DE102009040329A1

DE102009040329A1 - Lamp based on nanoscale structures

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Publication number: DE102009040329A1
Application number: DE102009040329A
Authority: DE
Inventors: Thomas Asperger; Jörg KINDERMANN; Thomas Emde; Werner Pfeifer
Original assignee: EMDE PROJECTS GmbH
Current assignee: Emdeligent De GmbH
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2011-03-10
Also published as: EP2475925A1; WO2011026967A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel (10) aufweisend nanoskalige, sichtbares Licht emittierende Strukturen (16), bei dem an oder in einem als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger (18) aus einer Schicht oder einer Schichtanordnung zumindest bereichsweise mindestens eine über nanoskalige, lumineszente Strukturen Licht emittierende Einrichtung entlang der Rotationsfläche flächig erstreckt angeordnet ist. Vorzugsweise sind die nanoskaligen Strukturen mindestens teilweise als Quanten-Dots in Form von Atomclustern ausgebildet. Zweck der vorliegenden Erfindung angesichts des Standes der Technik ist es, ein Leuchtmittel bereitzustellen, bei dem ohne Filter eine bessere, spektrale Emissionscharakteristik erzielt wird und gleichzeitig die Lichtausbeute gegenüber bekannten Leuchtmitteln besser ausfällt.The invention relates to a light source (10) comprising nanoscale, visible light - emitting structures (16), in which at least some areas of at least one light via nanoscale, luminescent structures light on or in a support (18) designed as a dimensionally stable rotating surface emitting device is arranged along the surface of revolution extending flat. The nanoscale structures are preferably at least partially designed as quantum dots in the form of atomic clusters. The purpose of the present invention in view of the prior art is to provide a lamp in which a better spectral emission characteristic is achieved without a filter and at the same time the light yield is better compared to known lamps.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmittel, welches nanoskalige, sichtbares Licht emittierende Strukturen aufweist.The present invention relates to a luminous means which has nanoscale, visible light-emitting structures.

Nanoskalige, sichtbares Licht emittierende Strukturen sind solche, bei denen die im Bereich von wenigen bis maximal mehreren hundert Nanometern liegende Größe eine lokal begrenzte, deformierte Bandstruktur mit diskreten, quantisierten Energiezuständen bedingt. Von den Eigenschaften her ist diese Bandstruktur im Übergangsbereich zwischen Atomeigenschaften und Materialeigenschaften anzusiedeln und zeigt unübliche und unerwartete Eigenschaften der quantisierten Energiezustände. Vorliegend sind jene Strukturen betroffen, bei denen die besagten Energiezustände Lumineszenzprozesse ermöglichen.Nanoscale, visible light-emitting structures are those in which the size lying in the range of a few to a maximum of several hundred nanometers causes a locally limited, deformed band structure with discrete, quantized energy states. In terms of properties, this band structure is located in the transition region between atomic properties and material properties and exhibits unusual and unexpected properties of the quantized energy states. In the present case, those structures are affected in which the said energy states enable luminescence processes.

Lumineszenzprozesse sind dadurch charakterisiert, dass nach einer Anregung mit einem Energiequant im nachfolgenden Prozess ein Exciton relaxiert und rekombiniert und überschüssige Energie anteilig als Photon in Form von sichtbarem Licht freigesetzt wird. Abhängig von der Art der Anregung spricht man von Radiolumineszenz (Anregung durch radioaktive Strahlung), Thermolumineszenz (Anregung durch Temperaturerhöhung), Photolumineszenz (Anregung durch Lichtquanten) oder auch Elektrolumineszenz (Anregung durch Elektronen per Strom/Spannung); 'Lumineszenz' kann dabei auch sukzessive, kombinierte Arten der Anregung mit umfassen.Luminescence processes are characterized in that after excitation with an energy quantum in the subsequent process, an exciton relaxes and recombines and excess energy is released proportionally as a photon in the form of visible light. Depending on the type of excitation, one speaks of radioluminescence (excitation by radioactive radiation), thermoluminescence (excitation by temperature increase), photoluminescence (excitation by light quanta) or electroluminescence (excitation by electrons per current / voltage); 'Luminescence' can also include successive, combined types of excitation.

Nanoskalige, Lumineszenzprozesse ermöglichende Strukturen sind beispielsweise aus der DE 601 32 258 oder auch als Atomcluster in Form von Quanten-Dots bekannt. Kennzeichnend für die vorbeschriebenen Strukturen ist eine lorentzverbreiterte Spektrallinie, welche durch einen Lumineszenzprozess bedingt wird, der als gedämpfte Schwingung beschrieben werden kann. Dieser thermisch quenchbare Lumineszenzprozess führt mithin zu einer per se breiteren Spektrallinie, als es Beispielsweise von üblichen Gasanregungsprozessen von Quecksilberdampflampen bekannt ist. Ein weiteres typisches Merkmal derartiger Quanten-Dots ist, dass die Position der Spektrallinie mit der Größe der nanoskaligen Struktur korelliert; je größer die nanoskalige Struktur ist, desto größer ist auch die Wellenlänge des abgestrahlten Photons. Man kann dies auch als größenabhängige Rotverschiebung beschreiben.Nanoscale, luminescence processes enabling structures are for example from DE 601 32 258 or also known as atomic clusters in the form of quantum dots. Characteristic of the above-described structures is a Lorentz-broadened spectral line, which is due to a luminescence process, which can be described as a damped oscillation. This thermally quenchable luminescence process thus leads to a per se wider spectral line, as it is known for example from conventional gas excitation processes of mercury vapor lamps. Another typical feature of such quantum dots is that the position of the spectral line is correlated with the size of the nanoscale structure; the larger the nanoscale structure, the greater the wavelength of the emitted photon. This can also be described as a size-dependent redshift.

Leuchtmittel der vorgenannten Art sind beispielsweise aus der KR 100658304 B1 bekannt; hier werden Quantendots als nanoskalige Strukturen als oberflächliche Strukturierungen eines Substrats innerhalb einer LED-Schichtenfolge angeordnet und mithin zur simultanen Elektrolumineszenz verwendet.Illuminants of the aforementioned type are for example from the KR 100658304 B1 known; Here, quantum dots are arranged as nanoscale structures as superficial structurings of a substrate within an LED layer sequence and are therefore used for simultaneous electroluminescence.

Angesichts des intensiv beforschten Bereichs der kostengünstigen und stromsparenden Leuchtmittel finden sich in der Literatur viele Dokumente, in denen das Ersetzen oder Ergänzen von 3-Farb-Lichtquellen auf LED-Basis mit ähnlichen, nanoskaligen Strukturen beschrieben ist.In the light of the intensively researched field of low-cost and energy-saving lamps, there are many documents in the literature describing the replacement or addition of LED-based 3-color light sources with similar nanoscale structures.

Gängiges Ziel der vorbenannten Dokumente ist es, den Verlust an Licht zu minimieren und die Ausbeute in Bezug auf die eingesetzte Energie zu maximieren. Nachteilig führen dabei die üblicher Weise mit drei beabstandeten Wellenlängen zu einem weißen Licht kombinierten Emissionswellenlängen zu qualitativ minderwertigem Weißlicht, mit dem eine angenehme Ausleuchtung, besonders eine tageslichtechte Beleuchtung von Farbmustern und Designs, nur mit weiteren Farb- und Effektfiltern erzielt werden kann. Weiterhin problematisch ist bei den gattungsgemäßen Leuchtmitteln wie sie aus der WO 2009/011922 A1 bekannt sind, dass die nanoskaligen Strukturen ob ihrer geringen Größe bei flächiger Bestrahlung mit energiereicher Anregungsstrahlung äußerst geringe Energieausbeuten zeigen; zudem sind diese Strukturen chemisch als Nanopartikel hoch reaktiv und altern bei regelmäßiger Belastung mit Sonnenlicht erheblich schneller als übliche Leuchtmittel. Gerade für ein qualitativ hochwertiges Tagesleuchtmittel ergibt sich so die widersprüchliche Anforderung, Tageslicht so gut wie möglich nachzubilden und gleichzeitig ein Altern der Lumineszenzstoffe durch Wärme und Außenlicht zu vermeiden.The main aim of the above-mentioned documents is to minimize the loss of light and to maximize the yield in terms of the energy used. The disadvantage of doing the usual way with three spaced wavelengths to a white light combined emission wavelengths to low-quality white light, with a pleasant illumination, especially a daylight lighting of color patterns and designs, can only be achieved with other color and effect filters. Another problem is in the generic bulbs as they are from WO 2009/011922 A1 It is known that the nanoscale structures show extremely low energy yields due to their small size when irradiated with energy-rich excitation radiation. In addition, these structures are chemically highly reactive as nanoparticles and age at regular exposure to sunlight significantly faster than conventional bulbs. Especially for a high-quality daylight means so the contradictory requirement to replicate daylight as well as possible and at the same time to avoid aging of the luminescent by heat and external light.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesichts des Standes der Technik ist es, ein Leuchtmittel bereitzustellen, bei dem ohne Filter eine bessere, spektrale Emissionscharakteristik erzielt wird und gleichzeitig die Lichtausbeute gegenüber bekannten Leuchtmitteln besser ausfällt.Object of the present invention in view of the prior art is to provide a light source in which a better, spectral emission characteristics is achieved without filter and at the same time the light output compared to known bulbs fails better.

Weiterhin ist es ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, ein Leuchtmittel zu Verfügung zu stellen, welches nach seiner äußeren Anmutung und seiner grundsätzlichen Bauform bekannten herkömmlichen Leuchtmitteln ähnlich ist oder sogar mit diesen kompatibel ist, so dass es als Ersatz für beispielsweise eine herkömmliche Glühlampe oder Leuchtstofflampe in Betracht kommt, wobei aber die Erzeugung des emittierten Lichts anders als bei herkömmlichen Leuchtmitteln erfolgt.Furthermore, it is a concern of the present invention to provide a light source available, which is similar to its external appearance and its basic design known conventional bulbs or even compatible with them, so that it is a replacement for example, a conventional incandescent or fluorescent lamp in Considering, but the generation of the emitted light is different than in conventional bulbs.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Leuchtmittel der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und -beispielen. Es versteht sich, dass die Ausführungsbeispiele nicht beschränkend zu sehen sind; im Rahmen der unabhängigen Ansprüche kann ein Fachmann auch unter Heranziehen einzelner Merkmale der nachfolgend beschriebenen Merkmalskombinationen zu einem Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung gelangen.The solution to this problem provides a light source of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1. Further advantageous features emerge from the dependent claims and the embodiments and examples described below. It is understood that the embodiments are not restrictive; Within the scope of the independent claims, a person skilled in the art can also make use of individual features of the following described feature combinations arrive at an object according to the present invention.

Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein Leuchtmittel beansprucht, bei dem an oder in einem als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger zumindest bereichsweise mindestens eine über nanoskalige, lumineszente, diskrete Strukturen Licht emittierende Einrichtung angeordnet ist.With the present invention, a luminous means is claimed for the first time, in which, at least in regions, at least one device emitting light via nanoscale, luminescent, discrete structures is arranged on or in a support designed as a dimensionally stable rotation surface.

Gemäß der Erfindung kann sich die nanoskalige Licht emittierende Einrichtung entlang der Rotationsfläche des Trägers erstrecken, auf dessen Innenseite und/oder auf dessen Außenseite oder aber die nanoskalige Licht emittierende Einrichtung befindet sich in dem Träger.According to the invention, the nanoscale light-emitting device can extend along the surface of revolution of the carrier, on the inside and / or on the outside thereof or else the nanoscale light-emitting device is located in the carrier.

Unter Rotationsfläche wird dabei die Oberfläche eines Rotationskörpers im Sinne der mathematischen Definition verstanden, der durch Rotation einer erzeugenden Linie um eine Rotationsachse entsteht. Beispiele für derartige Rotationskörper sind Kugel, Zylinder, Torus, Ellipsoid, davon abgeleitete Rotationskörper sowie solche mit komplexeren Formen. Die Licht emittierenden Strukturen sind dabei der Form dieses Rotationskörpers folgend angeordnet und das Licht wird nach außen hin abgestrahlt.In this context, the term "surface of revolution" is understood to mean the surface of a body of revolution in the sense of the mathematical definition which results from rotation of a generating line about an axis of rotation. Examples of such rotary bodies are sphere, cylinder, torus, ellipsoid, rotational bodies derived therefrom and those with more complex shapes. The light-emitting structures are arranged following the shape of this body of revolution and the light is emitted to the outside.

Die Rotationsfläche ist formstabil und ist mithin in ihrer Form in der Funktion als Träger des Leuchtmittels ausgebildet. Man kann erfindungsgemäß einen für die lichttechnische Funktion neutralen Träger verwenden, den man beispielsweise mit einer oder mehreren funktionalen Schichten beschichtet. Man kann aber auch dem Träger selbst eine weitere für das Leuchtmittel wesentliche Funktion zuweisen. Beispielsweise kann der Träger selbst optische Eigenschaften übernehmen (Lichtstreuung, Lichtbrechung, Reflexion etc.) oder stromleitend sein und somit beispielsweise als Elektrode fungieren. Der Träger kann auch mehrschichtig sein und einen komplexeren Schichtaufbau mit mehreren Funktionen aufweisen. Man kann entweder nach der Herstellung des Trägers diesen mit den funktionalen Schichten versehen, man kann aber auch beispielsweise einen Träger herstellen, welches bereits bei der Herstellung die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen einschließt.The surface of rotation is dimensionally stable and is therefore designed in its shape in the function of a carrier of the lamp. According to the invention, it is possible to use a support which is neutral for the photometric function and is coated, for example, with one or more functional layers. But you can also assign the carrier itself another essential for the bulb function. For example, the carrier itself can assume optical properties (light scattering, refraction of light, reflection, etc.) or be current-conducting and thus act, for example, as an electrode. The carrier may also be multilayer and have a more complex layer structure with multiple functions. It is possible to provide these with the functional layers either after the production of the carrier, but it is also possible, for example, to produce a carrier which already includes the nanoscale light-emitting structures during production.

'Diskret' bezeichnet nanoskalige Strukturen, die isoliert und ohne gleich zusammengesetztes Basismaterial als isolierte Lumineszenzquellen flächig in einem Raum verteilt angeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass Lichtquanten des emittierten Lichts im sichtbaren Bereich an den nanoskaligen Strukturen allenfalls noch gestreut und nicht mehr verlustreich absorbiert werden. Auf diese Weise wird erstmals ein Leuchtmittel beansprucht, bei dem die Lumineszenzausbeute durch feinteilige Luminophore – wie sie beispielsweise aus Neonröhren bekannt sind – nicht mehr durch Absorptionsprozesse und innere, totlaufende Reflektion im Pulver verringert wird.'Discrete' refers to nano-scale structures that are isolated and distributed without a composite base material as isolated luminescence sources flat in a room. As a result, the advantage is achieved that light quanta of the emitted light in the visible region at the nanoscale structures are at best scattered and no longer absorbed in a high-loss manner. In this way, a light source is claimed for the first time, in which the luminescence yield by finely divided luminophores - as they are known for example from neon tubes - is no longer reduced by absorption processes and internal, dead-running reflection in the powder.

Bei Bedarf kann man optional die nanoskaligen Strukturen durch eine zumindest außenseitig zu den Strukturen angeordnete, optisch transparente, energiereichere Strahlung reflektierende Schicht vor den energiereichen Anteilen von Außen- sowie Sonnenlicht abschirmen. Diese konstruktive Maßnahme erzielt mehrere Vorteile gleichzeitig: Zum einen wird eine Absorption von außenseitig einstrahlenden UV-Quanten – beispielsweise des Sonnenlichts -vermieden; bei den nanoskaligen Strukturen ist somit eine das Emissionsspektrum verfälschende, zusätzliche Anregung durch Außenstrahlung ausgeschlossen. Weiterhin wird eine Absorption und Umwandlung in Wärme vermieden, wodurch die Alterungsprozesse im Leuchtmittel verlangsamt werden. Schließlich wird Anregungsstrahlung, die in Abhängigkeit der diskreten Anregungswellenlänge der Strukturen innenseitig eingestrahlt wird, mindestens einmal an dieser Schicht reflektiert und steht bei dem erneuten Durchqueren der in einer Schicht angeordneten Strukturen für Anregungsprozesse zur Verfügung, wodurch die Lichtausbeute zusätzlich erhöht wird. Letzteres wird bevorzugt mit zwischen reflektierender Innen- und Außenschicht eingestrahlter Anregungsstrahlung, besonders bevorzugt in Kombination mit innenseitig angeordneter Licht reflektierender Schlussschicht, ausgebildet: Mehrfach durch photolumineszente Strukturen durchgeleitete Anregungsstrahlung in Kombination mit einer Licht reflektierenden Basis erzielen eine extrem hohe Energieausbeute bei nahezu vollständiger Abstrahlung nach außen hin.If required, it is optionally possible to shield the nanoscale structures from the high-energy components of external and sunlight by means of a layer that is optically transparent, higher-energy radiation and at least externally arranged to the structures. This constructive measure achieves several advantages simultaneously: on the one hand, absorption of UV radiation from the outside, for example sunlight, is avoided; In the case of the nanoscale structures, an additional excitation due to external radiation, which falsifies the emission spectrum, is therefore excluded. Furthermore, absorption and conversion into heat is avoided, which slows down the aging processes in the light source. Finally, excitation radiation which is irradiated on the inside as a function of the discrete excitation wavelength of the structures is reflected at least once at this layer and is available for excitation processes when again crossing the structures arranged in a layer, whereby the light output is additionally increased. The latter is preferably formed with excitation radiation irradiated between reflecting inner and outer layers, particularly preferably in combination with light-reflecting terminating layer arranged on the inside. Multiple excitation radiation transmitted through photoluminescent structures in combination with a light-reflecting base achieve an extremely high energy yield with almost complete radiation to the outside out.

Vorteilhaft weist das Leuchtmittel mindestens eine Struktur mit einem gleichmäßig ausgestalteten Emissionsbereich auf. Der Emissionsbereich weist dabei die Form eines kontinuierlichen, über mindestens 30 nm erstreckten Emissionsbandes im optisch sichtbaren Bereich ohne Intensitäts-Schwankungen in Form von überlagerten Peaks auf. Überlagerte Peaks, wie sie für Luminophore aus der Neonröhren-Technik typisch sind, sind dabei allenfalls mit 10% höherer Intensität bezogen auf das Emissionsniveau vorhanden, da sonst eine Ausleuchtung von Strukturen mit Kontrastübergängen im betroffenen Wellenlängenbereich zu fehlerhafter, optischer Abbildung der Helligkeitsverhältnisse führt.Advantageously, the luminous means has at least one structure with a uniformly configured emission region. In this case, the emission region has the form of a continuous emission band extending over at least 30 nm in the optically visible region without intensity fluctuations in the form of superimposed peaks. Superimposed peaks typical of neon tube luminophores are present at 10% higher intensity with respect to the emission level, otherwise illumination of structures with contrast transitions in the affected wavelength range leads to erroneous, optical imaging of the brightness ratios.

Im Unterschied zur üblichen Herangehensweise, bei der drei Grundfarben additiv abgemischt werden, erlauben die nanoskaligen Strukturen durch Variation ihrer Größenverteilung auf einfache und effektive Art eine vorteilhafte Modellierung des Emissionsspektrums; besonders im Bereich der automatisierten Raumformerfassung über Kontrastvariationen kann mit einem homogen einfarbigen Emissionsband die Geschwindigkeit und Qualität der Raumformerfassung erheblich verbessert werden.In contrast to the usual approach, in which three primary colors are mixed additively, the nanoscale structures allow, by varying their size distribution in a simple and effective manner, an advantageous modeling of the emission spectrum; Particularly in the field of automated spatial form detection via contrast variations can be done with a homogeneous monochrome Emission band the speed and quality of the spatial form capture are significantly improved.

Vorzugsweise umfassen die nanoskaligen Strukturen mindestens teilweise Quanten-Dots, das heißt es handelt sich bei der Licht emittierenden Einrichtung mindestens teilweise um Quanten-Dot-LEDs (QD-LEDs). Diese enthalten in der Regel Atomcluster, die durch symmetrische Raumformen mit quasikristalliner Morphologie gekennzeichnet. Diese klar begrenzte Raumform bietet den Vorteil von überraschend scharf definierten, einzelnen Energiequantisierungen; eine Anregung kann hier äußerst verlustarm über monochromatische Diodenstrahlung und/oder präzise angelegte Anregungsspannung erfolgen, wodurch die Abwärme und der Verschleiß des Leuchtmittels zusätzlich verringert werden. Zudem sind mit solchen Quanten-Dot-LEDs auch gering beabstandete Anregungsenergien getrennt anregbar, wodurch ein Emissionsspektrum beispielsweise über zwei verschiedene, monochromatische Anregungs-LEDs gezielt modelliert werden kann, ohne dass dabei störende Emissionspeaks auftreten können.Preferably, the nanoscale structures at least partially comprise quantum dots, that is, the light-emitting device is at least partially quantum dot LEDs (QD LEDs). These usually contain atomic clusters characterized by symmetric spatial forms with quasicrystalline morphology. This clearly defined spatial form offers the advantage of surprisingly sharply defined, individual energy quantizations; an excitation can be done here extremely low loss via monochromatic diode radiation and / or precisely applied excitation voltage, whereby the waste heat and the wear of the lamp are additionally reduced. In addition, even small-spaced excitation energies can be stimulated separately with such quantum dot LEDs, as a result of which an emission spectrum can be selectively modeled, for example via two different, monochromatic excitation LEDs, without disturbing emission peaks occurring.

Vorzugsweise umfassen die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen nanoskopische Halbleiter. In Betracht kommen für die nanoskalige Licht emittierende Einrichtung beispielsweise Nano-Strukturen, die mindestens teilweise anorganische, kovalente Bindungen aufweisen und bevorzugt enthalten diese mindestens eines der Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, Bi, C, Cd, Si, Ge, Ga, In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te und Zn, beispielsweise ZnSe, InAs, GaAs, PbSe, CdSe, ZnO, GaSb, GaInP, InP, um nur einige beispielhaft zu nennen, ohne die Erfindung auf die genannten Verbindungen zu beschränken.The nanoscale light-emitting structures preferably comprise nanoscopic semiconductors. For example, nano-structures which have at least partially inorganic, covalent bonds are suitable for the nanoscale light-emitting device and preferably contain at least one of the elements selected from the group consisting of B, Bi, C, Cd, Si, Ge, Ga, In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te and Zn, for example ZnSe, InAs, GaAs, PbSe, CdSe, ZnO, GaSb, GaInP, InP, to name only a few, without the Restrict invention to the compounds mentioned.

Solche Strukturen sind deutlich temperaturbeständiger und erlauben bereits bei der Synthese eine breitere Streuung um eine mittlere Strukturgröße, wodurch gleichmäßigere Emissionsbänder über größere Wellenlängenbereiche erzielt werden können. Durch Dotierung benachbarter Schichten werden Fehlstellen erzeugt, welche die Leitfähigkeit erhöhen und eine zusätzliche, elektrische Anregung in Diodenschichten ermöglichen können. Besonders bevorzugt werden dotierte Transportschichten als Bestandteil von Funktionsschichten in eine Diodenschicht eingebracht, wie zum Beispiel als Teil einer Elektrodenschicht zur elektrischen Kontaktierung einer schichtweise aufgebauten Diode.Such structures are significantly more temperature-stable and already allow for a broader scattering around the average structure size during the synthesis, as a result of which more uniform emission bands can be achieved over longer wavelength ranges. By doping adjacent layers defects are generated, which increase the conductivity and can allow additional electrical excitation in diode layers. Particularly preferred doped transport layers are incorporated as part of functional layers in a diode layer, such as, for example, as part of an electrode layer for electrically contacting a layered diode.

Vorzugsweise ist mindestens eine der lumineszenten, nanoskaligen Strukturen in ihrer Größenverteilung mit einem Maximum im Bereich um 500 nm ausgebildet. Ein im Türkis/Grün-Bereich angesiedeltes Emissionsmaximum wird nutzerseitig als weiches, angenehmes Licht empfunden und physiologisch am deutlichsten wahrgenommen; besonders bevorzugt in Kombination mit einem kontinuierlichen, gleichmäßigen Ausbilden des Maximums lässt sich so mit vergleichsweise geringerem Energieaufwand eine gute Ausleuchtung bereitstellen, wie sie beispielsweise in nur kurzfristig frequentierten Bereichen von Veranstaltungsgebäuden vorgesehen ist.Preferably, at least one of the luminescent, nanoscale structures is formed in its size distribution with a maximum in the range around 500 nm. An emission maximum located in the turquoise / green area is perceived by the user as a soft, pleasant light and is perceived physiologically most clearly; particularly preferably in combination with a continuous, uniform formation of the maximum, a good illumination can thus be provided with comparatively less expenditure of energy, as is provided, for example, in areas of event buildings which are frequented only at short notice.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Leuchtmittel sichtbares Licht mit einem Farbwiedergabeindex (CRI-Wert) der wellenlängenabhängigen Intensitätsverteilung zu der des Sonnenlichts von mindestens 80, bevorzugt mindestens 90, besonders bevorzugt mindestens 95 abstrahlt.It is preferably provided that the illuminant emits visible light having a color rendering index (CRI value) of the wavelength-dependent intensity distribution to that of the sunlight of at least 80, preferably at least 90, particularly preferably at least 95.

Beispielsweise mit mindestens einer nanoskaligen Struktur, deren Emissionsband eine Halbwertsbreite von 40 bis 200, bevorzugt 50 bis 150, besonders bevorzugt 60 nm, aufweist, kann ein Emissionsspektrum sichergestellt werden, welches eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung ähnlich dem Sonnenlicht bereitstellt. Kombinationen von verschiedenen, überlappenden Emissionsbändern erzielen ab 4 nanoskaligen Strukturen eine Emissionscharakteristik, die bereits das hinreichend tageslichtechte Ausleuchten von komplexen Farbverläufen ermöglicht.For example, with at least one nanoscale structure whose emission band has a half-width of 40 to 200, preferably 50 to 150, particularly preferably 60 nm, an emission spectrum can be ensured which provides a uniform brightness distribution similar to sunlight. Combinations of different, overlapping emission bands achieve an emission characteristic from 4 nano-scale structures, which already enables the illumination of complex color gradients to be sufficiently well tolerant to daylight.

Besonders bevorzugt in Kombination mit den weiteren, vorbeschriebenen Maßnahmen zu Gleichmäßigkeit und Ebenmäßigkeit des Emissionsspektrums kann über die vorbeschriebenen Strukturen ein Leuchtmittel bereitgestellt werden, welches kontinuierlich über den gesamten, sichtbaren Bereich das Emissionsspektrum der Sonne nachvollzieht; hier wäre die Anzahl der Emissionsbänder mithin als unendlich anzugeben, da keine erkennbaren Minima oder Maxima von ±5% über die mittlere Intensität eines 5 nm-Bereiches mehr abgebildet werden.Particularly preferably in combination with the further measures described above for uniformity and uniformity of the emission spectrum, a light source can be provided via the above-described structures, which continuously tracks the emission spectrum of the sun over the entire, visible region; In this case, the number of emission bands should be specified as infinite, since no discernible minima or maxima of ± 5% over the mean intensity of a 5 nm range are mapped.

Sowohl die nanoskaligen Strukturen selbst als auch die dotierten benachbarten Schichten können anorganischer oder organischer Natur oder auch Hybridstrukturen sein. Bevorzugt ist für die elektrische Anregung mindestens eine nanoskalige, lumineszente Struktur in einer Anregungs-Schichtenfolge für die elektrisch angeregte Lichtemission angeordnet, bei der an eine p-dotierte Lochleitungsschicht HTL eine Elektronenleitung blockierende Schicht EBL angrenzt, gefolgt von einer Emissionsschicht umfassend die nanoskalige, lumineszente Struktur, einer Lochleitung blockierenden Schicht HBL und einer abschließenden n-dotierten Elektronenleitungsschicht ETL. Diese Schichtenfolge erhöht die Konzentration der für die Erzeugung eines Excitons benötigten Löcher und Elektronen, was zur Folge hat, dass die Menge an elektrisch erzeugten Lichtquanten um mindestens eine Größenordnung ansteigt.Both the nanoscale structures themselves and the doped adjacent layers may be of inorganic or organic nature or else hybrid structures. For the electrical excitation, at least one nanoscale, luminescent structure is preferably arranged in an excitation layer sequence for the electrically excited light emission, in which a p-doped hole-line layer HTL is adjoined by an electron-line blocking layer EBL, followed by an emission layer comprising the nanoscale, luminescent structure , a hole-line blocking layer HBL and a terminal n-type electron conduction layer ETL. This layer sequence increases the concentration of holes and electrons required for the generation of an exciton, with the result that the amount of electrically generated light quantum increases by at least an order of magnitude.

Die nanoskaligen Strukturen können beispielsweise auf und/oder in mindestens einer der Schichten durch Tauchen, Drucken, Sprühen, Schleudern, Fluten, Bedampfen, Sublimation, Chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Abscheidung aus einem Aerosol, Sprühpyrolyse, reaktives Abscheiden flächig aufgebracht und/oder durch Extrudierung, Polymerisation, Härtung, Trocknung, elektrostatische Injektion flächig als und/oder in einer Schicht – gegebenenfalls mit trägerformabhängig geregelt Variierter Konzentration – erzeugt werden.The nanoscale structures may be deposited, for example, on and / or in at least one of the layers by dipping, printing, spraying, Spinning, flooding, vapor deposition, sublimation, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), deposition from an aerosol, spray pyrolysis, reactive deposition applied surface and / or by extrusion, polymerization, curing, drying, electrostatic injection surface as and / or in one layer, optionally with carrier form-dependent controlled variation of concentration.

Das erfindungsgemäße Leuchtmittel kann beispielsweise weiterhin mindestens eine nanoskalige, lumineszente Struktur als Element einer Diodenschicht aufweisen, bevorzugt als Zwischenschicht einer p-i-n-Schichtstruktur, mit mindestens einem Kontaktmittel für eine elektrische Kontaktierung mit leitendem Kontakt zu einer Anodenschicht und/oder einer Kathodenschicht auf, an oder in dem Träger.The luminous means according to the invention can, for example, furthermore have at least one nanoscale, luminescent structure as element of a diode layer, preferably as intermediate layer of a pin layer structure, with at least one contact means for electrical contacting with conductive contact to an anode layer and / or a cathode layer, on or in the carrier.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel ist beispielsweise mindestens eine nanoskalige, lumineszente Struktur in mindestens einer Anregungs-Schichtenfolge für die elektrisch angeregte Lichtemission angeordnet, beginnend mit einer p-dotierten Lochleitungsschicht HTL, gefolgt von einer Elektronenleitung blockierenden Schicht EBL, gefolgt von einer Emissionsschicht umfassend die nanoskalige, lumineszente Struktur, gefolgt von einer Lochleitung blockierenden Schicht HBL, abschließend gefolgt von einer n-dotierten Elektronenleitungsschicht ETL.In a luminous means according to the invention, for example, at least one nanoscale, luminescent structure is arranged in at least one excitation layer sequence for the electrically excited light emission, starting with a p-doped hole-line layer HTL, followed by an electron-line blocking layer EBL, followed by an emission layer comprising the nanoscale, luminescent structure, followed by a hole-line blocking layer HBL, followed finally by an n-doped electron-conducting layer ETL.

Die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen können erfindungsgemäß als Schicht oder Schichtenfolge auf den Träger aufgebracht sein, sie können aber beispielsweise auch in den Träger eingearbeitet sein, zum Beispiel bei dessen Herstellung und befinden sich damit in dem Trägermaterial. Es kann dann (bei elektrischer Anregung) beispielsweise eine stromführende Schicht und gegebenenfalls eine weitere stromleitende Schicht mit den nanoskaligen Strukturen als Schichtenfolge entweder außen oder auf die Innenseite des als Rotationskörper ausgebildeten Trägers aufgebracht werden. Eine der Schichten kann beispielsweise auch reflektierend ausgebildet sein. Dabei kann auch eine stromführende Schicht selbst als Reflexionsschicht dienen. Es kann aber auch eine zusätzliche Reflexionsschicht vorgesehen sein.According to the invention, the nanoscale light-emitting structures can be applied to the carrier as a layer or layer sequence, but they can also be incorporated into the carrier, for example during its production, and are thus present in the carrier material. For example, a current-carrying layer and, if appropriate, a further current-conducting layer with the nanoscale structures as layer sequence can then be applied (in the case of electrical excitation) either on the outside or on the inside of the carrier designed as a rotation body. For example, one of the layers can also be reflective. In this case, a current-carrying layer itself can serve as a reflection layer. But it can also be provided an additional reflective layer.

Erfolgt eine Anregung der nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen über energiereiche Strahlung, insbesondere UV-Licht, kann diese Strahlung in den Träger derart eingespeist werden, dass dieser quasi als Lichtwellenleiter fungiert, insbesondere kann stirnseitig in den Träger eingespeist werden. Es kann aber beispielsweise auch eine Strahlungsquelle in den Hohlraum des Rotationskörpers eingebracht werden, so dass die Anregung aus dem Innenraum des Rotationskörpers erfolgt.If an excitation of the nanoscale light-emitting structures via high-energy radiation, in particular UV light, this radiation can be fed into the carrier such that this acts quasi as an optical waveguide, in particular can be fed into the front of the carrier. However, it is also possible, for example, for a radiation source to be introduced into the cavity of the rotational body, so that the excitation takes place from the interior of the rotational body.

Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Leuchtmittel mindestens zwei, bevorzugt 3–5, besonders bevorzugt 4 in Serie aufeinander abfolgende Anregungs-Schichtenfolgen für die elektrisch angeregte Lichtemission auf. Die Schichtenfolge ist durchgehend ausgebildet und mit einer Anodenschicht, vorzugsweise einer optisch transparenten ITO-Anodenschicht aus Indiumoxid und Zinnoxid, beginnend und mit einer Kathodenschicht abschließend kontaktiert.Advantageously, the luminous means according to the invention has at least two, preferably 3-5, particularly preferably 4 successive series of excitation layers for the electrically excited light emission. The layer sequence is continuous and contacted with an anode layer, preferably an optically transparent ITO anode layer of indium oxide and tin oxide, beginning and finally with a cathode layer.

Bei einer in Serie geschalteten Schichtenfolge addieren sich die Anregungsenergien, wodurch eine größere Gesamtspannung über Anode und Kathode anzulegen ist, um sämtliche Emissionsschichten anzuregen. Dies bietet den Vorteil, dass eine insgesamt deutlich größere Spannung zum Betrieb verwendet werden kann, welche einfacher und effektiver erzeugt werden kann; Spannungen von bis zu 50 Volt können ohne nennenswerte Gefahr für Leib und Leben des wartenden Techniker im Rahmen von üblichen Leuchtmittel-Größen zur Anwendung kommen. Dabei fallen die einzelnen Spannungen gemäß den jeweiligen Schichtenfolgen ab und stellen so konstruktiv gesteuert bei deutlich einfacher regelbarer Gesamtspannung sehr exakt Einzelspannungen mit hoher Ausbeute und geringem Verlust zur Verfügung. Bei 4 Anregungsschichtenfolgen kann mit der üblichen und industriell umfassend mit genormten Bauteilen passend belieferbaren Grundspannung von 12 Volt garbeitet werden; besonders bevorzugt wird dabei die Anregungsschicht als Hybridschicht ausgeführt, in der nanoskalige, lumineszente Strukturen sich in einer als Träger dienenden Matrix einer üblichen Diode befinden.In a series-connected layer sequence, the excitation energies add up, whereby a larger total voltage across the anode and cathode is applied to excite all emission layers. This offers the advantage that an overall significantly greater voltage can be used for operation, which can be generated more easily and effectively; Voltages of up to 50 volts can be used without appreciable danger to the life and limb of the waiting technician within the scope of conventional lamp sizes. In this case, the individual voltages drop according to the respective layer sequences and thus provide constructively controlled with clearly simpler controllable total voltage very accurately individual voltages with high yield and low loss available. With 4 excitation layer sequences, it is possible to work with the standard basic voltage of 12 volts, which can be supplied in a suitable manner industrially and comprehensively with standardized components; In this case, the excitation layer is particularly preferably embodied as a hybrid layer in which nanoscale, luminescent structures are located in a matrix of a conventional diode serving as a carrier.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel können beispielsweise sichtbares Licht emittierende Strukturen in einer Schicht und/oder Schichtenfolge mit in vertikaler Richtung zur Schicht zumindest abschnittsweise abnehmender Anregungsenergie angeordnet sein.In a luminous means according to the invention, for example, visible light-emitting structures can be arranged in a layer and / or layer sequence with excitation energy decreasing at least in sections in the vertical direction relative to the layer.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mindestens eine der lumineszenten, nanoskaligen Strukturen in ihrer Größenverteilung mit einem Maximum im Bereich um 500 nm ausgebildet sein.In the case of a luminous means according to the invention, for example, at least one of the luminescent, nanoscale structures can be formed in its size distribution with a maximum in the range around 500 nm.

Bevorzugt sind bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel in einem Emissionsbereich von 380 bis 680 nm mindestens 5, bevorzugt 7 bis 40, besonders bevorzugt 10 bis 30, mittlere Emissionswellenlängen der sichtbares Licht emittierenden, nanoskaligen Strukturen gleichmäßig verteilt.In a luminous means according to the invention, at least 5, preferably 7 to 40, particularly preferably 10 to 30, average emission wavelengths of the visible light-emitting, nanoscale structures are preferably uniformly distributed in an emission range from 380 to 680 nm.

Als Träger dient bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel vorzugsweise ein weitgehend und/oder vollständig geschlossener Hohlkörper, der beispielsweise aus Glas, Kunststoff, Keramik, Metall, Kombinationen dieser Materialien oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Das Trägermaterial kann teilweise lichtdurchlässig sein, was aber nicht unbedingt notwendig ist. Beispielsweise kann der Träger auch aus einem lichtundurchlässigen Metall oder Keramik bestehen, wobei dann mindestens eine weitere Schicht, in der sich die Licht emittierenden Strukturen befinden beispielsweise außen auf den Träger aufgebracht werden kann, die dann mindestens teilweise transparent oder transluzent ist. In diesem Fall hat der Träger somit eine reine Trägerfunktion. Der Träger kann aber auch bereits die Licht emittierenden nanoskaligen Strukturen enthalten. Der Träger kann zum Beispiel auch eine Prismenfolie sein oder umfassen und somit optische Eigenschaften übernehmen. Eine solche Prismenfolie kann beispielsweise auch auf einen optisch nicht transparenten Träger aufgebracht werden. Ein Material aus Kunststoff wie beispielsweise eine Kunststofffolie kann bereits die nanoskaligen Strukturen enthalten. Der Träger kann auch aus einem elektrisch leitenden Material bestehen und somit beispielswiese die Funktion einer der Elektroden übernehmen.As a carrier is preferably used in a luminous means according to the invention a largely and / or completely closed hollow body, for example made of glass, plastic, ceramic, metal, combinations of these materials or a other suitable material. The support material may be partially translucent, but this is not absolutely necessary. For example, the carrier can also consist of an opaque metal or ceramic, in which case at least one further layer in which the light-emitting structures are located can be applied externally to the carrier, which is then at least partially transparent or translucent. In this case, the carrier thus has a pure carrier function. However, the carrier may also already contain the light-emitting nanoscale structures. The carrier may for example also be or comprise a prismatic foil and thus assume optical properties. Such a prism sheet can for example also be applied to a non-transparent support. A plastic material such as a plastic film may already contain the nanoscale structures. The carrier may also consist of an electrically conductive material and thus assume the function of one of the electrodes, for example.

Der Träger kann beispielsweise auch ein einseitig oder sogar beidseitig offener Rotationskörper sein, beispielsweise ein Rohr, ein offener Kegel, Kegelstumpf (leuchtender Lampenschirm) eine Teilkugel oder dergleichen. Ein solcher zunächst einseitig oder beidseitig offener Rotationskörper kann beispielsweise in einem späteren Schritt des Herstellungsverfahrens verschlossen werden, wenn es die Funktion erfordert, um beispielsweise die nanoskaligen Licht emittierenden Strukturen gegen äußere Einflüsse wie Oxidation, Feuchtigkeit etc. zu schützen. Der rotationssymmetrische Körper kann auch ein oder mehrere offene Stellen, Perforationen oder Gitterstrukturen, gegebenenfalls nur in Teilbereichen aufweisen.The support may for example also be a one-sided or even double-sided open rotation body, such as a pipe, an open cone, truncated cone (luminous lampshade) a partial sphere or the like. Such a rotation body, which is initially open on one side or on both sides, can be closed, for example, in a later step of the production process if it requires the function to protect, for example, the nanoscale light-emitting structures against external influences such as oxidation, moisture, etc. The rotationally symmetrical body may also have one or more open points, perforations or lattice structures, possibly only in partial areas.

Dieser Träger für ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel umfasst beispielsweise mindestens eine optisch transparente, durchgehende Schicht auf Metalloxidbasis, bevorzugt eine Metalloxidschicht enthaltend mindestens eine oxidische Verbindung eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Si, Sn, Ti, Zr, Hf, Y, In, welche insbesondere in amorpher, glasartiger Struktur vorliegen kann und als Zusatz beispielsweise mindestens ein weiteres Oxid oder Halogenid aus dem Bereich optischer Gläser enthält und beispielsweise in einer Schichtdicke von 20 bis 500, bevorzugt 30 bis 300, besonders bevorzugt 40 bis 80 Nanometern vorliegt.This support for a luminous means according to the invention comprises, for example, at least one optically transparent, continuous layer based on metal oxide, preferably a metal oxide layer comprising at least one oxidic compound of a metal selected from the group consisting of Si, Sn, Ti, Zr, Hf, Y, In, which in particular may be present in an amorphous, glassy structure and contains as an additive, for example, at least one further oxide or halide in the range of optical glasses and is present for example in a layer thickness of 20 to 500, preferably 30 to 300, particularly preferably 40 to 80 nanometers.

Das erfindungsgemäße Leuchtmittel kann beispielsweise außenseitig zu den Licht emittierenden Schichten eine im Wellenlängenbereich bis zu 450 nm reflektierende Schicht aufweisen.For example, the luminous means according to the invention may have a layer which reflects up to 450 nm in the wavelength range up to 450 nm on the outside of the light-emitting layers.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise der Träger eine tragende Schicht aus einem thermoplastischen oder auch duroplastischen Kunststoff aufweisen, beispielsweise aus mindestens einem durch Blasformen oder Tiefziehen verarbeitbaren Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC) oder dergleichen. Der Träger kann auch aus Glas bestehen, insbesondere einem Glas mit hoher UV-Transparenz, damit das Anregungslicht problemlos in dem Träger propagieren kann.In the case of a luminous means according to the invention, for example, the support may have a load-bearing layer made of a thermoplastic or else thermosetting plastic, for example at least one plastic which can be blow-molded or thermoformed selected from the group consisting of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamide (PA), Polylactate (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyether ketone (PEEK) and polyvinyl chloride (PVC) or the like. The carrier can also be made of glass, in particular a glass with high UV transparency, so that the excitation light can easily propagate in the carrier.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise das Innere des Rotations-Hohlkörpers luftdicht verschlossen und/oder beispielsweise mit einem Schutzmedium, besonders bevorzugt einem nicht-oxidierenden Gas, befüllt sein.In a luminous means according to the invention, for example, the interior of the rotary hollow body can be hermetically sealed and / or, for example, filled with a protective medium, particularly preferably a non-oxidizing gas.

Die Schichtenanordnung des Leuchtmittels kann beispielsweise zumindest bereichsweise eine flächig abgeschiedene, bevorzugt per gepulster Laser-Abscheidung abgeschiedene, Aluminium-Elektrode umfassen.The layer arrangement of the luminous means may comprise, for example at least in regions, an aluminum electrode deposited in a planar manner, preferably deposited by pulsed laser deposition.

Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mindestens eine Licht emittierende Struktur flächig mit relativ zum Abstrahlwinkel variierender Konzentration vorgesehen sein. Der Träger kann beispielsweise aktive und/oder passive Kühleinrichtungen aufweisen. Das Leuchtmittel kann auch beispielsweise eine nach außen hin Träger und Schichtenanordnung einschließende, Wärmestrahlung reflektierende Schicht aufweisen. Innenseitig kann beispielsweise eine Wärme ableitende Einrichtung, bevorzugt in Form einer mittig angeordneten, Wärmestrahlung ableitenden Metallelektrode, besonders bevorzugt in Form eines Peltier-Elements und/oder einer heat-pipe vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, dass durch derartige Maßnahmen erreicht werden kann, dass das Leuchtmittel auch bei direkter Sonneneinstrahlung eine Temperatur von beispielsweise etwa 50°C hält. Dabei ist es vorteilhaft, wenn beispielsweise auf dem Leuchtmittel nach außen hin abschließend eine nahes Infrarotlicht (bis 2 μm) reflektierende Schutzschicht angeordnet ist. Für mittleres und fernes Infrarot (2–15 μm) sollte die Schutzschicht dagegen eine hohe Absorption aufweisen, um die im Betriebszustand unvermeidbare Wärmeentwicklung neben Konvektion durch Strahlung problemlos abgeben zu können. Diese passive Maßnahme verringert ein unnötiges Aufheizen der Licht erzeugenden Strukturen durch Fremdeinstrahlung wie beispielsweise Sonnenlicht. Die mittlere Lebensdauer eines Leuchtmittels, welches regelmäßig Sonnenlicht und/oder Wärmestrahlung ausgesetzt ist, kann mit dieser Maßnahme erheblich gesteigert werden.In the case of the luminous means according to the invention, for example, at least one light-emitting structure can be provided in a planar manner with a concentration varying in relation to the emission angle. The carrier may, for example, have active and / or passive cooling devices. The light-emitting means can also have, for example, a layer which reflects the heat radiation and encloses the carrier and the layer arrangement towards the outside. On the inside, for example, a heat-dissipating device, preferably in the form of a centrally arranged, heat radiation dissipating metal electrode, particularly preferably be provided in the form of a Peltier element and / or a heat-pipe. It is particularly advantageous that it can be achieved by such measures that the illuminant maintains a temperature of, for example, about 50 ° C., even in direct sunlight. In this case, it is advantageous if, for example, a near infrared light (up to 2 μm) reflecting protective layer is finally arranged on the illuminant towards the outside. For medium and far infrared (2-15 microns), however, the protective layer should have a high absorption in order to deliver the unavoidable heat development in the operating state next to convection by radiation easily. This passive measure reduces unnecessary heating of the light-generating structures by foreign radiation such as sunlight. The average life of a light source, which is regularly exposed to sunlight and / or heat radiation, can be significantly increased with this measure.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel erfolgt die Anregung der nanoskaligen, Licht emittierenden Strukturen bevorzugt elektrisch oder optisch, insbesondere mittels UV-Strahlung. Im letztgenannten Fall kann beispielsweise innenseitig zum Trägerkörper mindestens eine Strahlungsquelle für energiereiche Strahlung im Bereich 200 bis 405 nm, bevorzugt für UV-Strahlung im Bereich 300 bis 400 nm, besonders bevorzugt für harte Violett-Strahlung im Bereich 330 bis 380 nm, angeordnet sein, wobei abstrahlungsseitig zu dieser Strahlungsquelle mindestens eine absorbierende, photolumineszente, nanoskalige Struktur angeordnet ist. Alternativ kann die Anregung durch blaues oder violettes Licht (405–500 nm) erfolgen, wobei das gewünschte Spektrum durch additive Farbmischung der blauen Anregungsstrahlung und der Sekundärstrahlung aus den nanoskaligen Strukturen zustande kommt. In a luminous means according to the invention, the excitation of the nanoscale, light-emitting structures preferably takes place electrically or optically, in particular by means of UV radiation. In the latter case, for example, at least one radiation source for high-energy radiation in the range from 200 to 405 nm, preferably for UV radiation in the range from 300 to 400 nm, particularly preferably for hard violet radiation in the range from 330 to 380 nm, can be arranged on the inside of the carrier body. wherein at least one absorbing, photoluminescent, nanoscale structure is arranged on the radiation side of this radiation source. Alternatively, the excitation can be done by blue or violet light (405-500 nm), whereby the desired spectrum comes about through additive color mixing of the blue excitation radiation and the secondary radiation from the nanoscale structures.

Als Strahlungsquelle kann beispielsweise mindestens eine Diode, besonders bevorzugt mehrere Dioden mit verschiedenen, 30 nm, bevorzugt bis zu 20 nm, besonders bevorzugt 5 bis 10 nm, abweichenden Strahlungswellenlängen dienen, welche so angeordnet ist, dass sie seitlich in die Strahlungsleiterschicht direkt einspeist.As a radiation source, for example at least one diode, more preferably several diodes with different, 30 nm, preferably up to 20 nm, particularly preferably 5 to 10 nm, serve different radiation wavelengths, which is arranged so that it feeds laterally into the radiation conductor layer directly.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise eine innenseitig reflektierende Strahlungsleiterschicht für energiereiche Strahlung oder UV-Strahlung vorgesehen sein, wobei auf einer außenseitigen Strahlungsaustrittsseite Strahlung auskoppelnde, insbesondere streuend ausgebildete Strukturen vorgesehen sind.In the case of a luminous means according to the invention, it is possible, for example, to provide an inner-reflecting radiation conductor layer for high-energy radiation or UV radiation, radiation-coupling-out, in particular scattering, structures being provided on an outer radiation exit side.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel sind bevorzugt auskoppelungsseitig zu der mindestens einen Strahlungsleiterschicht photolumineszente Strukturen angeordnet, welche beispielsweise auch mit abhängig von der Strahlungsverteilung variierender Dichte verteilt angeordnet sein können.In the case of a luminous means according to the invention, photoluminescent structures are preferably arranged on the decoupling side of the at least one radiation conductor layer, said photoluminescent structures being able to be distributed, for example, with density varying with the radiation distribution.

Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise die Strahlungsleiterschicht als außenseitige Abschlussschicht auf dem Träger ausgebildet sein. Im Prinzip kann aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung die als Strahlungsleiter oder Lichtwellenleiter dienende Schicht auch irgendwo in der Schichtenfolge angeordnet sein. Zudem kann es ausreichend sein, wenn diese Strahlungsleiterschicht oder Lichtwellenleiterschicht nur bereichsweise in, auf oder an dem Träger angeordnet ist.In the case of the luminous means according to the invention, for example, the radiation conductor layer can be formed as an outer-side terminating layer on the support. In principle, however, in the context of the present invention, the layer serving as a radiation conductor or optical waveguide can also be arranged somewhere in the layer sequence. In addition, it may be sufficient if this radiation conductor layer or optical waveguide layer is arranged only partially in, on or on the carrier.

Ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel umfasst somit bevorzugt die nachfolgend genannten Komponenten: einen als formstabile Rotationsfläche ausgebildeten Träger, nanoskalige Licht emittierende Strukturen, wenigstens eine Strahlungsleiterschicht zur Anregung der Licht emittierenden Strukturen und wenigstens bereichsweise angeordnete sichtbares Licht zu einer Lichtauskopplungsseite des Trägers hin auskoppelnde Strukturen. Die nanoskaligen Strukturen können sich in, an oder auf dem Träger befinden. Die Strahlung zur Anregung der nanoskaligen Strukturen kann beispielsweise stirnseitig in die Strahlungsleiterschicht eingespeist werden. Durch diese Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung werden die nanoskaligen Strukturen zur Emission von sichtbarem Licht angeregt und das so erzeugte sichtbare Licht wird dann durch die Licht auskoppelnden Strukturen aus dem Träger ausgekoppelt und abgestrahlt, beispielsweise etwa in Richtung der Flächennormalen zur gekrümmten Fläche des Trägers. Das heißt in der Regel erfolgt die Abstrahlung des ausgekoppelten Lichts bei einem Leuchtmittel mit als Rotationskörper ausgebildetem Träger nach außen hin.A luminous means according to the invention thus preferably comprises the following components: a carrier embodied as a dimensionally stable rotation surface, nanoscale light-emitting structures, at least one radiation conductor layer for exciting the light-emitting structures and visible light arranged at least in regions to a light-outcoupling side of the carrier. The nanoscale structures can be in, on or on the carrier. The radiation for exciting the nanoscale structures can be fed, for example, into the radiation conductor layer on the face side. By means of this radiation, for example UV radiation, the nanoscale structures are excited to emit visible light and the visible light produced in this way is then coupled out of the carrier by the light-coupling structures and emitted, for example in the direction of the surface normal to the curved surface of the carrier. That is usually the radiation of the decoupled light takes place at a light source with trained as a rotational body carrier to the outside.

Die nanoskaligen, lumineszenten Strukturen können beispielsweise innenseitig auf die als Träger dienende Rotationsfläche aufgebracht sein.The nanoscale, luminescent structures can be applied, for example, on the inside to the surface of revolution serving as support.

Die Licht auskoppelnde Struktur kann beispielsweise eine optisch auskoppelnde Folie sein. Diese kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe von Folien bestehend aus Streufolie, Prismenfolie, horizontale Lenticularfolie, vertikale Lenticularfolie, Fresnell-Linsenfolie, Prismenrasterfolie.The light-outcoupling structure can be, for example, an optically outcoupling film. This can be selected, for example, from the group of films consisting of scattering film, prism film, horizontal lenticular film, vertical lenticular film, Fresnel lens film, prism grid film.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die optisch auskoppelnden Strukturen zumindest innenseitig Strahlung im Bereich 200 bis 405 nm, bevorzugt UV-Strahlung im Bereich 300 bis 400 nm, besonders bevorzugt harte Violett-Strahlung im Bereich 330 bis 380 nm reflektieren. Die Folie oder Folienfolge kann beispielsweise in Abhängigkeit der Betrachterposition und/oder des Betrachterwinkels ausgewählt sein.It is preferably provided that the optically outcoupling structures at least on the inside reflect radiation in the range from 200 to 405 nm, preferably UV radiation in the range from 300 to 400 nm, particularly preferably hard violet radiation in the range from 330 to 380 nm. The film or film sequence can be selected, for example, as a function of the observer position and / or the observer angle.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mindestens eine der Schichten mindestens eine optisch nachleuchtende Verbindung enthalten. Eine solche optisch nachleuchtende Verbindung kann beispielsweise eine für sich optisch wahrnehmbare Leuchtstärke im Bereich von mindestens 30 Sekunden, bevorzugt 5 bis 180 Minuten, besonders bevorzugt 10 bis 120 Minuten, aufweisen und beispielsweise mindestens eine Emissionswellenlänge die kleiner als mindestens eine Anregungswellenlänge einer photolumineszenten Struktur ausgebildet ist.In a luminous means according to the invention, for example, at least one of the layers may contain at least one optically luminescent compound. Such an optically luminescent compound may, for example, have an optically perceptible luminous intensity in the range of at least 30 seconds, preferably 5 to 180 minutes, particularly preferably 10 to 120 minutes, and for example at least one emission wavelength which is smaller than at least one excitation wavelength of a photoluminescent structure ,

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel können beispielsweise auch an oder im Träger Lichtquellen auf Basis organischer Leuchtdioden (OLED) vorgesehen sein, die eine Licht emittierende Schicht bilden, welche zum Beispiel auf die Innenseite der als Träger dienenden formstabilen Rotationsfläche aufgebracht sein kann.In the case of a luminous means according to the invention, light sources based on organic light-emitting diodes (OLED), for example, may also be provided on or in the support, forming a light-emitting layer, which may, for example, be applied to the inside of the dimensionally stable, rotational surface serving as support.

Für die elektrische Anregung der nanoskaligen und gegebenenfalls weiterer organischer Licht emittierenden Strukturen kann eine Niederspannung verwendet werden, wobei als Spannungsquelle beispielsweise eine von 5 bis 50 Volt regelbare Spannungsquelle dient. For the electrical excitation of the nanoscale and optionally further organic light-emitting structures, a low voltage can be used, wherein as a voltage source, for example, serves a controllable from 5 to 50 volts power source.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise die Innenfläche eines mindestens abschnittsweise kugelförmigen, zylindrischen, ellipsoiden, kolbenförmigen oder kerzenförmigen Rotationskörpers mit einer Diodenschicht beschichtet sein und dieser Rotationskörper weiter mit mindestens einer Elektrodenschicht beschichtet sein oder der Träger selbst umfasst mindestens eine Elektrodenschicht.In a luminous means according to the invention, for example, the inner surface of an at least partially spherical, cylindrical, ellipsoidal, piston-shaped or candle-shaped rotation body may be coated with a diode layer and this rotation body may be further coated with at least one electrode layer or the support itself comprises at least one electrode layer.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise die Innenfläche des als Substrat dienenden starren Trägers unmittelbar mit mindestens einer der für die Funktion einer Diodenschicht wesentlichen Schichten versehen sein, vorzugsweise mit einer der Elektrodenschichten bedampft, besprüht, bedruckt ist oder eine durch Spin-coating, Sputtern, Sublimation oder ein Beschichtungsverfahren mit Schleudern, Rotieren oder Schütteln des Rotationskörpers aufgebrachte funktionswesentliche Schicht, insbesondere Elektrodenschicht aufweisen.In the case of a luminous means according to the invention, for example, the inner surface of the rigid support serving as a substrate can be provided directly with at least one of the layers essential for the function of a diode layer, preferably vapor-deposited, sprayed, printed or with one of the electrode layers by spin coating, sputtering, sublimation or a coating process with spin, rotate or shake of the rotary body applied functionally essential layer, in particular electrode layer.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise im wesentlichen die gesamte verfügbare Innenfläche oder nur eine definierte Teilfläche des als Hohlkörper ausgebildeten Trägers mit einer ein- oder mehrschichtigen Anordnung der für die Funktion der organischen Leuchtdiode wesentlichen Schichten bedeckt sein.In the case of a luminous means according to the invention, for example, substantially all of the available inner surface or only a defined partial surface of the carrier formed as a hollow body can be covered with a single-layer or multi-layer arrangement of the layers essential for the function of the organic light-emitting diode.

Ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel kann beispielsweise die Form einer üblichen Lampe, insbesondere einer Glühlampe, Leuchtstoffröhre, Kolbenlampe, Kugellampe oder Kerzenlampe aufweisen.An illuminant according to the invention may, for example, have the shape of a conventional lamp, in particular an incandescent lamp, fluorescent tube, bulb lamp, ball lamp or candle lamp.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise mit Abstand von der Innenfläche des Hohlkörpers in dem Hohlraum separat von mindestens einer Schichtanordnung wenigstens eine zweite, indirekt kontaktierende und/oder Anregungsstrahlung bereitstellende Elektrode angeordnet sein.In the case of a luminous means according to the invention, at least one second electrode providing indirect contact and / or excitation radiation can be arranged, for example, at a distance from the inner surface of the hollow body in the cavity separately from at least one layer arrangement.

Ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel kann beispielsweise einen einer mehrschichtigen Dioden-Schicht folgenden Schichtaufbau aufweisen: eine unmittelbar auf die Innenseite des Trägers aufgebrachte erste transparente Elektrodenschicht (Anode oder Kathode), wenigstens eine auf diese Elektrodenschicht aufgebrachte Emitterschicht, wenigstens eine auf die Emitterschicht aufgebrachte zweite Elektrodenschicht. Die zweite Elektrodenschicht kann beispielsweise die innerste Schicht der Schichtanordnung sein.A luminous means according to the invention can, for example, have a layer structure following a multilayer diode layer: a first transparent electrode layer (anode or cathode) applied directly to the inside of the carrier, at least one emitter layer applied to this electrode layer, at least one second electrode layer applied to the emitter layer. The second electrode layer may, for example, be the innermost layer of the layer arrangement.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise der Hohlkörper mit wenigstens einem Lampensockel, bevorzugt mit einer Metallfassung, besonders bevorzugt mit einer gasdichten Metallfassung, versehen sein.In a luminous means according to the invention, for example, the hollow body can be provided with at least one lamp base, preferably with a metal frame, particularly preferably with a gas-tight metal frame.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise wenigstens eine zweite Elektrode eine annähernd punktförmige Elektrode sein, welche vorzugsweise etwa im Mittelpunkt des Hohlkörpers angeordnet ist.In a luminous means according to the invention, for example, at least one second electrode may be an approximately punctiform electrode, which is preferably arranged approximately in the center of the hollow body.

Bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel kann beispielsweise der Hohlkörper die Form einer Kugel oder eine von der Kugelform abgeleitete Form mit Kugelabschnitt und angeformtem Halsbereich (insbesondere Kolbenform, Birnenform) aufweisen und wenigstens eine zweite Elektrode kann etwa im Mittelpunkt der Kugel oder des Kugelabschnitts angeordnet sein.In a luminous means according to the invention, for example, the hollow body may be in the form of a ball or a ball-shaped mold having a spherical section and an integrally formed neck region (in particular bulb shape, pear shape) and at least one second electrode may be arranged approximately in the center of the ball or the spherical segment.

Alternativ kann bei einem erfindungsgemäßen Leuchtmittel beispielsweise der Hohlkörper etwa die Form eines Zylinders aufweisen und an einem Ende ein Lampensockel oder an beiden Enden in den stirnseitigen Bereichen jeweils ein Lampensockel mit Kontaktmitteln für die elektrische Kontaktierung vorgesehen sein, wobei eine gegebenenfalls vorhandene zweite stabförmige, drahtförmige oder ringförmige Elektrode etwa im Bereich der Mittelachse des Hohlkörpers angeordnet ist.Alternatively, in a luminous means according to the invention, for example, the hollow body may have approximately the shape of a cylinder and at one end a lamp base or at both ends in the frontal areas each have a lamp base provided with contact means for electrical contacting, wherein an optionally present second rod-shaped, wire-shaped or annular electrode is arranged approximately in the region of the central axis of the hollow body.

Vorteilhaft ist es, wenn man beispielsweise die nanoskaligen Strukturen in einem optisch im wesentlichen transparenten Medium anordnet, welches beispielsweise bis zu 90% Transparenz aufweisen kann, gegebenfalls auch beispielsweise bis zu 99% Transparenz, und welches als Träger für die nanoskaligen Strukturen dient.It is advantageous if, for example, the nanoscale structures are arranged in an optically substantially transparent medium, which can have, for example, up to 90% transparency, optionally also, for example, up to 99% transparency, and which serves as a support for the nanoscale structures.

Optisch transparente Strukturen umfassen häufig auch opaleszierende und Abstrahlung vereinheitlichende Streumittel, wodurch leider die Ausbeute an Licht zu Gunsten der Gleichmäßigkeit herabgesetzt wird. Durch die Trägerung in einem Medium werden die ansonsten sehr schwierig zu handhabenden, nanoskaligen Partikel deutlich einfacher verarbeitbar; insbesondere das Aufbringen von energiereicher Strahlung reflektierenden Schichten kann dann einfach und gezielt auf die Fläche des Trägermediums begrenzt gezielt durchgeführt werden. Trägerstrukturen wie trockenbare Lösungen, stabile Emulsionen, flexible Folien bis hin zu schütt- und rieselfähigen Granulaten, welche sphärisch Partikular zwischen Schichten angeordnet oder in der Schichtenfolge des Leuchtmittels mit aufgeschmolzen werden, seien hier exemplarisch genannt.Optically transparent structures often also include opalescent and radiation-diffusing scattering agents, which unfortunately reduces the yield of light in favor of uniformity. By being supported in a medium, the otherwise very difficult to handle, nanoscale particles are much easier to process; In particular, the application of high-energy radiation-reflecting layers can then be carried out selectively targeted and limited to the surface of the support medium. Carrier structures such as dry solutions, stable emulsions, flexible films up to pourable and free-flowing granules, which are arranged spherically particulate between layers or melted in the layer sequence of the illuminant, are mentioned here by way of example.

Mit beispielsweise etwa 90% optischer Transparenz kann ein Medium – trotz einer gewissen Verlustrate – bereits als Träger für Leuchtmittel in Betracht kommen, bei denen Helligkeit und Effizienz das wesentliche Ziel darstellen. With, for example, about 90% optical transparency, a medium, despite a certain loss rate, can already be considered as a carrier for illuminants, in which brightness and efficiency are the essential goals.

Mit beispielsweise 99% Transparenz werden Beleuchtungssysteme zugänglich, bei denen eine vorgegebene Lichtmischung und -intensität sehr exakt abgestrahlt wird, was besonders bei variierter, tageslichtechter Ausleuchtung empfehlenswert ist.With, for example, 99% transparency, lighting systems become accessible in which a given light mixture and intensity is radiated very precisely, which is particularly recommended for varied, daylight-proof illumination.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtmittels der vorgenannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Dieses umfasst beispielsweise die Schritte, dass zunächst ein Hohlkörper aus Glas, Kunststoff, Keramik oder einem anderen lichtdurchlässigen Material hergestellt wird, der bis auf eine oder mehrere im Verhältnis zur Oberfläche des Hohlkörpers verhältnismäßig kleine Öffnungen geschlossen ist, dass im nächsten Arbeitsschritt die als Träger dienende Innenseite des Hohlkörpers mit einer Emitterschicht-Anordnung umfassend Licht-Emitter in Form lumineszenter, nanoskaliger Strukturen in einer oder mehreren Schichten versehen wird und dass schließlich die verbleibende(n) Öffnung(en) des Hohlkörpers – vorzugsweise unter Schutzmedium, bevorzugt unter nicht oxidierender Gasatmosphäre, und/oder unter abgesenktem Druck – luftdicht verschlossen wird.The present invention further provides a method for producing a luminous means of the aforementioned type having the features of claim 14. This comprises, for example, the steps of first producing a hollow body made of glass, plastic, ceramic or another transparent material, with the exception of one or a plurality of relatively small openings in relation to the surface of the hollow body is closed, that in the next step serving as a support inside of the hollow body is provided with an emitter layer assembly comprising light emitter in the form of luminescent, nanoscale structures in one or more layers and finally the remaining opening (s) of the hollow body - preferably under protective medium, preferably under non-oxidizing gas atmosphere, and / or under reduced pressure - is hermetically sealed.

Bevorzugt wird erfindungsgemäß weiterhin wenigstens eine weitere Schicht innen- und/oder außenseitig auf den Träger aufgebracht, die lichtstreuende, lichtlenkende, reflektierende oder die Lichtfarbe verändernde Eigenschaften hat und zumindest mit einer Teilfläche der zuvor beschichteten inneren Oberfläche des Hohlkörpers Überlappung zeigt.According to the invention, furthermore, at least one further layer is applied to the carrier on the inside and / or outside, which has light-scattering, light-deflecting, reflective or light-color-changing properties and overlaps at least with a partial area of the previously coated inner surface of the hollow body.

Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eine optisch auskoppelnde Folie vorgesehen ist, kann diese Folienschicht beispielsweise zunächst als Lack, flüssige Pre-Polymermischung oder elastische Folie – vorzugsweise mit einer haftvermittelnden Unterschicht-Komponente mit optisch gleichen Eigenschaften – aufgebracht, durch mindestens eine der Maßnahmen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trocknung, thermische Polymerisation, photochemische Polymerisation, thermische Aushärtung mit dem Untergrund verbunden und abschließend an der frei liegenden Oberfläche zu einer der vorbeschriebenen Folientypen ausgeformt werden.If, according to a preferred development, a film optically decoupling is provided, this film layer can be applied, for example, first as a lacquer, liquid prepolymer mixture or elastic film, preferably with an adhesion-promoting lower layer component having optically identical properties, by at least one of the measures selected from US Pat Group consisting of drying, thermal polymerization, photochemical polymerization, thermal curing connected to the substrate and finally formed on the exposed surface to one of the above types of film.

Eine derartige Folie kann zum Beispiel zumindest bereichsweise mit bestimmte Wellenlängenbereiche reflektierende oder die Wellenlänge umwandelnden Strukturen versehen sein oder werden.Such a film may, for example, be or will be provided at least in regions with certain wavelength ranges reflecting or wavelength-converting structures.

Weiterhin kann gemäß der Erfindung beispielsweise wenigstens eine weitere Schicht mindestens bereichsweise auf die Oberfläche des Hohlkörpers vor einer äußeren Elektrodenschicht aufgebracht werden, die opak, Licht reflektierend, Licht lenkend, die Lichtfarbe verändernd oder Licht streuend ausgebildet ist, oder die äußere Elektrodenschicht kann wenigstens bereichsweise opak, Licht reflektierend oder Licht streuend ausgebildet sein, oder in dem Hohlraum können zusätzliche Licht lenkende, Licht streuende, Licht reflektierende oder die Lichtfarbe verändernde Elemente angeordnet sein.Furthermore, according to the invention, for example, at least one further layer can be applied at least in regions to the surface of the hollow body in front of an outer electrode layer which is opaque, reflective, directing light, changing the light color or light-scattering, or the outer electrode layer can be opaque at least in some areas Be light reflective or light scattering formed, or in the cavity may be arranged additional light-directing, light-scattering, light-reflecting or light-color changing elements.

Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise mindestens eine Schicht und/oder die nanoskaligen, lumineszenten Strukturen ausgebildet werden durch Thermolyse gasgeträgerter Vorläuferverbindungen in einem Schleppgasstrom an einer aufgeheizten Kontaktfläche und nachfolgendes Überleiten des die Thermolyseprodukte enthaltenden Gases über die gekühlte – bevorzugt bereits auf gleiche Weise mit vorbereitenden Schichten versehene – Trägeroberfläche.According to a development of the method according to the invention, for example at least one layer and / or the nanoscale, luminescent structures can be formed by thermolysis of gas-supported precursor compounds in a drag gas stream on a heated contact surface and then passing the gas containing the thermolysis products over the cooled - preferably already in the same way preparatory layers provided - vehicle surface.

Gemäß einer möglichen Variante des Herstellungsverfahrens für ein erfindungsgemäßes Leuchtmittel können beispielsweise nanoskalige, lumineszente Strukturen erzeugt werden in einer Gasphasenreaktion bei erhöhter Temperatur und gesenktem Druck per Agglomeration, bevorzugt plasmagestützter Agglomeration, -vorzugsweise zusätzlich klassiert und von makroskaligen Agglomeraten befreit – werden und direkt auf und/oder in der Trägeroberfläche – bevorzugt bereits auf gleichsinnige Weise mit vorbereitenden Schichten versehenen Trägeroberfläche – abgeschieden werden.According to a possible variant of the production method for a luminous means according to the invention, for example nanoscale, luminescent structures can be produced in a gas phase reaction at elevated temperature and reduced pressure per agglomeration, preferably plasma-supported agglomeration, preferably additionally classified and freed of macro-scale agglomerates - and directly on and / or in the carrier surface - preferably already in the same way with preparatory layers provided carrier surface - are deposited.

Beispielsweise kann auch zur Abscheidung mindestens einer Schicht in dem ausgebildeten Körper bei gesenktem Druck ein Plasma erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem Kunststoffkörper plasmaunterstützt zumindest eine SiO₂-Schicht und/oder eine ITO-Kontaktschicht abgeschieden werden.For example, a plasma can also be generated for depositing at least one layer in the formed body at reduced pressure. For example, at least one SiO ₂ layer and / or one ITO contact layer can be deposited in a plastic body in a plasma-assisted manner.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht durch ein Leuchtmittel gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung; 1 a simplified schematic sectional view through a lighting means according to a first exemplary embodiment of the present invention;

2 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht durch ein Leuchtmittel gemäß einer beispielhaften zweiten alternativen Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. 2 a schematically simplified sectional view through a lighting means according to an exemplary second alternative embodiment of the present invention.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen und anhand dieser wird eine erste beispielhafte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung erläutert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmittel, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, um einen rotationssymmetrischen Hohlkörper 12, der etwa eine Kolben- oder Birnenform aufweist und somit von der äußeren Form her einer herkömmlichen Glühlampe ähnelt. Neben dem leuchtenden Hohlkörper 12 weist das Leuchtmittel 10 einen etwa zylindrischen Lampensockel 11 auf, der beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein kann, so dass das Leuchtmittel mit dem Lampensockel in eine Lampenfassung hinein geschraubt werden kann. Dadurch ergibt sich eine Kompatibilität mit einer herkömmlichen Lampe und der Benutzer kann dieses in eine bestehende Leuchte mit genormter Lampenfassung hinein schrauben. Der Lampensockel 11 kann auch gleichzeitig für die elektrische Kontaktierung des Leuchtmittels dienen und dazu die üblichen Kontakte aufweisen. First, it will open 1 With reference to the drawings, a first exemplary embodiment of the present invention will be explained. In the present exemplary embodiment, the illuminant according to the invention, which is denoted overall by the reference numeral 10 is designated to a rotationally symmetrical hollow body 12 , which has approximately a piston or pear shape and thus resembles the shape of a conventional incandescent lamp. In addition to the luminous hollow body 12 has the bulb 10 an approximately cylindrical lamp socket 11 on, which may be provided with a thread, for example, so that the lamp with the lamp base can be screwed into a lamp socket. This results in compatibility with a conventional lamp and the user can screw it into an existing luminaire with a standardized lamp socket. The lamp base 11 can also serve simultaneously for the electrical contacting of the lamp and to have the usual contacts.

Der Bereich des Lampensockels unterscheidet sich jedoch von einem herkömmlichen Leuchtmittel in soweit, als im Innenraum etwa im Bereich des Lampensockels beispielsweise etwa mittig eine LED 13 eingesetzt ist, die UV-Strahlung in das Innere 14 des Hohlkörpers 12 hinein abgibt, gegebenenfalls bei ausreichender Schichtdicke der lumineszierenden Schicht auch stirnseitig in diese hinein, wobei diese Schicht dann als Lichtleiter fungiert. Die UV-Strahlung beaufschlagt in beiden Fällen die Schicht 15, in der sich die nanoskaligen Licht abgebenden Strukturen 16 beispielswiese in Form von Quantendot-LEDs (QD-LEDs) befinden. Diese werden durch die UV-Strahlung angeregt und emittieren dadurch Licht. Außenseitig zu dieser Licht emittierenden Schicht 15 weist der Hohlkörper 12 eine Licht auskoppelnde Schicht 17 auf, bei der es sich zum Beispiel um eine Prismenfolie handeln kann, die die Aufgabe hat, dass in der Licht emittierenden Schicht durch die QD-LEDs 16 erzeugte Licht auszukoppeln, so dass es in etwa senkrecht zur Oberfläche des Hohlkörpers 12 von diesem nach außen hin abgestrahlt wird. Da der Hohlkörper ein Rotationskörper in Kolbenform ist, der abschnittsweise einer Kugel ähnelt, wird somit von dem Leuchtmittel im wesentlichen in alle Raumrichtungen hinein Licht abgestrahlt.However, the area of the lamp cap differs from a conventional illuminant in so far as, for example, in the interior approximately in the area of the lamp cap, approximately centrally, an LED 13 is used, the UV radiation in the interior 14 of the hollow body 12 into it, optionally with a sufficient layer thickness of the luminescent layer also in the front side into it, wherein this layer then acts as a light guide. The UV radiation is applied to the layer in both cases 15 in which are the nanoscale light-emitting structures 16 For example, they are in the form of quantum dot LEDs (QD LEDs). These are excited by the UV radiation and emit light thereby. On the outside of this light-emitting layer 15 has the hollow body 12 a light decoupling layer 17 which may be, for example, a prism sheet that has the function of having in the light-emitting layer through the QD LEDs 16 decouple generated light so that it is approximately perpendicular to the surface of the hollow body 12 is emitted from this outwards. Since the hollow body is a rotary body in the form of a piston, which is similar in sections to a ball, light is thus emitted by the illuminant substantially in all spatial directions.

2 zeigt eine in der äußeren Form ähnliche Variante eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels 10, welches jedoch anders als bei der zuvor beschriebenen Variante von 1 nicht eine Anregung der Licht abgebenden nanoskaligen Strukturen durch UV-Licht, sondern eine elektrische Anregung vorsieht. Bei dieser Variante besteht der rotationssymmetrische Hohlkörper 12 in Kolbenform (Form etwa einer Glühlampe) aus einer Trägerschicht 18, in die Quantendot-LEDs 16 eingebettet sind. Die Trägerschicht 18 ist in diesem Fall wenigstens teilweise lichtdurchlässig und besteht beispielswiese aus Glas, Acrylglas oder einem anderen geeigneten Kunststoff. Man kann alternativ auch beispielsweise einen Träger aus Metall wie Aluminium oder dergleichen verwenden und darauf eine weitere transparente Schicht aufbringen, die die Quantendots enthält. Auf die Trägerschicht ist in dem Ausführungsbeispiel innenseitig eine erste Elektrodenschicht 20, beispielsweise die Anodenschicht aufgebracht. Außenseitig ist auf die Trägerschicht wenigstens eine weitere Elektrodenschicht 21, beispielsweise eine Kathodenschicht aufgebracht. Über die Anodenschicht 20 und die Kathodenschicht 21 können die QD-LEDs kontaktiert und zur Lichtabstrahlung angeregt werden. 2 shows a similar in outer shape variant of a lighting device according to the invention 10 , which, however, unlike the previously described variant of 1 not an excitation of light-emitting nanoscale structures by UV light, but provides an electrical stimulation. In this variant, there is the rotationally symmetrical hollow body 12 in bulb form (form about an incandescent lamp) from a carrier layer 18 , into the quantum dot LEDs 16 are embedded. The carrier layer 18 is in this case at least partially translucent and consists for example of glass, acrylic or other suitable plastic. Alternatively, for example, one may use a metal support such as aluminum or the like and apply another transparent layer thereon containing the quantum dots. In the exemplary embodiment, a first electrode layer is on the inside of the carrier layer on the carrier layer 20 , Applied, for example, the anode layer. On the outside, at least one further electrode layer is on the carrier layer 21 , For example, applied a cathode layer. About the anode layer 20 and the cathode layer 21 The QD LEDs can be contacted and excited to emit light.

Die vorgenannten Beispiele beschreiben erfindungsgemäße Leuchtmittel mit vergleichsweise einfachem Aufbau. Der Schichtaufbau des Rotationskörpers kann selbstverständlich in beiden Ausführungsbeispielen wesentlich komplexer sein. Beispielsweise können zusätzlich zu den genannten Schichten p-dotierte Lochleitungsschichten (HTL), n-dotierte Elektronenleitungsschichten (ETL), energiereiche Strahlung reflektierende Schichten zum Schutz der Licht emittierenden Schicht gegen UV-Strahlung oder Schichten mit anderen optischen Funktionen, insbesondere lichtstreuende, lichtlenkende, reflektierende Schichten oder Schichten mit die Lichtfarbe verändernden Eigenschaften vorgesehen sein. Weiterhin können auch mehrere Schichten mit lumineszierenden nanoskaligen Strukturen vorhanden sein, die sich über die Fläche des Rotationskörpers oder auch nur bereichsweise überlappen.The above examples describe illuminants according to the invention with a comparatively simple structure. Of course, the layer structure of the rotating body can be significantly more complex in both embodiments. For example, in addition to the layers mentioned, p-doped hole-line layers (HTL), n-doped electron-conducting layers (ETL), high-energy radiation-reflecting layers for protecting the light-emitting layer against UV radiation or layers with other optical functions, in particular light-scattering, light-directing, reflective Layers or layers with the light color changing properties can be provided. Furthermore, it is also possible for there to be a plurality of layers with luminescent nanoscale structures which overlap over the surface of the rotation body or even in regions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: LeuchtmittelLamp
1111: Lampensockellamp base
1212: Hohlkörperhollow body
1313: LEDLED
1414: Inneres des HohlkörpersInside of the hollow body
1515: Licht emittierende SchichtLight-emitting layer
1616: QD-LEDsQD-LEDs
1717: Licht auskoppelnde SchichtLight decoupling layer
1818: Trägerschichtbacking
2020: Anodenschichtanode layer
2121: Kathodenschichtcathode layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 60132258 [0004]
KR 100658304 B1 [0005]
WO 2009/011922 A1 [0007]

Claims

Lamp having nanoscale, visible light-emitting structures, characterized in that at least partially on at least one nanoscale, luminescent, discrete structures light-emitting device is arranged on or in a carrier designed as a dimensionally stable surface rotation.

Illuminant according to claim 1, characterized in that the nanoscale structures of the light-emitting device are at least partially formed as quantum dots.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale structures are at least partially formed as inorganic bonds having structures, preferably containing at least one of the elements selected from the group consisting of B, Bi, C, Cd, Si, Ge, Ga , In, N, P, As, Sb, O, Pb, S, Se, Te and Zn.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that this visible light having a color rendering index (CRI value) of the wavelength-dependent intensity distribution to that of the sunlight of at least 80, preferably at least 90, particularly preferably at least 95 radiates.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that at least 5, preferably 7 to 40, particularly preferably 10 to 30, average emission wavelengths of the visible light-emitting, nanoscale structures are uniformly distributed in an emission range from 380 to 680 nm.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier used is a largely and / or completely closed hollow body made of glass, plastic, ceramic, metal, or a combination of these materials.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation of the nanoscale, light-emitting structures is provided electrically or optically, in particular by means of UV radiation.

Illuminant according to claim 7, characterized in that it comprises at least one radiation source for UV radiation or other high-energy radiation, which irradiates in at least one layer in which nanoscale photoluminescent structures are arranged.

Illuminant according to one of claims 1 to 8, characterized in that this outside of at least one layer containing the nanoscale light-emitting structures at least one light-coupling layer or structure.

Illuminant according to one of claims 1 to 9, characterized in that the outside of the nanoscale light-emitting structures containing layer has at least one reflective layer for high-energy radiation, in particular UV radiation.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one layer containing the nanoscale light-emitting structures, at least one first electrode layer and at least one second electrode layer.

Illuminant according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a trained as a dimensionally stable surface rotation support, nanoscale light-emitting structures, at least one radiation source for high-energy radiation or at least one electrode for exciting the light-emitting structures and at least partially arranged visible light to a light outcoupling side the carrier out coupling structures.

Illuminant according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least one optically Auskoppelnde film is provided as a light auskoppelnde structure, which is in particular selected from the group of films consisting of scattering film, prism sheet, horizontal lenticular film, vertical lenticular film, Fresnel lens sheet, prism grid foil.

Method for producing a luminous means, in particular according to one of the preceding claims, comprising the steps of first producing a hollow body made of glass, plastic, ceramic, metal, a combination of these materials or another suitable material, with the exception of one or more in proportion relatively small openings is closed to the surface of the hollow body, that in the next step serving as a support inside of the hollow body with an emitter layer assembly comprising light emitter in the form of luminescent, nanoscale structures in one or more layers is provided and that finally the remaining (n ) Opening (s) of the hollow body - preferably under protective medium, preferably under non-oxidizing gas atmosphere, and / or under reduced pressure - is hermetically sealed.

Method according to the preceding claim, characterized in that at least one further layer is applied on the inside and / or outside, the light outcoupling, light-scattering, light-guiding, reflective or light-color changing properties and at least with a partial surface of the previously coated inner surface of the hollow body Overlap shows.