ВОДОАКТИВИРУЕМЫЙ ДИСПЕРСНЫЙ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2019 года по МПК A62B3/00 B05B7/14 F21L4/02 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к водоактивируемой осветительной системе. Изобретение дополнительно относится к распылителю, включающему в себя такую водоактивируемую систему. Изобретение также относится к конкретным применениям такой системы.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В US5903212 раскрыто новое изделие, сконструированное для всплывания в спиртном напитке или в воде, или в их смеси. Новое изделие имеет тело, на или в котором смонтирован питаемый от батареи источник света, такой как СИД, который является видимым снаружи телом. Обеспечены средства для включения такого света в ответ на движение упомянутого тела и гашения его после того, как он был включен в течение заданного периода времени. Новое изделие дополнительно имеет линию переключения батареи, которая снабжена двумя зондами, которые проводят ток, если жидкость между ними представляет собой воду, пищевой спирт, продаваемый в барах, или смесь воды и такого спирта. Когда эти зонды находятся в воздухе, между ними нет никакой проводимости, и переключатель, отвечающий за движение, не может инициировать установку выдержки интервала питания. Когда зонды замыкаются водой или спиртом, проводимость между ними приводит к тому, что батарея становится подключенной к переключателю, заставляя последний инициировать период питания.

Использование люминесцентных материалов, например, для применений в системах безопасности, известно в уровне техники. В US4401050, например, описан фосфоресцирующий индикатор маршрута эвакуации, имеющий по меньшей мере одно выступающее устройство цифровой индикации, образованное в или прикрепленное к листу материала. Выступающее устройство цифровой индикации имеет внедренное в него фосфоресцирующее вещество, способное испускать свечение в отсутствии света. Для нанесения индикатора на поверхность стенок или на пролеты лестниц используется образованный как часть листа адгезив, способствуя таким образом очерчиванию маршрутов эвакуации или маршрутов доступа к аварийному оборудованию во время аварийной ситуации.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблема, связанная с системами уровня техники, которые могут быть использованы для аварийного освещения, состоит в том, что эти системы часто являются статичными. Дополнительно, часто такие системы нуждаются в дневном свете для зарядки, например, в случае фосфоресцирующих материалов, и не могут светить, когда требуется. Конечно, можно использовать электрический фонарь, но такой электрический фонарь, как правило, полезен лишь для человека, несущего фонарь.

Следовательно, аспект изобретения состоит в обеспечении альтернативной осветительной системы, которую можно использовать, например, в аварийных ситуациях, которые, кроме того, предпочтительно, по меньшей мере частично, устраняют один или более из вышеописанных недостатков. Например, особо желательным является обеспечение системы, указывающей людям путь к выходу (например, для эвакуации людей), или для проведения аварийных работ (например, для работы аварийных рабочих), которую можно использовать в любых обстоятельствах, когда нет света и при этом, например, обычные пути могут быть заблокированы, и нужно использовать альтернативные пути.

Настоящее изобретение предлагает мини-СИД-модули, которые начинают светить под действием воды, т.е. являются водоактивируемыми, и которые могут быть распределены по большой поверхности или могут быть использованы для обеспечения маркировки в желаемом месте или для обозначения безопасной дорожки («линии безопасности»). В этот момент нет никаких (очень) небольших автономных СИД-модулей, которые начинают светить при активировании водой и остаются автономно работающими в течение определенного времени. Модули, которые доступны, имеют отдельную батарею и обладают крупным размером (например, сигнальные лампы спасательных жилетов). Встраивание (водоактивируемой) батареи в корпус СИДа будет обеспечивать значительное уменьшение размера модуля до уровня, который будет совместим с технологиями распыления и нанесения покрытий. Это открывает возможности для серии новых применений.

В настоящем изобретении в конкретном варианте воплощения источник питания (с функцией первичного элемента) встроен в корпус СИДа, обеспечивая очень небольшой размер модуля и автономное функционирование. Следовательно, может быть использована (небольшая) водоактивируемая батарея, которая запитывается под воздействием воды. Изобретение обеспечивает СИД-микромодули такой электрической конструкцией, что требуется минимальное число компонентов (функция прямого питания/подачи тока на СИД от батареи жидкостных элементов), приводя к созданию очень небольших СИД-модулей, работающих автономно в течение даже примерно нескольких часов поле активацией водой. Твердотельный источник света может необязательно включать в себя СИД-лазер, такой как лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором или VCSEL.

Следовательно, в первом аспекте изобретение обеспечивает водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (здесь также называемый как «СИД-частицы» или «СИД-зерна»), содержащий частицы («зерна» или «шарики»), при этом каждая частица содержит твердотельный источник света, функционально связанный с водоактивируемой батареей, и каждая частица содержит водопоглощающую оболочку, окружающую по меньшей мере часть водоактивируемой батареи. Следовательно, сочетание (небольших) водоактивируемых батарей, функционально связанных с (небольшими) твердотельными источниками света, особенно обладающие размерами, равными или меньше 5 мм, обеспечено в виде частиц, которые могут быть, например, распылены или распределены иным образом по зоне для подсвечивания такой зоны (после активации батарей).

В еще дополнительном аспекте изобретение обеспечивает распылитель люминесцентного дисперсного материала, содержащий (i) контейнер, выполненный с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала, который охарактеризован здесь, (ii) распылительный проем для подачи распыляемого материала из люминесцентного дисперсного материала и (iii) одно или более из (iiia) текучей среды для продвижения люминесцентного дисперсного материала через распылительный проем из распылителя и (iiib) входа для такой текучей среды.

В еще одном аспекте изобретение также обеспечивает такой контейнер сам по себе, т.е. контейнер, заключающий в себе водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал, который охарактеризован здесь. Дополнительно, распылитель необязательно содержит отделяемый контейнер. С помощью этого варианта воплощения пустой контейнер может быть заменен заполненным контейнером, который может быть прикреплен к распылителю. Следовательно, распылитель может включать в себя заменяемый контейнер для функциональной замены контейнера с люминесцентным дисперсным материалом.

Тем самым, люминесцентный дисперсный материал или распылитель могут быть использованы, например, в аварийной ситуации, такой как в случае огня, затопления площадей зданий, на водных поверхностях и т.д. Дисперсный материал, т.е. частицы, может быть распределен по зоне и при активации водой, до или после нанесения дисперсного материала на зону, частицы дают (СИД) свет. Например, они (также) могут быть использованы для обнаружения или маркировки (высвечивания) объекта, человека или животного в ситуации ограниченного дневного света. Например, маркировка может быть выполнена из зоны безопасности в место, где человек или животное нуждается в помощи, или может нуждаться в помощи. Аварийные рабочие могут найти их путь назад. В варианте воплощения люминесцентный дисперсный материал или распылитель используют для обозначения пути в здании. Однако, люминесцентный дисперсный материал также может быть распределен по такой зоне, как относительно крупная площадь, а также необязательно может быть распределен подходящим летающим объектом, таким как, например, беспилотный летательный аппарат. В еще одном варианте воплощения люминесцентный дисперсный материал может быть использован для маркировки объекта, чтобы предупредить людей о таком объекте, как сломанное транспортное средство на дороге или шоссе. Например, с помощью распылителя можно маркировать автомобиль, когда автомобиль сломался на месте, и в момент низкого уровня света, например, на удаленной дороге или на дороге (ее части) ночью без освещения. Изобретение не ограничено применениями для аварийной ситуации. Также, могут быть включены другие применения, такие как при использовании, например, в праздничных или других ситуациях, при которых, без какой-либо аварийной ситуации, можно создать эффект освещения. Однако, с точки зрения окружающей среды, они направлены на ситуации, в которых другие подходящие средства могут быть менее эффективными, такие как аварийные ситуации, которые, например, описаны здесь.

Водоактивируемые батареи известны в уровне техники. Например, могут быть использованы батареи с первым электродом батареи, содержащим магний (металлический), и вторым электродом батареи, содержащим один или более из AgCl, CuCl, PbCl₂, Cu₂I₂, CuSCN и MnO₂, в варианте воплощения один или более из AgCl и CuCl, особенно один из вышеупомянутых (шести и особенно двух) соединений. Когда слои таких материалов функционально связаны с твердотельным источником света, источник света может подавать свет, когда такие слои также находятся в контакте с водой, поскольку тогда эти слои обеспечивают активированную батарею, которая поставляет питание, т.е. ток или напряжение, на источник света (т.е. водоактивируемую разновидность устройства).

Как известно, твердотельный источник света включает в себя диоды с p-n-переходами. Следовательно, в конкретном варианте воплощения одна или более частиц содержат пакет, содержащий диод с p-n-переходом, с частью p-типа, электрически подключенной к первому электроду батареи, и с частью n-типа, электрически подключенной ко второму электроду батареи, при этом первый электрод батареи содержит магний и при этом второй электрод батареи содержит один или более из AgCl, CuCl, PbCl₂, Cu₂I₂, CuSCN и MnO₂. Однако, необязательно могут быть обеспечены частицы, в которых батарея и диод не образуют пакет, а расположенные отдельно друг от друга на подложке. При электрическом подключении (т.е. функциональном соединении) твердотельного источника света и слоев батареи, может быть обеспечен функциональный модуль. В еще одном варианте воплощения водоактивируемая батарея содержит катод, изготовленный в основном из окси-галогенного материала, и анод из алюминия, магния, цинка или их сплавов. В частности, окси-галогенный материал может быть выбран из группы, содержащей трихлортриазинтрион и 1,3-дибромо-5,5-диметилгидантоин.

Следовательно, твердотельный источник света или СИД и батарея, в частности, объединены на единой подложке, и, даже более конкретно, объединены в едином пакете слоев. Это может привести к очень небольшим модулям, поскольку СИДы можно выполнить очень небольшими. В настоящее время доступны СИДы с размерами кристалла порядка 200*200 мкм². Как правило, каждая частица включает в себя одиночный твердотельный источник света. Дополнительно, каждая частица будет включать в себя одну или более (водоактивируемых) батарей.

Такие небольшие узлы из (водоактивируемой) батареи и (твердотельного) источника света могут быть, в частности, по меньшей мере частично или даже полностью заключены в оболочку. Такая оболочка может быть использована для защиты узла и/или может быть использована для хранения воды в вариантах воплощения, где оболочка также покрывает электроды батареи. В качестве альтернативы или дополнительно оболочка может быть использована для придания частицам плавучести. Следовательно, изобретение в вариантах воплощения обеспечивает частицы, причем весь узел заключен в оболочку и при этом электроды батареи, таким образом, также заключены в оболочку или при этом часть узла заключена в оболочку, и при этом, например, (часть) электродов может выступать из оболочки. Термин «оболочка» относится к материалу, по меньшей мере частично заключающему в себе сердечник. Здесь сердечник может по меньшей мере включать в себя узел батареи и СИДа. В конкретном варианте воплощения частицы, в частности, их оболочки, выполнены с возможностью обеспечения плавучих частиц, т.е. частиц, которые плавают по воде, в частности, в течение по меньшей мере 10 минут, даже более конкретно по меньшей мере 30 минут, даже еще более конкретно по меньшей мере час, например, два или более часов.

Оболочка может содержать светопропускающий материал и/или оболочка может включать в себя водопоглощающий материал. В последнем варианте воплощения вода может быть собрана оболочкой при контакте с водой, а может быть использована для питания батареи. Необязательно оболочка может включать в себя электролитный материал. Конечно, оболочка может включать в себя материал, который обладает одной или более из вышеуказанных функций, и/или оболочка может включать в себя множество материалов, каждый из которых обладает одной или более из указанных функций. Дополнительно, оболочка может включать в себя множество материалов, которые могут, например, обладать одной или более различных функций. Термин «светопропускающий», в частности, относится к (твердому) материалу, который пропускает по меньшей мере часть видимого света. Примеры полимеров, которые могут быть светопропускающими, указаны ниже.

Пропускающий (полимерный) материал, в частности, один или более материалов, может быть выбран из группы, состоящей, например, из ПЭ (полиэтилена), ПП (полипропилена), ПЭН (полиэтиленнафталата), ПК (поликарбоната), полиметилакрилата (ПМА), полиметилметакрилата (ПММА) (плексигласа или перспекса), ацетобутирата целлюлозы (АБЦ), силикона, поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерефталата (ПЭТ), (ГПЭТ) (модифицированного гликолем-полиэтилентерефталата), ПДМС (полидиметилсилоксана) и СЦО (сополимера циклоолефина).

В качестве водопоглощающего материала может быть использован водопоглощающий полимер, такой как сверхпоглощающий полимер. Сверхпоглощающие полимеры (также называемые СПП) представляют собой полимеры, которые могут поглощать и удерживать очень большие количества жидкости относительно их собственной массы. Примерами водопоглощающих полимеров являются, например, полиакриламид и полиакрилат. Водопоглощающие полимеры известны в уровне техники и описаны, например, в WO2013083698, и ссылки приведены здесь. Водопоглощающие полимеры применяются, например, в пеленках, и материалы, подходящие для такого применения, также могут быть применимы в настоящем изобретении. Конкретным примером водопоглощающего материала является гигроскопичный материал. Следовательно, в дополнительном варианте воплощения оболочка может включать в себя гигроскопичный материал. Примерами гигроскопичных материалов являются, например, соли металлов, среди других материалов также могут быть гигроскопичные. Дополнительные примеры гигроскопичных материалов могут включать в себя один или более из ZnSO₄, CaCl₂, SiO₂, NaNO₃, CaSO₄, и т.д. Гигроскопичный материал, используемый здесь, в частности, представляет собой материал, который является твердым до контакта с водой. При использовании гигроскопичных солей, эти соли, в частности, обладают средней растворимостью.

В качестве электролита могут быть использованы общеизвестные электролиты, такие как один или более из хлорида натрия, азотной кислоты, хлорноватой кислоты, хлороводородной кислоты, хлорида кальция, хлорида калия, нитрата калия, гидроксида натрия, ацетата натрия, серной кислоты, гидроксида магния и т.д. В частности, электролит является растворимым в воде и включает в себя один или более из кальция, калия, хлорида, магния, натрия, гидроксида и фосфата, даже более конкретно, щелочного металла и одного или более из хлорида и гидроксида, подобно NaCl, KCl, NaOH, KOH и т.д. В частности, оболочка по меньшей мере включает в себя поглотитель, поскольку это допускает автономное снабжение СИДа питанием (после активации водой), тогда как без такого поглотителя применение может быть ограничено применениями на воде или во влажных средах.

Следовательно, в варианте воплощения каждая частица содержит оболочку, в частности, водопоглощающую оболочку, заключающую в себе по меньшей мере часть водоактивируемой батареи. В еще одном варианте каждая частица содержит оболочку, в частности, водопоглощающую оболочку, заключающую в себе по меньшей мере часть водоактивируемой батареи и по меньшей мере часть твердотельного источника света. В частности, в последнем варианте воплощения оболочка может быть пропускающей для света твердотельного источника света. Следовательно, в варианте воплощения пакет, который охарактеризован здесь, может по меньшей мере частично быть заключенным в оболочку, в частности, в водопоглощающую и/или в светопропускающую оболочку.

Фраза «водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал, содержащий частицы», указывает на то, что дисперсный материал по меньшей мере содержит люминесцентные частицы, которые описаны здесь. Однако, эта фраза не исключает наличия другого типа частиц (или необязательно даже недисперсного материала).

Необязательно оболочка содержит материал, обладающий порами (доступными для воды). Вода может попадать в поры и активировать частицы для обеспечения люминесценции.

Как было указано выше, в конкретном варианте электронная часть частиц может по существу состоять из пакета p-n-перехода с вышеозначенными электродами с обеих сторон перехода. Следует отметить, что термин «p-n-переход» в вариантах воплощения также может включать в себя, например, несколько включающих в себя переход систем, подобно p-n-p-n-переходам, и т.д.

Для подачи большей мощности к СИДу, может быть желательным использование несколько батарей, расположенных последовательно. В качестве альтернативы или дополнительно, может быть использован «похититель джоулей» или повышающий преобразователь. Следовательно, в дополнительном варианте воплощения одна или более частиц содержат множество водоактивируемых батарей, расположенных последовательно, функционально связанных с твердотельным источником света, или при этом одна или более частиц содержат повышающий преобразователь, функционально связанный с твердотельным источником света и водоактивируемой батареей. В таких вариантах воплощения батарея и СИД, и необязательный повышающий преобразователь могут быть установлены на подложке. Здесь термин «повышающий преобразователь» используется для обозначения повышающего преобразователя, «похитителя джоулей» или других преобразователей, которые известны в уровне техники и которые могут быть использованы в качестве преобразователя мощности постоянного тока, с выходным напряжением больше, чем их входное напряжение.

С помощью изобретения небольшие люминесцентные частицы могут быть выполнены размерами ниже сантиметрового диапазона, даже ниже миллиметрового диапазона. В зависимости от применения, например, в распылительных или в реактивных, или другого типа устройствах, могут быть выбраны желаемые размеры. Например, при использовании распыляемого вещества с распыляющим веществом, желательными могут быть относительно небольшие размеры. Следовательно, в конкретном варианте воплощения частицы обладают размерами, выбранными из диапазона 50 мкм - 50 мм, такими как размеры в диапазоне 200 мкм - 20 мм, такими как 200 мкм - 10 мм, например, 200 мкм - 5 мм, такими как по меньшей мере 500 мкм. В пределах таких диапазонов размеров могут быть расположены эффективные СИДы, которые могут получать питание от водоактивируемых батарей. Здесь фраза «обладают размерами, выбранными из диапазона 50 мкм - 50 мм» и аналогичные фразы означают, что частицы имеют длину, ширину, высоту или диаметр в этих диапазонах. Иными словами, частицы могут быть заключены в кубе таких размеров. Дисперсный материал не обязательно может быть монодисперсным. Поскольку для обеспечения оболочки могут быть использованы технологии нанесения покрытия или технологии формования, может возникнуть некоторое распределение по размерам. Как было указано выше, также могут быть возможны небольшие размеры в субмиллиметровом диапазоне, и это может представлять особый интерес для применений с распылением. Следовательно, в дополнительном варианте воплощения частицы обладают размерами, выбранными из диапазона 100-500 мкм. В еще одном варианте воплощения частицы обладают размерами, выбранными из диапазона 200-1,5 мм, такого как 500 мкм - 1,5 мм.

Термин СИД означает светоизлучающий диод. Светоизлучающий диод может быть выполнен с возможностью обеспечения цветного света, такого как синий, зеленый, желтый, оранжевый или красный свет. Необязательно люминесцентный дисперсный материал содержит смесь частиц, которые обеспечивают излучения с различными спектральными распределениями. Таким образом можно генерировать, например, белый свет с помощью частиц, которые обеспечивают синий свет, и частиц, которые обеспечивают желтый свет, или с помощью общеизвестного RGB-принципа. Необязательно оболочка может включать в себя преобразующий длину волн материал, способный преобразовывать по меньшей мере часть света источника света в свет другой длины волны. Также таким образом можно обеспечить, например, белый свет.

Необязательно распылители (см. также ниже) могут быть обеспечены различными цветами. Например, можно представить, что для аварийных применений, чтобы маркировать объект, может быть применен простой зеленый монохроматический свет или красный монохроматический свет (сравнимый с освещением на шоссе с низкой цветопередачей), тогда как, например, для применений в помещениях, подобных разрушенным зданиям или многоэтажным зданиям, где видимость и различимость (по существу цветопередача) также могут быть важными, более желательным может быть белый свет.

Как было указано выше, изобретение также обеспечивает распылитель люминесцентного дисперсного материала, содержащий (i) контейнер, выполненный с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала, который охарактеризован здесь, (ii) распылительный проем для подачи распыляемого материала из люминесцентного дисперсного материала и (iii) одно или более из (iiia) текучей среды для продвижения люминесцентного дисперсного материала через распылительный проем из распылителя и (iiib) входа для такой текучей среды. Следовательно, можно различить, в частности, два варианта воплощения: первый вариант воплощения, в котором распылитель может быть пригоден для обеспечения распыления без внешнего средства продвижения, и второй вариант воплощения, в котором распылитель может быть выполнен с возможностью использования внешнего средства продвижения, для обеспечения распыления.

В первом варианте воплощения в распылителе может находиться текучая среда под высоким давлением, необязательно в отдельном контейнере в распылителе. В последнем варианте воплощения распылитель может быть расположен, например, на устройстве, которое выполнено с возможностью обеспечения самого распыления. Может быть создан обходной канал для продвижения дисперсного материала или всего потока материала из устройства, которое выполнено с возможностью обеспечения самого распыления. Например, в варианте воплощения распылитель является конфигурируемым на брандспойте для использования по меньшей мере части гасящего материала, который транспортируется через брандспойт (в ходе использования пожарного рукава), в качестве текучей среды для продвижения люминесцентного дисперсного материала. Также могут быть предположены и другие применения. В вариантах воплощения, в которых распыляющее вещество может содержаться в распылителе, такое распыляющее вещество может быть выбрано, например, из группы, состоящей из летучего углеводорода, такого как часто пропан, н-бутан и изобутан, диметиловый эфир (ДМЭ), метилэтиловый эфир, закись азота, диоксид углерода, гидрофторалканы (ГФА), такие как ГФА 134a (1,1,1,2,-тетрафторэтан) или ГФА 227 (1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан), и т.д. В зависимости от применения, могут быть выбраны различные типы распыляющего вещества. В частности, ввиду аварийных ситуаций, где риском является огонь, могут быть выбраны относительно невоспламеняющиеся распыляющие вещества, подобные закиси азота и/или диоксиду углерода (или опция с внешним распыляющим веществом, подобным потоку воды; см. выше).

Как было указано выше, при нанесении материала вода может находиться в месте нанесения. В таком варианте воплощения снабжение материала питанием может быть осуществлено за счет этой воды. Например, можно рассматривать нанесение дисперсного материала на море или на океан для освещения спасательной операции на корабле. Однако, не всегда вода доступна в месте, где применяется или возможно применение водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала. Следовательно, для этой цели распылитель также может необязательно включать в себя резервуар с водой. Следовательно, в дополнительном варианте воплощения распылитель дополнительно содержит водный раствор, содержащийся в распылителе отдельно от водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала. Пользователь может, до использования распылителя, смешать водный раствор и дисперсный материал. В качестве альтернативы, распылитель выполнен с возможностью смешивания водного раствора и дисперсного материала при продвижении дисперсного материала из сопла распылителя. Термин «водный раствор» может, в частности, относиться к воде, но может необязательно также относиться к смеси воды и распыляющего вещества, такого как один или более из вышеуказанных газов.

В конкретном варианте воплощения распылителя распылитель содержит первый контейнер и второй контейнер, каждый из которых выполнен с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала, при этом первый водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал в упомянутом первом контейнере выполнен с возможностью обеспечения обладающей первым спектральным распределением люминесценции при контакте с водой и при этом второй водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал в упомянутом втором контейнере выполнен с возможностью обеспечения обладающей вторым спектральным распределением люминесценции при контакте с водой, при этом спектральные распределения различаются, и при этом распылитель выполнен с возможностью распыления водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала, причем в ходе распыления содержание первого водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала и второго водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала в распыляемом материале изменяется с течением времени. Такой распылитель может быть, в частности, применен для обеспечения маркировки, которая обладает неравномерностью окраски по своей длине. Это, в частности, может представлять интерес для указания человеку конкретного направления. Следовательно, изобретение также обеспечивает применение (люминесцентного дисперсного материала в аварийной ситуации), при котором маркировка снабжена изменяющимися спектральными распределениями по длине этой маркировки и при котором маркировка выполнена для обозначения направления.

Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» относятся к расположению объектов или предметов относительно распространения света от средства генерирования света (здесь, в частности, первого источника света), причем относительно первой позиции в пределах пучка света от средства генерирования света, вторая позиция в пучке света, более близкая к средству генерирования света, находится «выше по потоку», а третья позиция в пределах пучка света, еще более дальняя от средства генерирования света, находится «ниже по потоку».

Здесь термин «по существу», такой как в выражении «по существу весь свет» или в выражении «по существу состоит», будет понятен специалисту в данной области техники. Термин «по существу» также может включать в себя варианты воплощения с термином «весь», «полностью», «все» и т.д. Следовательно, в вариантах воплощения прилагательное «по существу» также может быть исключено. Там, где это применимо, термин «по существу» также может относиться к 90% или выше, например, к 95% или выше, в частности, к 99% или выше, даже более конкретно, к 99,5% или выше, включая 100%. Термин «содержать» включает в себя также варианты воплощения, в которых термин «содержит» означает «состоит из». Термин «и/или», в частности, относится к одному или более из объектов, упомянутых до и после «и/или». Например, фраза «объект 1 и/или объект 2» и аналогичные фразы могут относиться к одному или более из объекта 1 и объекта 2. Термин «содержащий» в варианте воплощения может относиться к «состоящему из», но в другом варианте воплощения также относится к «содержащему по меньшей мере заданные вещества и необязательно одно или более других веществ».

Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и в формуле изобретения используются для проведения различия между сходными элементами и необязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понимать, что термины, используемые таком образом, являются взаимозаменяемыми при подходящих обстоятельствах, и что описанные здесь варианты воплощения изобретения пригодны для функционирования в последовательностях, отличных от описанной или проиллюстрированной здесь.

Представленные здесь устройства указаны среди других, описанных в ходе эксплуатации. Как должно быть ясно специалисту в данной области техники, изобретение не ограничено способами эксплуатации или устройствами при работе.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты воплощения иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники могут спроектировать многие альтернативные варианты воплощения без отступления от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения никакие ссылочные обозначения, помещенные в круглые скобки, не должны истолковываться как ограничивающие пункт формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от тех, которые указаны в пункте формулы изобретения. Единственное число, в котором представлен элемент, не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть воплощено посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько различных элементов, и посредством подходяще запрограммированного компьютера. В пункте на устройство, перечисляющем несколько средств, несколько из этих средств могут быть воплощены одной и той же деталью аппаратного обеспечения. Сам факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что не может быть использовано с преимуществом сочетание этих мер.

Изобретение дополнительно применимо к устройству, содержащему один или более характеризующих признаков, описанных в описании и/или показанных на прилагаемых чертежах. Изобретение дополнительно относится к способу или к процессу, содержащему один или более из характеризующих признаков, описанных в описании и/или показанных на прилагаемых чертежах.

Различные аспекты, обсуждаемые в этом патенте, могут быть скомбинированы для обеспечения дополнительных преимуществ. Кроме того, некоторые из признаков могут образовывать основу для одной или более выделенных заявок.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты воплощения изобретения теперь будут описаны лишь в виде примера, со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых соответствующие ссылочные обозначения означают соответствующие детали, и на которых:

Фиг.1 схематически изображает люминесцентный дисперсный материал (показывая только одиночную частицу);

Фиг. 2a-2e схематически изображают некоторые варианты воплощения и аспекты для создания такого люминесцентного дисперсного материала, а также варианты воплощения и аспекты люминесцентного дисперсного материала;

Фиг. 3a-3c схематически изображают некоторые варианты воплощения и аспекты распылителя; и

Фиг. 4a-4c схематически изображает некоторые варианты воплощения применения.

Чертежи не обязательно приведены в масштабе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Фиг. 1 схематически изображает вариант воплощения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала 1, содержащего частицы 100, и здесь схематически изображен вариант воплощения одиночной частицы 100. Частицы 100 содержат твердотельный источник света 10, такой как один или более полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИДов), органических светоизлучающих диодов (ОСИДов) или полимерных светоизлучающих диодов (ПСИДов), в частности, СИД, функционально связанный с водоактивируемой батареей 20. Размеры обозначены высотой h, шириной w и длиной l. В частности, эти размеры не сильно отклоняются друг от друга, например, не более чем на 25% от среднего значения. Таким образом могут быть обеспечены по существу круглые частицы, хотя также возможны и частицы 100 других форм. Дополнительно, частицы 100, в частности, могут включать в себя материал оболочки. Оболочка обозначена ссылкой 120. Это может придать частице 100 по существу круглую форму. Оболочка может полностью окружать подложку или носитель, обозначенный ссылкой 30, содержащий упомянутую батарею 20 и источник света 10 («узел»). Необязательно электроды батареи могут простираться от оболочки 120 и/или могут быть не покрыты оболочкой 120. В частности, оболочка 120 или другой материал в контакте с (светоизлучающей частью) СИДом или с диодом 101 с p-n-переходом может быть пропускающим для света 11 источника света. Таким образом свет 11 источника света может быть воспринят ниже по потоку от оболочки 120.

На Фиг. 1 оболочка изображена заключающей в себе также электроды. В таком случае оболочка может быть пористой и/или водопоглощающей. Необязательно или дополнительно по меньшей мере часть электродов может быть не покрыта оболочкой и может входить в непосредственный контакт с водой, когда частица 100 подвергается воздействию воды. Оболочка может включать в себя несколько слоев (многослойная оболочка).

В варианте воплощения, который схематически изображен на Фиг. 2a, изготовление СИД-зерен может быть начато с СИД-заготовок/кристаллов как таковых. В одном подходе эти СИД-кристаллы перераспределяют по временному или постоянному носителю 30, необязательно с использованием клея или другого адгезионного материала 31, таким образом, чтобы анод и катод были открыты (например, в случае, предпочтительно, конфигурации СИД-кристалла на основе ВТП (вертикальной тонкой пленки), причем СИДы перераспределены «по бокам»). На следующем этапе в виде линий наносят материал батареи полуэлементов (например, с использованием технологии печатания), вследствие чего эти аноды (Mg) и катоды (Cu) приводятся в контакт с электродами СИДа. После этапа разделения (по x- и y-направлению), получают отдельные кристаллы СИД, которые могут снабжаться питанием под воздействием воды. Таким образом обеспечивают пакет 140. Если потребуется, эти модули могут быть закончены конечным этапом инкапсуляции (например, с приданием оболочке формы сферы) прозрачного материала, который поглощает/удерживает воду, т.е. созданием оболочки 120. После активирования водой это позволяет продолжать снабжение питанием СИДа даже в сухой атмосфере. Эту сферу также можно использовать для защиты/стабилизации модуля перед водной активацией. Как показано на Фиг. 2a, пакет, обозначенный ссылкой 140, содержит диод 101 с p-n-переходом с частью p-типа 102, электрически подключенной к первому 104 электроду батареи, и с частью n-типа 103, электрически подключенной ко второму 105 электроду батареи, причем первый 104 электрод батареи содержит, например, магний, и причем второй 105 электрод батареи содержит, например, один или более из AgCl, CuCl, PbCl₂, Cu₂I₂, CuSCN и MnO₂. При помещении в водный раствор 240, такой как вода, батарея СИДа 10 снабжается питанием (активируется) и подает питание на источник 11 света, который таким образом обеспечивает свет. Здесь, для ясности не изображено никакой оболочки 120, но эта оболочка может необязательно присутствовать. Необязательно такая оболочка 120 может включать в себя преобразующий длину волны люминесцентный материал для преобразования света 11 источника света. Дополнительно, как было указано выше, оболочка 120 является, в частности, водопоглощающей.

В альтернативном варианте воплощения, схематически изображенном на Фиг. 2b, предусмотрена обработка на уровне подложки. Процесс начинают с СИДом как таковых. На первом этапе процесса эти СИДы размещают так, чтобы анод (или катод) лежал на временном носителе, который предварительно покрывают одним из электродов батареи (например, Cu или Mg). На следующем этапе, пакет покрывают и сглаживают слоем 1120, в частности, проницаемым слоем, также, как и для обеспечения физического разделения двух электродов батареи. Наконец, наносят верхний слой с другим электродом батареи (например, Mg или Cu), что приводит к получению функционализированных СИДов. Потенциально также могут быть нанесены отделочные и защитные слои. Наконец, пакеты разделяют на отдельные снабжаемые питанием СИД-зерна, и их можно снимать с временного носителя для дальнейшего использования. Слой 1120 (проницаемый) может содержать водопоглощающий материал, который был описан выше. Дополнительно, слой 1120 (проницаемый), в частности, пропускает свет от источника света. Опять же, при помещении люминесцентного дисперсного материала 1 в водный раствор 240, такой как вода, благодаря батарее, СИД 10 снабжается питанием и обеспечивает свет 11 источника света.

В дополнительном варианте воплощения, схематически изображенном на Фиг. 2c, чей вариант воплощения может быть скомбинирован с вариантами воплощения по Фиг. 2a или 2b, для изготовления СИД-корпуса с обеспечением дешевых СИД-корпусов может быть использована технология корпусирования на уровне полупроводниковой пластины. Электроды для водоактивируемой батареи могут быть образованы в массивной параллельной дорожке на уровне полупроводниковой пластины. Процесс (высокоуровневый) состоит из следующих технологических модулей:

1. Начала обработки полупроводниковой пластины СИДа как таковой (вне линии);

2. Последующей обработки на уровне полупроводниковой пластины (например, для нанесения электродов батареи);

3. Технологий формовки для инкапсуляции водопоглощающим материалом.

Потенциально, на последней стадии, конструкции полупроводниковых пластин как таковых могут быть адаптированы для создания конкретных конфигураций электродов или для: 1) упрощения требований к последующей обработке на уровне полупроводниковой пластины, или 2) построения последовательной конфигурации батареи для повышения мощности батареи. Также ясно, что требуется двусторонняя обработка полупроводниковой пластины, и что должны быть исследованы и разработаны подходящие технологии нанесения покрытия и разделения. Дополнительно, размер батареи ограничен (x,y-размеры непосредственно связаны с размерами «на полупроводниковой пластине»).

Фиг. 2d и 2e схематически изображают частицы (для ясности не показанные, включая необязательную оболочку 120), содержащие множество водоактивируемых батарей 20, расположенных последовательно, функционально связанных с твердотельным источником света 10, см. Фиг. 2d, или при этом частицы 100 содержат повышающий преобразователь 130, функционально связанный с твердотельным источником света 10 и водоактивируемой батареей 20, см. Фиг. 2e. В обоих случаях, на СИД-источник 10 света может подаваться большее напряжение, которое может быть желательным. Также могут быть возможными и другие компоновки пакетов батарей.

Применение таких СИД-зерен может быть осуществлено в области распыления или нанесения покрытия в виде СИДов, где требуется лишь ограниченное время работы. Здесь подразумевается светоизлучающая напыленная линия в аварийной ситуации, такой как пожар в здании (где пожарные будут окрашивать путь назад/из здания) или поломка автомобиля (для освещения и маркировки местоположения автомобиля в темных местах), см. иллюстрации (4a-4c).

Активацию и зажигание световых зерен можно осуществить путем воздействия на них водой или распыляя сухие зерна в воду, или подвергая их воздействию воды до распыления. Последняя ситуация проиллюстрирована, например, на Фиг. 3a ниже. Фиг. 3a схематически изображает вариант воплощения распылителя 2 люминесцентного дисперсного материала, содержащего (i) контейнер 210, выполненный с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала 1, которые охарактеризованы выше, (ii) распылительного проема 220 для подачи распыляемого материала 7 из люминесцентного дисперсного материала 1 и (iii) текучей среды 231 для продвижения люминесцентного дисперсного материала 1 через распылительный проем 220 из распылителя 2. Текучая среда 231 может представлять собой газ или жидкость и в этом варианте воплощения схематически показана находящейся в той же камере или контейнере 210, что и люминесцентный дисперсный материал 1. Однако, необязательно текучая среда 231 может находиться в другой камере. В качестве примера, вариант воплощения по Фиг. 3a дополнительно содержит водный раствор 240, такой как вода, содержащийся в распылителе 2 отдельно от водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала 1. Например, при выдавливании элемента 81 через сепаратор 82 люминесцентный дисперсный материал 1 приходит в контакт с водным раствором 240.

Фиг. 3b схематически изображает вариант воплощения, в котором распылитель 2 содержит первый контейнер 210a и второй контейнер 210b, каждый из которых выполнен с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала 1, при этом первый 1a водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал в упомянутом первом 210a контейнере выполнен с возможностью обеспечения обладающей первым спектральным распределением люминесценции при контакте с водой и при этом второй 1b водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал в упомянутом втором 210b контейнере выполнен с возможностью обеспечения обладающей вторым спектральным распределением люминесценции при контакте с водой, причем эти спектральные распределения различаются. Термины «второй 210b контейнер» и «второй 1b водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал» и похожие термины также могут относиться к более чем одному из таких элементов, таким образом, необязательно возможен также третий контейнер и третий водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал, все обладающие различным спектральным распределением. Таким образом, в ходе распыления содержание первого водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала 1a и второго водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала 1b в распыляемом материале (7) изменяется с течением времени, что очень схематически изображено на Фиг. 3b. Следовательно, маркировка может быть снабжена изменением цвета по длине.

В еще одном варианте воплощения, которое схематически изображено на Фиг. 3c, распылитель 2 является конфигурируемым, например, по источнику жидкого или газового потока, такому как брандспойт 3, для использования по меньшей мере части гасящего материала 9, который транспортируется через брандспойт 3 в ходе использования пожарного рукава, в качестве текучей среды 231 для продвижения люминесцентного дисперсного материала 1. В частности, когда гасящий материал содержит воду, люминесцентный материал также активируется. Распылитель 2 в этом варианте воплощения содержит вход 235 для такой текучей среды 231.

Фиг. 4a очень схематически изображает судно на воде в аварийной ситуации. При подаче множества таких люминесцентных частиц 100, как частицы из вертолета, судно может быть маркировано и подсвечено огнями для аварийных рабочих.

Фиг. 4b очень схематически изображает транспортное средство в аварийной ситуации. Путем распыления люминесцентного дисперсного материала 100 на автомобиль можно предупредить других участников дорожного движения.

Фиг. 4c очень схематически показывает маркировку 4, начиная, например, с позиции 41 и заканчивая местом аварии или выходом 42. Цвет света 11 люминесцентного дисперсного материала может изменяться по длине. Такая маркировка 4 может быть обеспечена, например, распылителем по Фиг. 3b.

Изобретение обеспечивает водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1), содержащий частицы (100), при этом каждая частица (100) содержит твердотельный источник (10) света, функционально связанный с водоактивируемой батареей (20), и водопоглощающую оболочку (120), заключающую в себе по меньшей мере часть водоактивируемой батареи (20). Изобретение также обеспечивает распылитель люминесцентного дисперсного материала, содержащий контейнер, выполненный с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1), содержащий частицы (100), при этом каждая частица (100) содержит твердотельный источник (10) света, функционально связанный с водоактивируемой батареей (20), и водопоглощающую оболочку (120), заключающую в себе по меньшей мере часть водоактивируемой батареи (20).

2. Водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1) по п. 1, в котором оболочка (120) является светопропускающей.

3. Водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1) по п. 1 или 2, в котором одна или более частиц (100) содержат множество расположенных последовательно водоактивируемых батарей (20), функционально связанных с твердотельным источником (10) света, или в котором одна или более частиц (100) содержат повышающий преобразователь (130), функционально связанный с твердотельным источником (10) света и водоактивируемой батареей (20).

4. Водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1) по п. 1 или 2, в котором частицы (100) обладают размерами, выбранными из диапазона 50 мкм - 50 мм.

5. Водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1) по п. 1 или 2, в котором частицы (100) обладают размерами, выбранными из диапазона 100-500 мкм.

6. Водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1) по п. 1 или 2, в котором одна или более частиц (100) содержат пакет (140), содержащий диод (101) с p-n-переходом с частью (102) p-типа, электрически подключенной к первому электроду (104) батареи, и с частью (103) n-типа, электрически подключенной ко второму электроду (105) батареи, при этом первый электрод (104) батареи содержит магний и при этом второй электрод (105) батареи содержит один или более из AgCl, CuCl, PbCl₂, Cu₂I₂, CuSCN и MnO₂.

7. Распылитель (2) люминесцентного дисперсного материала, содержащий (i) контейнер (210), вмещающий водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1), который охарактеризован в любом из предыдущих пунктов, (ii) распылительный проем (220) для подачи распыляемого материала (7) из люминесцентного дисперсного материала (1) и (iii) одно или более из текучей среды (231) для продвижения люминесцентного дисперсного материала (1) через распылительный проем (220) из распылителя (2) и входа (235) для такой текучей среды (231).

8. Распылитель (2) по п. 7, дополнительно содержащий водный раствор (240), содержащийся в распылителе (2) отдельно от водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала (1).

9. Распылитель (2) по п. 7 или 8, при этом распылитель (2) является конфигурируемым на брандспойте (3) для использования по меньшей мере части гасящего материала (9), который транспортируется через брандспойт (3) в ходе использования пожарного рукава, в качестве текучей среды (231) для продвижения люминесцентного дисперсного материала (1).

10. Распылитель (2) по п. 7 или 8, содержащий первый (210a) контейнер и второй (210b) контейнер, каждый из которых выполнен с возможностью вмещения водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала (1), при этом первый водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1a) в упомянутом первом контейнере (210a) выполнен с возможностью обеспечения обладающей первым спектральным распределением люминесценции при контакте с водой, и при этом второй водоактивируемый люминесцентный дисперсный материал (1b) в упомянутом втором контейнере (210b) выполнен с возможностью обеспечения обладающей вторым спектральным распределением люминесценции при контакте с водой, причем упомянутые спектральные распределения различаются, и при этом распылитель (2) выполнен с возможностью распыления водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала (1), в котором в ходе распыления содержание первого водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала (1a) и второго водоактивируемого люминесцентного дисперсного материала (1b) в распыляемом материале (7) изменяется с течением времени.

11. Применение люминесцентного дисперсного материала (1) по любому из пп. 1-6 или распылителя (2) по любому из пп. 7-10 в аварийной ситуации.

12. Применение по п. 11 для обнаружения или маркирования объекта, человека или животного в ситуации ограниченного дневного света.

13. Применение по п. 11 или 12 для маркирования пути в здании.

14. Применение по п. 13, при котором маркировка (4) снабжена изменяющимися по длине (l) маркировки спектральными распределениями и при котором маркировка (4) выполнена для обозначения направления.