[发明专利]选择性阻隔辐射的光学元件及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件及系统。更具体而言，本发明涉及一种光学元件及系统，其选择性地阻隔入射于光学元件上的电磁辐射的一部分，同时允许电磁辐射的剩余部分通过光学元件。

背景技术

如本文中所使用，术语“光学元件”并不限于用于可见辐射，也适用于所有其他形式的电磁辐射，包括(但不限于)微波、红外辐射、可见辐射、紫外辐射、X射线辐射和伽马辐射。

现今，玻璃正日益被用于不同领域(诸如汽车业、建筑业等等)中。当将玻璃用于汽车业和建筑业时，需要滤出太阳辐射的某些分量。举例而言，在热带国家中，较佳滤出太阳辐射的红外分量，以改进热舒适度并降低空气调节的成本。类似地，在具有较寒冷气候的区域中，需要降低从建筑物内部到外部的热损耗。

在现有技术中存在一些用于减少电磁辐射的红外分量和紫外分量的方法，例如，金属化表面玻璃、着色玻璃和电铬玻璃。另外，若干釉物质可用于赋予物质以所要的品质。

尽管频繁使用金属化表面玻璃和着色玻璃，但这些玻璃也会阻隔可见辐射连同红外辐射。此外，着色玻璃由于吸收红外辐射而变热且反过来变成红外辐射源。

电铬玻璃包括多个薄膜层(约4个或5个薄膜)，在这些薄膜层中，外薄膜和紧次于透明层的薄膜是透明电极。施加于这些透明电极上的电压控制中间薄膜的透明度。然而，此方法非常昂贵，因此无法广泛用于办公室和工厂厂房中。

最普遍的辐射控制方法使用釉物质结合普通玻璃。釉物质的组合物可使得红外辐射的吸收系数显著高于可见辐射的吸收系数。然而，此等釉吸收红外辐射，由此加热玻璃板，从而导致所述玻璃板变成红外辐射源。此外，对于可见辐射而言，所得玻璃板的透射系数低于普通玻璃板的透射系数。

另一种光学元件使用发光物质来阻隔太阳辐射的不合意分量。然而，这些发光物质趋向于赋予玻璃以某种色彩。举例而言，由于红外阻隔物质赋予玻璃以某种特有的色彩，所以某些光学元件使用染料，且因此导致室内中的自然采光显著降级。

因此，现有方法使用反射或吸收作为用于阻隔太阳辐射的不合意部分的主要方法。在某些权限中，对利用反射的辐射控制的使用是受法律禁止的。此外，这些现有方法并不阻隔红外辐射并且通过光学元件而透射可见辐射达到令人满意的程度。

鉴于以上论述，需要一种用于改进对电磁辐射的一所选部分的选择性阻隔并且同时大体上透射可见光的效率的系统和方法。因此，光学元件不仅应阻隔电磁辐射的一所选部分(例如，红外辐射或紫外辐射)，而且也能以改进的效率透射可见辐射。此外，需要避免额外层赋予光学元件以所要的特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学元件以阻隔电磁辐射的第一波长范围同时允许电磁辐射的第二波长范围得以实质性地透射。

因此，本发明提供一种选择性阻隔辐射的光学元件。该光学元件包含一个以上层，所述一个以上的层以与彼此面对面的关系而被光学耦接。所述一层以上的玻璃层中的至少一者包含一种以上的发光物质，所述发光物质阻隔电磁辐射的第一波长范围，同时允许电磁辐射的第二波长范围通过。

根据本发明的各种实施例，第一波长范围对应于红外辐射或紫外辐射。发光物质将红外辐射或紫外辐射中的至少一种光谱转换为发光辐射。发光辐射在内部从光学元件的一层以上反射且被导引至光学元件的边缘。

根据本发明的一实施例，一层以上中的至少一个包含至少一种反射或着色物质。此外，根据另一实施例，光学元件包含一聚合层，所述聚合层包含一种以上发光物质。

根据本发明的另一实施例，光学元件包含多个层，所述多个层以使得来自所述多个层的第一层的发光辐射通过所述多个层的第二层而被阻隔的方式配置而成。

换句话说，本发明提供一种选择性阻隔辐射的光学元件，该光学元件包含一个以上层，所述一个以上层中的至少一个包含一种以上的发光物质，所述一种以上的发光物质将一个对应于第一波长范围的入射辐射光谱转换为发光辐射，所述一个以上的层的折射率使得所述发光辐射的一绝大部分经受全内反射，借此所述发光辐射的所述绝大部分被导引至所述的一个以上的层的一个边缘。

本发明还提供一种选择性阻隔辐射的光学元件，该光学元件包含一个以上层，所述一个以上层中的至少一个包含一种以上的稀土元素，所述一种以上的稀土元素将一个对应于第一波长范围的入射辐射光谱转换为发光辐射，所述一个以上层的折射率使得所述发光辐射的绝大部分经受全内反射，借此所述发光辐射的所述的绝大部分被导引至所述一个以上层的一个边缘。