[发明专利]发光物体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一发光物体，具体涉及这样的发光物体在光学发光聚光器器件(例如发光太阳能聚光器器件)中的应用。

背景技术

太阳能每单位瓦特的成本约比来自其它来源(包括煤、石油、风、生物和核子)的能源高5-10倍。为降低光电系统中太阳能发电的成本，希望能有效利用该系统中最昂贵的部分，即光电池(太阳电池)。这通常是通过使用大型光聚焦太阳能聚光器(抛物面形或槽形盘)实现的。这些器件存在一些缺点，包括投资成本高、维护成本高、外形笨重、以及当它经过天空时需要跟踪太阳。对于现有技术水平的评述，可参见Swanson，Progress in Photovoltaics：Research and Applications 8，93(2000)。

已作为研究课题的一其它方式是使用波导管收集光、并将光传输到小型光电池。这些工作中的一些尝试使用全息方法(US5877874)或几何光学对光进行重定向(例如可参见T.Uematsu et al Sol Energ Mater Sol C67，415(2001)和US 4,505,264)。这些尝试相当不成功，尤其对于大的传输距离。这是因为效率低，或系统需要跟踪太阳，或系统复杂，不适合大规模生产或将其组合。

已表明，发光太阳能聚光器(luminescent solar concentrator，LSC)已作为研究课题的另一方式，这主要是因为这些系统易于低成本制得，且因为这些系统无需进行太阳跟踪。LSC基本上是由大块玻璃或聚合板、薄板、薄膜、纤维、条带、纺织品或掺杂有萤光染料分子的涂层组成的。这些染料可吸收照射在其上的阳光中的特定波长的光，并以较长的波长沿各个方向再次发射光。该光中的一部分是在支持式波导管的临界角度内发射的，且被全内反射和传输至光电池。LSC具有将较廉价的挠性材料结合使用的优点(尤其当使用塑料波导管时)，且无需散热器或太阳跟踪系统。在Earp et al，Sol Energ Mat Sol C 84，411(2004)中描述了具有不同用途(房间照明)的样品系统。此时LSC系统尚未商用，这主要与其效率低有关。这一低的总效率源于发射光的高度再吸收(染料的有限斯托克斯位移)、将光低效耦合至波导管内、以及将光低效保持在波导管内。

本发明旨在克服LSC系统的这些缺点，尤其通过提供方法、以提高将发射光保持在LSC系统内的效率。

发明内容

本发明人已发现可使用以下物品实质上提高LSC系统的效率：(a)包含光致发光材料的发光层或发光芯；并结合以(b)一个或多个波长选择镜，该波长选择镜对光致发光材料吸收的光很大程度上是透明的，且强烈反射由光致发光材料发射的光辐射。在一优选实施例中提供了包含发光层或发光芯的发光物体，该发光层或发光芯包含光致发光材料和波长选择镜。其中所述发光层或发光芯与所述波长选择镜光学耦合，所述波长选择性镜至少可透过50％的由所述光致发光材料吸收的光，且至少可反射50％的由所述光致发光材料发射的辐射，且所述波长选择镜包含手性向列型聚合物的胆甾醇层。

上述波长选择镜可适于作为分隔层，布置在发光层/发光芯与用于接收入射光辐射的表面之间的任何地方。因此，入射光将穿过波长选择镜，激活包含在下面发光层或发光芯中的光致发光材料。照射在波长选择镜上的由光致发光材料发射的光辐射将被反射，由此避免所述发射的辐射从LSC逸出的现象。结果使发射的辐射在LSC内高效聚集，从而提高了总效率。

波长选择镜也可有利地应用在发光层的对侧，即在接收入射光一侧的相对一侧。因此，可确保发射的辐射被反射回发光层或波导管内。

为实现本发明的优点，波长选择镜对于能够激发光致发光材料的辐射必须很大程度上是透明的，且同时所述镜必须能有效反射由所述光致发光材料发射的辐射。因此，本发明的发光物体中使用的一个或多个波长选择镜至少可透过50％的由所述光致发光材料吸收的光，且至少可反射50％的由相同光致发光材料发射的辐射。

因此，本发明提供了包括发光层或发光芯的发光物体，且该发光层或发光芯包含光致发光材料；以及波长选择镜；其中所述发光层或发光芯与所述波长选择镜光学耦合，所述波长选择性镜至少可透过50％的由所述光致发光材料吸收的光，且至少可反射50％的由所述光致发光材料发射的辐射，且所述波长选择镜包含(a)聚合堆叠层和/或(b)手性向列型聚合物的胆甾醇层。