基于非辐射能量转移的固态光照设备

摘要

提供了一种光照设备，包括：波长转换层，波长转换层包括配置成吸收能量以达到激发状态的光子发射施体，以及光子发射受体；配置成向施体提供能量使得施体达到激发状态的能量源；其中施体和受体选择和布置在距彼此的一定距离处，使得发生从施体向受体的激发能量的非辐射转移，并且其中受体配置成在能量转移之后在第二波长处发射光子；光照设备进一步包括周期性等离子体天线阵列，其布置在基板上并嵌入波长转换层内，并且包括布置在天线阵列平面中的多个单独天线元件，等离子体天线阵列配置成在第二波长处支持第一晶格共振，其源于单独天线元件中的局部表面等离子体共振向包括等离子体天线阵列和波长转换层的系统所支持的光子模的耦合，其中等离子体天线阵列配置成包括等离子体共振模，使得从等离子体天线阵列发射的光具有各向异性的角分布。

说明书

技术领域

本发明涉及光照设备。特别地，本发明涉及具有改进的发射属性的光照设备。

背景技术

对于在照明应用中使用的发光二极管（LED）而言，期望的是提供具有与白炽照明所产生的色温近似相当的色温的基本上白色的光。

来自LED的白光通常通过使用发射具有450nm左右的波长的蓝光的pn二极管来提供，其中使用布置在二极管顶部、附近或者距二极管一定距离处的一种或多种波长转换材料将一部分蓝光转换成较长的波长。通过将经转换的光与未被吸收的蓝光进行组合，可以获得被感知为白光的适度宽带频谱。

当前，在大多数商业应用中，波长转换材料直接应用在LED上。而且，波长转换材料应当是散射的以便获得颜色在角度方面的低变化。这意味着蓝光也将被后向散射到二极管中，这导致LED中的吸收损耗。此外，通常为磷光体的波长转换材料的有源成分是各向同性的发射器，这意味着在所有方向上发射相同量的经波长转换的光。这导致进一步的损耗，因为仅一部分光通过发光设备的输出表面逃逸。

减少损耗的问题已经例如通过使用不太散射的磷光体以减少被二极管后向散射和吸收的蓝光的量而解决。然而，来自磷光体的各向同性发射仍存在。

通过引入其中可以修改发射方向的光子带隙材料，也可以增加离开发光设备的光的量。然而，为了能够控制发射方向，光子带隙材料需要由具有高折射率反差的材料制成，必须形成和图案化大纵横比孔或柱，尺寸控制非常严格，并且材料必须是发光的，其将引发散射损耗。此外，光子带隙材料仅在垂直于材料的表面的平面中（即，在平行于孔或柱的方向上）真正有效。

相应地，用于增加发光设备的发射效率的所建议的方案经受难以克服的固有缺陷。

发明内容

鉴于以上提到的发光设备的期望属性以及现有技术的以上提到的缺陷和其它缺陷，本发明的一个目的是提供一种改进的发光设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种光照设备，包括：波长转换层，其包括配置成吸收能量以达到激发状态的光子发射施体，以及光子发射受体；配置成向施体提供能量使得施体达到激发状态的能量源；其中所述施体和所述受体选择和布置在距彼此一定距离处，使得发生从所述施体到所述受体的激发能量的非辐射转移，并且其中受体配置成在能量转移之后在第二波长处发射光子；光照设备进一步包括周期性等离子体天线阵列，其嵌入所述波长转换层内，并且包括布置在天线阵列平面中的多个单独天线元件，所述等离子体天线阵列布置成在第二波长处支持第一晶格共振，其源自单独天线元件中的局部表面等离子体共振向包括所述等离子体天线阵列和波长转换层的系统所支持的光子模的耦合，其中所述等离子体天线阵列配置成包括等离子体共振模使得从所述等离子体天线阵列发射的光具有各向异性的角分布。

等离子体的场是指小传导结构（典型地，金属结构）与光的相互作用，其中金属结构的尺寸与光的波长相似。金属中的传导电子响应于外部电场，并且电子能够在驱动光学频率下振荡，从而留下拉回电子的带更多正电的区域。由于金属结构的小尺寸的缘故，共振能够达到可见光的频率。作为结果，金属结构可以具有大散射截面，其允许与入射在金属颗粒上的任何光或者与紧密接近金属颗粒而生成的任何光的强相互作用。

已经发现，规则阵列表现出发射的定向性方面的强烈增强，这归因于混合耦合的局部表面等离子体共振（LSPR）和光子模，其也被称作混合晶格等离子体光子模或者等离子体-光子晶格共振。发射的定向性增强在本文中称作各向异性的发射，即，非朗伯型发射。

光学天线的有序阵列支持集体共振。当辐射的波长为阵列的周期的量级时，衍射级可以在阵列的平面中辐射。这样，由单独颗粒所维持的局部表面等离子体激元可以经由衍射而耦合，从而引起被称为表面晶格共振（SLR）的集体、晶格诱发的混合光子-等离子体共振。这些非局部模在若干晶胞之上延伸，从而使来自发射体的发射的集体增强分布在大体积之上成为可能，如固态照明中所要求的那样。

在此，利用作为集体纳米天线起作用的纳米颗粒的周期性阵列。这些阵列维持集体等离子体共振。一方面，金属化纳米颗粒具有允许波长转换材料中的磷光体的共振激发的大散射截面，由此增强光的转换。另一方面，集体等离子体共振使得能够对发射的角图案进行成形，从而将大部分光成束到某个波长范围处的限定方向上的非常窄的角范围中。因此，定向性增强被解释为以下二者的组合：波长转换介质的激发方面增加的效率，以及磷光体向阵列中的延伸等离子体-光子模的发射和随后向自由空间辐射的出耦合的出耦合效率的增强。

周期性等离子体天线阵列例如可以形成在衬底上，此后其在最终设备中可以或可以不布置在衬底上。包括天线阵列的波长转换层例如可以独立提供，或者其可以布置在适当的能量源上。

在WO2012/098487中以及未公布的欧洲专利申请EP13179374中可以找到等离子体天线阵列的功能和配置的更详细描述。

本发明是基于以下认识：通过配置等离子体天线阵列使得其支持共振模并且将光子发射体布置成紧密靠近天线阵列，可以实现各向异性的光分布。

在包括波长转换颗粒（例如，磷光体）的设备中，已经发现，通过增加波长转换层的消光系数可以很大程度地改进基于等离子体的波长转换层的总体量子效率。例如，可以通过增加波长转换材料（其一般地可以称作磷光体）的浓度来增加消光系数。然而，在磷光体的内部量子效率由于猝灭而开始降低之前，存在关于磷光体的浓度可以增加多少的限制，这进而减小了设备的总体量子效率。

鉴于此，发明人已经进一步认识到，通过以施体和受体形式提供波长转换系统可以增加设备的总体量子效率，其中从施体到受体发生非辐射能量转移，并且其中随后由受体发射光子。由此，通过包括受体和天线阵列的耦合系统发射由受体发射的第二波长的光子。

从外部能量源向施体提供能量以促使施体达到激发状态，这在下面详细讨论。

由施体吸收的能量的大部分可以被转移到受体，并且因此，施体-受体系统的发射频谱由受体确定。由于吸收体的数目的增加，消光系数大幅增加。该组合系统的量子效率仍然为高，因为非辐射能量转移过程的效率非常高，并且没有诱发施体和受体的浓度猝灭。非辐射能量转移过程被称为福斯特共振能量转移（FRET），其是描述施体和受体之间的能量转移的机制。FRET是基于经由非辐射偶极子-偶极子耦合的能量转移，并且转移的效率与施体和受体之间的距离成反比。

在当前上下文中，施体/ 受体应当理解为能够通过能量的添加而在能量方面提升至激发状态的任何原子、分子、颗粒或结构，并且其中到较低能量状态中的弛豫可以通过光子的发射而发生。施体和受体也可以称作光子发射体，或更一般地称作发射体。相应地，尽管施体可能能够发射光子，但是替代地，借助施体/受体布置，施体向受体转移能量，受体进而发射光子。由于光照设备发射的光的期望波长对应于受体发射的第二波长，所以期望的是具有施体和受体之间的高转移效率，以抑制具有较短波长的来自施体的光子的发射。

根据本发明的一个实施例，受体可以有利地具有对应于所述第二波长的第一能级和高于第一能级的第二能级，并且施体可以具有与受体的第二能级匹配的能级。施体的能级与受体的能级匹配一般意味着它们基本上相同。然而，如果存在与受体的第二能级重叠的施体级的宽共振使得非辐射能量转移可以发生，则能级也可以匹配。在此，相对于公共参考级E0限定能级，并且这些因此是相对级。因此，能够理解的是，所匹配的并不是材料的绝对能级，而是第一和第二能级相对于施体或受体的“基态”的能量差。因而，相应的第一和第二能级应当理解为与参考能级E0比较的相应能量差。

施体配置成在吸收对应于施体中的能级的能量时达到激发状态。在半导体中，能级典型地对应于带隙，并且从价带向导带激发电子所要求的能量至少等于带隙。在实施例中，受体具有对应于要由光照设备发射的光的波长的第一能级，以及第一能级上方（即，针对半导体受体的导带上方）的第二能级。由此，在具有对应于施体的带隙的能量的经激发的施体和受体的第二能级之间可以发生非辐射能量转移。在能量转移已经发生之后，经激发的受体在从导带向价带发生辐射复合之前可能向下弛豫至第一能级，使得发射光子。相同的推理适用于施体和受体是有机半导体的情形，其中价带被称作最高占据分子轨道（HOMO），并且导带对应于最低未占分子轨道（LUMO），并且带隙被称作HOMO-LUMO隙。原则上，为了发生FRET，施体的发射频谱必须与受体的吸收频谱重叠。

在本发明的一个实施例中，施体浓度和受体浓度有利地选择成使得从施体到受体的激发能量的非辐射转移具有高于0.9的效率。期望的是，从光照设备发射的尽可能多的光具有与受体发射的光子的波长对应的波长，其进而耦合至等离子体天线阵列以实现期望波长的光的各向异性发射。因而，高效率的非辐射能量转移意味着来自施体的辐射复合被抑制。一般地，非辐射转移的效率取决于施体和受体之间的平均距离，其进而是针对给定施体/受体组合的波长转换层中的施体和受体浓度的函数。在高于0.9的效率的情形中，以及在高于0.95的实施例中，非常少的施体发射或者没有施体发射将是可检测的，并且发射频谱的形状将与受体的情况完全相似。

根据本发明的一个实施例，施体浓度和受体浓度之间的比率至少是1:1。比率例如可以在1:1至5:1的范围中。最佳的施体/受体比率部分地由受体浓度确定，受体浓度不应当过高，因为当受体过于彼此接近时，受体量子效率的猝灭可能减小总体系统效率。相对于受体浓度而增加施体浓度增强了波长转换层中的吸收。然而。最大的施体/受体比率可能受限制，因为如果施体开始过于彼此接近，则可能是不利的。为了确定最佳的比率，还必须考虑受体激发状态的寿命和用于非辐射转移的时间。一般地，当施体被激发并且准备转移能量时，必须存在处于基态中以准备接收能量的可用受体。

在本发明的一个实施例中，施体和受体可以有利地是选自包括稀土离子、染料分子和量子点的组的点发射体。原则上，在当前上下文中，可以使用其中激发可以导致光子的发射的任何点发射体，并且可以基于手头应用的期望波长和材料属性来选择点发射体。

根据本发明的一个实施例，施体可以有利地是发射具有从500nm至580nm的波长的绿光/黄光的染料分子或量子点。此外，受体可以有利地是发射具有从580nm至630nm的波长的红光的染料分子或量子点。通过基于FRET而组合两个高效率耦合的染料，可以实现高消光系数。这两种染料是吸收蓝光并发射绿光的绿染料以及吸收蓝光和绿光并发射红光的红染料。由于绿染料的发射频谱和红染料的吸收频谱的重叠的缘故，当它们混合在相同的波长转换层中，可以从绿染料分子向红染料分子发生强烈FRET。由绿染料分子吸收的大部分能量可以被转移至红染料分子，并且因此，由红染料确定这两种染料的组合系统的发射频谱。由于吸收体的数目方面的增加，消光系数大幅度增加。由于FRET效率非常高，并且没有诱发绿和红染料的猝灭，所以该组合系统的量子效率仍然为高（接近1）。

根据本发明的一个实施例，施体和/或受体可以有利地是二萘嵌苯染料分子。基于二萘嵌苯的染料分子在针对发光二极管的波长转换领域中是已知的，并且已经发现，两种不同的基于二萘嵌苯的染料分子的组合提供高FRET效率和高消光系数。也可以使用其它类型的染料，例如基于CdSe, ZnSe, InP QDs等的染料。

在本发明的一个实施例中，施体浓度和受体浓度可以有利地选择成使得包括等离子体天线阵列的波长转换层的所得消光系数和量子效率高于仅包括施体和受体中的一个的波长转换层以及类似的总体消光的情况。耦合到等离子体天线阵列的波长转换层的消光系数和量子效率由波长转换颗粒的浓度确定。然而，作为一般原则，由于波长转换颗粒的浓度增加而引起猝灭的缘故，量子效率随着消光系数的增加而降低。因而期望的是，在不引入与过高浓度的波长转换颗粒有关的缺陷的情况下，实现耦合的施体-受体系统的有利效果。

根据本发明的一个实施例，光照设备还可以包括配置成向施体提供能量使得施体达到激发状态的能量源。提供给施体的能量必须等于或高于典型地对应于带隙或HOMO-LUMO隙的施体的能级。施体还可以包括高于第一能级的附加能级，使得施体可以更容易地吸收比带隙更大的能量。原则上，任何外部能量源可以用于激发点发射体，例如具有足够高能量（即，高于第一能级）的光子或电子，x-射线或伽马辐射、热量、电子-空穴对的注入等等。

另外，能量源例如可以是光子发射体、电子发射体、x-射线发射体、伽马-射线发射体或电子-空穴对。电子可以例如由阴极射线管（CRT）发射，x-射线/伽马-射线例如可以从真空管、伽马射线（CT）提供。

在本发明的一个实施例中，光子发射体有利地可以是发光二极管或固态激光器。经常使用基于半导体的光子发射体并且其可以容易地与以上提到的发光设备集成。

根据本发明的一个实施例，等离子体天线阵列可以有利地配置成包括平面外非对称的等离子体共振模。通过将等离子体天线阵列配置成提供非对称光发射，由天线阵列发射的更多光可以朝向光照设备的发射表面进行发射。这引起光照设备的增加的总体效率，因为所生成的光的更大部分从设备的所选发光表面进行发射。光照设备可以配置成使得光主要地通过衬底发射或者从远离衬底的波长转换层发射。例如通过使天线元件非对称（例如，具有角锥体、截头角锥体、圆锥体、或者截头圆锥体的形状），可以实现平面外非对称的等离子体共振模。由此，针对每个天线元件的所得共振模变得不对称，这进而导致非对称的光发射属性。天线元件的非对称形状是指在平行于天线元件的纵轴的平面中这样的元件的截面（即，“立式”天线元件在竖直平面中的截面）的非对称性。

天线元件的锥化对于发射的非对称性是重要的。特别地，非对称性是基于天线元件中的电和磁共振的同时激发。如将在下面进一步解释的，通过对称性破缺增强的主要是磁和磁-电（交叉耦合）响应。磁响应是天线元件对入射光的磁场的响应，而磁-电是指通过入射磁场对电场的激发，并且反之亦然。

从电动力学知晓的是，耦合到单个磁偶极子的单个电偶极子可以根据偶极子的相对相位而调整前向/后向散射比率。通常，大多数材料不具有光学频率处的磁响应，因此很难针对光发现该效应。然而，金属化纳米结构可以设计成维持与其电激发相当的强度的磁激发。另外，这两种不同的激发可以交叉耦合，从而导致磁-电响应。

增加天线元件的锥化使得磁响应和磁-电响应二者增加，其中锥化是指基底处的直径或边长与顶部处的直径或边长的比率。因而，通过增加锥化，这两种响应增加，并且可以设计表现出增加的非对称性的天线阵列。还要注意，来自这些结构的发射的非对称性依赖于这些具有类似幅度的电和磁激发。

根据本发明的一个实施例，天线阵列可以有利地包括多个截头角锥体天线元件，其具有110nm至130nm范围中的顶边长、135nm至155nm范围中的底边长和140nm至160nm范围中的高度，并且其中天线元件布置在具有大约400nm的晶格常数的正方形阵列中。边长是指矩形或正方形或三角形的边长。一般地，参照之前提到的尺寸范围，相比于朝向可见频谱的红端共振的较大天线元件，基于较小天线元件的阵列朝向可见频谱的蓝端共振。天线元件的总体尺寸对于局部等离子体共振是重要的。基底和顶部支持局部模，其中顶部和底部的尺寸方面的差异拓宽了天线的组合局部共振。对于截头天线元件的顶部和底部，存在不同的共振，并且顶部和底部共振可以彼此耦合。然后，天线元件的高度将引入相位延迟并且管控共振的耦合，由此确定发射的非对称性，这部分地是源于由于电子和磁共振所引起的阻滞。

当研究所附权利要求和下面的描述时，关于本发明的另外的特征和优点将变得明显。技术人员意识到，本发明的不同特征可以组合以创建与下面描述的那些不同的实施例，而不脱离本发明的范围。

附图说明

现在将参照示出了本发明的实施例的附图更详细地描述本发明的该方面和其它方面。

图1示意性地图示了根据本发明的实施例的光照设备。

图2示意性地图示了根据本发明的实施例的光照设备。

图3示意性地图示了根据本发明的实施例的光照设备中的光子发射体的能带图，以及

图4示意性地图示了根据本发明的实施例的光照设备的天线元件。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当解释为限于在此阐述的实施例；相反，这些实施例是为了透彻性和完整性而提供，并且向技术人员全面传达本发明的范围。通篇中相同的附图标记是指相同的元件。

图1是包括波长转换层104的光照设备100的示意性图示，波长转换层104包括布置成紧密靠近周期性等离子体天线阵列的多个施体114和受体颗粒116，周期性等离子体天线阵列包括布置在天线阵列平面中的多个单独天线元件108，天线阵列平面被限定为天线元件的基底的平面。施体114和受体116也可以称为荧光材料、光子发射体、发射体、磷光体或者染料。施体114和受体116例如可以是稀土离子、染料分子、量子点或其组合。

用于激发施体的外部能量源102例如可以是光子发射体，诸如发光二极管或者激光器。即使能量源102的主要目的是激发施体114，在一些情形中不可避免的是，受体114也被激发。原则上，任何外部能量源可以用于激发施体，例如具有足够高的能量的电子、x-射线或者伽马辐射、热量、电子-空穴对的注入等等。电子例如可以由阴极射线管（CRT）发射，x-射线/ 伽马-射线例如可从真空管、伽马射线（CT）提供。为了简便起见，并且为了解释使用光子来刺激施体的一般概念，在下文中能量源将被称作光源102。在此，光源102被图示为单独布置的发光设备，诸如发光二极管或激光器，其布置在距波长转换层以及距光照设备的余下部分的一定距离处。然而，光源102同样可以集成在例如形成于半导体衬底中的半导体发光二极管中，其中天线阵列和波长转换层形成在衬底顶部上。

图1还图示了在邻近光源102的波长转换层104中布置施体104，以从能量源102接收能量，使得施体104可以吸收能量并且达到激发状态。

图1中的放大部分图示了与受体116隔开距离r的施体114。从施体到受体的非辐射能量转移的效率与距离 r成反比。

图2进一步图示了包括布置在天线阵列平面中的多个单独天线元件108的周期性等离子体天线阵列。天线阵列布置在波长转换层104内。此外，天线阵列布置成在对应于受体116所发射的光的波长的第二波长处支持晶格共振，其源自单独天线元件中的局部表面等离子体共振的衍射耦合。在图1和图2中还图示了光110如何在有限的角范围112内从光照设备100的发光表面发射，即，所发射的光的各向异性分布。

图3是用于解释非辐射能量转移的概念（特别地，福斯特共振能量转移（FRET））以及施体114和受体116的相应能级的施体114和受体116的能带图的示意性图示。在本文中使用针对半导体中的能级的术语，其中能带隙E_G由价带和导带之间的差异限定。然而，推理可以类似地应用于其中价带对应于最高占据分子轨道（HOMO）并且导带对应于最低未占分子轨道（LUMO）并且带隙是HOMO-LUMO隙的有机半导体。

施体114具有在此对应于施体带隙E_GD的第一能级E_D。由光源发射、具有高于E_D的能量E_E的光子（或由另一能量源发射的另一能量颗粒）被施体吸收，使得施体达到激发状态。通常地，当施体吸收的光子具有高于E_D的能量时，施体弛豫302以达到具有能量E_D的激发状态，可以从施体发射具有第一波长λ₁的光子，如果施体通过直接复合的方式弛豫至基态的话。一旦施体处于具有能量E_D的激发状态，能量就经由FRET非辐射地转移至具有对应于E_D的能级E_A2的受体。在受体已经被激发之后，其弛豫304下降至较低的能级E_A1，此后，当受体弛豫至基态时，经由复合发射具有第二波长λ₂的光子。由于受体的带隙E_GA小于E_GD，所以能量在波长转换过程中损耗，使得波长λ₂比波长λ₁更长，并且还比施体吸收的光的波长更长。由此，例如由光源102发射的蓝光朝向可见频谱的红色部分偏移。由施体通过直接复合在带隙E_GD之上发射的任何光将具有第一波长λ₁。由于施体例如可以是在绿/黄波长范围中发射的染料分子，并且受体可以是在红波长范围中发射的染料分子，所以期望的是，抑制直接来自施体的光发射，即，以具有尽可能高的FRET效率。通过经由控制波长转换层104中的施体和受体的浓度而调整施体和受体之间的距离使得给定类型的施体和受体之间的平均距离适合于FRET，实现用于特定施体受体组合的增加的FRET效率。

对于单个施体和单个受体，可以通过以下等式来计算FRET效率E_FRET：

其中可以看出，除了所谓的福斯特半径R₀（表征特定类型的施体和受体之间的FRET的可能性的数字）之外，转移过程的效率强烈地依赖于施体和受体之间的间隔r。

在如本文所讨论的层中，许多施体和受体随机地分布在3D空间中。因此，为了计算用于特定施体的FRET效率，人们不得不考虑施体可以与其相互作用的、处于间隔r_i处的、标记为i的所有受体，如下面的等式所示：

。

由于受体相对于每个施体的准确位置未知，因此受体浓度C_ACC可以用来描述在距施体某个距离处发现受体的可能性，而不是包括施体和受体之间的准确间隔。这样，作为受体浓度C_ACC的函数的三维布置的FRET效率可以通过比较存在受体（I_DA）和不存在受体（I_D）时由施体发射的光子的强度或数目来计算：

。

为了计算强度I_DA和I_D，随时间（由t指示）对施体强度衰减进行积分。表示在时间0处测量的施体强度或光子计数，并且τ_D是不存在受体时施体的特征衰减时间或寿命。此外，>0描述特征浓度，对于该特征浓度，具有半径R₀的球形体积平均包含1个受体。在该浓度c₀处，获得72.38%的FRET效率。

为了使用FRET作为增加波长转换层104中的吸收的机制，例如，对于具有等离子体的应用，但是不更改所得到的发射频谱，FRET效率必须为高，例如至少0.9，在实施例中高于0.95, 或者在其它实施例中高于0.98。在该情形中，非常少的施体发射或者没有施体发射将是可检测的，并且来自光照设备的发射频谱的形状将与受体的情况完全相似。为了以合理的受体浓度（例如，对应于4.0nm的平均受体间隔的大约0.03个受体/nm³）实现这样高的FRET效率，应当使用具有相对高的福特斯半径的施体-受体组合，在实施例中具有3.0nm或更高的福特斯半径。受体浓度不应过高，因为当受体彼此过于紧密时，受体量子效率的猝灭可能减小总体系统效率。为了实现大约0.95的相关福斯特效率，应当实现对应于4.0nm的平均受体间隔的R₀=3.0nm的0.0295/nm³的最小受体浓度。

此外，为了显著增强波长转换层104中的吸收，施体与受体的比率应当至少为1:1，然而，诸如4:1或5:1之类的较高比率将甚至更有益。然而，最大比率可能受施体和受体的尺寸所限制，因为如果施体开始变得彼此过于紧密，并且取决于受体激发状态寿命和受体浓度，其确定受体处于基态并且响应于FRET的时间，这可能是不利的。

此外，高浓度的施体将导致泵浦波长（对应于能量E_E）周围的高吸收，其减少了利用高能量光子对受体的激发，这对受体的长期稳定性是有利的。然而，过高的施体浓度可能导致受体的饱和。在此，受体和天线阵列的等离子体模之间的耦合提供了另外的优点，因为该耦合减小了受体的激发状态寿命。因而，期望的是，在没有施体-施体相互作用（例如，浓度猝灭）的情况下，具有尽可能高的施体浓度。

附加地，在实施例中，施体114配置使得施体的吸收带能够在带隙以上的能量范围内吸收入射光，使得尽可能多的入射光被吸收。例如，这通过位于导带能级E_D或者有机分子情形中的LUMO级之上的附加能级来实现。

原则上，以上描述的波长转换层可以提供成与一个或多个附加的波长转换层（带有或不带有等离子体天线阵列）组合。

在示例实施例中，配置成在对应于红光的频率范围中支持等离子体-光子晶格共振的等离子体天线阵列例如可以包括如图4中图示的截头角锥体天线元件400形式的天线元件，其具有110至130nm范围中的顶边长404，135至155nm范围中的底边长402，以及100至160nm范围中的高度406。在该示例中，这些边长是正方形的侧边的长度，但是长方形或者三角形也是可能的。另外，天线元件布置在具有大约400nm的晶格常数的正方形阵列中。同样地，具有470nm周期的六边形阵列将表现出接近正常的增强发射。

天线元件例如可以由制作在熔融石英衬底上的铝制成。波长转换层例如可以是包括旋涂到衬底上的施体和受体颗粒的聚苯乙烯材料。

附加地，本领域技术人员在实践要求保护的发明时，依据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，可以理解和完成所公开的实施例的变形。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施这一纯粹事实不指示这些措施的组合不能用于获益。