JP2010539648A - 発光および／または受光装置 - Google Patents

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Abstract

電界発光導電ポリマーの格子と、透明導体の層と、他の層の上に位置するクリア基板と、格子層内に位置する一体化反射パネルと、を備えているパネルの形態にある発光／受光装置。

Description

本発明は、多くの異なる役割に利用することができる発光および／または受光装置に関する。
本発明は、照明付きの交通標識および車止め柱に用いられるように、ダイヤモンド級の反射フィルムのような反射フィルムとフィルム格子とを併用したもので、フラットパネルの形態とすることも可能である。このフィルム材料は、標準的なＬＥＤ（発光ダイオード）と同じように作動するようになっているが、多くの形状に形成して製造することができるので、最終的には、熱の生成をより抑えながら、ワット出力当たりの光（輝度）をより高めることが可能であることが見込まれている。
本発明によれば、発光および／または受光装置は、電界発光導電ポリマーの格子と、透明導体の層と、他の層の上に位置するクリア基板と、格子層内に位置する一体化反射パネルと、を備えているパネルの形態にある。
本発明の一態様によれば、前述した発光装置において、上記の部品は、電界発光導電ポリマーの格子が、電流を受けたときに光を伝達するように構成され、透明導体が、放出された光を伝達することを可能とするように構成され、クリア基板が、放出された光のうちのある割合の光を反射パネルに戻るように反射し、これによって、一体化反射パネルが光の一部をクリア基板内に戻して伝達させるように構成されている。
この構成によれば、上記の構造は、電流を受けたときに光を放出する発光導電ポリマーを含んでおり、透明導電（例えば、インジウム錫酸化物）を利用して、放出した光を伝達させることが可能になる。一体化反射パネルは、格子層内に配置されており、生じた光の一部をクリア基板内に戻すように反射することになる。クリア基板は、他の層の最上部に用いられており、放出された光のうちのある割合の光を該パネル内および反射パネル内に戻すように反射し、これによって、反射された光がクリア基板内に戻るように再放出されることが確実になる。
この構成によれば、格子は、均一なグリッド状の光を生じるように構造化されていてもよい。これによって、さらに一層均一な光出力が得られるという利点が得られ、一体化反射フィルムセルと併用された場合、現在入手可能な他の発光製品よりも著しく大きい性能をもたらすことができる。
本発明の第２の態様によれば、前述した受光装置は、反射パネルの下方に多数の薄膜バッテリを備える太陽光パネルの形態とすることが可能である。この装置では、電界発光ポリマーの格子が、受光して該光を電気エネルギーに変換するように構成されていてもよく、電気エネルギーをバッテリセルに送達する手段が設けられていてもよい。このような装置では、光がクリア基板を通過し、該光が反射パネルから電界発光ポリマーに反射することになる。
本発明の第３の態様によれば、前述した発光および受光装置は、上層から順に、クリア基板と、第１の透明導体と、エミッタとして作用する電界発光導電ポリマーの第１のクリア格子と、第２の導体層と、光起電性を有する電界発光導電ポリマーの第２のクリア格子と、第２の格子内に位置する一体化反射パネルと、一体化反射パネルの下方の薄膜バッテリと、バッキング材と、前記装置が同じ側から光を集め、かつ放出することを可能とするために、前記層を互いに電気的に接続する手段と、を備えている。
本発明の第４の態様によれば、前述した発光および受光装置は、片側から受光し、他の側から発光するために、前述した受光パネルに背中合わせに配置され、かつ電気的に接続された前述した発光パネルを備えている。
上記の発光および受光装置では、パネルを集光から発光に切り換える構造手段が組み込まれていてもよく、このような構造では、装置は、エミッタ陰極、光起電性陰極、および共用陽極を備えていてもよい。
前述の構造の全てにおいて、１つまたは複数の電界発光ポリマーの格子は、楕円、三角形、矩形、または多角形に形成された多数の開口を有することが可能である。
好ましい構造では、形成された開口は、六角形である。
反射パネルは、電界発光ポリマーの格子の開口内に配置される多数の個別の部分によって、もたらされるようになっていてもよい。
好ましくは、種々の部品は、バッキング材に支持されており、このバッキング材は、実質的に剛性であってもよいし、またはパネルが巻かれるかまたは湾曲されるように柔軟であってもよく（可撓性を有していてもよく）、この構成の場合、便利な材料は、柔軟なアルミニウム箔である。
従って、これらの構成では、バッキング材は、柔軟な保護基板を有することが可能である。
便利な構造として、発光および／または受光装置は、平坦な三角パネルの形状とすることが可能である。
本出願は、前述した発光および／または受光装置を組み込んでいる照明器具も含んでいる。
具体的には、照明器具は、照明ランプまたは表示ランプの形態とすることが可能である。このようなランプは、例えば、道路設備の物品、例えば、往来車止め柱に設けられてもよいし、温室内に設けられてもよいし、またはこのようなランプが必要とされるどのような他の場所に設けられてもよい。従って、このような照明器具は、他の光源が用いられている照明、例えば、事務所、小売店、または住居室内の照明に用いられてもよい。
本発明は、種々の方法によって行うことができるが、以下、単なる例示にすぎないが、添付の図面を参照して、いくつかの実施形態について説明する。
ＰＬＥＤ（ポリマ−発光ダイオード）がいかに反射パネルに用いられるかを示す概略図である。 本発明による発光および反射パネルの断面図である。 本発明に用いられる電界発光導電ポリマーの格子の概略斜視図である。 図３に示されている電界発光導電ポリマーの格子を用いる発光パネルの分解斜視図である。 ＰＬＥＤが図１に示されている方法と逆に受光するのにいかに用いられるかを示す概略図である。 光を電気に変換し、その電気を貯蔵することができる本発明による受光装置を示す概略断面図である。 本発明を用いる電気貯蔵施設を有する太陽光パネルの形態にある本発明による装置の分解斜視図である。 反射領域を形成するように配置された図７に示されている形式の多数のパネルの正面図である。 片側で受光し、他の側で発光するために、図６、図７および図８に示されている受光パネルが図２〜図４に示されている発光パネルに組み合わされるかを示す概略図である。 本発明がいかに頭上街灯に適用されるかを示す略等尺部分断面図である。 発光パネルおよび受光パネルをもたらすために、図２〜図４と図６及び図７に示されている形式のパネルがいかに組み合わされるかを示す概略図である。 図１１に示されているパネルの概略部分断面図である。 図１１および図１２によって作製される装置がいかに交通車止め柱に用いられるかを示す概略斜視図である。
図１は、発光パネル１の断面構造を示している。Ｐ−ＯＬＥＤ（ポリマー有機発光ダイオード）の層は、ＰＬＥＤ（ポリマー発光ダイオード）層２として示されている。ＰＬＥＤ層２は、電流を受けたときに、どのような所望の色とすることもできる光を発光するものである。ＰＬＥＤ層２の上には、透明導体（インジウム錫酸化物）３および透明なクリア基板４が位置している。アルミニウムバッキング材５が設けられており、ＰＬＥＤが駆動したとき、光は、矢印６の方向に放出されることになる。
図２は、ＰＬＥＤ層７および適切な電気接続部を有している本発明による構造を示している。これは、図２において、参照番号７によって示されている。このパネルは、矢印８によって示されているように、生じた光の一部をクリア基板４内に戻すように反射するようになっている。クリア基板４内を通って真っ直ぐに放出される光は、矢印９によって示されている。
ＰＬＥＤ２の構造は、図３に示されているように、格子の形態にある。この格子３は、均一な形状のグリッド状光を生じるように、構造化されている。この構造化は、一体化反射フィルム層と関連して用いられるとき、さらに一層均一な光出力が得られるという利点を有しており、現在入手可能な他の発光製品よりも大きな性能をもたらすことができる。
格子は、多くの形状、例えば、楕円形、三角形、矩形、または多角形のいずれか１つの形状に形成された開口を有していてもよい。図３に示されている好ましい構造では、参照番号１０によって示されている開口は、六角形である。この形状が好ましい理由は、パネル上のＰＬＥＤフィルムおよび反射体のいずれに対しても、３６０°にわたって均一なバランスが取れているからである。パネルのこの標準的な形状によって、どのような専用の用途に用いられる場合でも、多種多様のピッチ寸法を有するパネルを設置することができる。
図４は、反射パネルの分解斜視図であり、先行する図におけるのと同一の部品は、同一の参照番号によって示されている。この分解図は、反射層７が、いかに格子２の六角形の開口１０の下端内に位置している多数の六角形のプレート１１から構成されているかを示している。
図４から明らかなように、パネルは、上側クリア基板層４、陽極として作用する亜鉛インジウム酸化物のクリア導体層３を備えており、クリア導体層３は、該クリア導体層が並んで配置される格子２と同様の形状を有している。六角形のプレート１１の形態にある反射パネルは、開口１０内に位置している。この構造の全体が、陽極（＋）として作用するアルミニウムフレーム１３上に取り付けられている。このフレームは、絶縁体１４および陰極（−）として作用する下側アルミニウムフレーム１５と組み合わさっており、フレームの全体が、アルミニウムバッキング材５上に支持されている。
図面から明らかなように、パネルは、三角形の形状を有している。
軽量のアルミニウムバッキング材５は、強度および耐久性をもたらすものであり、ＰＬＥＤパネル２に対して電圧（−ＶＥ）を印加する陰極とすることが可能である。フレームは、一般的な照明用途に対して、剛性支持パネルをもたらすようになっている。代替的に、パネルは、可搬性をもたらすために、基部およびフレーム１３，１５を取り換え、柔軟な絶縁体１４を設け、基部として柔軟な保護基板の付いた柔軟なアルミニウム箔を用いることによって、柔軟なものとすることができる。従って、この種の柔軟なパネルは、丸く巻かれて遠隔地に輸送され、この遠隔地において、使用時に容易に巻き戻されることが可能である。
この種の反射パネルは、その柔軟性によって、現在照明に用いられているランプのいくつか、例えば、蛍光灯および放電ランプの代替品として用いることが可能であり、またより柔軟であると共に熱放出が小さいことによって、一部のＬＥＤと取り換えることも可能である。この製品は、発光体および反射体の全てが１つの薄いパネル上に設けられているので、実質的にどのような形状にも作製され得るという利点も有している。蛍光灯の取付け具のような多くのユニットを単一の交換取付け具に代えることによって、取付け具の数を低減することができる。さらに、クリア基板からの光を拡散させるために、反射パネルの前面に、不透明フィルム（図示せず）をパネルのクリア基板に向けて配置することもできる。街路照明用の屋外照明器具では、反射皿および放電ランプに代わって、皿状に形成されたＰＬＥＤパネルが用いられてもよい。この場合、ＰＬＥＤパネルは、皿の内面から反射されるより均一な光によるより高い性能を有すると共に、より高い効率を有することになる。パネルからの光は、昼光に極めて近い光として生じるので、（低圧水銀）蛍光灯よりも一層安全に用いられることになる。具体的には、この光は、危険性のある可視光周波数を生じることがないので、事務所、小売店、または住居室内の照明に、どのような他の光源よりも、はるかに適している。
さらに、この新規のパネルは、より環境に優しく、新しいＷＥＥＥ（廃電気電子機器）指令に準じるものである。ロンドンには、照明付きの看板および車止め柱、交通信号システム、および標準的な放電システムを含む３，０００，０００もの数の街路照明ユニットが存在しているが、もし本発明の主題であるこの技術がパネルに用いられるなら、大きなエネルギー節約および大きな炭酸ガス放出低減が得られることになる。ランプ保守点検コストも低減されるだろう。何故なら、毎日使用された場合、この製品の通常の寿命は、１０年を超えるからである。
寿命に達したとき、この反射パネルは、安全に分解され、再利用されることが可能である。新しいＷＥＥＥ指令は、電気製品または電子製品の全ての製造業者は、それらの製品の寿命が尽きたときに、それらの製品の再利用に関して責任を負わねばならないことを命じている。既存のランプは、水銀および他の危険な化学物質を含んで機械的に製造されており、これらの化学物質を破壊してなくすことは、困難である。本パネルは、この問題を解消し、より清浄でかつより安全である。
図５〜図８は、同じ形式の構造を利用している受光装置を示している。この太陽光パネルは、図１〜図４に示されている構造に用いられている有機発光ダイオード技術の変更態様および反射フィルム技術を組み合わせたものである。
この構造は、光を電気に変換するようにＰＬＥＤの化学式をいくらか変更することによって、電気を生成するようになっている。一体化反射層と組み合わせることによって、この構造は、ＰＬＥＤによって吸収される光を増大させ、より多くの電気エネルギーを生成することができる。また、このパネルは、同じパネル上に一体化されたバッテリを用いることによって、変換されたエネルギーを貯蔵する付加的な能力を有している。
図５は、図１に示されているのと同様の構造を示しており、同様の部品は、同一の参照番号によって示されている。しかし、この構造では、ＰＬＥＤ層２０は、受光し、その光を電気エネルギーに変換するように作用するものである。光源（昼光）は、矢印２１によって示されている。
図６は、このパネルの断面を示している。入射光は、ここでも矢印２１によって示されており、斜めの入射光は、矢印２２によって示されている。ここでも、ミラーパネル７が、光をＰＬＥＤ層２０に戻すように反射している。従って、この構造は、図２に示されている方向と反対の方向に機能している。ミラープレート１１の下に配置されているのは、薄膜バッテリ２３である。
図７は、太陽光パネルを示す、図４と同様の図であり、ここでも、同様の部品は、同一の参照番号によって示されている。薄膜バッテリの位置は、反射プレート１１の下方に明示されている。前述したように、このパネルは、剛性構造であってもよいし、柔軟構造であってもよい。
薄膜バッテリ２３を用いることによって、このパネルには、外部の再充電可能バッテリを設ける必要がない。各バッテリは、ごく近接している周囲のＰＬＥＤ層に直接接続されており、これによって、回路内の電気抵抗が低減されることになる。その結果、パネル全体に及ぶ電気の均一な流れをさらに高めることが可能となる。
パネルは、ここでも三角形状を有しており、略１０ｃｍ２から３００ｃｍ２の三角枠内にセグメント化されていることが分かるだろう。次いで、各セルは、アルミニウム桟を用いて、同様の大きさのセルの各縁に沿って、接続されている。これらのパネルは、多ブロックパネルとして製造されてもよいし、または縁の長孔（図示せず）を用いて互いに接合可能な多数の単一片ブロックセグメントとして製造されてもよい。このようなパネルは、図８に示されている。ここでは、２８個の三角パネルが、フレーム２５によって相互接続されている。
高電力、高電圧出力、および良好な冷却をもたらす本発明によるこの新規のパネルは、既存の太陽光パネルよりも性能が優れている。これらの構造は、その融通性によって、多種多様な用途に用いられることが可能である。
必要に応じて、両面セルセグメント式のものが屋外用途に用いられてもよく、これによって、太陽光パネルユニットの効率をさらに広げることができる。
図９に示されている構造では、２組のパネルが、背中合わせに配置されて用いられている。上側の一組は、図６〜図８に従って構成されており、太陽光パネルとして作用するものである。下側のパネルは、図２〜図４に示されているユニットから作製されており、図８に示されているのと同様のパネルに組み立てられている。従って、上側の受光パネルおよびその下の発光パネルは、背中合わせに配置されており、片側から受光し、他の側からその光を放出するようになっている。このような構造は、例えば、エコ温室に用いることができる。日が昇ったとき、太陽光パネルが充電され、日が沈むと、貯蔵されたエネルギーが構造の他の側に供給され、貯蔵されたエネルギーを再び光エネルギーに変換し、これによって、（適切な電気接続具が設けられているなら）、温室が常に光を浴びていることを確実なものとすることができる。
この技術は、薄膜バッテリを有する光起電性反射パネルをドーム上に配置するのに用いられてもよい。パネルは、ドームの輪郭に従って配置することが可能であり、これによって、太陽が日中空を横切って移動するにつれて、大気から一層多くの利用可能な光エネルギーを吸収することが可能となる。
本発明による太陽光パネルは、遠隔地に運ぶことも可能であり、輸送のために丸く巻くことも可能である。ここでも、パネルは、両面太陽光パネル／発光パネルとすることができる。
図１０は、図９に示されている背中合わせに配置されたパネルが街灯内に組み込まれた他の使用例を示している。この街灯は、支持体３０を有しており、この支持体３０に、本発明による発光パネル３１が設置されており、その先に、シェードまたはカバー３２が位置している。シェードまたはカバーは、その上面に位置する一連の太陽光パネル３３を支持しており、発光パネル３１は、発光体の皿３４の下面に支持されている。これらのパネルは、適当に電気接続されている。このような構造は、日中に光を吸収して夜中に光を放出する街灯に、有用である。照明付き車止め柱、両面看板、バス停留所ディスプレイ、および他の多くの用途にも、このパネルを用いることができる。
図１１は、発光および受光装置をもたらす本発明の他の用途を示している。この構造では、図１１に示されているように、発光および受光パネルは、矢印４０，４１によって示されているように、太陽の光が片側で受光され、同じ側で発光が行われるように、配置されている。
図１２は、この構造の部分断面図であり、ここでも、図２〜図４と図６および図７に示されているのと同様の部品は、同一の参照番によって示されている。従って、このパネルは、図４および図７に示されているのと同様の構成を有しているが、上層から順に、クリア基板４と、エミッタとして機能する電界発光導電ポリマーの第１のクリア格子４３と、第２の導体層４４と、光起電性を有する電界発光導電ポリマーの第２のクリア格子４５と、第２の格子４５内に位置する反射プレート１１を備える一体化反射パネル７と、一体化反射パネルの下に位置する図７に示されているのと同様の薄膜バッテリ２３と、バッキング材５と、を備えている。また、装置が同じ側で集光し、かつ発光することを可能とするために、これらの層を電気的に接続する手段（図示せず）が、設けられている。
従って、このパネルは、太陽電池の上に積層された発光導電ポリマーを用いており、同一の反射層を内蔵し、かつ共有している。
この種のパネルは、照明付き往来車止め柱、街路看板、および街路店頭ディスプレイに特に有用である。さらに、この二重層電源は、エコ温室に用いられると、スペース節約およびコスト節約が可能となり、炭酸ガス放出を１００％なくすことができる。
パネル内に、適切な内蔵型スイッチ調節器（図示せず）が配置されていてもよい。このスイッチ調節器は、光起電性格子の電圧降下を検出し、次いで、バッテリ内の貯蔵されたエネルギーを第１のクリア格子の発光に切換え、第１のクリア格子から光を適切に放出させるものである。
必要に応じて、発光時の良好な性能を得るために、光起電性フィルム格子からの表面エネルギーの一部が一連の支援バッテリ（図示せず）に送られてもよい。
この２つの目的を兼ねているパネルは、入射光を反射し、光起電性フィルムによって変換し、次いで、発光フィルムによって放出された光を発散するようになっている。これによって、パネルの大きさを縮小し、２つの個別の機能を分担するそれぞれのパネルを製造するコストを節約することができる。
図１３は、この種のパネルが、いかに参照番号５０によって示されている往来車止め柱に用いられ得るかを示している。ここでは、この車止め柱の側面５１に、この種のパネルが設けられている。

Claims (20)

  1. パネルの形態にある発光および／受光装置において、電界発光導電ポリマーの格子と、透明導体の層と、他の層の上に位置するクリア基板と、前記格子層内に位置する一体化反射パネルとを備えていることを特徴とする、発光および／または受光装置。
  2. 請求項１に記載の発光装置において、前記部品は、前記電界発光導電ポリマーの格子が、電流を受けたときに光を伝達するように構成され、前記透明導体が、前記放出された光を伝達することを可能とするように構成され、前記クリア基板が、前記放出された光のうちのある割合の光を前記反射パネルに戻るように反射し、これによって、前記一体化反射パネルが前記光の一部を前記クリア基板内に戻して伝達させるように構成されていることを特徴とする、発光装置。
  3. 太陽光パネルの形態にある請求項１に記載の受光装置において、前記反射パネルの下方の多数の薄膜バッテリと、受光し、該光を電気エネルギーに変換するように構成された前記電界発光ポリマーの格子と、前記電気エネルギーを前記バッテリセルに伝達する手段と、を備えており、光が前記クリア基板を通過し、該光が前記反射パネルから前記電界発光ポリマーに反射するようになっていることを特徴とする、受光装置。
  4. 請求項１に記載の発光および受光装置において、上層から順に、
    クリア基板と、
    第１の透明導体と、
    エミッタとして作用する電界発光導電ポリマーの第１のクリア格子と、
    第２の導体層と、
    光起電性を有する電界発光導電ポリマーの第２のクリア格子と、
    前記第２の格子内に位置する一体化反射パネルと、
    前記一体化反射パネルの下方の薄膜バッテリと、
    バッキング材と、
    前記装置が同じ側から集光し、かつ発光することを可能とするために、前記層を互いに電気的に接続する手段と、
    を備えていることを特徴とする、発光および受光装置。
  5. 請求項１に記載の発光および受光装置において、片側から受光し、他の側から発光するために、請求項３に記載の受光パネルに背中合わせに配置され、かつ電気的に接続された請求項２に記載の発光パネルを備えていることを特徴とする、発光および受光装置。
  6. 前記パネルを集光から発光に切り換える手段を備えていることを特徴とする、請求項４あるいは５に記載の発光および受光装置。
  7. 前記装置は、エミッタ陰極、光起電性陰極、および共用陽極を備えていることを特徴とする、請求項４，５あるいは６に記載の発光および受光装置。
  8. 前記１つまたは複数の電界発光ポリマーの格子は、楕円、三角形、矩形、または多角形に形成された多数の開口を有していることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の発光および受光装置。
  9. 前記形成された開口は、六角形であることを特徴とする、請求項７あるいは８に記載の発光および受光装置。
  10. 前記反射パネルは、前記電界発光ポリマーの格子の前記開口内に配置されている多数の個別の部分によって、構成されていることを特徴とする、請求項８あるいは９に記載の発光および受光装置。
  11. 前記種々の部品は、バッキング材上に支持されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の発光および受光装置。
  12. 前記バッキング材は、実質的に剛性であることを特徴とする、請求項１１に記載の発光および受光装置。
  13. 前記バッキング材は、柔軟なアルミニウム箔から作製されていることを特徴とする、請求項１２に記載の発光および受光装置。
  14. 前記バッキング材は、柔軟な保護基板を有していることを特徴とする、請求項１３に記載の発光および受光装置。
  15. 平坦な三角パネルの形状に形成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載の発光および受光装置。
  16. 図１〜図４、図５〜図８、図９、図１０、および図１１〜図１３を参照して実質的に明細書に記載されている発光および／または受光装置、および図１〜図４、図５〜図８、図９、図１０、および図１１〜図１３に示されている発光および／または受光装置。
  17. 先行する請求項のいずれか一項に記載の発光および／または受光装置を組み込んでいる照明器具。
  18. 照明ディスプレイランプの形態にある、請求項１７に記載の照明器具。
  19. 前記ランプが道路設備の物品に設けられていることを特徴とする、請求項１７に記載の照明器具。
  20. 前記ランプが、温室内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１７に記載の照明器具。
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