一种光疗用光学器具的制作方法-开云(中国)Kaiyun·官方网站 -APP下载

1.本发明涉及一种光疗用光学器具。种光作方更具体地，疗用涉及一种包含光致发光层的光学光疗用光学器具。


背景技术：

2.20世纪中后期出现了微光治疗(low light laser treatment)和光生物调控(photobiomodulation,pbm)等技术，器具都是种光作方以光照作为治疗疾病的手段应用于医学领域(michael r.hamblin,ying-ying huang,handbook of photomedicine,crc press)。近年来多项研究表明，疗用红光到近红外光照有助于促进胶原蛋白和皮肤细胞等组织的光学再生，可以被应用在抗皱美容、器具促进伤口愈合、种光作方祛斑消疤等领域(chan hee nam et al.,dermatologic surgery,2017,43:371-380；daniel barolet,semin cutan med surg,2008,27:227-238；yongmin jeon,adv.mater.technol.2018,1700391)。疗用体外研究表明，光学可见光到近红外波段光谱区域可引发皮肤胶原蛋白的器具合成。此外，种光作方红光疗法是疗用减少红肿和炎症的有用工具，尤其有助于减少衰老的光学迹象。特定的红光波长能够瞄准皮肤深层，并有助于促进胶原蛋白和皮肤细胞等组织的再生。红光不仅能减轻皮肤表层炎症，还能减轻更深的炎症。不同波长的光有不同的发色团，对组织有不同的影响。波长通常是指使用它们相关的颜色，包括蓝色、绿色、红色和近红外光，一般来说，波长越长，对组织的穿透越深。图1a展示了不同波段的光对皮肤组织的穿透深度(daniel barolet,semin cutan med surg,2008,27:227-238)，可以看到波长在600-1000nm的光可以穿透真皮层抵达肌肤下2-4mm的深度。在确定光疗光源的有效波长时，除了穿透的深度，还必须考虑到细胞组织的吸收。在波长为600nm时，血液血红蛋白(hb)是光子吸收的主要障碍，更进一步，在波长1000nm处，水的吸收开始变得很强。图1b展示了不同生理物质(如水、血红蛋白、氧血红蛋白及黑色素)对不同波段光的吸收(daniel barolet,semin cutan med surg,2008,27:227-238)，可以看到，能够穿过肌肤组织又不受损失的最佳波段窗口大致在600-1400nm之间，这是进行无创光疗的最佳选择。尤其的，人眼对660nm以上的深红光不敏感，对750nm的近红外光无法感知，因此，如果用660nm以上的光对眼部、面部进行光疗，不会影响正常视觉。
3.多项研究表明，使用辐照度为7.5mw/cm2，波长在640-680nm的led作为光源，每天剂量在5.17j/cm2时，对皱纹的去除效果十分显著(chan hee nam et al.,dermatologic surgery,2017,43:371-380)。对于使用波长在660nm以上的各类光疗操作中，一般辐照度在8-50mw/cm2时，都可起到治疗效果(daniel barolet,semin cutan med surg,2008,27:227-238)。另一方面，一般认为抵达地球大气层外的太阳总辐照度为1360w/m2(约为136mw/cm2)，当然经过大气层后会有一部分损失，尤其是大部分短波长的紫外光(uv)会被反射回太空。因此，一般正午时候抵达地面的日光中290-400nm波段的uv光辐照度大约为4.1mw/cm2，从图1c中可以看出这仅仅是总辐照中很小的一部分，而整个日光辐射中主要部分都集中在400nm以上的波段(nathan downs et al.,international journal of research in education and science,volume 2,issue 1,winter 2016)。如果将小于等于700nm波段的
辐照都考虑进去，那抵达地面的日光辐照也可以在30-50mw/cm2的范围，这与光疗需要的辐照量相当。由于玻璃能够阻挡很大程度的紫外线，因此能够射入室内的光波更是以可见光波段为主(400-700nm)，而一般室内照明都是不含紫外光线的。因此，如果可以将环境光中的700nm以下的光能转换到660nm以上的深红或近红外光即可起到光疗作用。
4.申请人在先的专利申请cn109956977a中公开了光致发光(pl)的发射波长在681、709和738nm的各类有机发光材料，这些材料在受光照激发下，都可以发射峰值波长在660nm以上的深红及近红外光。但这些申请只公开了化合物，并且只提到将这些化合物作为发光材料掺杂在主体材料中，并搭配其他有机功能层制备成一个有机电致发光器件(oled)，这表明会有电流通过掺杂了有机发光材料的发光层，但并没有提到将这些有机材料作为一种光致发光材料来使用。
5.专利申请us20200176625a1中提到一种用于暖房照明的光学部件，通过将一系列荧光团散布在介质中，起到吸收峰值波长在400nm以下的光，并发射波长在400-1200nm的光的作用。该申请提出将这种光学部件设置在培育植物的暖房玻璃上，以此来提高植物的光照度。该申请的发明点在于将包含所述荧光团的光学部件应用于暖房场景以达到促进植物的光合作用的目的。因此，一方面其荧光团的出射的光是作用在植物上，另一方面其荧光团主要是吸收短波长的光将其转化成可以被植物利用的可见光范围，以更好的达到促进植物的光合作用的效果。而本技术主要吸收环境光(由图2可知，环境光以400nm以上的可见光为主)，且发射的是660nm以上的深红及近红外光，主要作用于人体肌肤起到光疗效果。
6.us20090204186a1公开了一种视网膜褪黑素抑制器，其包含镜片，镜片上镀有一种光致发光材料，例如量子点材料，使其在光激发下可以朝向人眼球发射蓝光，从而抑制褪黑素，同时还镀有一种滤光材料，对光致发光材料发出的光进行削弱。为了达到更好的照射效果，该申请还提出仅在部分区域设置光致发光材料以获得最佳照射角度。该申请中的光致发光材料必须发出蓝光(420-485nm)才能对褪黑素起到作用，这就要求吸收更高能量的光，例如紫外光(uv)。本技术中吸收的环境光中紫外光的成分非常微弱，主要依靠在400nm-700nm的可见光进行激发，并且利用光致发光材料发射峰值波长在660nm以上的深红及近红外光，其目的是为了对人体肌肤进行光疗。因此，本技术公开的光学器具无论从激发波长、到发射波长、到治疗目的都与该申请有本质不同。
7.us20180024377a1公开了一种带有标记功能的光学器具，其包含一个光学基底，在其上有一个使用光致发光材料作为标记使用，同时还有一层变色材料，当受到光化激发时，该变色材料能够给光致发光材料提供足够长的激发时间并使其发光，以此展示出标记图案。该申请中的光致发光材料必须是一种图形，而且仅在基板上占很小的一块区域，同时，该申请中的光致发光材料的激发是通过变色材料，而非本技术中的环境光；此外，由于该申请的光学器具起到标记的作用，因此其发射光需要是可见光，而本技术公开的用于光疗的器具发出的是人眼不敏感或不可见的深红及近红外光。
8.cn2838353y公开了一种发光伞，其在伞面的外轮廓边缘、伞帽和握柄上设置有光致发光层，面积有限，且主要是为了发出可见光提供装饰效果。本技术中的光致发光材料吸收环境光以发出的是波长在660nm以上人眼不敏感或不可见的深红及近红外光，以便朝向人体肌肤表面进行充足有效的光疗。
9.由上可知，目前市面上已有的具有光致发光层的光学器具，其发光层设置面积有
限且主要是用于标记和装饰的作用，并没有关注到如何研究制备一种具有光致发光层的光学器具，使得人们在佩戴或使用这类光学器具时，能够充分利用环境光中的能量，起到对人体进行光疗的功效。


技术实现要素：

10.本发明旨在提供一种光疗用光学器具以至少解决上述部分问题。
11.根据本发明的一个实施例，公开了一种光疗用光学器具，包含：
12.基板和至少一个光致发光层；
13.所述光致发光层包含至少一种光致发光材料；
14.所述光致发光材料吸收光谱的峰值波长在环境光的波长范围内，其发射光谱的峰值波长在660nm以上；
15.所述光致发光层至少设置在基板的一侧；
16.所述光致发光层的发射光基本朝向人体肌肤。
17.根据本发明的一个实施例，其中所述基板是柔性的。
18.根据本发明的一个实施例，其中所述基板的材质选自以下一种或几种：玻璃、塑料、半导体材料、带有孔隙的纺织品。
19.根据本发明的一个实施例，其中所述基板是生活物品的一部分。
20.根据本发明的一个实施例，其中所述生活物品选自以下一种或几种：镜片、伞面、遮阳帽、口罩、面罩、挡风玻璃、车窗、滑雪护目镜、防晒衣物、头盔。
21.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料包含以下一种或几种：量子点、荧光粉、有机发光材料、钙钛矿材料。
22.根据本发明的一个实施例，其中所述有机发光材料选自有机小分子材料。
23.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料的绝对量子产率(plqy)大于等于10％。
24.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料的绝对量子产率(plqy)大于等于20％。
25.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料的绝对量子产率(plqy)大于等于40％。
26.根据本发明的一个实施例，其中所述有机小分子材料能用作oled发光材料。
27.根据本发明的一个实施例，其中所述有机小分子材料是磷光发光材料。
28.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料吸收光谱的峰值波长小于700nm。
29.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料吸收光谱的峰值波长小于等于600nm。
30.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料吸收光谱的峰值波长小于等于550nm。
31.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料吸收光谱的峰值波长在日光光谱的波长范围内。
32.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料吸收光谱的峰值波长在日光光
谱中400-700nm的波段之间。
33.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料发射光谱的峰值波长在680-2500nm之间。
34.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光材料的发射光谱峰值波长在700-1400nm之间。
35.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光层的的发射光基本朝向人体的头部、面部、眼周、脖颈和/或四肢。
36.根据本发明的一个实施例，其中所述光学器具不包含额外的光源。
37.根据本发明的一个实施例，其中所述光学器具不包含电极。
38.根据本发明的一个实施例，其中所述光学器具进一步包含封装层。
39.根据本发明的一个实施例，其中所述封装层是薄膜封装层或盖片玻璃。
40.根据本发明的一个实施例，其中所述光学器具进一步包含紫外反射层，所述紫外反射层设置在所述至少一个光致发光层靠近人体的一侧。
41.根据本发明的一个实施例，其中所述光学器具进一步包含近红外反射层，所述近红外反射层设置在所述至少一个光致发光层远离人体的一侧。
42.根据本发明的一个实施例，其中所述基板或封装层包含所述紫外反射层。
43.根据本发明的一个实施例，其中所述基板或封装层包含所述近红外反射层。
44.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光层没有电流通过。
45.根据本发明的一个实施例，其中所述光学器具包含多个光致发光层。
46.根据本发明的一个实施例，其中至少两个所述光致发光层设置在所述基板的两侧。
47.根据本发明的一个实施例，其中至少两个所述光致发光层之间设置有紫外反射层。
48.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光层的面积占所述基板面积的50％以上。
49.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光层的面积占所述基板面积的70％以上。
50.根据本发明的一个实施例，其中所述光致发光层的面积占所述基板面积的90％以上。
51.根据本发明的一个实施例，还公开了一种光学物品，其包含前述任一实施例所述的光学器具。
52.根据本发明的一个实施例，其中所述光学物品是太阳镜，遮阳伞，帽子，口罩，面罩，挡风玻璃，车窗，滑雪护目镜，头盔或防晒衣物。
53.根据本发明的一个实施例，还公开了一种可穿戴光学物品，其包含前述任一实施例所述的光学器具。
54.根据本发明的一个实施例，还公开了前述任一实施例所述的光学器具的制备方法，其包括以下步骤：
55.(1)提供一个基板；
56.(2)将所述光致发光层至少设置在所述基板一侧，所述光致发光层包含至少一种
光致发光材料。
57.其中所述光致发光材料的吸收光谱的峰值波长在环境光的波长范围内，其发射光谱峰值波长在660nm以上。
58.根据本发明的一个实施例，公开了前述任一实施例所述的光学器具的制备方法，其包括以下步骤：
59.(1)提供一个基板；所述基板的材质选自以下中的一个或多个：玻璃、塑料、半导体材料、带有孔隙的纺织品。
60.(2)将所述光致发光层至少设置在所述基板一侧，所述光致发光层的面积占所述基板面积的50％以上，所述光致发光层包含至少一种光致发光材料。
61.其中所述光致发光材料的吸收光谱的峰值波长在环境光的波长范围内，其发射光谱峰值波长在660nm以上。
62.根据本发明的一个实施例，公开了前述任一实施例所述的光学器具的制备方法，其包括以下步骤：
63.(1)提供一个基板；所述基板选自镜片、伞面、遮阳帽、口罩、面罩、挡风玻璃、车窗、滑雪护目镜、防晒衣物或头盔。
64.(2)将所述光致发光层至少设置在所述基板一侧，所述光致发光层的面积占基板面积的50％以上，所述光致发光层包含至少一种光致发光材料。
65.其中所述光致发光材料的吸收光谱的峰值波长在环境光的波长范围内，其发射光谱峰值波长在660nm以上。
66.本发明公开了一种光疗用光学器具，其包含基板，基板的至少一侧镀有光致发光层，可以将环境光，优选地，400-700nm波段的光转换成波长在660nm以上的深红及近红外光，且覆盖基板表面至少50％的面积。光致发光层包含至少一种光致发光材料，包括但不限于荧光粉、有机发光材料、量子点材料以及钙钛矿材料等。这样的光学器具可以是包括但不限于太阳镜，遮阳伞，帽子，口罩，面罩，滑雪护目镜，头盔等。在烈日下，人们佩戴这样的器具，一方面光致发光材料可以吸收部分环境光，具有一定防晒效果，同时其还可发出深红及近红外光对皮肤进行治疗，此外，本技术公开的光学器具其本身也不包含额外的光源，既节省能量，又一举多得。
附图说明
67.图1a是不同波长的光在人体肌肤的穿透深度图。
68.图1b是不同生理物质(水、血红蛋白、氧血红蛋白及黑色素)对不同波段光的吸收图。
69.图1c是在不同色温下日光光谱中240nm-1500nm的光的辐照度曲线图。
70.图2a-2f是光学器具的结构示意图。
71.图3a是化合物1在激发波长为500nm下的发射光谱图。
72.图3b是化合物2在激发波长为500nm下的发射光谱图。
73.图4a是集成了光学器具的眼镜400a的结构示意图。
74.图4b是集成了光学器具的滑雪护目镜400b的结构示意图。
75.图4c是集成了光学器具的口罩400c的结构示意图。
76.图4d是集成了光学器具的头盔400d的结构示意图。
77.图4e是集成了光学器具的遮阳帽400e的结构示意图。
78.图4f是集成了光学器具的太阳帽400f的结构示意图。
79.图4g是集成了光学器具的防晒衣400g的结构示意图。
80.图5a是集成了光学器具的手持型阳伞500a的结构示意图。
81.图5b是集成了光学器具的户外大型遮阳伞500b的结构示意图。
82.图5c是集成了光学器具的车窗500c的结构示意图。
具体实施方式
83.如本文所用，“光致发光层至少设置在基板一侧”意指光致发光层可以“设置”在基板一侧，也可以同时设置在基板两侧。光致发光层与基板可以接触，也可以不接触(即两者之间可以存在其它层)。
84.如本文所用，“光致发光层的发射光基本朝向人体肌肤”旨在表明光致发光层的发射光能至少覆盖部分人体肌肤(包括但不限于人体头部、面部、眼周、脖颈和/或四肢)用于光疗；优选地，所述光致发光层50％以上的发射光能覆盖人体肌肤；更优选地，70％以上的发射光；最优选地，90％以上的发射光。
85.如本文所用，“近红外光”指的是波长在700-2500nm波段的光，尤其的，在光疗应用场景下，“近红外光”可以表示该波段中的一部分，例如700-1400nm的光。如本文所用，“紫外(uv)光”指的是波长小于400nm的光。如本文所用，“可见光”指的是波长在400-700nm的光。如本文所用，“深红光”指的是波长在660-700nm的光。
86.如本文所用，在某个波长“以上”指的是大于等于某个波长的波段，例如，在“660nm以上”，指的是波长≥660nm的光。相应的，在某个波长“以下”指的是小于(短于)等于某个波长的波段。例如，在“400nm以下”，指的是波长≤400nm的光。
87.如本文所用，“环境光”指的是周围环境射出的光，“日光”指的是宇宙中太阳辐射抵达地面的光(也包括月球反射太阳辐射抵达地面的光，例如月光)。如果在户外，“环境光”一般是日光；如果在室内，“环境光”一般包含射入室内的日光，以及室内照明所射出的光。由于地球表面大气层的存在，宇宙中的太阳辐射抵达地面时绝大多数紫外光及以下波段都被反射回了太空，因此户外“环境光”以可见光及部分近红外光(波长范围在400-1400nm)为主。一般建筑使用的玻璃都是具有防紫外效果的，室内人工照明(如白炽灯、荧光灯、led、oled等)通常都没有紫外波段，因而室内“环境光”中紫外波段微乎其微。
88.如本文所用，“有机小分子材料”是指不是聚合物的任何有机或有机金属材料。只要具有精确的结构，小分子的分子量可以很大。具有明确结构的树枝状聚合物可以被认为是小分子。优选地，有机小分子是指分子量在10000以下的有机化合物；更优选地，分子量在5000以下的有机化合物；最优选地，分子量在2000以下的有机化合物。
89.如本文所用，“量子产率”是指光化学反应中光量子的利用率。定义为进行光化学反应的光子与吸收总光子数之比。
90.一个晴朗正午的日光辐照度曲线图(色温6000k)如图1c所示(nathan downs et al.,international journal of research in education and science,volume 2,issue 1,winter 2016)，其中大体可以认为从400-700nm的波段是可见光波段，400nm以下的是紫
外及深紫外波段，700nm以上则包括近红外、红外及微波段。在一些海拔较高或者日照充足的地区，日光辐照度更为强烈。当人们在户外活动时，如果没有任何保护或防晒措施，这些辐照将完全射向裸露的皮肤。而目前市场上售卖的防晒霜多数是采用将日光中的紫外线反射出去的方式达到保护人体肌肤不受紫外辐射伤害的效果。但从另一方面看，这部分高能量的紫外光完全可以利用起来作为一个激发光源，激发某种光致发光材料使其发出特定波长的光。事实上，不仅仅是紫外光，其他波段的光(包括但不限于蓝光、绿光、黄光、红光等)都可能作为激发光源，射向某种光致发光材料使其发出更长波长的光。例如，一个峰值波长为400nm的紫外光可以激发pbs量子点使其发出峰值波长在800nm的光，一个峰值波长为600nm的红光可以激发pbs量子点使其发出峰值波长在1100nm的近红外光。(http://www.mesolight.cc/products/yrxpbs.html)。大量医学研究证明600-1400nm波段的辐射是光疗的最佳窗口，既能深入人体肌肤，又能不被各种生理物质吸收。而当人们暴露在日照下时，完全可以利用这些日光来进行光疗，尤其是将大量可见光的辐照转换成长波长的、适合光疗的波段。由于人眼对660nm以上波段的光很不敏感，对于700nm以上的光几乎无法辨识，因此，如果将环境光，优选地，日光中短于700nm波段的光转换成660-1400nm的光，并照射在人体肌肤表面，则既能进行光疗，又不会影响正常的视觉，可谓一举多得，是对能量的充分利用。
91.图2a为一种光学器具200的结构示意图，其包含一个基板201，光致发光层202，封装层203，近红外反射层204和紫外反射层205，其中封装层203、反射层204和205为可选层。基板201是对近红外光具有高透过率的材料，透过率在50％以上，优选地在70％以上，更优选地，在90％以上。基板201不一定是在可见光范围内具有高透过率的材料，但是优选地，基板201在可见光范围内也具有高透过率，例如玻璃、塑料、或是带有孔隙的纺织品。基板可以是其他物件的一部分，包含但不限于镜片、伞面、遮阳帽(包括帽檐)、口罩、面罩、挡风玻璃、车窗、滑雪护目镜、防晒衣物、头盔(包括头盔面罩)等。在基板201上设置一层光致发光层202，为了达到尽可能大的照射面积和光疗效果，光致发光层202的面积可以占基板面积的至少50％以上，优选地，70％以上，更优选地，90％以上。光致发光层202中包含光致发光材料，其吸收环境光，优选地，日光，更优选地，日光中波长在400-700nm的波段，其发射光谱峰值波长在660nm以上，优选地，在700-2500nm之间，更优选地，在700-1400nm之间。其中，光致发光材料包含但不限于，荧光粉、量子点、有机发光材料和钙钛矿材料等。例如，专利申请ep2480626a2、cn107573937a、cn109810709a、cn113845911a都提到使用无机材料制成荧光粉，可以将紫外、蓝、绿波段的光下转换到近红外波段。一般基于pbs(硫化铅)的量子点可以将短光谱下转换至近红外至红外段，但是pb(铅)是一种有毒物质，在欧盟等多国都属于严格限用材料。us10517967b2提到一种被包裹(capped)sns量子点材料，可以将690nm的激发光下转换至820-835nm的近红外光。钙钛矿材料是一类新型的有机无机复合材料，通常具有abx3的特定晶型。钙钛矿材料也是一种光致发光材料，并可以在激发下发出近红外光。例如专利申请cn114196404a中公开了一种可以在464nm光的激发下发射峰值波长为766nm的光的双钙钛矿材料。最后，有机小分子材料通常也是一种光致发光材料，优选地，有机电致发光器件(oled)中的发光材料(emitter)，因为其通常具有很高的绝对量子效率。尤其是磷光发光材料通过改变基团位置和组分，可以调控材料的发射波长及峰形，以此在深红及近红外波段发光。为了提高光致转换效率，光致发光材料的绝对量子产率应在10％以上，优选
地，在20％以上，更优选地，在40％以上。光致发光层202中的光致发光材料在吸收了700nm以下的光波后可以转换成660nm以上波段的深红及近红外光，优选地，在680nm-2500nm波段，更优选地，在700-1400nm波段的光，并沿着图2a中箭头方向出射。光致发光层202发出的光能射向人体肌肤，其出射光能覆盖包括但不限于，人体头部、面部、眼周、脖颈和/或四肢等身体各部位的肌肤。为了保护光致发光材料不受环境(如水、氧等)或物理损坏，封装层203可以设置在光致发光层202远离基板的一侧。封装层203可以是玻璃盖片并用uv固化胶与基板粘合，但是这种方式会增加体积和重量，且不与柔性基板兼容。优选地，封装层203是柔性薄膜，例如塑料膜等，更优选地，是在真空舱室内镀的半导体薄膜或有机薄膜或以上各种形式的组合，其中有机薄膜还可以使用溶液法制成，例如旋涂法(spin coating)、刮印(screen printing)、喷墨打印(ink jet printing，ijp)等方法。除此之外，还可以在光致发光层202和封装层203之间设置近红外反射层204，用以将光致发光层202出射的波长超过660nm的近红外光反射向基板201一侧，即射向人体肌肤一侧。尤其的，对于像量子点、钙钛矿之类的发射光谱较窄的材料，近红外反射层204可以制备成仅反射光致发光层202的发射光谱峰值波长的光。这样，近红外反射层204一方面可以将大部分光致发光层202朝向封装层203一侧出射的光反射向人体表面(箭头方向)，另一方面，也不会将日光中固有的近红外波段光过多地反射走。类似的，虽然日光中290-400nm波段的uv光辐照度仅仅是总辐照中很小的一部分，但我们也可采用相似的方式，在基板201和光致发光层202之间设置紫外反射层205，用以反射日照中的紫外光使其被电致发光层202充分吸收、转化，同时也避免没有被完全转换的紫外光漏射向人体肌肤。近红外反射层204和紫外反射层205可以都是以布拉格衍射原理制备的光学薄膜。近红外反射层204还可以采用钙钛矿氧化物材料制备，具体可参考例如专利us10144832b2中提到的一种组分，在此不再赘述。紫外反射层205也可以是采用包含氧化钛(tio2)或银颗粒等涂层来实现。需要注意的是，本技术的光学器具中的光致发光层没有电流通过，这与利用光致发光层做电致发光器件有本质区别。同时，本技术中的光学器具没有额外电致发光的光源(例如oled、led、荧光灯、白炽灯等)。本技术的光学器具利用的是环境光，尤其是日光光源，因此更加环保、可持续，降低了能耗，节约了能源。这一点也与很多在oled或led上设置下转换层的技术有本质区别。
92.图2b为另一种光学器具210的结构示意图，其将光致发光层212、封装层213、近红外反射层214以及紫外反射层215设置在了基板211之下，出射光仍然朝向人体肌肤一侧(如箭头所示)。此时，封装层213应对波长在660nm以上的光具有高透过率，优选地，对波长在400nm及以下的光不具有透过率。图2c为另一种光学器具220的结构示意图，光学器具220包括基板221，光致发光层222，封装层223，近红外反射层224和紫外反射层225。其中，紫外反射层225选择在环境中性质稳定的材料即可将其设置在基板221之下。最后，在如图2d所示的另一种光学器具230的结构示意图中，仅包含基板231、光致发光层232和封装层233，其中光致发光层232设置在基板231和封装层233之间。此时，基板231选择至少对660nm以上波段的光具有高透过率的材料，透过率在50％以上，优选地在70％以上，更优选地，在90％以上，优选地，基板231可以包含紫外反射层，即反射波长在400nm以下的光。基板231可以是以布拉格衍射原理制备的光学薄膜，包含半导体膜层。封装层233也可以包含近红外反射层。当然，封装层233和基板231的物理位置也可以对调，图中不再画出。为了增加光学器具对日光的吸收，还可以将光致发光材料设置在基板的两侧，如图2e所示的光学器具240。光学器具
240包含一个基板241，在其两侧分别设置有光致发光层2421和2422，这两个光致发光层可以选择相同材料，也可以不同，优选为相同材料。在光致发光层2421和2422远离基板的一侧分别设置有封装层2431和2432，起到保护光致发光层不被环境中水、氧破坏、以及不直接被人体碰触到的作用。另一种光学器具250的结构示意图如图2f所示，其在基板251上设置有第一紫外反射层2551，其上设置有第一光致发光层2521，之后继续设置第二紫外反射层2552，紧接着设置第二光致发光层2522，并在其上设置封装层253，以及在封装层与第二光致发光层2522间设置可选层红外反射层254。如图2f所述的光学器具250的结构可以利用多层较薄的光致发光材料来提升转换效率，起到更好的光疗效果。当然，类似的，光学器具还可以包含3层甚至更多的光致发光层，此处不再画出。
93.以下我们列举了两种结构不同的能用作本发明中的光致发光材料的磷光发光化合物的具体示例：
94.我们选择了两种结构不同的能用作oled中的磷光发光材料(化合物1和化合物2)分别测定了它们的光致发光(pl)光谱，如图3a-3b所示。化合物1和化合物2的具体结构如下所示：
[0095][0096]
以上2个化合物的光致发光(pl)光谱分别如图3a-3b所示。低温光致发光(pl)光谱测试方法：使用上海棱光技术有限公司生产的型号为棱光f98的荧光分光光度计，测定了相关化合物的低温光致发光光谱。将待测样品用无水2-甲基四氢呋喃溶解，配制成浓度为10-5
mol/l的溶液，然后将样品装入低温样品管中，再放入杜瓦瓶中，杜瓦瓶中装入液氮，液氮量不超过其容积的1/3。再根据相应化合物性质选择激发波长对待测样品进行扫描，得到其低温光致发光光谱，并可从光谱上直接读取峰值波长(λ
max
)对应的数据。
[0097]
具体来看，化合物1在500nm的激发波长下的发射光谱如图3a所示，其发射光谱的峰值波长(λ
max
)可以达到668nm，且峰形宽，包含更多近红外(700nm以上)光；化合物2在500nm的激发波长下的发射光谱如图3b所示，其峰值波长(λ
max
)为687nm。尽管如图3b这种具有窄峰宽波形的发光材料在有机电致发光器件中由于色彩饱和度更好，效率更高具有优势，但是在应用到光疗中，具有如图3a这种宽光谱的有机小分子材料反而更受欢迎，这也是和直接用这些化合物制成有机电致发光器件的很大不同。以上有机小分子材料(oled发光材料)都是在500nm以上的光激发下发射峰值波长在660nm以上的深红或近红外光，这些波段的光都可以穿过人体肌肤表皮抵达真皮层，从而实现光疗效果。
[0098]
如前所述，除了需要满足深红及近红外发光外，为了提高光致转换效率，光致发光材料的绝对量子产率也应在10％以上，优选地，在20％以上，更优选地，在40％以上。基于此，我们同时测量了化合物1和化合物2的绝对量子产率(plqy)。
[0099]
plqy的测试方法：使用日本hamamatsu生产的型号为c11347-11的绝对量子产率测试仪，测定相关化合物的绝对量子产率(plqy)数据。首先进行样品制备：在真空度约为10-6
torr的情况下以的速率将样品蒸镀在石英基片上制备成待测薄膜，为防止浓度过大引起化合物猝灭现象发生，上述2个化合物分别以2％wt的掺杂浓度掺于主体材料化合物h-1中形成2个薄膜样品，样品的总厚度为200nm。其次进行plqy测试：首先用多波长激发(scan)模式进行仪器允许波段(250nm-850nm)范围内扫描，之后选定最佳激发波长并用单波长激发(single)模式测量其绝对量子产率(plqy)数据，测试时的操作均在手套箱内完成。最佳激发波长的选择依据为：能够激发样品且plqy最高时对应的激发波长，本技术化合物的plqy测试的选择的激发波长为300nm。测试得到的化合物1、化合物2的绝对量子产率(plqy)分别为45％，23％(见表1)。需要注意的是，这里测试时使用的主体材料化合物h-1仅是起到稀释的作用，以防止在测量时由于浓度过大引起化合物猝灭现象发生，在实际使用中并不一定需要搭配化合物h-1。
[0100]
主体化合物h-1的分子结构如下：
[0101][0102]
表1化合物1和化合物2的plqy数据
[0103]
化合物编号plqy(％)化合物145化合物223
[0104]
由图3a-3b以及表1中的数据可知，有机小分子材料化合物1和化合物2不仅发射波长满足光疗应用的要求，它们具有的较高的plqy也代表着较高的转换效率。例如一个晴天的正午户外，在环境光中400-700nm波段的辐照度为30mw/cm2时，对于化合物1来说，其下转换后的出射光的辐照度可以达到30
×
45％＝13.5mw/cm2，相较于文献报道(chan hee nam et al.,dermatologic surgery,2017,43:371-380)中使用的辐照度为7.5mw/cm2的峰值波长在640-680nm的led光源，这个能量几乎翻倍，因而可以带来更高效的光疗效果。对于化合物2来说，其下转换后出射光的辐照度也可以达到6.9mw/cm2，加上环境光中本身在660nm以上的光的辐照度，其也完全可以满足光疗应用的需求。同时，佩戴led类的光疗产品一般使用时间为每次10-15分钟，以保证有5.17j/cm2的能量。但在环境光中，由于不需要额外佩戴任何器具，在工作、生活的同时即可进行光疗，相当于其治疗时间增长。所以虽然对于化合物2来说辐照度略低于7.5mw/cm2的led类光疗产品，但在环境光12分钟(化合物2)的照射下也能达到5.17j/cm2的能量，起到光疗效果。需要注意的是，以上两种化合物仅作为示例，其它满足条件的有机小分子材料也可作为光致发光材料应用于本发明的光学器具中。
[0105]
图4a-4g展示了一系列可以使用上述具有光疗效果的光学器具的可穿戴物品。图4a是一个包含上述光学器具的眼镜400a的结构示意图，尤其的，其镜片部分可以包含本文
所公开的光学器具，镜片可以是基板，光致发光层可以镀在基板(镜片)朝向人脸的一侧，也可以镀在远离人脸的一侧(朝向日光)。优选地，眼镜400a是太阳眼镜。类似的，图4b所示是一个使用上述光学器具的滑雪护目镜400b的结构示意图，同样，可以在镜片的任意一侧镀光致发光层。眼镜400a和护目镜400b都可以将日光中的部分波段(优选400nm-700nm的波段)转换成深红及近红外光，对眼部肌肤进行光疗。此时，光致发光层的面积占整个镜片面积的50％以上，优选地，光致发光层设置在眼周区域，而不覆盖眼球区域，避免出射光直接射向眼球。除了对眼部进行光疗外，还可以如图4c所示在一个口罩400c上集成上述光学器具，即可对面部肌肤进行光疗。此时，基板可以是口罩本身，则可以将光致发光层镀在口罩远离人脸的一侧(朝向外部环境的一侧)，以确保不直接接触人体肌肤；也可以是将整个光学器具集成到口罩上，优选地，集成在口罩远离人脸的一侧。由于大部分口罩是无纺布制成，中间留有孔隙，且口罩一般较薄，这些均保证了红外光的透过。光致发光层的面积可以占整个口罩面积的50％以上。或者，还可以在如图4d所示的头盔400d上集成上述光学器具。可以在头盔400d的面罩部分401d上集成上述光学器具，或者直接以面罩作为基板，在其任意一侧设置光致发光层，优选的，在朝向环境的一侧设置光致发光层。此时面罩部分的光致发光层可以将日光中的部分波段转换到深红及近红外光对面部肌肤进行光疗。此时光致发光层的面积占整个面罩(不包括头罩部分)面积的50％以上。也可以在头盔400d的头罩部分402d上集成上述光学器具，或者直接以头罩作为基板，优选在其远离头部的一侧(即朝向环境的一侧)设置光致发光层以避免直接接触人体肌肤，即可将日光中的部分波段转换到深红及近红外光对头皮进行生发治疗。此时，头罩的材质应当对深红及近红外光具有较高的透过率。光致发光层的面积至少占头罩(不包含面罩部分)表面积的50％以上。当然，也可以同时在面罩部分401d和头罩部分402d同时设置光学器具，同时对面部和头部进行光疗。另外，还可以将这种具有光疗效果的光学器具集成在帽子上，尤其是遮阳帽上，如图4e和4f所示。在图4e所示的遮阳帽400e上，可以将上述光学器具集成在帽檐上，或者帽檐自身就是基板，则光致发光层可以设置在帽檐的任意一侧。这时，光致发光层即可将日光中的部分波段(优选400nm-700nm的波段)转换成深红及近红外光，光致发光层的至少部分发射光能覆盖人脸肌肤进行光疗，类似的，此时帽檐的材质应当对深红及近红外光具有较高的透过率。而在图4f所示的太阳帽400f中，既可以将光学器具设置在帽檐401f上，也可以设置在冒顶402f上，或者同时在两个部分都设置。同样设置在帽顶402f上的光学器具优选设置在远离头部一侧以避免直接接触人体肌肤，帽体的材质优选为对深红及近红外光具有较高的透过率的材质。光致发光层的面积占帽檐和/或帽顶面积的至少50％。最后还可以将这种光学器具集成在衣物上，如图4g所示的防晒衣400g，光致发光层占整个防晒衣表面积的50％以上。可以在防晒衣400g朝向环境的一侧设置光学器具，或直接将衣服面料作为基板，在其上集成光致发光层，此时衣服的面料优选为对深红及近红外光具有高透过率的材料。当使用者身着这样的防晒衣400g在户外活动时，光致发光层可以将日光中的部分波段转换成深红及近红外光对身体肌肤进行光疗，同时由于吸收了紫外线，还可以起到防晒作用。注意，图4g只是一种示意，类似的防晒衣物还可以是防晒袖套、围脖等。
[0106]
上述具有光疗作用的光学器具还可以集成在其他非穿戴物品上，如图5a-5c所示。图5a和5b所示分别为手持型阳伞500a和户外大型遮阳伞500b的结构示意图，可以在其上的任意一侧集成光学器具，或者直接以伞面为基板，在其上设置光致发光层。伞面材质应对深
红及近红外光有较高透过率。这样在烈日下，遮阳伞500a和500b除了可以遮挡强烈的日光之外，还可以将日光中的短波长光转换成深红及近红外光对人体肌肤进行光疗，同时由于消耗了紫外光进一步增加了防晒效果。此时光致发光层面积占整个伞面面积的50％以上。另外，还可以在车窗上设置这样的光学器具，如图5c所示的车窗500c上可以设置光致发光层，将车外的日光中的部分波段(优选400nm-700nm的波段)转换成深红及近红外光对人体肌肤表面进行光疗。光致发光层的面积占整个车窗面积的50％以上。
[0107]
本发明公开的光学器具，可以将环境光，优选地，日光中的400-700nm波段的光转换到660nm以上的深红及近红外光，从而对人体肌肤进行光疗。这样的光学器具可以集成在多种物品上，例如眼镜、遮阳伞、帽子等，在保障正常功能外也不需要在光学器具中包含额外的光源，既降低了能耗还可以便利地提供额外的光疗，并有一定的防晒效果，可谓一举多得。
[0108]
应当理解，这里描述的各种实施例仅作为示例，并无意图限制本发明的范围。因此，如本领域技术人员所显而易见的，所要求保护的本发明可以包括本文所述的具体实施例和优选实施例的变化。本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代，而不脱离本发明的精神。应理解，关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。