КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНОГО МАТЕРИАЛА И СВЕТОРАССЕИВАЮЩАЯ ОБОЛОЧКА, ИЗГОТОВЛЕННАЯ ИЗ ЭТОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2015 года по МПК C09K11/00 H01L33/48 

Описание патента на изобретение RU2542255C2

Область техники

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении светорассеивающих оболочек светодиодных осветительных устройств, предназначенных, в частности, для общего освещения.

Предшествующий уровень техники

Осветительные устройства, источником светового излучения в которых являются светодиоды, не должны создавать слепящих бликов, резких перепадов яркости на поверхности излучения, вызывающих ощущение дискомфорта. Указанный эффект является следствием высокой яркости светодиодов при относительно малых угловых размерах. Наиболее часто эта проблема решается путем рассеяния излучения с помощью защитно-декоративных средств. Другим путем решения указанной проблемы является создание обширной светоизлучающей поверхности, яркость которой не вызывает дискомфорта и является достаточной для создания нормируемого уровня освещенности.

Известны светящиеся указатели для плавающих средств, изготовленные из термопластичного полимера, включающего частицы люминесцирующего алюмината, легированного редкоземельным металлом, имеющие размеры от 10 до 250 мкм и содержание в количестве 6-20% от массы полимера (патент № WO 2010017580, МПК С09К 11/00, дата публикации 18.02.2010).

Известное решение имеет в составе материала указателей некоторые компоненты, сходные с компонентами изобретения. Однако световые указатели предназначены для использования на плавающих средствах и не пригодны для создания общего освещения.

Использование фотолюминофоров для преобразования светового излучения известно также из патентов RU 2301475 и US 6068383, в которых фотолюминофор в составе пленочного покрытия располагается на поверхности оптически прозрачной конструкции. Такая технология является особенно трудоемкой при нанесении пленки на трехмерную поверхность. При этом возникают проблемы равномерности распределения частиц люминофора в покрытии и проблемы обеспечения его толщины. При этом не гарантируется равномерность яркости по всей светоизлучающей поверхности.

Известен патент, в котором, с целью создания равномерной яркости светоизлучающей поверхности, светоизлучающее устройство включает светодиодный источник света ультрафиолетового спектра свечения и планарное тело, полученное путем формования при размягчающей температуре смеси оптически прозрачной смолы, частиц люминофора, светорассеивающих включений и красящих пигментов (патент РФ №2319063, МПК F21V 9/00, дата публикации 10.06.2006).

Известное решение предназначено для создания планарного тела, используемого в составе маломощных осветительных устройств, создающих низкий уровень освещенности, достаточный для обеспечения работы световых указателей, но не пригодно для осветительных устройств, предназначенных для общего освещения, в которых используется большое количество светодиодов, суммарное количество выделяемого тепла которых оказывает существенное влияние на оптические свойства осветительного устройства.

Включение частиц люминофора в оптически прозрачное связующее является очевидным решением для создания различного рода светорассеивателей для светодиодных осветительных устройств. Однако проблема заключается в том, что для полимерных материалов люминофор является сильным катализатором разложения. По этой причине в процессе термопластичной обработки сырье темнеет после 2-3 отливок. Для изделий, степень оптической прозрачности которых является критичной, потеря даже части прозрачности является совершенно не приемлемой. Кроме того каталитическая активность люминофора оказывает влияние на оптические свойства связующего в продолжение всего периода работы светодиодного осветительного устройства.

Техническим результатом изобретения является предотвращение разложения композиции при формовании изделий из расплава и сохранение оптических свойств изделий в период долговременной эксплуатации, что достигается за счет уменьшения каталитического действия люминофора и восстановления разложившихся фрагментов компонентов.

Раскрытие сущности

Композиция для изготовления оптически прозрачного материала характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.

Композиция для изготовления оптически прозрачного материала, содержащая термопластичный полимер; смесь для термической стабилизации и частицы люминофора, активированного редкоземельным металлом, а в качестве целевых добавок включает дезактиватор металлов и бесцветный компатибилизатор на основе низкомолекулярного полиэтилена с привитыми функциональными акрилатными и эпоксидными химически активными группами при следующем соотношении компонентов, весовых частей:

термопластичный полимер 100 смесь для термической стабилизации 0,1-1,2 активированный металлом люминофор 1-10 дезактиватор металлов 0,1-1 компатибилизатор 0,2-6

Интервал количественных значений компонентов определен эмпирически и учитывает эффективность совместного влияния каждого из компонентов на достижение указанного технического результата. С учетом высокой каталитической активности частиц люминофор, существенное влияние имеет соблюдение пропорциональности содержания в композиции последних трех компонентов.

Смесь для термической стабилизации является традиционной синергически действующей системой в полимерах и конструкционных пластмассах, сохраняющей первоначальную текучесть расплава, придающей устойчивость к изменению цвета полимера и улучшающей его долговременную термостабильность. Указанная смесь включает трис-(2,4-дитретбутилфенил) фосфита и октадецил-3-(3',5'-дитретбутил-4'-гидроксифенил) пропианата в соотношении 4:1 (Irganox B900 Ciba Specialty Chem.).

Введение дезактиватора металлов в указанных количествах в состав композиции обеспечивает стабилизацию полимера как в процессе литья, так и в ходе долговременной эксплуатации. В качестве дезактиватора использовано вещество 2',3-бис-пропионгидразид (IRGA-NOX MD1024 Ciba SpecialLy Chem.) со структурной формулой:

,

Данный компонент ранее не применялся в композициях, содержащих люминофор.

В качестве компатибилизатора использован специально разработанный модифицированный полимер на основе линейного полиэтилена низкой плотности с привитыми функциональными акрилатными и эпоксидными химически активными группами (ОЛЕНТЕН LLDPF-q-GMA, ГК «ОЛЕНТА», Россия).

Светорассеивающая оболочка характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.

Светорассеивающая оболочка, выполненная из оптически прозрачного материала, включающего частицы люминофора, активированного редкоземельным металлом, размер которых выбран из выражения:

0,5<d<10, где

d - размер частиц люминофора, мкм,

и имеющая вид тонкостенного тела, форма которого образована плоскостями и/или произвольно соединенными поверхностями.

Форма светорассеивающей оболочки определяется с учетом назначения осветительного устройства. Например, для светодиодных осветительных ламп с резьбовым цоколем светорассеивающая оболочка предпочтительно должна иметь форму тела вращения (см. фиг.1 и 2). Для потолочного светильника светорассеивающая оболочка может быть выполнена плоской.

Варианты осуществления

В качестве примеров количественного и качественного состава композиции, обеспечивающих достижение указанного технического результата укажем следующие примеры, в которых исходные компоненты имели следующую насыпную плотность:

Насыпная плотность, г/см3 Компонент Термопластичный полимер 0,75 Смесь для термической стабилизации 0,8 Люминофор 3,1 Дезактиватор металлов 0,35 Компатибилизатор 0,63

Пример 1

Поликарбонат Makrolon LED2045 100 Смесь для термической стабилизации Irganox B900 0,4 Люминофор Nd3+:Y3Al5O12 с размером частиц 2 мкм 5 Дезактиватор металлов IRGANOX MD1024 0,4 Компатибилизатор ОЛЕНТЕН LLDPE-g-GMA 0,7

Пример 2

Поликарбонат Makrolon LED2045 100 Смесь для термической стабилизации Irganox B900 0,3 Люминофор Nd3+:Y3Al5O12 с размером частиц 3 мкм 3 Дезактиватор металлов IRGANOX MD1024 0,4 Компатибилизатор ОЛЕНТЕН LLDPE-g-GMA 1,5

Промышленная применимость

Все компоненты, используемые в композиции, являются промышленно производимыми материалами. Режимы формообразования объемных тел, изготавливаемых из заявленной композиции, не имеют исключительных особенностей и могут быть воспроизведены на стандартном оборудовании для литья изделий из пластмасс.

Похожие патенты RU2542255C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ СОЗДАНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА 2010
  • Соколов Юрий Борисович
RU2510824C1
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ЕГО ОСНОВЕ 2011
  • Вакштейн Максим Сергеевич
  • Дежуров Сергей Валерьевич
  • Назаркин Арсений Владимирович
  • Трухан Владимир Михайлович
RU2500715C2
СВЕТОПРЕОБРАЗУЮЩИЙ БИОСТИМУЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ И КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2011
  • Вакштейн Максим Сергеевич
  • Назаркин Арсений Владимирович
RU2488621C1
СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА 2010
  • Соколов Юрий Борисович
RU2530426C2
СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ 2012
  • Соколов Юрий Борисович
RU2563218C1
МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОКОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЕНКИ 2013
  • Крикушенко Владимир Владимирович
RU2599583C2
СВЕТОРАССЕИВАЮЩАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С ВЫСОКОЙ ЯРКОСТЬЮ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ПЛОСКИХ ЭКРАНАХ 2006
  • Пудляйнер Хайнц
  • Майер Клаус
  • Никель Йорг
  • Рюдигер Клаус
RU2429258C2
ПОЛИМЕРНАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛОГО СВЕТА, ВОЗБУЖДАЕМАЯ СИНИМ СВЕТОДИОДОМ 2009
  • Лазарева Татьяна Константиновна
  • Андреева Татьяна Ивановна
  • Осипчик Владимир Семенович
RU2405804C1
СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА 2014
  • Буробин Валерий Анатольевич
  • Волошин Андрей Юрьевич
  • Каргин Николай Иванович
  • Щербаков Николай Валентинович
RU2584000C2
СВЕТОРАССЕИВАЮЩИЕ ПЛЕНКИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПЛОСКИХ ЭКРАНАХ 2006
  • Пудляйнер Хайнц
  • Майер Клаус
  • Никель Йорг
RU2437907C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 542 255 C2

Реферат патента 2015 года КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНОГО МАТЕРИАЛА И СВЕТОРАССЕИВАЮЩАЯ ОБОЛОЧКА, ИЗГОТОВЛЕННАЯ ИЗ ЭТОЙ КОМПОЗИЦИИ

Изобретения относятся к светотехнике и могут быть использованы при изготовлении светодиодных устройств для общего освещения. Композиция для получения оптически прозрачного материала содержит компоненты в следующих пропорциях: 100 вес. ч. термопластичного полимера - поликарбоната; 0,1-1 вес. ч. смеси для термической стабилизации, включающей трис-(2,4-дитретбутилфенил)фосфита и октадецил-3-(3′,5′-дитретбутил-4′-гидроксифенил)пропионата в отношении 4:1; 1-10 вес. ч. активированного металлом люминофора - Nb3+: Y3 AL5 O12 с размером частиц от 0,5 до 10 мкм; 0,1-1 вес. ч. дезактиватора металлов 2′,3-бис-пропионгидразида; 0,2-6,0 вес. ч. компатибилизатора, в качестве которого использован модифицированный полимер на основе линейного полиэтилена низкой плотности с привитыми функциональными акрилатными и эпоксидными химически активными группами. Из указанной композиции изготавливают светорассеивающую оболочку светодиодных осветительных устройств в виде тонкостенного оптически прозрачного тела плоской, полусферической или цилиндрической формы. Композиция не разлагается при формовании изделий из расплава, а светорассеивающая оболочка сохраняет оптические свойства при долговременной эксплуатации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил., 2 пр.

Формула изобретения RU 2 542 255 C2

1. Композиция для получения оптически прозрачного материала, содержащая термопластичный полимер - поликарбонат; смесь для термической стабилизации; активированный металлом люминофор в виде дисперсных частиц; дезактиватор металлов и бесцветный компатибилизатор при следующем соотношении, вес. ч.:
термопластичный полимер - поликарбонат 100 смесь для термической стабилизации, включающая трис-(2,4- дитретбутилфенил) фосфита и октадецил-3-(3′,5′-дитретбутил- 4′-гидроксифенил) пропионата в отношении 4:1 0,1-1 активированный металлом люминофор - Nb3+: Y3 AL5 O12 1-10 дезактиватор металлов 2′,3-бис-пропионгидразид 0,1-1 компатибилизатор на основе низкомолекулярного полиэтилена 0,2-6

2. Композиция по пункту 1, отличающаяся тем, что в качестве компатибилизатора она содержит модифицированный полимер на основе линейного полиэтилена низкой плотности с привитыми функциональными акрилатными и эпоксидными химически активными группами.

3. Светорассеивающая оболочка для светодиодных осветительных устройств, изготовленная из композиции по п. 1, содержащей люминофор с размером частиц от 0,5 до 10 мкм, выполненная в виде тонкостенного оптически прозрачного тела плоской, полусферической или цилиндрической формы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2542255C2

Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1
US 6294800 B1, 25.09.2001
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2004
  • Герасимова О.И.
  • Мещанов Г.И.
  • Миткевич А.С.
  • Паверман Н.Г.
  • Семенова А.Б.
  • Сытников В.Е.
RU2265627C1
УНИКАЛЬНЫЕ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ДОБАВКИ ОТ "ОЛЕНТЫ", Полимерные материалы, 2007, N09, с
Железобетонный фасонный камень для кладки стен 1920
  • Кутузов И.Н.
SU45A1
Способ элементного анализа центров люминесценции в конденсированных средах 1986
  • Гуменюк Арсений Федорович
  • Дегода Владимир Яковлевич
  • Суржко Владимир Федорович
  • Чепелев Виктор Васильевич
SU1326963A1
Колосоуборка 1923
  • Беляков И.Д.
SU2009A1
СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ УЗЕЛ, СПОСОБ СОЗДАНИЯ СВЕЧЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО УЗЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА СОЗДАНИЯ СВЕЧЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО УЗЛА 2005
  • Холодилов Валерий Иванович
  • Красовский Викторин Михайлович
  • Орловский Валерий Павлович
  • Кирьянов Вадим Леонидович
RU2301475C1
СТРУКТУРА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО ТЕЛА 2004
  • Сакаи Миеко
  • Синомия Кенихиро
  • Сайто Кенихиро
  • Иноуе Юкихико
RU2319063C2
US 6068373 B, 30.05.2000
Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1
JP 2007046021 A, 22.02.2007

RU 2 542 255 C2

Авторы

Соколов Юрий Борисович

Сабсай Отто Юльевич

Зорин Владимир Борисович

Даты

2015-02-20Публикация

2010-07-14Подача