成される。本発明の第２の態様によると、この目的は、請求項６に記載の蛍光体強化された照明システムで達成される。本発明による自立発光フィルムは、発光粒子及び有機ポリマーを有し、前記発光粒子は、当該発光粒子に当たる当該作用する光の少なくとも一部を吸収し、吸収された光を当該作用する光と異なる所定のスペクトルを持つ変換光に変換するために配される発光物質を有し、前記有機ポリマーが前記自立発光フィルムを形成するために発光粒子と相互接続し、自立発光フィルムが１０重量パーセント未満の有機ポリマーを有する。

本発明による自立発光フィルムの効果は、発光粒子が実質的に均一な自立発光フィルムを生成する最密充填で配されるということである。有機ポリマー物質の非常に小さな量だけが、自立発光フィルムに取り付けられる発光粒子を保持するために必要とされる。自立発光フィルムの発光粒子の均一な分布のため、自立発光フィルムにより放射される変換光も、実質的に均一になるだろう。既知の透過的光学要素において、透明なプラスチックは、透過的光学要素により放射される光の光学特性に影響し、放射された光の均一性を概して低減する透過的光学要素の重要な部分を形成する。さらにまた、蛍光体添加物は、透明なプラスチックに分散される。透明なプラスチックの硬化の間、蛍光体添加物の良好な分布を維持することは比較的困難であり、これは透明なプラスチックにおいて蛍光体添加物の均一でない分布に結果としてなり、これによって放射される光の均一性が最適でなくなる。本発明による自立発光フィルムにおいて、発光粒子の最密充填は、自立発光フィルムの発光粒子の分布が実質的に均一であることを確実にし、自立発光フィルムから放射される光の改良された均一性に結果としてなる。

本発明による自立発光フィルムの他の利点は、自立発光フィルムの発光粒子の濃度が非常に高いということである。結果として、自立発光フィルムは、作用する光の予め定められた一部を変換光に変換するために比較的薄い。例えば、作用する光が紫外線光であるとき、好ましくは、すべての作用する光は自立発光フィルムにより可視光である変換光に変換される。斯様な実施例において、１００マイクロメートル未満の厚さを持つ自立発光フィルムは、実質的にすべての作用する光を変換光に変換することを要求される。

本発明による自立発光フィルムのさらに他の利点は、自立発光フィルムの光学特性が、蛍光体強化された光源を生成するために自立発光フィルムを光源に付与する前に決定できるということである。通常、発光物質は、発光ダイオードのダイをカバーするドロップレットで付与される。斯様なドロップレットは、発光物質の均一な分布を概して有しない。さらにまた、例えば、発光物質のドロップレットの厚さから生じる正確な光学特性は、制御するのが困難で、前もって決定できない。本発明による自立発光フィルムを使用するとき、吸収度及び発光特性のような光学特性は、自立発光フィルムが自立であるという事実のため前もって決定できる。自立発光フィルムの光学特性は、例えば、発光ダイオードの発光スペクトルのような、光学特性と整合される。しばしば、発光ダイオードの光学特性がわずかに異なるので、発光ダイオードは、実質的に同じ光学特性を持つ発光ダイオードを収集するためにしばしばランク分けされる。ランク分けのこの同じ原則が自立発光フィルムに適用され、その後、特定の光学特性の発光ダイオードは、必要な発光特性を持つ蛍光体強化された照明システムを生成するために所定の光学特性を持つ自立発光フィルムと組み合わされる。自立発光フィルムが自立であるという事実のため、特定の色温度のような所望の特性を得るために、整合光源、例えば整合発光ダイオードと組み合わされる前に、何れの光学要素とも実質的に同じ態様で処理でき特徴づけられる。

この明細書において、所定のスペクトルの光は、例えば、所定の波長周辺の特定の帯域幅を持つ光を含むか、又は、例えば、１つの原色若しくは複数の原色を含む。前記所定の波長は、例えば、放射電力スペクトル分布の平均波長である。前記原色の光は、例えば、赤、緑、青の光のような最も一般の原色を含む。例えば、赤、緑及び青の光の特定の組合せを選択することにより、白色を含む実質的にあらゆる色は、自立発光フィルムにより生成できる。光源が紫外線光を放射する発光ダイオードである場合、発光物質は、紫外線光を例えば白色の変換光に変換する。光源が青色を放射する発光ダイオードである場合、発光物質は、青い光の一部を例えば白色の光を得るために黄色の光に変換する。斯様なシステムにおいて、青い光は全ては吸収されず、部分的に漏れて、黄色の光と混合され、全体のスペクトルが白色に見える。

自立発光フィルムの実施例において、前記有機ポリマーは、超高分子量ポリマー及び／又は可塑性ポリマーを有する。超高分子量ポリマーは、１，０００，０００を上回る分子量を持つ。これらの超高分子量ポリマーは、可塑性である。超高分子量ポリマーを使用する利点は、発光粒子の高い内容にもかかわらず、自立発光フィルムが比較的強く、クラック形成及び粉砕に弱くないように、超高分子量ポリマーが発光粒子と相互接続することである。可塑性ポリマーは、圧力の下にあるとき一般にネックを形成して、特定の長さまで引っ張れる。可塑性ポリマーを使用することは、変形可能及び可撓性自立発光フィルムに結果としてなる。超高分子量ポリマーの処理は、溶媒を含む。超高分子量ポリマーは、例えば、先ず溶媒に溶かされ、発光粒子の追加が後続する。前記溶媒は、例えば、乾燥又は抽出により除去される。あるいは、超高分子量ポリマーは、粉として発光粒子と混合され、フィルムを作るためにミリングされる。

自立発光フィルムの実施例において、あるサイズの発光粒子は、樹脂で充満されるための多孔性自立発光フィルムを生成する。この実施例の利点は、多孔性自立発光フィルムが、例えば、樹脂で多孔性自立発光フィルムを充満することにより固定されるということである。自立発光フィルムは、例えば、可撓性であり、樹脂の充満を介して固定される所定の形式に従って成形される。蛍光体強化された照明システムの実施例において、光源は樹脂に封入され、自立発光フィルムは樹脂で充満される。例えば、発光ダイオードのダイは、通常、ダイを環境影響から保護するため、ダイとその周囲との間の屈折率の変化を低減することによりダイからの光発光を促進するために、樹脂に埋められる。自立発光物質がダイに付与されるとき、ダイが囲まれる樹脂と同じ樹脂で自立発光フィルムを充満することは、自立発光フィルムの屈折率がダイの封入物の屈折率と実質的に等しいので、蛍光体強化された照明システムの光学特性を更に改善する。通常、異なる屈折率を持つ２つの物質を分離するインタフェースによって、光の一部がインタフェースから反射する。自立発光フィルムがダイを封入するために用いられるのと同じ樹脂で埋め込まれないとき、発光ダイオードのダイにより放射される光の一部はダイへ戻るように反射され、部分的に吸収され、発光ダイオードの効率を低下させる。ダイを封入するために用いるのと同じ樹脂で自立発光フィルムを充満させることで、自立発光フィルムの屈折率は、ダイを囲む樹脂の屈折率と実質的に等しい。封入している樹脂と、ダイから放射される光の反射を回避する自立発光フィルムとの間に実質的にインタフェースが発生せず、したがって、効率を改善する。例えば、シリコン・ゴムが、樹脂として用いられる。シリコン・ゴムは紫外線光に実質的に透明であるので、シリコン・ゴムが紫外線光を放射する発光ダイオードの封入物質として特に用いられる。

自立発光フィルムの実施例において、発光粒子は、異なる発光物質の混合物を有する。この実施例の利点は、異なる発光物質の混合物の使用が、自立発光フィルムにより放射される変換光の演色評価数を概して改善するということである。演色評価数（ＣＲＩとしても示される）は、特定の温度で黒体のスペクトルを再生する光源の能力の尺度である。特に一般的な照明アプリケーションにおいて、比較的高い演色評価数は、対象物を照明するとき感知される色が対応する色温度の白熱灯のような黒体源で照明されるときと実質的に等しいことを保証するために必要とされる。異なる発光物質の混合物を使用して、設計者が、変換光のスペクトルを調整するか、又は太陽により放射される光とかなり似ている黒体放射体のスペクトルにかなり似せるために混合された、作用する光及び変換光のスペクトルを調整することを可能にする。

自立発光フィルムの実施例において、自立発光フィルムは、第１の発光粒子を有し、第２の発光粒子を有して、第１の発光粒子が発光物質を有するか、又は第２の発光粒子と異なる発光物質の混合物を有する。この実施例の利点は、自立発光フィルムにより放射される光のスペクトルを比較的単純に変更可能であるということである。例えば、所定の比率で異なる発光粒子を混合して、変換光の特定のスペクトルが生成できる。比率を変えるか、又は例えば第１の発光粒子及び／又は第２の発光粒子の発光物質を交換することが、特定のスペクトルを変える。

蛍光体強化された照明システムの実施例において、光源により放射される光のスペクトルは、紫外線光及び／又は青い光を有する。

蛍光体強化された照明システムの実施例において、自立発光フィルムは、光源と、光を反射して当該光源の方へ戻す反射層との間に配される。自立フィルムと光源との間、及び自立フィルムと反射層との間に、実質的に半透明の種々異なる物質の追加の層又は複数の追加の層があってもよい。斯様な蛍光体強化された照明システムは、自立発光フィルムと実質的に平行の方向の光を放射し、蛍光体強化されたサイド放射照明システムに結果としてなる。

第３の本発明の態様によると、前記目的は、請求項１０に記載の自立発光フィルムを製造する方法で達成される。

自立発光フィルムを製造するための製造方法の実施例において、当該方法は、
-超高分子量ポリマーを有する溶液に発光粒子を混合して、１０重量パーセント未満の超高分子量ポリマーを有する溶液を生成するステップと、
-自立発光フィルムを生成するため前記超高分子量ポリマーを硬化させるステップとを有する。

製造方法は、更に、超高分子量ポリマー及び発光粒子を有する溶液を流し込むステップと、溶媒を除去するステップとを有する。この製造方法は、自立フィルムを形成するための超高分子量ポリマーの処理を可能にする。

自立発光フィルムを製造するための製造方法の実施例において、当該方法は、
-１０重量パーセント未満の可塑性ポリマーを有する混合物を生成するため、発光粒子を可塑性ポリマーの粒子と混合するステップと、
-自立発光フィルムを生成するため、前記可塑性ポリマーを介して発光粒子を相互接続するため前記混合物に圧力を付与するステップとを有する。

この製造方法の利点は、比較的単純な製造方法を使用して、自立発光フィルムを生成するということである。発光粒子と可塑性ポリマーとを均一に混合することだけが、必要である。圧力を混合物に付与するとき、可塑性ポリマーの粒子は、自立発光フィルムを形成するために発光粒子と結合する。

製造方法の実施例において、圧力を混合物に付与するステップは、混合物の上を転がるためのローラー、すなわち比較的重いドラムを使用するステップを有する。この実施例の利点は、ローラーが自立発光フィルムの厚みを制御するために用いられるということである。示されるように、粒子を最密充填することは、作用する光を変換光に変換するため非常に効果的な光変換層を生じさせる。従って、比較的薄い自立発光フィルムだけが、必要とされる。ローラーを使用することは、圧力を付与して、次に自立発光フィルムの厚みを低減し、作用する光の予め定められた一部の変換光への変換を制御するように自立発光フィルムの厚みを制御する。

自立発光フィルムを製造するための製造方法の実施例において、当該方法は、
-発光粒子をモノマーと混合するステップと、
-溶液の層を面に付与するステップと、
-自立発光フィルムを生成するポリマーを形成するために前記モノマーを硬化させるステップとを有する。

モノマーは、発光粒子周辺でコーティングを形成する。この製造方法の利点は、追加の溶媒及びミリング・ステップを含まないということである。

本発明のこれら及び他の態様が、以下に説明される実施例を参照して明らかに説明されるだろう。
図は、単に概略的であって、一定の比率で描かれているわけではない。特に明確にするため、いくつかの寸法は、強く誇張されている。図の類似の部品は、可能な限り同一参照符号により示される。

図１Ａ及び１Ｂは、本発明による自立発光フィルムの概略的断面図を示す。 図２Ａ及び２Ｂは、ダイに付与される自立発光フィルムを有する、蛍光体強化された照明システムの概略的断面図を示す。 図３は、ダイから離れて付与される自立発光フィルムを有する、蛍光体強化された照明システムの他の実施例の断面図を示す。 図４は、ダイが樹脂に埋められる自立発光フィルムを有する、蛍光体強化された照明システムの他の実施例の断面図を示す。 図５は、本発明による蛍光体強化された照明システムの他の実施例の断面図を示す。 図６は、本発明による蛍光体強化された照明システムの他の実施例の断面図を示す。 図７は、本発明による自立発光フィルムを形成するためのいくつかの処理ステップを示す。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明による自立発光フィルム１０、１２の概略的断面図を示す。自立発光フィルム１０、１２は、発光物質を有する発光粒子２０、２２を有する。発光物質は、光源６０（図２、３、４及び５を参照）により放射される光である作用する光の少なくとも一部を典型的に吸収し、吸収された光を前記作用する光とは異なる所定のスペクトルを持つ変換光に変換する。自立発光フィルムは、更に、自立発光フィルム１０、１２を形成するために発光粒子２０、２２を相互接続するための有機ポリマー３０を有する。１０重量パーセント未満、好ましくは５重量パーセント未満の有機ポリマー３０の粒子を使用して、自立発光フィルム１０、１２の発光粒子２０、２２は、実質的に均一な自立発光フィルム１０、１２を導く粒子の最密充填に配される。

有機ポリマー３０は、例えば１，０００，０００を超える分子量を持つ超高分子量ポリマー３０である。発光粒子２０、２２の高い内容にもかかわらず、自立発光フィルム１０、１２は比較的強く、クラック形成及び粉砕により弱くなくなるような態様で、これらの超高分子量ポリマー３０が発光粒子２０、２２と相互接続する。あるいは、有機ポリマー３０は、張力があるときネックを形成し、特定の長さまで引っ張られる可塑性ポリマー３０でもよい。超高分子量ポリマー３０の一部は、可塑性である。自立発光フィルム１０、１２の可塑性ポリマー３０を使用することは、変形可能な及び／又は曲げやすい自立発光フィルム１０、１２に結果としてなり、自立発光フィルム１０、１２が実質的に何れの形状にも成形されることを可能にする。さらに、可塑性ポリマー３０の使用は、例えば、自立発光フィルム１０、１２を伸ばすことにより自立発光フィルム１０、１２の厚み制御を可能にする。

作用する光は、一般に、紫外線光又は青い光のような比較的短い波長を持つ光である。発光物質は、作用する光の少なくとも一部を、通常可視光である変換光に変換する。しかしながら、また、作用する光の変換光への他の変換が、請求項の要旨を逸脱しない範囲で選択されてもよい。

図１Ａは、自立発光フィルムが有機ポリマー３０を介して結合される発光粒子２０を有する本発明による、自立発光フィルム１０の一部を示す。図１Ｂは、自立発光フィルムが有機ポリマー３０を介して結合される第１の発光粒子２０及び第２の発光粒子２２を有する本発明による自立発光フィルム１２の一部を示す。第１の発光粒子２０は、発光物質を有するか、又は第２の発光粒子２２と異なる発光物質の混合物を有する。

発光粒子２０、２２の最密充填のため、自立発光フィルム１０、１２の変換効率は相対的に高く、これは、実質的にすべての作用する光を変換光に変換するために比較的薄い自立発光フィルム１０、１２だけを使用することになる。これは、光源６０が自立発光フィルム１０、１２により可視光に変換されなければならない紫外線光を放射する蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８（図２、３、４及び５を参照）において自立発光フィルム１０、１２が使われるとき、特に有益である。紫外線光が蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８から実質的に放射されないことを確実にするために、比較的薄い自立発光フィルム１０、１２だけが用いられる。紫外線光が人間の目に有害であるので、特に蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８が一般的な照明アプリケーションで使われるとき、紫外線光の発光は好ましくは回避される。

さらに、自立発光フィルム１０、１２の自立特性のため、自立発光フィルム１０、１２の光学特性は、蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８を形成するために自立発光フィルム１０、１２を光源６０と組み合わせる前に決定される。これは、照明システムにより放射される光のスペクトルが明確でなければならない蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８を生成するために、特に有益である。典型的にランク分けが、発光特性が所定の範囲内にある発光ダイオード６０のような光源６０を選択するために用いられる。自立発光フィルム１０、１２を光源６０に付与する前に、自立発光フィルム１０、１２の光学特性を決定することにより、自立発光フィルム１０、１２は、光源６０でなされたのと同じ態様でランク分けされる。自立発光フィルム１０、１２の関連した光学特性は、例えば、自立発光フィルム１０、１２を通る前記作用する光の透過レベル、又は、例えば、自立発光フィルム１０、１２により放射される変換光のスペクトルである。結果として、自立発光フィルム１０、１２を有する特定のランクは、光源６０の整合ランクに整合するように選択される。特定のランクからの自立発光フィルム１０、１２を、整合ランクからの光源６０と組み合わせるとき、明確な発光スペクトルを持つ蛍光体強化された照明システムが生成される。

既知の自立蛍光カバーにおいて、当該自立蛍光カバーは、ポリマーに埋め込まれた発光物質を有する。概して、前記カバーは、連続ポリマーマトリックスを形成するポリマーで構成される。斯様な連続ポリマーマトリックスは、概して多孔性でなく、封入された穴を有する実質的に閉構造体を形成する。この閉構造体は、前記カバーに入る汚染物を回避するために通常選ばれ、よって、前記カバーの光学特性を変える。しかしながら、閉構造体のため、封入された穴は、樹脂４０で満たすことができない（図４を参照）。樹脂４０は、光源６０を封入する樹脂４０の屈折率と蛍光カバーの屈折率を合わせるように用いられ、これは、光源６０により放射される光の光源６０への戻り反射を減らし、更に、損失につながる過度の多重散乱を低減する。概して、光源６０へ反射して戻る光の一部は、光源６０により吸収されて失われ、光源６０の低減された効率となる。本発明による自立発光フィルム１０、１２は、多孔性自立発光フィルム１０、１２を形成するために有機ポリマー３０により相互接続される比較的大きな発光粒子２０、２２を有する。自立発光フィルム１０、１２の多孔性は、自立発光フィルム１０、１２が樹脂４０（図４を参照）により充満されるようなものである。自立発光フィルム１０、１２の充満のため、自立発光フィルム１０、１２の屈折率は、光源６０を封入する樹脂４０の屈折率に実質的に合わせ、光源６０から放射される光の光源６０へ戻る反射を低減し、光源６０の効率を増大させる。

原色青の光を放射する光源６０と組み合わせた本発明による自立発光フィルム１０、１２に使われるべき発光物質は、例えば、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（更に、ＹＡＧ：Ｃｅとも呼ばれる）を有する。ＹＡＧ：Ｃｅは、原色青の作用する光を吸収し、その後原色黄色の変換光を放射する。自立発光フィルム１０の特定の厚みを選択して、原色青の作用する光の特定の一部は、原色黄色の変換光に変換される。作用する光の残りは、自立発光フィルム１０により透過され、変換光と混合する。混合光は、例えば、放射されるべき白色の光を形成するために、蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８により放射される。あるいは、自立発光フィルム１０の発光粒子２０は、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋とＣａＳ：Ｅｕ^２＋（更に、ＣａＳ：Ｅｕとも呼ばれる）との混合物を有する。ＣａＳ：Ｅｕの追加は、黄色から琥珀へ変換光をシフトし、蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８により放射される白色の光の色温度を暖かい白色のカラー・ポイントにシフトする。あるいは、自立発光フィルム１２は、第１の発光粒子２０及び第２の発光粒子２２を有し、第１の発光の粒子２０が第２の発光粒子２２と比較して異なる発光物質を有する。例えば、第１の発光粒子２０はＹＡＧ：Ｃｅを有し、第２の発光粒子２２はＣａＳ：Ｅｕを有する。第１の発光粒子２０及び第２の発光粒子の混合を変える場合、蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８の色温度が変えられる。あるいは、発光物質は、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋（原色青の作用する光を原色琥珀の変換光に変換する）、又は例えば、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（原色青の作用する光を原色緑の変換光に変換する）及びＣａＳ：Ｅｕの混合物を有する。（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ^２＋及び（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋のような、原色青の作用する光を原色赤の変換光に変換する他の発光物質が、ＣａＳ：Ｅｕの代わりに使用でき、実質的に同じ効果に到達する。Ｓｒ_２Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ^２＋及びＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋のような、原色青の作用する光を原色緑の変換光に変換する他の発光物質が、ＬｕＡＧ：Ｃｅの代わりに使用でき、実質的に同じ効果に到達する。ガーネット発光物質ＹＡＧ：Ｃｅ及びＬｕＡＧ：Ｃｅは、０＜ｘ≦３、０≦ｙ≦２．７、０＜ｘ＋ｙ≦３及び０＜ｚ≦２を持つ（Ｙ_{３―ｘ―ｙ}Ｌｕ_ｘＧｄ_ｙ）（Ａｌ_５―ｚＳｉ_ｚ）（Ｏ_１２―ｚＮ_ｚ）：Ｃｅにより置き換えられる。

例えば、紫外線光を放射する光源６０と組み合わせて本発明による自立発光フィルム１０、１２に使用されるべき発光物質は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋（作用する紫外線光を原色青の変換光に変換する）、Ｃａ_８Ｍｇ（ＳｉＯ_４）_４Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋（作用する紫外線光を原色緑の変換光に変換する）及びＹ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋，Ｂｉ^３＋（当たる紫外線光を原色赤の変換光に変換する）の混合物を有する。自立発光フィルム１０、１２の発光物質の異なる比率を選択して、例えば６５００Ｋと２７００Ｋとの間の比較的冷えた白から暖かい白への変換光の色温度のシフトを可能にする。何れの他の色変更も、蛍光体比率により決定されて同様に可能である。紫外線光を青、緑、赤い光又は何れの他の原色へ変換する何れの他の発光物質も、上述の発光物質の代わりに使用できる。

本発明による自立発光フィルム１０、１２は、種々異なる製造方法で作られてもよい。有機ポリマー３０は、例えば、超高分子量ポリマーである。超高分子量ポリマーは、例えば、溶液内で発光粒子２０、２２と混合され、その後、溶液が自立発光フィルム１０、１２を生成するために硬化される。あるいは、有機ポリマー３０は、例えば、発光粒子２０、２２と混合される可塑性ポリマー３０の粒子で構成される。圧力を可塑性ポリマー粒子３０及び発光粒子２０、２２の混合物に付与するとき、可塑性ポリマー３０は自立発光フィルム１０、１２を形成するために発光粒子２０、２２を結合する。可塑性ポリマー粒子３０及び発光粒子２０、２２の混合物に印加される圧力を変えることは、自立発光フィルム１０、１２の厚みを変えることであり、これは、例えば、作用する光に対する自立発光フィルム１０、１２の透過特性に影響する。発光粒子２０、２２は、モノマーと混合されてもよい。モノマーを面上（図示せず）に発光粒子２０、２２と共に付与し、ポリマー３０を形成するために当該モノマーを硬化して、自立発光フィルム１０、１２を生成する。好ましくは、前記面は、非粘着性面である。

図２Ａ及び２Ｂは、ダイ６０に付与された自立発光フィルム１０、１２を有する蛍光体強化された照明システム５０、５２の概略的断面図を示す。図２Ａ及び２Ｂの上部は、例えば、アセンブリ前の自立発光フィルム１０、１２及びダイ６０を別々に示す。図２Ａ及び２Ｂの下部は、直接ダイ６０に付与される自立発光フィルム１０、１２を示す。自立発光フィルム１０、１２の光学特性は、自立発光フィルム１０、１２がダイ６０上へ付与される前に、決定されてもよい。自立発光フィルム１０、１２の光学特性は、例えば、作用する光に対する自立発光フィルム１０、１２の透過特性を含むか、又は、例えば、自立発光フィルム１０、１２により放射される変換光のスペクトルの特徴を含む。自立発光フィルム１０、１２をダイ６０に付与する前に、自立発光フィルム１０、１２を特徴づけることにより、自立発光フィルム１０、１２は、ランク分けされ、本発明による蛍光体強化された照明システム５０、５２により放射される光の予め定められた色を生成するために、対応してランク分けされたダイ６０と整合される。

あるいは、蛍光体強化された照明システムは、複数の自立発光フィルム（図示せず）を有してもよい。複数の自立発光フィルムの自立発光フィルムが実質的に同一である実施例において、フィルムの数は、発光物質の変換効率、蛍光体強化された照明システムにより放射される光の色自体を決定する。複数の自立発光フィルムの自立発光フィルムが異なる実施例において、各フィルムは、異なるスペクトルを持つ変換光を概して放射し、混合されるとき、蛍光体強化された照明システムにより放射される特定の色となる。

本発明による蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８の好ましい実施例において、光源６０は、発光ダイオード６０（更に、ＬＥＤとも呼ばれる）である。しかしながら、光源６０は、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ、白熱灯又はレーザー光源のような何れかの適切な光源６０でもよい。

図３は、ダイ６０から離れて付与される自立発光フィルム１４を有する、蛍光体強化された照明システム５４の他の実施例の断面図を示す。ダイ６０は、拡散反射器６５上に好ましくは配される。図３で示されるように自立発光フィルム１４の装置は、遠隔蛍光体構成とも呼ばれる。前記遠隔蛍光体構成において、発光物質はダイ６０から離れて位置し、これは、発光物質がダイ６０に直接付与される構成と比較して、発光物質の面領域当たりの低減された光束及び発光物質の低めの温度に結果としてなる。遠隔蛍光体構成を使用するときの利点は、発光物質の寿命及び変換効率が改善され、自立発光フィルム１４に付与されるべき選択するための発光物質の範囲が改善されるということである。

図４は、ダイ６０が樹脂４０に埋め込まれる自立発光フィルム１６を有する、蛍光体強化された照明システム５６の他の実施例の断面図を示す。ダイ６０は、ダイ６０を環境影響から保護し、ダイ６０とその周りとの間の屈折率の変化を低減することによりダイ６０から光発光を促進するために、樹脂４０に通常埋め込まれる。ダイ６０を埋め込んで使用されるのと同じ樹脂で自立発光フィルム１６を充満させることは、自立発光フィルム１６の屈折率がダイ６０を囲んでいる樹脂４０の屈折率と実質的に等しいので、蛍光体強化された照明システム５６の光学特性を更に強化する。自立発光フィルム１６は、樹脂４０が自立発光フィルム１６を充満することができるように多孔性である。好ましくは、多孔性は、発光粒子２０、２２のサイズ又はサイズ分布により制御される。あるいは、多孔性は、粒子の充填密度を低下させるために複合フィルムを引っ張ることにより制御されてもよい。図４に示される実施例では、ダイ６０は、例えば、拡散反射器６５で構成される反射器カップ６７に配される。

図５は、本発明による蛍光体強化された照明システム５８の他の実施例の断面図を示す。図５に示される蛍光体強化された照明システム５８は、本発明による自立発光フィルム１０を有する拡散反射器６５により囲まれるサイド放射する発光ダイオード６２を有する。サイド放射ＬＥＤ６２は、例えば、拡散反射器６５の方へ向かって原色青の光を放射する（破線の矢印で図５に示される）。サイド放射ＬＥＤ６２からの光が拡散反射器６５により反射される前に、原色青の光は自立発光フィルム１０に作用する。原色青の光の一部は、自立発光フィルム１０の発光物質により、変換光、例えば原色黄色の光（点線矢印で図５に示される）へ変換される。発光物質により変換されない、作用する光の一部は、変換光と混合して、蛍光体強化された照明システム５８により放射される光の色を決定する。通常、自立発光フィルム１０を通って伝送する、作用する光は、当該作用する光を変換光と混合することを強化するために、自立発光フィルム１０により散乱される。図５に示される蛍光体強化された照明システム５８の装置において、サイド放射ＬＥＤ６２により放射される光は、自立発光フィルム１０を２度通る。結果として、自立発光フィルム１０の厚みは、更に低減される。

図６は、本発明による蛍光体強化された照明システム５９の他の実施例の断面図を示す。蛍光体強化された照明システム５９は、実質的に透明な層７０を持つか、又は発光ダイオード６０に直接付与される散乱層７０を持つ発光ダイオード６０を有する。次に、自立発光フィルム１０及び反射層７２は、透明な層７０又は散乱層７０の上にそれぞれ付与される。反射層７２は、例えば、反射金属層７２、誘電コーティング７２又は粒子の拡散散乱層７２でもよい。反射層７２は、例えば、拡散反射層７２でもよい。図６に示される構成において、発光ダイオード６０により放射される光は、自立発光フィルム１０により少なくとも部分的に変換される。自立発光フィルム１０が反射層７２によりカバーされるので、光は自立発光フィルム１０と実質的に平行な方向に放射される。

図７は、本発明による自立発光フィルム１０を成形するためのいくつかの処理ステップを示す。自立発光フィルム１０は、例えば、可塑性ポリマー３０（図１Ａを参照）を有し、モールド８０及びプレス８２を使用して成形される。プレス８２を自立発光フィルム１０に付与することは、自立発光フィルム１０をモールド８０の形状に圧入する。その後、自立発光フィルム１０の形状は、例えば、樹脂で自立発光フィルム１０を充満することにより固定される。あるいは、自立発光フィルム１０は、モールド８０及びプレス８２を使用して自立発光フィルム１０が成形されるように加熱される。その後、自立発光フィルム１０は、形状が固定されるように冷やされる。自立発光フィルム１０が明確に規定された厚みを持って、したがって、明確な光学特性を持って作られ、その後、変形されて、次に固定される。これは、明確に規定された光学特性を持つ自立発光フィルムの固定の形状となる。既知の方法で、透過的自立蛍光カバーの形状は、カバーの形状を生成するために射出成形されるため使用する。射出成形を使用することは、自立発光フィルム１０を成形する前に、自立発光フィルム１０の光学特性をあらかじめ決定する可能性を制限し、したがって、作られる前にカバーの光学特性をあらかじめ決定する可能性を制限する。さらにまた、カバーを作るために射出成形を使用することは、概して比較的厚いカバーを作る。斯様な比較的厚いカバーは、透明なプラスチックに分散される発光物質の比較的低い濃度を要求し、これは、カバーにより放射される光の不均一性を生じる。本発明による自立発光フィルム１０は自立的であり、したがって、明確に規定された発光スペクトルを持つ蛍光体強化された照明システム５０、５２、５４、５６、５８を生成するために、本発明による自立発光フィルム１０は成形され光源６０、６２に付与される前に作られ、特徴づけられる。

上述の実施例は、本発明を制限的であるよりはむしろ例示的であり、当業者は添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で多くの代替的実施例を設計できることに留意すべきである。

請求項において、括弧に配される何れの参照符号も、請求項を制限するものとして解釈されるものではない。動詞「を有する」及びその派生語の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は、「ａｎ」は、複数の斯様な要素の存在を除外しない。本発明は、いくつかの区別できる要素を有するハードウェアによって実行される。いくつかの手段を列挙している装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの全く同一の品目により実施されてもよい。特定の尺度が相互に異なる従属請求項に再引用されているという単なる事実は、これらの尺度の組合せが有効に使用できないことを示してはいない。

Claims (13)

1. 発光粒子及び有機ポリマーを有し、前記発光粒子は、当該発光粒子に作用する当該作用する光の少なくとも一部を吸収し、吸収された光を当該作用する光と異なる所定のスペクトルを持つ変換光に変換するために配される発光物質を有し、前記有機ポリマーが自立発光フィルムを形成するために前記発光粒子と相互接続し、前記自立発光フィルムが１０重量パーセント未満の有機ポリマーを有する、自立発光フィルム。
2. 前記有機ポリマーは、超高分子量ポリマー及び／又は可塑性ポリマーを有する、請求項１に記載の自立発光フィルム。
3. 前記発光粒子のサイズは、樹脂により充満されるための多孔性自立発光フィルムを生成する、請求項１又は２に記載の自立発光フィルム。
4. 前記発光粒子は、異なる発光物質の混合物を有する、請求項１、２又は３に記載の自立発光フィルム。
5. 当該自立発光フィルムが、第１の発光粒子を有し、第２の発光粒子を有して、第１の発光粒子が発光物質を有するか又は第２の発光粒子と異なる発光物質の混合物を有する、請求項１、２又は３に記載の自立発光フィルム。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の自立発光フィルムと光源とを有する、蛍光体強化された照明システム。
7. 前記光源は樹脂に囲まれ、前記自立発光フィルムは前記樹脂で充満される、請求項６に記載の蛍光体強化された照明システム。
8. 前記光源により放射される光のスペクトルは、紫外線光及び／又は青い光を有する、請求項６又は７に記載の蛍光体強化された照明システム。
9. 前記自立発光フィルムは、前記光源と、光を反射して前記光源の方へ戻す反射層との間に配される、請求項６、７又は８に記載の蛍光体強化された照明システム。
10. 請求項１、２又は３に記載の自立発光フィルムを製造する方法であって、
    -超高分子量ポリマーを有する溶液に発光粒子を混合して、１０重量パーセント未満の超高分子量ポリマーを有する溶液を生成するするステップと、
    -自立発光フィルムを生成するため前記超高分子量ポリマーを硬化させるステップとを有する、方法。
11. 請求項１、２又は３に記載の自立発光フィルムを製造する方法であって、
    -１０重量パーセント未満の可塑性ポリマーを有する混合物を生成するため、発光粒子を可塑性ポリマーの粒子と混合するステップと、
    -自立発光フィルムを生成するため、前記可塑性ポリマーを介して前記発光粒子を相互接続するため前記混合物に圧力を付与するステップとを有する、方法。
12. 圧力を前記混合物に付与するステップは、混合物の上を転がるためのローラーを使用するステップを有する、請求項１１に記載の方法。
13. 請求項１、２又は３に記載の自立発光フィルムを製造する方法であって、
    -発光粒子をモノマーと混合するステップと、
    -自立発光フィルムを生成するポリマーを形成するために前記モノマーを硬化させるステップとを有する、方法。

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