專(zhuān)利名稱(chēng)：包括彈性材料層的發(fā)光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備，其包括容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管的 襯底和被設(shè)置以接收由(多個(gè))發(fā)光二極管發(fā)射的光的彈性材料層。 本發(fā)明還涉及包括該發(fā)光設(shè)備的紡織產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
包括發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備是目前可利用的最有效 和耐用的光源之一。
由于LED的小尺寸、節(jié)能潛力以及長(zhǎng)的壽命，LED已經(jīng)迅速發(fā)展成 為用于各種發(fā)光應(yīng)用的可行光源，例如一般照明和LCD顯示器的背光 照明。
目前，柔性發(fā)光設(shè)備有著新興的市場(chǎng)。在柔性發(fā)光設(shè)備中， 一個(gè)或 多個(gè)LED可以設(shè)置在具有柔韌性的襯底上。然后該柔性發(fā)光設(shè)備可以 被集成到織物(例如紡織品或塑料)中。
與上面提到的那種發(fā)光設(shè)備相關(guān)的一個(gè)挑戰(zhàn)是在柔性材料中提供 具有較低程度光損耗的增強(qiáng)的擴(kuò)散光輸出。
US2006/0082699A1公開(kāi)了一種液晶顯示器(LCD)和光源，在它們 中間容納有許多光處理膜(light management film)以提供明亮且均 勻的照明。光處理層的布置包括漫射板，以及亮度增強(qiáng)層和反射偏振 器中的至少一個(gè)。雖然US2006/0082699A1中描述的系統(tǒng)產(chǎn)生了改進(jìn)的
光輸出強(qiáng)度，但是它不具有柔韌性，并且不適合集成到例如紡織品中。 因此，在該領(lǐng)域中需要在柔性材料中提供具有較低程度光損耗的增 強(qiáng)的擴(kuò)散光輸出，以便例如在紡織品應(yīng)用中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少部分克服上面提到的問(wèn)題，并滿(mǎn)足該領(lǐng)域的 需求。
特別地，本發(fā)明的目的是提供柔性的發(fā)光設(shè)備，該發(fā)光設(shè)備在柔性材料中提供增強(qiáng)的擴(kuò)散光輸出。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過(guò)將具有磷微粒的彈性材料層應(yīng)用于容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管的襯底上可以改善柔性材料中的光輸出。
因此，在第一方面，本發(fā)明涉及包括村底和彈性材料層的發(fā)光設(shè)備，在該襯底上容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管，在該彈性材料層中散布有磷微粒。
襯底具有前表面和相對(duì)的后表面。彈性材料層被設(shè)置在襯底的前表面上以接收來(lái)自于發(fā)光二極管的光。磷微粒散布于所述彈性材料層之中。
在本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備中，由LED發(fā)出的光進(jìn)入彈性材料層中并在其中傳播。在與散布在彈性材料層之中的磷微粒接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生期望波長(zhǎng)的光。因此，磷微粒改善了發(fā)光二極管的輸出強(qiáng)度，從而產(chǎn)生更亮的圖像。
由發(fā)光二極管產(chǎn)生的光將最終經(jīng)由彈性材料層從發(fā)光設(shè)備中射出。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在其上容納有發(fā)光二極管的村底是柔性襯底，其適于在至少一個(gè)方向上彎曲。襯底的柔韌性增加了整個(gè)發(fā)光系統(tǒng)的柔韌性，從而使得能夠集成到柔性基質(zhì)(諸如紡織品或塑料)之中。
彈性材料層包括具有高柔韌性的相對(duì)柔軟且可變形的材料。此外，彈性材料層保護(hù)發(fā)光二極管免受機(jī)械影響所導(dǎo)致的破壞。
例如，彈性材料層包括聚硅氧烷材料，該材料是非常柔韌的且具有高的介電強(qiáng)度。優(yōu)選地，彈性材料層包括聚二甲基硅氧烷。
發(fā)光設(shè)備可以進(jìn)一步包括導(dǎo)熱層。該導(dǎo)熱層充當(dāng)一種裝置，通過(guò)該裝置，熱量容易被傳送到發(fā)光設(shè)備之外。導(dǎo)熱層包括具有高熱導(dǎo)率的材料，其能夠使熱量從系統(tǒng)傳到外部空氣。為了進(jìn)一步改善熱傳遞，導(dǎo)熱層可包含至少一個(gè)區(qū)域部分，該區(qū)域部分延伸到襯底的側(cè)邊外。這樣，熱量就被更有效地傳送到外部空氣中。
為了增加發(fā)光設(shè)備的柔韌性，容納有LED的襯底可以設(shè)有至少一個(gè)貫通襯底的開(kāi)口。隨著襯底平面內(nèi)壓應(yīng)力的張力減小，該貫通開(kāi)口允許同時(shí)在兩個(gè)方向上彎曲發(fā)光設(shè)備。
在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備包括反射層，其被設(shè)置為反射反向入射的
5光。
反射層將沿著正向反射所述光，以使其從設(shè)備的彈性材料層射出。因此，入射到反射層上的光被反向循環(huán)進(jìn)入發(fā)光設(shè)備中，這使得從設(shè)備發(fā)出的光的強(qiáng)度增加。因而，光被更加有效地利用了。
此外，當(dāng)襯底設(shè)有貫通襯底的(多個(gè))開(kāi)口時(shí)，反射層會(huì)防止光通過(guò)襯底中的(多個(gè))開(kāi)口漏出。
在可替代的實(shí)施例中，反射層和導(dǎo)熱層是同一個(gè)。在該實(shí)施例中，既防止了光的泄露，又方便了將熱量傳送出發(fā)光設(shè)備之外。在該情況下，反射層包括具有高熱導(dǎo)率的材料。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在發(fā)光設(shè)備的背側(cè)設(shè)置有保護(hù)層。該保護(hù)層用于對(duì)襯底和/或反射層提供支撐，并有助于發(fā)光設(shè)備的柔韌性。
優(yōu)選地，保護(hù)層是彈性材料層，其有助于整個(gè)發(fā)光設(shè)備的柔韌性。
在實(shí)施例中，彈性材料層和保護(hù)層共同形成發(fā)光設(shè)備的封裝。
在該實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備是非常柔軟的，這使得它尤其適合用于紡織品應(yīng)用中。
本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備可以進(jìn)一步包括設(shè)置在彈性材料層之上的漫射層。
漫射層用于漫射從發(fā)光二極管接收到的光，從而使得增加了所發(fā)射的光的漫射性和均勻性。
可替代地，通過(guò)將漫射微粒結(jié)合在彈性材料層中來(lái)獲得漫射效果。
在該實(shí)施例中，彈性材料層包括從下述組中選出的漫射微粒，該組由二氧化鈦、硅化物以及具有不同折射率的共混聚合物組成。
在另一方面，本發(fā)明涉及容納有至少一個(gè)上述發(fā)光設(shè)備的紡織產(chǎn)
將本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備結(jié)合到紡織產(chǎn)品中使紡織產(chǎn)品變得發(fā)光和/或顯示信息(諸如消息)。這種紡織產(chǎn)品的示例可以是衣服、枕頭、地毯、窗簾、裝飾織物、床上用品以及背包，
通過(guò)參考下文中所描述的實(shí)施例將使得本發(fā)明的這些和其他方面顯而易見(jiàn)且被闡明。


圖1示出了本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的示意圖。圖2示出了本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備中使用的反射層的優(yōu)選設(shè)置。圖3示出了包含本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的衣物。
具體實(shí)施例方式
本申請(qǐng)涉及發(fā)光設(shè)備，其包括容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管的襯底和被設(shè)置為接收由所述(多個(gè))發(fā)光二極管所發(fā)射的光的彈性材料層。該發(fā)光設(shè)備是柔性的并且可以被結(jié)合到織物(諸如紡織品或塑料)中。
圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備100的一個(gè)實(shí)施例，其包括具有前表面102和相對(duì)的后表面103的襯底101。該襯底容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管104，該發(fā)光二極管被設(shè)置為通常在前向方向上(即沿著前表面的法線(xiàn))發(fā)光。發(fā)光設(shè)備進(jìn)一步包括彈性材料層105，其被設(shè)置在襯底101的前表面102上以接收來(lái)自于(多個(gè))發(fā)光二極管104的光。
磷微粒106散布在彈性材料層105之中。
(多個(gè))LED104所發(fā)出的光進(jìn)入彈性材料層105并遇到了散布在其中的磷微粒106。
磷微粒106吸收處于特定波長(zhǎng)的發(fā)射光并按另一波長(zhǎng)對(duì)其進(jìn)行發(fā)射。在吸收了光之后，材料中的電子被激發(fā)到更高的能級(jí)。在從更高能級(jí)馳豫返回之后，過(guò)剩能量從材料中以光子(光)的形式釋放。
并且，在與磷微粒相接觸之后，光將被朝著不同的方向散射。
因此，將磷結(jié)合到彈性材料層中提供了增強(qiáng)的漫射光輸出，并且從彈性材料層105射出的光將是均勻的和漫射的。
可以例如從由YAG (諸如YAG: Ce， YAG: Tb或YAG: Gd )組成的組中選擇磷微粒，該YAG與藍(lán)色LED可4艮好地配合工作。
然而，可以在本發(fā)明中使用多種磷材料，并且這些磷材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，容納有(多個(gè))發(fā)光二極管的襯底是柔性襯底，該柔性襯底適于在至少一個(gè)方向上彎曲。
該襯底可以例如包括薄塑料片或薄印刷電路板材料。任何柔性聚合物可用作該襯底材料。
適合用于柔性村底的其他材料是為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
村底的柔韌性增加了整個(gè)發(fā)光系統(tǒng)的柔韌性，從而允許集成到柔性基質(zhì)(諸如紡織品或塑料)之中。
彈性材料層優(yōu)選地包括具有高柔韌性的相對(duì)柔軟且可變形的材料。例如，彈性材料層包括非常柔韌且具有高介電強(qiáng)度的聚硅氧烷。
優(yōu)選地，彈性材料層包括聚二甲基硅氧烷。
彈性材料層保護(hù)發(fā)光二極管免受例如機(jī)械影響所導(dǎo)致的破壞。
在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備100可進(jìn)一步包括導(dǎo)熱層107，其被設(shè)置為將熱量從(多個(gè))發(fā)光二極管104傳送出去。
該導(dǎo)熱層107有利于將熱量從發(fā)光設(shè)備傳送到外部空氣。
在操作中，(多個(gè))LED104散熱。在過(guò)高的溫度下，LED被損壞而發(fā)射較少的光。因此希望將熱量從LED傳送出去。
導(dǎo)熱層107充當(dāng)用于將熱量從設(shè)備中傳送出去而被周?chē)諝饫鋮s的裝置。
導(dǎo)熱層典型地包括具有高熱導(dǎo)率的材料，例如但不限于金屬材料(例如銅、鋁、鋼等，以及其合金)以及其他材料(諸如具有高熱導(dǎo)
率的塑料或陶瓷材料)。
導(dǎo)熱層可以被設(shè)置在襯底101的后表面103上或前表面102上。
并且，容納有(多個(gè))LED104的襯底101可包含導(dǎo)熱材料。
在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)熱層被設(shè)置在襯底201的后表面
上，且包括延伸出村底201的側(cè)邊之外的至少一個(gè)區(qū)域部分200。
由(多個(gè))LED104產(chǎn)生的熱量通過(guò)導(dǎo)熱層107的(多個(gè))區(qū)域部
分200傳送到外部空氣中。
在實(shí)施例中，襯底IOI設(shè)有至少一個(gè)貫通襯底的開(kāi)口 (未示出)。隨著襯底平面內(nèi)壓應(yīng)力的張力減小，該(多個(gè))貫通村底的開(kāi)口
允許同時(shí)在兩個(gè)方向上彎曲發(fā)光設(shè)備。因此，增加了襯底和整個(gè)發(fā)光
設(shè)備的柔韌性。
在實(shí)施例中，該(多個(gè))貫通襯底的開(kāi)口可設(shè)有覆蓋裝置，其至少部分地覆蓋所述(多個(gè))開(kāi)口 。
所述覆蓋防止由(多個(gè))發(fā)光二極管發(fā)出的光通過(guò)所述(多個(gè))開(kāi)口泄漏到襯底的背面。因此，所述覆蓋裝置增加了光輸出而并不妨礙襯底的柔韌性。
在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備包括反射層108,其被設(shè)置為反射反向入射的光。在彈性材料層105中遇到磷微粒106的光可能沿向后的方向(即，沿朝著發(fā)光設(shè)備100的背部的方向)被散射。反射層108將沿向前的方向反射所述光以使光從設(shè)備100的彈性材料層105中射出。因?yàn)楣獗桓行У乩?，所以反射層有助于增加光輸出。?dāng)襯底設(shè)有(多個(gè))貫通襯底的開(kāi)口時(shí)，反射層108可被設(shè)置以使容納有(多個(gè))LED104的襯底101夾在反射層108和彈性材料層105之間。
這樣，反射層108防止光通過(guò)襯底101中的(多個(gè))開(kāi)口泄漏。入射在反射層上的光因此被反向循環(huán)到發(fā)光設(shè)備100中，這使得通過(guò)設(shè)備100的彈性材料層105發(fā)射的光的強(qiáng)度增加。因此更有效地利用了光。
反射層108還可以被設(shè)置在襯底101的前表面102上?？商娲?，襯底101可包括反射材料。
反射層可包括例如從由金屬材料(諸如鋁、鈦、鉻或鎳)組成的組中選擇的材料。其他適合的反射材料已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。
在實(shí)施例中，反射層108和導(dǎo)熱層107是同一個(gè)。
在該實(shí)施例中，反射層包括具有高熱導(dǎo)率的材料。因此，既防止了光的泄漏，又方便了將熱量傳送到設(shè)備之外。
發(fā)光設(shè)備可進(jìn)一步包括位于設(shè)備100的背部的保護(hù)層109。
保護(hù)層保護(hù)并支撐所述襯底和/或反射層和/或?qū)釋?。?yōu)選地，保護(hù)層是彈性材料層，其有助于整個(gè)發(fā)光設(shè)備的柔韌性。
在實(shí)施例中，彈性材料層105和保護(hù)層109共同形成發(fā)光設(shè)備100的封裝。在該配置中，發(fā)光設(shè)備是非常柔軟的，這使得它尤其適合用于紡織品應(yīng)用中。
當(dāng)保護(hù)層109和彈性材料層105形成封裝時(shí)，區(qū)域部分200典型地保持未被封裝且從被封裝的區(qū)域延伸到外部空間，從而防止被封裝元件中產(chǎn)生過(guò)多的熱量。
在可替代的實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備IOO包括至少一個(gè)漫射層110，其設(shè)置在彈性材料層105之上。
該漫射層包括例如從下述組中選出的漫射微粒，該組由二氧化鈦、硅化物或具有不同折射率的共混聚合物組成。
該微粒是透明的，并具有不同于周?chē)牧系恼凵渎?，因此?dāng)光遇到該漫射微粒時(shí)，它會(huì)被散射，這導(dǎo)致了漫射的光輸出。
漫射層110對(duì)從(多個(gè))發(fā)光二極管104接收到的光進(jìn)行漫射，以使從發(fā)光設(shè)備100發(fā)射的光是均勻且漫射的。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)將漫射微粒結(jié)合在彈性材料層105中可以獲得該漫射效果。
本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備100可以被集成到紡織產(chǎn)品中。這使紡織產(chǎn)品變得發(fā)光和/或顯示信息(諸如消息)。這種紡織產(chǎn)品的示例可以是衣服、枕頭、地毯、窗簾、裝飾織物、床上用品以及背包。
圖3示出了包括本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備301的夾克300.
雖然在附圖和前述描述中已經(jīng)詳細(xì)地圖示和描述了本發(fā)明，但是該圖示和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性的或示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施所請(qǐng)求的發(fā)明的過(guò)程中，根據(jù)對(duì)附圖、公開(kāi)和所附的權(quán)利要求書(shū)的研究，可以理解并實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變形。例如，本發(fā)明并不限于使用特定類(lèi)型的發(fā)光二極管。可以使用所有類(lèi)型的發(fā)光二極管，包括但不限于基于無(wú)機(jī)物的LED、基于有機(jī)物的LED (OLED)以及基于聚合物的LED (polyLED)。
典型地，LED適于發(fā)射在可見(jiàn)或近可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，從紫外光到紅外光。
此外，可以設(shè)置在襯底中的所述(多個(gè))貫通襯底的開(kāi)口并不限于特定形狀或尺寸或任何特定的式樣設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光設(shè)備(100)，包括具有前表面(102)和相對(duì)的后表面(103)的襯底(101)，所述襯底(101)容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管(104)，其中所述設(shè)備(100)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述襯底(101)的所述前表面(102)上的彈性材料層(105)以接收由所述發(fā)光二極管(104)所發(fā)出的光，其特征在于，在所述彈性材料層(105)中散布有磷微粒(106)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光設(shè)備(100)，其中所述襯底(101)是 適于在至少一個(gè)方向上彎曲的柔性襯底。
3. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100)，其中所述彈性材 料層(105)包括聚硅氧烷材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光設(shè)備(100)，其中所述彈性材料層(105 ) 包括聚二甲基硅氧烷。
5. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備，進(jìn)一步包括導(dǎo)熱層(107)， 其被設(shè)置為將熱量從所述發(fā)光二極管(104)傳送出來(lái)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)光設(shè)備(100)，其中所述導(dǎo)熱層(107) 包括至少一個(gè)區(qū)域部分(200 )，其延伸到所述襯底(201)的側(cè)邊之 外。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100 )，其中所述襯底(101) 設(shè)有至少一個(gè)貫通襯底的開(kāi)口。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100)，進(jìn)一步包括反射 層(108)，其被設(shè)置為反射反向入射的光。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100)，其中所述反射層 (108)是所述導(dǎo)熱層(107)。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100)，進(jìn)一步包括保護(hù) 層(109),其被設(shè)置在所述發(fā)光設(shè)備(100)的背部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)光設(shè)備(100),其中所述保護(hù)層(109) 是彈性材料層。
12. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100)，其中所述彈性材 料層(105)和所述保護(hù)層(109)共同形成所述設(shè)備(100)的封裝。
13. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100)，進(jìn)一步包括至少 一個(gè)漫射層(110)，其被設(shè)置在所述彈性材料層(105)之上。
14. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(100),其中所述彈性材 料層(105)進(jìn)一步包括從由二氧化鈦、硅化物和具有不同折射率的共 混聚合物組成的組中選出的漫射微粒。
15. —種容納有至少一個(gè)根據(jù)前述任一權(quán)利要求的發(fā)光設(shè)備(301 ) 的紡織產(chǎn)品(300 )。
全文摘要
提供了一種發(fā)光設(shè)備(100)，其包括容納有至少一個(gè)發(fā)光二極管(104)的襯底(101)和被設(shè)置以接收來(lái)自于發(fā)光二極管(104)的光的彈性材料層(105)。彈性材料層(105)包括磷(106)，其增強(qiáng)了來(lái)自于所述設(shè)備(100)的光輸出。該發(fā)光設(shè)備(100)是柔性的且可以被結(jié)合到織物(例如紡織品或塑料)中。因此，提供了包括該設(shè)備(100)的紡織產(chǎn)品(300)。
文檔編號(hào)H01L27/32GK101669206SQ200880010727
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者A·森佩爾, M·J·J·哈克, R·巴塔查亞 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司