BR112015007030B1

BR112015007030B1 - Coberta para uma fonte de luz pontual e dispositivo luminoso

Info

Publication number: BR112015007030B1
Application number: BR112015007030-2A
Authority: BR
Inventors: Mark A. Aubart; Jiaxin Jason Ge; Michael T. Burchill; Steven W. Gaskey; Robert A. Wanat
Original assignee: Trinseo Europe Gmbh
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2022-01-04
Also published as: CN104704400A; US20150267891A1; WO2014055330A2; BR112015007030A2; WO2014055330A3; CN104704400B; EP2904435A2; EP2904435A4; MX2015004251A; US10539290B2; MX364372B

Abstract

difusor de luz ótica e método para a medição da mesma. a invenção diz respeito a difusores de luz ótica para utilização com fontes de luz pontuais, tais como iluminação led. os difusores óticos alcançam o equilíbrio ideal de transmissão de luz e o poder de cobertura. o difusor de luz ótico é uma matriz de plástico transparente, tal como resina plexiglas(marca registrada) da arkema inc., tendo as partículas orgânicas dispersas dentro da matriz. as partículas são grânulos reticulados com tamanhos de partículas e carga específicas. diferentes grânulos podem ser combinados para proporcionar propriedades adicionais, tais como uma superfície texturada, e para otimizar a potência de cobertura e transmissão da luz. a invenção também diz respeito a um dispositivo luminoso contendo pelo menos um díodo emissor de luz e uma cobertura composta pelo difusor de luz ótico. a invenção diz ainda respeito a um método para avaliar o poder de cobertura.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção diz respeito a difusores de luz ótica para utilização com fontes de luz pontuais, tais como iluminação LED. Os difusores óticos alcançam um equilíbrio ideal de transmissão de luz e poder de cobertura. O difusor de luz óptica é uma matriz plástica transparente tendo partículas orgânicas dispersas dentro da matriz. As partículas são grânulos reticulados tendo tamanhos de partículas e carga específicas. Diferentes grânulos podem ser combinados para proporcionar propriedades adicionais, tais como uma superfície texturada, e para otimizar o poder de cobertura e transmissão da luz. A invenção também diz respeito a um dispositivo luminoso contendo pelo menos um diodo emissor de luz e uma cobertura composta pelo difusor de luz ótico. A invenção diz ainda respeito a um método para avaliar o poder de cobertura.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Partículas de polímero são utilizadas em uma matriz de polímero para controlar a difusão de luz. Por exemplo, US 7,547,736 descreve a utilização de partículas tendo um tamanho médio de partícula de 15 e 70 mícrons para proporcionar um aspecto embaciado e superfície texturada, e US 8,163,827 descreve uma tela de difusão com elevada transmissão de luz tendo pigmentos inorgânicos e partículas pareadas por índice de refração.

[003] Fontes de luz pontuais criam uma forma visível da fonte de luz, e muitas vezes há um desejo de ocultar a forma de fonte de luz, criando uma iluminação mais difusa. Como aqui utilizado, "fonte de luz pontual" significa qualquer fonte em forma de radiação eletromagnética no intervalo 4000 -7700 Angstrom. Isto inclui, mas não está limitado a fontes de luz incandescente, fluorescente, de néon, de árgon e LED.

[004] Díodos emissores de luz (LEDs) estão sendo cada vez mais favorecidos como uma fonte de luz, uma vez que utilizam bem menos eletricidade e produzem menos calor que as lâmpadas incandescentes ou fluorescentes padrão. LEDs proporcionam uma fonte de luz pontual muito brilhante, porém a saída (7000°K) aparece frequentemente severa e provoca um brilho desconfortável. Este é um desafio para os projetistas de iluminação, pois muitas aplicações exigem uma iluminação e brilho baixo. Dispositivos de luz que integram um ou mais LEDs incluem, por exemplo, dispositivos de iluminação de veículos a motor (na frente e traseira) painéis de indicação, expositores luminosos, holofotes, iluminação pública, caixa postal, etc.

[005] Estes dispositivos luminosos consistem em uma fonte de luz e uma coberta (também chamada uma lente ou um difusor) feita de um plástico, cuja função é a de mascarar e proteger a fonte de luz, e ainda garantir uma boa transmissão da luz emitida pela fonte de luz. O plástico pode ser colorido ou pode ter elementos ou padrões decorativos. A coberta também tem a função de dispersar a luz emitida para que a iluminação seja suavizada e não ofuscante. A dispersão da luz emitida pela fonte de luz é alcançada através da dispersão de partículas de dispersão de natureza orgânica ou mineral, no plástico.

[006] Substituindo uma fonte de luz convencional por um LED resulta na modificação da iluminação. Isto porque um LED, especialmente um LED tendo um elevado fluxo luminoso, apresenta iluminação direcional, enquanto, por exemplo a iluminação de um tubo de néon é de 0 a 360°. Além disso, o espectro de emissão de um LED é completamente diferente do de uma fonte de luz convencional.

[007] O documento WO 2006/100126 descreve uma coberta em termoplástico com granulados dispersos para utilização com LEDs para formar dispositivos luminosos. 3-30% de partículas de dispersão são dispersas num plástico transparente. As partículas podem ser inorgânicas ou orgânicas e têm diâmetros médios de 0,5 a 100 mícrons. Não há descrição de combinações de tamanho de partícula e carga, e nenhum ensino sobre poder de cobertura.

[008] A adição de partículas de dispersão ajuda a suavizar o efeito da fonte de luz LED, mas a dispersão também reduz a transmissão de luz. Alguns fabricantes de cobertas de iluminação LED adicionam pigmentos, tais como BaSO4, para a coberta aumentar o poder de cobertura, embora isto possa diminuir drasticamente a transmissão de luz.

[009] O poder de cobertura de uma cobertura de LED é geralmente medido pela indústria de forma qualitativa. Uma medição quantitativa de embaciamento é por vezes utilizado como um substituto, mas não se correlaciona de forma adequada ao poder de cobertura.

[010] O requerente verificou agora que um difusor de luz ótica pode ser formado utilizando uma matriz de plástico transparente tendo nele disperso partículas tendo tamanhos de partículas específicas, e partículas de carga, para maximizar tanto a transmissão de luz como o poder de cobertura LED. Adicionalmente, um teste foi desenvolvido para medir quantitativamente o poder de cobertura para uma cobertura de LED. O difusor de luz ótica pode ser combinado com uma ou mais fontes de luz LED para proporcionar um dispositivo luminoso.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] A invenção diz respeito a uma coberta para uma fonte de luz pontual tendo uma composição compreendendo uma matriz de plástico transparente tendo nele disperso de 0 a 10 por cento em peso de carga equivalente de pequenas partículas de difusão tendo um tamanho médio de partícula de 2 a 20 mícrons, e de 0 a 25 por cento de carga equivalente em peso de partículas de difusão grandes tendo um tamanho médio de partícula de 30 a 80 mícrons, em que a percentagem de peso total de partículas de difusão é de 3 a 30 por cento em peso de carga equivalente, a percentagem em peso com base na matriz de polímero, e em que a transmissão ótica é superior a 75 por cento e o poder de cobertura é maior do que 40 por cento.

[012] A invenção diz ainda respeito a uma mistura sinérgica de 1 a 10 por cento em peso, de pequenas partículas de difusão, e de 2 a 10 por cento em peso de partículas grandes.

[013] A invenção diz ainda respeito a um dispositivo luminoso tendo pelo menos uma fonte de luz pontual, e a coberta da invenção.

[014] A invenção diz ainda respeito a um método para medir o poder de cobertura de uma coberta de LED, compreendendo os passos de: a) formação de placa do material a ser testado com uma espessura uniforme - por exemplo 2 mm de espessura; b) medir a transmissão ótica da amostra em um Perkin Elmer Lambda 950 a 0 polegadas da esfera de integração, e 560 nm; c) medir a transmissão ótica da amostra em um Perkin Elmer Lambda 950 a 2 polegadas da esfera de integração, e 560 nm; d) calcular a percentagem de poder de cobertura em termos de percentagem, como a diferença entre as duas medições de transmissão (0 polegadas e 2 polegadas), dividida pela medição de transmissão de 0 polegadas, vezes 100 para obter uma percentagem poder de cobertura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[015] As Figuras 1 e 2 mostram as características ópticas das lentes de difusão (3mm), comparando as curvas de transmissão como uma função da distância da esfera de integração em um Perkin Elmer Lambda 950, usando % de transmissão a 0 polegadas (Figura 1) e a 2 polegadas (Figura 2).

[016] A Figura 3 mostra as curvas de transmissão Lambda 950 para as placas de PMMA contendo várias % peso de 7 mícrons x grânulos ligados, comparando o nível de carga de granulados reticulados para a transmissão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[017] A invenção diz respeito a difusores óticos para fontes de luz pontuais tendo uma matriz de plástico transparente, na qual as partículas de difusão de tamanhos de partículas especificados e cargas de partículas são dispersas. Isto proporciona um equilíbrio de alta transmissão de luz e alto poder de cobertura. A invenção também diz respeito a um método para medir quantitativamente o poder de cobertura de uma fonte de luz LED.

[018] Tal como aqui utilizado, a menos que descrito de outra forma, o peso molecular deverá significar o peso molecular médio, e a percentagem deverá significar percentagem em peso.

[019] O nível de carga de partículas dentro da matriz termoplástica irá ser aqui descrito como um nível de carga equivalente. Por "nível de carga equivalente" se entende como a percentagem em peso de partículas encontradas em uma seção transversal de uma amostra de 2,0 milímetros de espessura. Por exemplo uma carga equivalente de 10% em uma amostra de 2,0 mm de espessura significaria que existem 10% em peso de partículas e 90% em peso de matriz termoplástica. Um perito na técnica iria entender que as propriedades de difusão e de transmissão de uma composição dependem tanto da espessura da amostra, como da percentagem em peso das partículas na composição. Uma amostra tendo metade da percentagem em peso de carga de partículas, mas sendo duas vezes mais espessa, iria ter o mesmo nível de carga equivalente. A utilização de um nível de carga equivalente não limita a invenção a apenas uma espessura de 2 mm - mas tem como objetivo padronizar os intervalos de carga em relação às espessuras abordadas nesta invenção.

Plástico transparente

[020] O termo "plástico transparente" significa um material polimérico termoplástico ou termofixo, tendo uma transmissão de luz na gama visível de pelo menos 50%, preferencialmente pelo menos 70% e ainda mais preferencialmente pelo menos 80% de acordo com a norma DIN 67-507 (esta é a transmissão de luz de plástico transparente com nenhuma partícula de dispersão). Plásticos transparentes úteis incluem, mas não estão limitados a, poliestireno cristal; tereftalato de polietileno (PET); uma poliolefina transparente, especialmente clarificada, por exemplo polipropileno clarificado; acrílicos; uma poliamida transparente; estireno-acrilonitrila (SAN) e policarbonato.

[021] Acrílicos, poliestireno, estireno-acrilonitrila e policarbonato são os plásticos transparentes preferidos devido à sua facilidade de processamento, disponibilidade comercial e elevada transparência. Adicionalmente, esses dois plásticos apresentam excelente resistência termomecânica, permitindo que dispositivos luminosos compactos sejam produzidos. No caso de dispositivos luminosos compactos, o calor se acumula e rapidamente aumenta a temperatura no interior do dispositivo. Embora a eficiência energética de um LED (ou seja, a eficiência da conversão de energia elétrica em energia luminosa) seja muito melhor do que a de uma lâmpada incandescente, uma parte da energia é todavia convertida em calor.

[022] Polímeros acrílicos, tal como aqui utilizado, se destinam a incluir polímeros, e copolímeros tendo duas ou mais unidades monoméricas diferentes que são formadas a partir de monômeros de metacrilato de alquila e de acrilato de alquila, e suas misturas. O monômero de metacrilato de alquila é preferencialmente metacrilato de metila, o qual pode formar desde mais do que a 50 até 100 por cento da mistura monomérica. De 0 a menos de 50 por cento de outros monômeros de acrilato e metacrilato e outros monômeros etilenicamente insaturados, incluindo, mas não limitado a, estireno, alfa-metil-estireno, acrilonitrila, e a níveis baixos, agentes reticulantes podem também estar presentes na mistura monomérica. Comonômeros de acrilato e metacrilato adequados incluem, mas não estão limitados a, acrilato de metila, acrilato de etila e metacrilato de etila, acrilato de butila e metacrilato de butila, metacrilato de iso-octila e acrilato de iso-octila, acrilato de laurila e metacrilato de laurila, acrilato de estearila e metacrilato de estearila, acrilato de isobornila e metacrilato de isobornila, acrilato de metoxi etila e metacrilato de metoxi, acrilato de 2-etoxi etila e metacrilato de 2-etoxi etila, e acrilato de dimetilaminoetila e monômeros de metacrilato de dimetilaminoetila. Acidos (met)acrílicos tais como ácido metacrílico e ácido acrílico podem ser úteis para a mistura monomérica. Mais preferencialmente o polímero acrílico é um copolímero tendo 70-99,5 por cento em peso e mais preferencialmente 80 a 99 por cento de unidades de metacrilato de metila e de 0,5 a 30 por cento em peso de uma ou mais unidades de acrilato de alquila C1-8 lineares ou ramificadas.

[023] O polímero acrílico pode ser uma liga com um ou mais polímeros compatíveis. Ligas preferidas são ligas de PMMA/fluoreto de polivinilideno (PVDF), e ligas de PMMA/ácido polilático (PLA). A liga contém 2 a 95 por cento em peso, preferencialmente 5 a 90 por cento em peso, e mais preferencialmente 20-80 por cento em peso de homopolímero ou copolímero de PMMA, e de 5 a 98 por cento em peso, preferencialmente 10 a 95 por cento em peso e mais preferencialmente 20 a 80 por cento em peso do polímero compatível.

[024] A matriz polimérica transparente pode conter aditivos, incluindo modificadores de impacto, e outros aditivos tipicamente presentes em formulações de polímeros, incluindo, mas não limitado a, estabilizadores, plastificantes, enchedores, agentes corantes, pigmentos, tinturas, antioxidantes, agentes antiestáticos, surfactantes, tinta, aditivos para correspondência de índice de refração, aditivos com características de difração de luz, absorção de luz, ou reflexão de luz específicas, e auxiliares de dispersão. Numa modalidade, é proporcionado um aditivo para ajudar a prevenir a degradação da composição após exposição a radiação, tais como níveis elevados de radiação UV ou radiação gama. Estabilizadores de radiação úteis incluem, mas não estão limitados a poli(etilenoglicol), poli (propilenoglicol), lactato de butila, e ácidos carboxílicos, tais como ácido láctico, ácido oxálico, ácido acético, ou uma mistura dos mesmos.

[025] Modificadores de impacto úteis incluem copolímeros em bloco, copolímeros de enxerto, e modificadores de impacto núcleo/invólucro. O modificador de impacto pode estar presente a um nível de 0 a 80 por cento em peso, preferencialmente 5 a 45, e mais preferencialmente de 10 a 30 por cento em peso, com base na camada total de polímero de matriz e todos os aditivos. O nível de modificador de impacto pode ser ajustado para satisfazer as necessidades de dureza para a utilização final da composição. Modificadores de impacto de núcleo/invólucro são polímeros multi-etapas, sequencialmente produzidos, tendo uma estrutura de partícula núcleo/invólucro de pelo menos duas camadas. Preferencialmente, o modificador de núcleo-invólucro é composto por três camadas feitas de camada de núcleo duro, uma ou mais camadas elastoméricas intermédias, e uma camada de invólucro duro.

Partículas

[026] As partículas de difusão da presente invenção têm um tamanho médio de partícula quer de 2 a 20 mícrons, ou preferencialmente de 3 a 15 mícrons, e mais preferencialmente de 5 a 10 mícrons, ou de 30 a 80 mícrons, preferencialmente de 40 a 70 mícrons, e mais preferencialmente de 50-65 mícrons. Qualquer distribuição do tamanho de partícula pode ser utilizada, embora a distribuição de tamanho de partícula seja preferencialmente relativamente estreita, com 90 por cento das partículas dentro de +/- 50% do tamanho médio de partícula. Há uma tendência geral de que granulados grandes proporcionam boa transmissão de luz, mas poder de cobertura mais pobre, enquanto os grânulos menores proporcionam um bom poder de cobertura, mas transmissão reduzida. Uma carga mais elevada de partículas geralmente proporciona um aumento no poder de cobertura, com uma correspondente redução na transmissão de luz.

[027] As partículas podem ser de qualquer forma. Partículas formadas a partir de suspensão ou emulsão de síntese são relativamente esféricas. Partículas formadas a partir da moagem de chapas fundidas serão irregulares. Em uma modalidade as partículas são formadas a partir da moagem de chapas fundidas e têm formas irregulares. A forma irregular pode ajudar na dispersão da luz.

[028] Quando um efeito fosco ou áspero é desejado, partículas grandes tendo um tamanho médio de partícula no intervalo de 30 a 80 mícrons, preferencialmente de 40 a 70 mícrons, e mais preferencialmente 50-65 mícrons podem ser utilizadas para proporcionar um equilíbrio ótimo de transmissão, poder de cobertura e rugosidade superficial.

[029] Quando uma superfície lisa é desejada, tal como, por exemplo, uma utilização médica, foi verificado que as partículas pequenas tendo um tamanho médio de partícula de 2 a 20 mícrons, preferencialmente de 3 a 15 mícrons, e mais preferencialmente de 5 a 10 mícrons, a uma carga equivalente de entre 6 e 10 por cento em peso, e preferencialmente cerca de 8 por cento em peso, com base no peso total do polímero de matriz mais granulados, proporcionam uma transmissão superior a 85% e um poder de cobertura superior a 85%.

[030] Em uma modalidade, foi surpreendentemente verificado que quando uma porção dos grânulos de maiores dimensões (30 e 80 mícrons, preferencialmente de 40 a 70 mícrons, e mais preferencialmente de 50-65 mícrons) foi substituída por uma porção de grânulos mais pequenos (2-20 mícrons, preferencialmente de 3 a 15 mícrons e mais preferencialmente de 5 a 10 mícrons), um sinergismo ocorreu quando o poder de cobertura aumentou significativamente sem uma mudança notável na transmissão de luz. O nível de carga equivalente dos grânulos de pequena dimensão é de 1 a 10 por cento em peso, preferencialmente de 2 a 6 por cento em peso, e o nível de carga equivalente dos grânulos maiores é de 2 a 10 por cento em peso, e preferencialmente de 4 a 6 por cento em peso. É possível que o nível de carga equivalente dos grânulos menores seja maior do que o nível de grânulos maiores, por exemplo uma mistura de 6 - 8 por cento em peso dos grânulos menores com 3-5 por cento em peso dos grânulos de maiores dimensões.

[031] A diferença entre os índices de refração (medidos de acordo com ASTM D 542) das partículas de difusão e do plástico transparente deve ser maior do que 0,01 e preferencialmente entre 0,015 e 1.

[032] As partículas de difusão mantêm sua forma e resistem à deformação sob condições de processamento normais de temperatura e pressão durante a incorporação na matriz polimérica e a subsequente formação em artigos. As partículas podem ser polímeros de elevada Tg, tais como os fluoropolímeros ou poliamidas, ou podem ser granulados de polímero reticulado. Partículas de polímero úteis da invenção incluem, mas não estão limitadas a, partículas de poliamida e copoliamida, partículas à base de estireno (compreendendo mais do que 50 por cento em peso de unidades monoméricas de estireno), partículas de silicone, partículas de politetrafluoroetileno (PTFE), partículas de fluoreto de polivinilideno, e partículas de (met)acrilato de alquila.

[033] Numa modalidade preferida, partículas de metacrilato de metila são utilizadas. Estas compreendem mais do que 50 por cento em peso, preferencialmente mais do que 70 por cento em peso, e mais preferencialmente mais do que 80 por cento em peso de unidades de metacrilato de metila e 0,5 a 20 por cento, preferencialmente 1 a 10 por cento, de um monômero possuindo pelo menos duas ligações duplas C = C agindo como agente de reticulação. Isto pode, por exemplo ser di(met)acrilato de 1,4-butanodiol, di(met)acrilato de etilenoglicol, di(met)acrilato de tetraetilenoglicol, di(met)acrilato de propilenoglicol, tetra (met)acrilato de pentaeritritol, metacrilato ou divinilbenzeno de alila. Em uma outra modalidade, copolímeros acrílicos contendo uma maioria de acrilato de butila são utilizados.

[034] O polímero reticulado à base de metacrilato de metila ou outros (met)acrilatos de alquila inclui vantajosamente de 0 a 20% de um co-monômero tendo pelo menos uma insaturação etilénica copolimerizável com metacrilato de metila, escolhido de entre estireno, alfa- metilestireno, acrilonitrila, um (met)acrilato de alquila C1-C10, tal como, por exemplo acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de butila, (met)acrilato de benzila, (met)acrilato de 2-hidroxietil e (met)acrilato de fenila. Estireno, α-metilestireno, metacrilato de benzila e metacrilato de fenila são monômeros de eleição para modificar o índice de refração das partículas à base de metacrilato de metila.

[035] Partículas de dispersão à base de metacrilato de metila úteis são vantajosamente preparadas por polimerização em meio disperso, tal como polimerização em suspensão e polimerização em emulsão, de acordo com uma receita dada por exemplo nos documentos EP 1 022 115, US 2002/0123565 ou US 2002/0123563. As partículas de dispersão à base de metacrilato de metila são substancialmente esféricas. O diâmetro médio é determinado por parâmetros conhecidos dos peritos na técnica, tais como por exemplo a velocidade de agitação ou a quantidade de agente de suspensão. Partículas também podem ser formadas por moagem de uma chapa de metacrilato de metila fundida, criando partículas com uma superfície irregular.

[036] Partículas minerais (pigmentos) também podem ser adicionadas em níveis baixos. É conhecido na técnica adicionar pigmento para aumentar o poder de cobertura de uma composição, contudo o pigmento também reduz a transmissão, e, por conseguinte, o uso do pigmento não é preferido.

Rugosidade da Superfície

[037] Em muitas aplicações, há um desejo de ter uma rugosidade superficial relativamente pronunciada (produzindo o que é muitas vezes chamado de efeito "fosco"). A rugosidade da superfície também reduz o efeito visual de riscos e estragos. A rugosidade da superfície pode ser obtida de várias maneiras. No caso de uma chapa fundida, o molde de vidro, o qual forma a chapa, pode ter uma rugosidade de superfície que foi obtida por tratamento do vidro do molde, por exemplo com ácido fluorídrico. Jateamento pode ser utilizado. Um rolo texturizado pode ser utilizado com a chapa extrudida. As partículas na composição também podem produzir a rugosidade da superfície, pois as partículas sobressaem parcialmente a partir da superfície - especialmente à medida que a matriz termoplástica arrefece e retrocede. Partículas tendo um tamanho médio de partícula de 30 a 80 mícrons e preferencialmente 40 a 65 mícrons podem produzir uma rugosidade de superfície desejada. A rugosidade da superfície, designada por Ra, é expressa em mícron e pode ser medida utilizando um medidor de rugosidade (por exemplo da marca Talysurf Surtronic 3P da Rank-Taylor-Hobson) de acordo com as normas ISO 4287 e ISO 4288. Uma rugosidade de superfície de entre 0,5 e 4μm, preferencialmente entre 1 e 3 μm em pelo menos uma das faces da coberta permite que o efeito de dispersão da luz das partículas de dispersão seja reforçado. As faces da coberta de acordo com a invenção podem também ser perfeitamente lisas e não ter qualquer aspereza pronunciada. Neste caso, o valor da rugosidade superficial Ra é inferior a 400 nm, vantajosamente inferior a 300 nm e preferencialmente inferior a 100 nm.

Método para a formação de coberturas e dispositivos

[038] Existem vários métodos conhecidos dos especialistas na técnica para produzir a cobertura de difusão da invenção. As partículas de difusão e outras partículas e aditivos opcionais (tintura(s), modificador de impacto, estabilizador de UV, antioxidantes, etc.) são misturados com o plástico transparente por meio de uma extrusora ou de qualquer outra ferramenta de mistura adequada para termoplásticos, como é conhecido pelos especialistas na técnica. Recuperados na saída da extrusora são grânulos que são então formados na forma desejada utilizando uma técnica de conversão para termoplásticos, por exemplo moldagem por injeção ou moldagem por compressão. É também possível adaptar a extrusora de modo a produzir uma chapa. Esta chapa é então formada na forma desejada, após o corte e/ou termoformagem.

[039] A coberta pode ter uma variedade de diferentes geometrias, dependendo da natureza da aplicação pretendida. Por exemplo, pode ser sob a forma de uma chapa plana, encurvada ou abaulada, quer retangular ou circular, na forma de um disco, etc. Também pode assumir a forma de uma letra do alfabeto ou de qualquer outro sinal ou símbolo no caso de um sinal luminoso.

[040] A coberta tem geralmente uma espessura de entre 0,001 e 15 cm, preferencialmente entre 0,01 e 10 cm, mais preferencialmente entre 0,05 e 7 centímetros, mais preferencialmente entre 0,1 e 5 cm e ainda mais preferencialmente entre 0,2 e 4 cm. Um filme fino pode ser utilizado como uma cobertura, tal como numa estrutura de filme flexível pendurada abaixo de uma fonte de luz pontual como uma iluminação de uma sala, por exemplo, como um filme encurvado. Coberturas mais espessas podem ser moldadas por injeção, ou termoformadas em uma variedade de formas. Uma pessoa de conhecimentos vulgares na técnica pode imaginar muitos modos de formar a composição de coberta da invenção em uma cobertura de difusão útil.

Utilizações

[041] A composição da presente invenção é utilizada como uma cobertura para uma fonte luminosa pontual. A fonte de luz mais a coberta formam um dispositivo luminoso. A coberta poderá ser uma única camada, ou pode ser uma estrutura multicamada. A coberta é separada da fonte de luz por uma distância de entre 0,11 cm e 50 cm, preferencialmente entre 1 e 40 cm, preferencialmente entre 2 e 20 cm e ainda mais preferencialmente entre 3 e 20 cm.

[042] O dispositivo luminoso de acordo com a invenção tem uma variedade de aplicações, tais como, por exemplo: • iluminação interior (lâmpadas de sala de estar, lâmpadas de escritório, etc.); • expositores publicitários; • sinais luminosos (neste caso, a coberta pode ter especialmente a forma de uma letra, um número, um símbolo ou qualquer outro sinal); e • iluminação automóvel (por exemplo, o dispositivo luminoso pode ser um farol, uma luz diurna, um indicador de direção, uma luz de travagem, uma luz de nevoeiro, luz de marcha à ré, etc.).

Testes de Poder de Cobertura Quantitativa

[043] Poder de cobertura está de algum modo relacionado com a embaciamento, contudo para muitas amostras a embaciamento não se correlaciona bem com poder de cobertura. Em geral, a indústria de iluminação se baseia em ensaios qualitativos que variam de fabricante para fabricante, tal como pela norma ASTM 1003. Em uma lente ou coberta extrudida comercial (2 mm de espessura) o poder de cobertura deve ser superior a 40% e preferencialmente 50%, e não mais do que 95%. Abaixo de 40% a fonte de luz pontual, tal como um LED é visível como um pontinho de luz a uma distância razoável (2 polegadas). Acima de 95% e a percentagem de transmissão da lente é comprometida, baixando os lumens por watt. Na lente mais fina de 0,9 milímetros (moldada por injeção) o poder de cobertura também deve ser maior do que 40%

[044] Foi verificado que as curvas de transmissão são uma função da distância da esfera de integração em um Perkin Elmer Lambda 950. Porém, a mudança na transmissão de luz como resultado da distância da esfera de integração não é constante para diferentes materiais, como pode ser visto nas Figuras 1 e 2 abaixo. Na Figura 1, a medição foi feita a 0 polegadas (diretamente contra) a esfera de integração). Na Figura 2, uma extensão de duas polegadas foi adicionada ao instrumento, e a medição tomada em uma amostra a dois centímetros da esfera de integração - para que a luz difusa pela amostra não entre no coletor. Como pode ser visto nas figuras, as alterações na % de transmissão são dramáticas, e representam melhor o poder de cobertura das amostras. TABELA 1 - Cálculo de poder de cobertura como uma função da distância da esfera de integração

[045] Esta observação levou ao seguinte método para a obtenção de um método quantitativo para medir o poder de cobertura de uma amostra:

[046] Primeiro um quadrado de 2 polegadas por 2 polegadas, 2 mm de espessura é extrudido para cada composição. A amostra é colocada em um Perkin Elmer Lambda 950 a 0 polegadas da esfera de integração, e a transmissão a 560 nm é medida. A amostra é então movida para 2 polegadas da esfera de integração, e a transmissão a 560 nm é novamente medida. O poder de cobertura é, então,calculado como sendo a diferença entre as duas medições de transmissão (0 polegadas e 2 polegadas), dividida pela medição de transmissão de 0 polegadas, 100 vezes para obter uma percentagem do poder de cobertura.

EXEMPLOS

[047] O tamanho de partícula foi medido utilizando um NICOMPL 380 DS. Uma amostra diluída de grânulos foi preparada por adição de água a uma pequena proveta contendo os grânulos até que a amostra esteja apenas ligeiramente túrbida. A amostra é então injetada no instrumento. Valores de coeficiente de volume são relatados.

Exemplo 1:

[048] Como pode ser visto na Figura 3 e Tabela 2, abaixo, um nível de carga mais elevado resulta numa redução na transmissão, enquanto que uma carga mais baixa reduz o poder de cobertura.TABELA 2 - Características óticas de placas de PMMA contendo grânulos de acrílico estireno tendo um tamanho de partícula médio de 7 mícrons

Exemplo 2:

[049] O material de matriz termoplástico utilizado na avaliação das propriedades óticas das composições plásticas compósitas foi poli(metacrilato de metila) comercialmente disponível como resina de moldagem PLEXIGLAS V920 ou PLEXIGLAS V045 da Arkema Inc.

[050] O polímero em partículas reticulado foi misturado por extrusão com a resina termoplástica PLEXIGLAS utilizando um extrusor de parafuso único ou duplo a 250 °C (por exemplo uma 27 milímetros Leistriz extrusora) com o material termoplástico (pelotas de cerca de 3 a 6 mm de diâmetro e comprimento).

[051] As composições peletizadas compósitas plásticas foram então moldadas por injeção com uma espessura de 0,035 mil (0,89 mm) utilizando um moldador de injeção Engel de 100 toneladas a 250 °C.

[052] Medições óticas foram feitas com um BYK Gardner haze gard e um Perkin Elmer Lambda 950. TABELA 3

[053] Como pode ser visto a partir da Tabela 3, quando uma porção dos grânulos de 60 mícrons é substituída por uma porção dos grânulos de 7 mícrons, ocorre uma sinergia resultando tanto em uma transmissão de luz muito alta como em um bom poder de cobertura.

Claims

1. Coberta para uma fonte de luz pontual tendo uma composição caracterizada pelo fato de compreender uma matriz de plástico termoplástico ou termofixo transparente tendo nela dispersa uma mistura de 1 a 10 por cento em peso de carga equivalente de partículas de difusão reticuladas pequenas tendo um tamanho médio de partícula de 2 a 20 mícrons, e de 2 a 10 por cento de carga equivalente em peso de partículas de difusão reticuladas grandes tendo um tamanho médio de partícula de 30 a 80 mícrons, a percentagem em peso com base na matriz polimérica, e em que a transmissão ótica é superior a 75 por cento e o poder de cobertura é maior do que 40 por cento, e em que a referida coberta tem uma rugosidade de superfície de 0,5 a 4 mícrons.

2. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender de 6 a 10 por cento em peso das referidas partículas de difusão reticuladas pequenas e em que a referida transmissão ótica é superior a 85%, e o referido poder de cobertura é superior a 85%.

3. Coberta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de as referidas partículas de difusão reticuladas pequenas terem uma média de 3 a 15 mícrons.

4. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a referida coberta ter uma rugosidade de superfície de 1 a 3 mícrons.

5. Coberta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as partículas de difusão reticuladas serem uma mistura de 2 a 6 por cento em peso das referidas partículas de difusão reticuladas pequenas, e de 4 a 6 por cento em peso de partículas de difusão reticuladas grandes.

6. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o referido polímero transparente compreender um homopolímero ou copolímero de polimetacrilato de metila (PMMA).

7. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o referido polímero transparente ser uma liga de PMMA com ácido polilático e/ou fluoreto de polivinilideno.

8. Coberta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as referidas partículas de difusão reticuladas terem uma distribuição de tamanho de partículas estreita, em que 90 por cento em peso das partículas estão dentro de 50% do tamanho médio de partícula.

9. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a diferença de índice de refração entre a matriz de polímero transparente e as referidas partículas de difusão reticuladas estar entre 0,015 e 1.

10. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a referida matriz polimérica transparente compreender ainda um ou mais aditivos selecionados de entre o grupo consistindo de modificadores de impacto, e outros aditivos tipicamente presentes em formulações de polímeros, incluindo mas não limitado a, estabilizadores, plastificantes, enchedores, agentes corantes, pigmentos, tinturas, antioxidantes, agentes antiestáticos, surfactantes, tinta, aditivos para correspondência de índice de refração, aditivos com características de difração de luz, absorção de luz, ou reflexão de luz específicas, e auxiliares de dispersão.

11. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as referidas partículas reticuladas serem essencialmente esféricas.

12. Coberta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as referidas partículas reticuladas serem de forma irregular.

13. Dispositivo luminoso caracterizado pelo fato de compreender pelo menos uma fonte de luz pontual, e a referida coberta da reivindicação 1.

14. Dispositivo luminoso, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a fonte de luz pontual compreender um ou mais LEDs.