Led(電致發(fā)光二極管)光源模塊的制作方法
【專利摘要】用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的聚合物光學(xué)透鏡，尤其是包括這種光學(xué)透鏡的LED光源模塊，以及包括這種模塊的LED燈。用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)透鏡，其包括選自纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、海藻酸鹽及其衍生物、瓜爾膠及其衍生物、甲殼素及其衍生物以及果膠及其衍生物的聚合物。
【專利說明】LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物光學(xué)元件，諸如用于LED (電致發(fā)光二極管)光源模塊的透鏡，并且尤其涉及一種包括了這種光學(xué)元件的LED光源模塊，以及一種包括了這種模塊的LED 燈。
[0002]電致發(fā)光二極管(通常用LED表示)照明裝置是眾所周知的。這樣的二極管具有長使用壽命，具有低功耗并且不會(huì)產(chǎn)生過多熱量。
[0003]特別是最近才發(fā)現(xiàn)，就發(fā)光度而言越來越高效并且大功率的、并且可以取代白熾燈或鹵素?zé)舻陌咨獿EDs。
[0004]LED燈通常包括一個(gè)或多個(gè)LED(電致發(fā)光二極管)芯片，和一個(gè)包括了一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(諸如透鏡)的光學(xué)系統(tǒng)。這些光學(xué)元件通常是透明的，由玻璃或高分子材料制成。該光學(xué)系統(tǒng)使得有可能，特別是優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)LED芯片產(chǎn)生的光的透射。
[0005]人們不斷尋找新的高性能材料。
[0006]為此目的，本發(fā)明提出，作為第一主題，一種光學(xué)元件諸如用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的透鏡，該光學(xué)元件包括至少一種選自以下聚合物的聚合物:纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、海藻酸鹽及其衍生物、瓜爾膠及其衍生物、甲殼素及其衍生物以及果膠及其衍生物。
[0007]作為第二主題，本發(fā)明提出一種包括了具有至少一個(gè)如以上描述光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的LED (電致發(fā)光二極管)光源模塊。
[0008]最后，作為第三主題，本發(fā)明提出了一種包括了這種模塊的LED(電致發(fā)光二極管)燈。
[0009]本發(fā)明首先涉及一種用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的聚合物光學(xué)元件。
[0010]該光學(xué)元件的聚合物可以是，例如，下列聚合物中的一種:纖維素、醋酸纖維素酯、丙酸纖維素酯、丁酸纖維素酯、三醋酸纖維素酯、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羥甲基纖維素、淀粉、羥丙基淀粉、淀粉醋酸酯、淀粉丙酸酯、淀粉丁酸酯或淀粉的混合酯類、阿拉伯膠、瓊脂、海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、海藻酸鈣、黃蓍膠、瓜爾膠、和槐樹豆膠。
[0011]特別是，該聚合物可以是纖維素衍生物，例如，醋酸纖維素酯、丙酸纖維素酯、丁酸纖維素酯、三醋酸纖維素酯、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基纖維素和羥甲基纖維素。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例，該纖維素衍生物獲得自從特級木漿衍生的纖維素，或獲得自從棉籽絨衍生的纖維素。該表述“特級木漿”應(yīng)理解為意味著包括了按重量計(jì)至少95%的a-纖維素的木漿。根據(jù)ISO 692標(biāo)準(zhǔn)測定纖維素的量。至于衍生自棉籽絨的纖維素，優(yōu)選是醋酸酯級。
[0013]更具體地說，該聚合物可以是一種纖維素酯。它們通常是有機(jī)的，并且尤其是脂肪族的，酯類。
[0014]有利的是，該纖維素酯具有一個(gè)具有從2至4個(gè)碳原子的?；鳛轷セ?。這些可以是纖維素的混合酯類。作為本發(fā)明的上下文內(nèi)的合適的纖維素酯的實(shí)例，可能提及:醋酸纖維素酯、丙酸纖維素酯、丁酸纖維素酯、醋酸丙酸纖維素酯、乙酸丁酸纖維素酯、醋酸鄰苯二甲酸纖維素酯和醋酸丙酸丁酸纖維素酯。形成丁酸酯的丁酰基可以是直鏈或支鏈的。[0015]有利的是，纖維素的取代度在2和3之間，優(yōu)選2.3和2.9之間。根據(jù)ASTM D871-72標(biāo)準(zhǔn)測定纖維素的取代度。
[0016]本發(fā)明的聚合物的本征粘度有利地在0.3和0.4之間，優(yōu)選0.32和0.35之間。根據(jù)ASTM D871-72標(biāo)準(zhǔn)測量本征粘度。
[0017]該光學(xué)元件的聚合物可以是幾種聚合物的摻混物。
[0018]優(yōu)選地，該聚合物是醋酸纖維素酯。
[0019]該光學(xué)元件有利地包括按重量計(jì)至少50%的聚合物,優(yōu)選按重量計(jì)至少55%。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例，該光學(xué)元件包括增塑劑。作為增塑劑的實(shí)例，可以提及:三乙酸甘油酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、丁基鄰苯二甲酰丁基乙醇酸酯、檸檬酸二乙酯、二甲氧基乙基鄰苯二甲酸酯、乙基鄰苯二甲酰乙基乙醇酸酯、甲基鄰苯二甲酰乙基乙醇酸酯、正乙基-鄰/對-甲苯磺酰胺、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、鄰苯二甲酸二丁氧基乙酯、鄰苯二甲酸二戊酯、檸檬酸三丁酯、乙酰檸檬酸三丁酯、乙酰檸檬酸三丙酯、三丙酸甘油酯、三丁酸甘油酯、鄰/對-甲苯磺酰胺、季戊四醇四乙酸酯、酒石酸二丁酯、二乙二醇二乙酸酯、二乙二醇二丙酸酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、壬二酸二丁酯、磷酸三氯乙基酯、磷酸三丁酯、癸二酸二正丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸丁基芐基酯、己二酸2-乙基己基酯和鄰苯二甲酸二-2-乙基己基酯。有利的是，增塑劑的量相對于光學(xué)元件的重量在按重量計(jì)10%和45%之間，優(yōu)選按重量計(jì)在20%和40%之間。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例，該光學(xué)元件包括熱穩(wěn)定劑(使免受熱和/或熱氧化的降解作用)，諸如抗氧化劑。作為熱穩(wěn)定劑的實(shí)例，可以提及:縮水甘油醚、弱酸的金屬鹽類、取代酚，等。尤其 是，可以提及氫醌單縮水或二縮水甘油醚、草酸鉀、環(huán)烷酸鍶、間苯二酚二縮水甘油醚、甲酸鎂或甲酸鋁、氧化鎂，等。
[0022]作為抗氧化劑的實(shí)例，可以提及受阻酚類抗氧劑。例如，描述在專利申請WO2004/000921和WO 02/053633中的這樣的抗氧化劑。這樣的抗氧化劑的實(shí)例是，Irganox1076 ? (十八烷基3, 5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸)和Irganox 1010? (四(亞甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸)甲烷))。
[0023]作為抗氧化劑的實(shí)例，還可以提及含磷穩(wěn)定劑，諸如烷基和/或芳基取代的亞磷酸鹽，例如，Irgafos 168 ? (三-(2,4-二叔丁基苯)亞磷酸酯)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例，該光學(xué)元件包括光穩(wěn)定劑。
[0025]作為光穩(wěn)定劑的一個(gè)實(shí)例，可以提及具有至少一個(gè)受阻胺單元的穩(wěn)定劑(受阻胺光穩(wěn)定劑札A.L.S.)。例如，這樣的添加劑描述在專利申請WO 2004/000921和W2005/040262 中。
[0026]作為光穩(wěn)定劑的實(shí)例，還可以提及UV吸收劑。這樣的UV吸收劑特別描述在專利申請WO 2004/000921中。作為UV吸收劑的實(shí)例，可以提及:草酰苯胺、二苯甲酮諸如Uvinul400 (? (2，4-二羥基二苯甲酮)，苯并三唑諸如Tinuvin 360? (二聚2-羥苯基苯并三唑)或厶2’ -亞甲基雙[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1，1，3，3-四甲基丁基)苯酚]，2-羥基苯三嗪諸如Tinuvin 1577FF? (2，4-二苯基-6-(2-羥基-4-己氧基苯基)-均三嗪)和Tinuvin 234? (2-(2H-苯并三唑-2-基)-4，6-雙(1-乙基-1-苯乙基)苯酚)。
[0027]這些光學(xué)元件還可以包括一種或多種選自填充料、染料、顏料、抗靜電劑、表面活性劑、潤滑劑、分散劑、阻燃劑、模制助劑和抗沖改性劑的添加劑。該清單是非限制的。
[0028]該光學(xué)元件是通過將該光學(xué)元件的組分化合物成形而獲得的物體/物品。例如，它可以是選自由注射或模制零件組成的組的物品。有利的是，該光學(xué)元件具有在0.4mm和40mm之間的厚度，優(yōu)選在Imm和30mm之間，更優(yōu)選在2mm和25mm之間。
[0029]該光學(xué)元件有利地是一個(gè)透鏡。它可以是一個(gè)菲涅耳透鏡。它可以是凸面的或凹面的。
[0030]優(yōu)選地，本發(fā)明的光學(xué)元件是光學(xué)透明的，即是說根據(jù)ASTM D1003標(biāo)準(zhǔn)它具有至少88%的透光率。
[0031 ] 該光學(xué)元件可以根據(jù)任何已知的、用于制備光學(xué)元件特別是透鏡的方法來制備。
[0032]首先，可能制備由該光學(xué)元件的組分化合物的聚合物組成的粒料，例如，通過擠出處于棒狀形式的、形成該光學(xué)元件的聚合物或包括該聚合物的組合物；之后切割該棒狀物以形成粒料。添加劑諸如增塑劑、穩(wěn)定劑等，可以在擠出裝置的不同位置引入，例如在一個(gè)雙螺桿擠出機(jī)的不同位置。之后可以將這些粒料引入到一個(gè)轉(zhuǎn)化和成形裝置，諸如一個(gè)用于模制、注射模制、擠出、澆鑄等等的裝置。這些方法是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。
[0033]本發(fā)明同樣涉及包括了具有如以上所述的至少一個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的一種LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊。
[0034]這個(gè)LED (電致發(fā)光二極管)光源模塊包括:
-至少一個(gè)LED(電致發(fā)光二極管)芯片，密封在一種封裝劑材料中，諸如環(huán)氧樹脂；
-至少包括如上所述的至少一個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)；以及 -兩個(gè)電極(陽極和陰極)。
[0035]LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。
[0036]本發(fā)明的LED光源模塊的LED(電致發(fā)光二極管)芯片可以是發(fā)出可見光、紫外線或紅外線的任何芯片。
[0037]LED(電致發(fā)光二極管)芯片的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)半導(dǎo)體材料層。例如,該LED芯片可以包括來自元素周期表的列III和IV的半導(dǎo)體材料層(諸如GaAs、GaAlAs, GaN, InGaN,GaP等)，或來自元素周期表的列II至VI的半導(dǎo)體材料層(諸如ZnSe、ZnSSe, CdTe等)，或來自元素周期表的列IV和V的半導(dǎo)體材料層(諸如SiC)。該LED芯片還可以包括其他層。
[0038]本發(fā)明的LED (電致發(fā)光二極管)光源模塊可以包括多個(gè)LED芯片。
[0039]LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。它可以是復(fù)雜且多樣的。
[0040]該光學(xué)系統(tǒng)使得有可能，特別是優(yōu)化LED芯片產(chǎn)生的光的透射。
[0041]該光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)光學(xué)元件。它可以包括幾個(gè)光學(xué)元件的組合。
[0042]該光學(xué)系統(tǒng)可以具有不同的形狀和不同的排列。這些形狀和這些排列是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例，該光學(xué)元件是覆蓋在該LED芯片上的透鏡。例如，它可以是呈珠粒狀的、半球狀的，等。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的模塊的一個(gè)具體的實(shí)施例，該光學(xué)元件是一個(gè)準(zhǔn)直器、聚集器或發(fā)散器。準(zhǔn)直器是一個(gè)集中光通量的光學(xué)元件。[0045]最后本發(fā)明涉及至少包括本發(fā)明的LED光源模塊的LED(電致發(fā)光二極管)燈。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該燈也包括覆蓋在LED光源模塊上的燈泡或燈罩。這個(gè)燈泡或這個(gè)燈罩通常具有保護(hù)該LED光源模塊的作用。
[0047]該燈泡可以是不同形狀的。例如，它可以是圓形、弧線形、圓柱形等。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)具體的實(shí)施例，該燈泡或該燈罩優(yōu)選包括至少一種選自以下聚合物的聚合物:纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、海藻酸鹽及其衍生物、瓜爾膠及其衍生物、甲殼素及其衍生物以及果膠及其衍生物。以上描述的關(guān)于該光學(xué)元件的聚合物的每樣事物在此適用于該燈泡或該燈罩。
[0049]本發(fā)明的光學(xué)元件具有對其在LED光源模塊中的應(yīng)用非常好的特性。具體地，它是透明的(其具有高透光率)，比玻璃輕的，并且它具有好的機(jī)械性能，特別是在模量方面。可以獲得它以各種尺寸和形狀，并且它適合于大量生產(chǎn)。本發(fā)明的光學(xué)元件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以是由生物基材料制成的。
[0050]依據(jù)下面給出的實(shí)例，本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)或優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。
實(shí)例1:
在這個(gè)實(shí)例中，制備了用于LED光源模塊中的光學(xué)元件的增塑的醋酸纖維素酯圓盤。通過擠出，將根據(jù)ASTM D871-72標(biāo)準(zhǔn)具有2.45的取代度和0.342的本征粘度的醋酸纖維素酯用按重量計(jì)30%的伊士曼(Eastman)公司出售的三乙酸甘油酯增塑。
在下面的條件下制備這種材料。使用克萊斯特羅(Clextral)公司出售的一個(gè)Evolum32?共旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，其具有直徑D = 32mm和長徑比L/D = 44。通過進(jìn)料斗引入醋酸纖維素酯粉末，并且通過特定的進(jìn)料槽在螺桿的開始位置引入液態(tài)增塑劑(三乙酸甘油酯)。所應(yīng)用的加工條件如下所列:`
-螺桿旋轉(zhuǎn)速度:IOOrpm ；
-通過量:10kg/h ；
-從進(jìn)料斗到?？诘臏囟忍卣髑€:從80°C到160°C。
在離開擠出機(jī)時(shí)，該增塑的醋酸纖維素酯棒被粒化。
然后以此方式制備的顆粒通過注射模制用阿博格(Arburg) 350-90 ?壓力機(jī)(35噸的合模力)。在下列條件下獲得具有85mm的直徑和3mm厚度的增塑的醋酸纖維素酯圓盤:-單螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料斗溫度特征曲線:i6o°c -lire -lire -179°c ；
-模制溫度:70°C -注射周期長度:37.8s。
然后使用柯尼卡美能達(dá)(Konica Minolta) CM_5 ?分光光度計(jì)，以根據(jù)ASTM D1003標(biāo)準(zhǔn)測量透射率。對這個(gè)3mm厚的樣品在700nm處獲得94.3%的透射率。
實(shí)例2 =
在這個(gè)實(shí)例中，用按重量計(jì)10%的奧德里奇(Aldrich)公司出售的三乙酸甘油酯來增塑伊士曼公司出售的纖維素乙酸丁酸酯CAB381-2?將下列添加劑加入配方中:
-抗氧化劑:
0按重量計(jì)0.5%的Irganox 1010 ^ (四(亞甲基-(3, 5- 二 -(叔)-丁基-4-氫化肉桂酸))甲烷)(汽巴(Ciba)公司出售)；O按重量計(jì)0.5%的Irgafos 168? (三(2，4-雙-叔-丁基苯基)亞磷酸酯)(汽巴公司出售)；
-UV吸收劑:
O按重量計(jì)0.3%的Tinuvin234§ (2_(2H_苯并三唑-2-基)_4，6_雙(1-乙基-1-苯乙基)苯酚)(汽巴公司出售)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于LED (電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)元件，其特征在于其包括至少一種選自以下聚合物的聚合物:纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、海藻酸鹽及其衍生物、瓜爾膠及其衍生物、甲殼素及其衍生物以及果膠及其衍生物。
2.如權(quán)利要求1所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件,其特征在于該聚合物是酯。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)元件，其特征在于該聚合物是纖維素酯。
4.如以上權(quán)利要求之一所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件，其特征在于該聚合物是醋酸纖維素酯。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件，其特征在于其包括至少50%的聚合物。
6.如以上權(quán)利要求之一所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件，其特征在于其包括增塑劑。
7.如以上權(quán)利要求之一所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件,其特征在于其包括熱穩(wěn)定劑。
8.如以上權(quán)利要求之一所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件,其特征在于其包括光穩(wěn)定劑。
9.如以上權(quán)利要求之一所述的用于LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊的光學(xué)兀件,其特征在于其是透鏡。
10.一種LED (電致發(fā)光二極管)光源模塊，包括: -封裝在封裝劑材料，諸如環(huán)氧樹脂，中的至少一個(gè)LED (電致發(fā)光二極管)芯片 -包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1至9之一所述的光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)；以及 -兩個(gè)電極(陽極和陰極)。
11.如權(quán)利要求10所述的LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊，其特征在于該光學(xué)元件是覆蓋在該LED芯片上的透鏡。
12.如權(quán)利要求10或11所述的LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊，其特征在于該光學(xué)元件是準(zhǔn)直器、聚集器或發(fā)散器。
13.如權(quán)利要求10至12中的一項(xiàng)所述的LED(電致發(fā)光二極管)光源模塊，其特征在于其包括多個(gè)LED芯片。
14.一種LED (電致發(fā)光二極管)燈，其特征在于其至少包括如權(quán)利要求10至13之一所述的LED光源模塊。
15.如權(quán)利要求14所述的LED(電致發(fā)光二極管)燈，其特征在于其還包括覆蓋在該LED光源模塊上的燈罩或燈泡。
16.如權(quán)利要求15所述的LED(電致發(fā)光二極管)燈，其特征在于該燈泡或該燈罩包括至少一種選自以下聚合物的聚合物:纖維素及其衍生物、淀粉及其衍生物、海藻酸鹽及其衍生物、瓜爾膠及其衍生物、甲殼素及其衍生物以及果膠及其衍生物。
【文檔編號】H01L33/58GK103492911SQ201180068017
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月20日
【發(fā)明者】P-Y.拉哈里 申請人:索爾維阿塞托有限公司