CN102673024A - 线状发光体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线状发光体及其制造方法，该线状发光体包括管状包层和由比所述管状包层更高折射率的材料制成的核心层，所述核心层设置在所述管状包层的内侧，在所述核心层与管状包层之间、沿着所述线状发光体的长度方向形成至少一条带状的反射层，本发明的线状发光体制造时使用多色押出机，把核芯材料，金属包层材料以及反射层形成材料同时导入押出机的各个金属口，核芯材料押成圆柱体，在这个圆柱体铁芯材料外面把反射层形成材料弄出带状，用包层管状的覆盖上核芯材料和反射层形成材料，同时分别压出。本发明的线状发光体及其制造方法解决了目前存在的使用性能不稳定、且制作复杂、成本高的问题。

Description

线状发光体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种发光装置，尤其涉及一种线状发光体，本发明还涉及该线状发光体的制造方法。

背景技术

长度达到数米并能持续发光的发光体，有霓虹灯和荧光灯。但是，霓虹灯和荧光灯需要高电压，有触电、漏电的危险，因此在水中、覆盖有雨雪的地上等地方不能使用，而且，因为其由玻璃管制成，抗冲击性差，不能在人、车子等物体接触的场所使用。

为了解决上述问题，提出以下方法：在抗弯曲性管内填充透明的核芯液或者柔软的透明聚合物形成线状发光体，从光源发出去的光从该线状发光体的一端入射，并能够在该发光体内传播数十米，这种线状发光体可以把光源和发光部分分离，从而没有了破损的危险，因此即使在水中、屋外、有爆炸可能的环境中也能使用，而且，也不需要像玻璃做工那样复杂的加工过程，制造容易施工性也好。但是，这种发光体的目的是把多数的光从线状发光体的顶端发送，因此管部侧面亮度不高。

为了增大亮度，想到在管状包层内侧加上凸凹、使带有光散射性的粒子分散在核芯内之类的方法，但是用这个方法，从线状发光体的侧面到截面光会全方位的放射，在所希望的方向上不能得到充分的高亮度。

因此，在玻璃或者透明树脂制造的透明棒的侧面，点状或者线状的印刷光反射性涂料形成反射层，使光朝特定方向放射的光散射棒被提出了。如果是这个光散射棒的话，只是让散射的光带有定向性并提高亮度是可以的，但是当外面带有脏东西的时候，该透明棒的光传送性下降，导致亮度下降、长度方向亮度分布变化等问题，只能在没有脏东西的环境中使用。而且，这种光散射棒，在用押出和定型组合等方法制造后，这个透明棒的外面印刷光反射性材料，但是，印刷涂膜的干燥工程需要时间，而且只是需要经过棒的成型和印刷两个工程，生产性差，有高价的缺点。而且，因为在棒状东西上印刷，只能在周围一面上形成反射层，导致光的放射方向受到制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够从侧面发出定向光以提高亮度、且亮度不受外表面洁净程度影响、便于制造、成本低的线状发光体，本发明进一步解决线性发光体侧面亮度和发光不均匀的问题，本发明还提供所述的线状发光体的制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的线状发光体，包括管状包层和由比所述管状包层更高折射率的材料制成的核心层，所述核心层设置在所述管状包层的内侧，在所述核心层与管状包层之间、沿着所述线状发光体的长度方向形成至少一条带状的反射层。

优选的，所述的管状包层采用聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟化聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯-乙烯醇共聚物、氟树脂、有机硅树脂、天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物聚合物、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、氟橡胶或者硅橡胶制成；

所述的核心层采用聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚甲基戊烯、烯丙基甘油碳酸酯树脂、螺环树脂、无定形聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚芳酯、聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、邻苯二甲酸二烯丙基、氟树脂、聚酯、降冰片烯树脂、脂环族丙烯酸树脂、硅树脂、丙烯酸酯橡胶或者硅橡胶制成；

更优选的，所述的管状包层采用丙烯聚合物或者甲基丙烯酸聚合物制成，所述核芯层采用聚苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸聚合物或者甲基丙烯酸聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物或者苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物制成。

优选的，所述的反射层采用含有10％～40％的漫反射材料的材质制成，优选的，所述的反射层采用含有10％～30％的漫反射材料的材质制成，优选的，所述的反射层嵌入所述的核心材料中。

优选的，所述反射层采用含有漫反射材料的丙烯酸聚合物或者甲基丙烯酸聚合物制成。优选的，所述的漫反射材料为有机聚合物粒子、金属氧化物粒子、硫酸粒子、碳酸粒子的一种或几种，优选的，所述的有机聚合物粒子包括硅树脂粒子，聚苯乙烯树脂粒子，金属氧化物粒子包括Al₂O₃、TiO₂、SiO2粒子，硫酸粒子包括BaSO₄粒子，碳酸粒子包括CaCO₃粒子，优选的，所述的漫反射材料为TiO₂粒子。

更优选的，所述的漫反射材料的粒径为0.1-200微米，优选的，所述的漫反射材料的粒径为1-50微米。

优选的，所述的管状包层采用包含能够吸收或者阻断紫外线的材料的透明材质制成；优选的，所述的能够吸收或者阻断紫外线的材料为有机化合物、氧化物或者碳酸化合物，优选的，所述的有机化合物包括水杨酸、二苯甲酮、苯并三氮唑、氰基丙烯酸酯，所述的氧化物包括二氧化钛、氧化锌、氧化硅、氧化铝，所述的碳酸化合物包括碳酸钙；优选的，所述的管状包层采用包含0.1％～1％能够吸收或者阻断紫外线的材料的透明材质制成。

优选的，所述核心层的厚度为2-30mm，优选的为5-15mm；所述管状包层的厚度为0.04-5mm，优选的为0.2-2mm；所述的反射层的厚度为10-200mm，优选的为50-100mm。

优选的，所述的反射层的宽度为所述核心层周长的3-50％，优选的为5-20％。

优选的，覆盖所述的反射层、在所述管状包层的外表面上或者在反射光放出部分以外的管状包层的外表面上设置有反射性保护层，所述的反射性保护层采用不吸收光、高折射的材料，优选的，所述的反射性保护层采用采用银箔、铝箔、金属薄板或者含有反射光的散乱粒子的涂膜。

本发明还提供制造所述线状发光体的方法，包括如下步骤：

使用多色押出机，把核芯材料，金属包层材料以及反射层形成材料同时导入押出机的各个金属口，核芯材料押成圆柱体，在这个圆柱体铁芯材料外面把反射层形成材料弄出带状，用包层管状的覆盖上核芯材料和反射层形成材料，同时分别压出。

本发明的有益效果如下：

本发明的线状发光体在管状包层和核心之间根据需要设置若干反射层，使线状发光体的发光方向可以集中在需要的方向上，从而能从侧面发出定向性的光并且有效的提高亮度，本发明的线状发光体通过调节漫反射材料的含量，明显提高了侧面亮度并均匀发光。本发明的线状发光体能够通过本发明提供的制造方法简便的制造，制造成本低，便于推广。

附图说明

图1为本发明的线状发光体的结构示意图；

图2为沿着图1中11-11的截面图；

图3为沿着图2中111-111的界面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。

参见附图1至3，本发明的线状发光体包括核心层2和覆盖核心层的管状包层1，在核心层2和管状包层1之间沿着线状发光体的长度方向形成有一条带状的反射层3，这样光就会从反射层3对面的区域4发射出去，从而形成具有方向性的发光，在本发明的另一些实施例中，反射层会有多条，以解决需要从不同的方向上发光的问题。

构成核芯层2的材料(核芯材料)用的是比构成管状包层3的材料(包层材料)更高折射性的透明材料，一般从塑料、弹性体中选用已达到不同的目的。

作为核心材料的具体例子，可举出以下几种：聚苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，(甲基)丙烯酸树脂，聚甲基戊烯，烯丙基甘油碳酸酯树脂，螺环树脂，无定形聚烯烃，聚碳酸酯，聚酰胺，聚芳酯，聚砜，聚芳砜，聚醚砜，聚醚酰亚胺，聚酰亚胺，邻苯二甲酸二烯丙基，氟树脂，聚酯，降冰片烯树脂(ARTON)，脂环族丙烯酸树脂(Oputorettsu)，硅树脂，丙烯酸酯橡胶，硅橡胶等透明材料，其中，“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸和甲基丙烯酸”。

包层材料则从折射率低的透明材料中选定，比如说塑料和弹性体等有机材料。

作为包层材料的基材的具体例子，可举出以下几种：聚乙烯，聚丙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，氟化聚甲基丙烯酸甲酯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚醋酸乙烯，聚乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚乙烯醇，聚乙烯-乙烯醇共聚物，氟树脂，有机硅树脂，天然橡胶，异戊橡胶，顺丁橡胶，苯乙烯-丁二烯共聚物聚合物，丁基橡胶，卤化丁基橡胶，氯丁橡胶，丙烯酸橡胶，乙烯-丙烯-二烯共聚物(三元乙丙橡胶)，丙烯腈-丁二烯共聚物，氟橡胶，硅橡胶。

上述的核心材料和包层材料的之中，从透明度和折射率等光学性质、以及挤压的加工性能方面同时来看，作为核心材料来说最好是聚苯乙烯、聚碳酸酯、(甲基)丙烯酸聚合物、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物(MS聚合物)等；作为包层材料来说最好是(甲基)丙烯酸聚合物等。

包层材料中可以加入紫外线吸收和隔断材料，这样就无需设置新的抗紫外线防护材料，从而能够制造出具有优秀的抗紫外线能力、适合户外使用、并且成本低的线状发光体，同时，核心材料也可以使用抗紫外线能力较差的材料，从而在核心材料进行材料选择时可以减少限制甚至没有限制。

包层材料中所混合的紫外线吸收和屏蔽材料，可以是以下几种：水杨酸、二苯甲酮、苯并三氮唑、氰基丙烯酸酯等有机化合物，或者二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)等金属氧化物，以及碳酸钙(CaCO₃)等碳化合物。在包层材料中加入的紫外线吸收和屏蔽材料的份量最好是0.1至1％(重量百分比)，太少则无法获得足够的抗紫外线能力，太多则恐怕会破坏成型。

反射层最好是由含有漫反射材料的(甲基)丙烯酸聚合物形成。

这里所说的漫反射材料可举出以下几种：有机硅树脂颗粒和聚苯乙烯颗粒等有机聚合物颗粒；Al₂O₃、二氧化钛(TiO₂)(钛白粉)、二氧化硅(SiO₂)等金属氧化物颗粒；硫酸钡(BaSO₄)等硫酸盐颗粒，碳酸钙(CaCO₃)等碳酸盐岩颗粒。可以单独使用这些材料中的一种，或者2种以上组合起来使用。由于和树脂的亲和力以及高反射率，漫反射材料最好使用二氧化钛(TiO₂)。

反射效率和同时押出的加工性考虑的话，这些漫反射材料的粒子平均直径为0.1-200微米的程度尤其是1-50微米的程度是很好的。

本发明中，形成反射层的反射层形成材料中上述漫反射材料的比率是占重量的10-40％，最好是10-30％。这个比率不到30％的话，侧面亮度小，超过40％的话线状发光体长度方向上的亮度分布变得太大不能得到均匀的发光。

反射层的厚度没有特别的限制，但是比较好的是10-200微米尤其是50-100微米。这个厚度太薄的话，反射的光变少亮度减小，太厚的话，反射的光变多亮度变大但是这是离源近的情况，如果离光源比较远的话就会相反的亮度减小。

核心层2的直径没有特别限制但是通常是2-30mm尤其是5-15mm较好。而且管状包层1的厚度通常是0.05-4mm尤其是0.2-2mm较好。

本发明中，带状反射层的形成位置、反射层的带宽等没有特别的限制，只要被反射层反射的光成为有定向性的光条放出就可以。

如图1所示包含反射层3的线状发光体，能在图2所示领域4里，得到定向的高亮度的反射光。

反射层3的宽度是核芯层2的周长的3-50％，最好是5-20％，但是不在这个范围以内也可以。

本发明的线状发光体如图2虚线所示，可以在管状包层1的外表面形成覆盖反射层3的反射性保护层5，这样，当在反射层3上有小孔等缺点时，通过这个小孔部分泄露到反射层3的里面的光或者从反射层3侧面泄露的光会在反射性保护层5上反射，因此减小光的损失，可以进一步提高反射层3对面的亮度。

在选择反射性保护层的构成材料时，最好的效果是不让从反射层3泄露的光透到外面，所述的反射性保护层最好使用不吸收光，高折射的材料，具体可以采用银、铝等金属箔，金属薄板或者含有反射光的散乱粒子的涂膜。反射性保护层5，可以只在反射层3上覆盖，也可以在反射光的放出部分(图2的区域4对应的管状包层外周)以外的管状包层1的外周覆盖。

制造这种线状发光体，用多色押出机比如有三个螺旋部分的三色押出机，把核芯材料，包层材料，以及含有漫反射材料的反射层形成材料导入押出机，把核心材料形成圆柱体，反射层形成材料在这个圆柱体外面形成带状，而且把包层材料覆盖上述核芯材料和反射层形成材料制成管状同时押出就可以。

用这个方法的话，同时押出折射率物性不同的3种材料可以一下子形成有3种机能的层压构造体，成型速度快，各个材料在软化状态下层压，因此可以有效的制造出各个层间密着性好的线状发光体。

本发明中，反射层可以不是一条，多条也可以，为了形成这种多条反射层，把反射材料分成多条押出，在上述押出成型方法中，可以用多个反射材料的金属盖实现，也可以在一个金属口设置相当于反射层之间的间隔的隔板。

用其他方法制造本发明的线状发光体也可以。

以下用实施例1、2、3和比较例1、2详细说明本发明。

采用有三个螺旋部分、能同时押出核芯材料、包层材料和有漫反射材料的反射层形成材料的多色押出机作为制造设备，将聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯共聚合体组成的核心材料，甲基丙烯酸聚合物组成的包层材料，参照表1显示的百分比将二氧化钛(平均粒径为10μm)分散到和包层材料一样的丙烯酸聚合物中所形成的反射层材料，同时导入押出机的金属口处，从这个金属口同时押出直径6mm的圆柱体棒(核芯)，在其外表面有宽约1.5mm、厚约0.1-0.02mm的带状白色反射层，以及覆盖这个棒和反射层的管状包层，制成外径6.5mm的圆柱型线状发光体。

得到的线状发光体在长度22cm处切断从一端贴上铝反射板。使光从这个线状发光体的另一端射入，用美能达CS100色彩色差计测定反射层形成侧和对面侧的亮度，结果如表1所示。测试时，在光源处使用绿色的LED(外加电流：20A，发光亮度：1lumen)。

表1

从这个结果可以看出通过本发明，可以明显的提高侧面亮度的同时在长度方向上均匀发光。于此相对，二氧化钛的含量低的比较例1中侧面亮度低，相反的二氧化钛的含量多的比较例2中亮度提高但是不能均匀发光。

Claims (10)

1.一种线状发光体，其特征在于：包括管状包层和由比所述管状包层更高折射率的材料制成的核心层，所述核心层设置在所述管状包层的内侧，在所述核心层与管状包层之间、沿着所述线状发光体的长度方向形成至少一条带状的反射层。

2.根据权利要求1所述的线状发光体，其特征在于：所述的管状包层采用聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、氟化聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯-乙烯醇共聚物、氟树脂、有机硅树脂、天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物聚合物、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、氟橡胶或者硅橡胶制成；

所述的核心层采用聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚甲基戊烯、烯丙基甘油碳酸酯树脂、螺环树脂、无定形聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚芳酯、聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、邻苯二甲酸二烯丙基、氟树脂、聚酯、降冰片烯树脂、脂环族丙烯酸树脂、硅树脂、丙烯酸酯橡胶或者硅橡胶制成；

优选的，所述的管状包层采用丙烯聚合物或者甲基丙烯酸聚合物制成，所述核芯层采用聚苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸聚合物或者甲基丙烯酸聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物或者苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物制成。

3.根据权利要求1所述的线状发光体，其特征在于：所述的反射层采用含有10％～40％的漫反射材料的材质制成，优选的，所述的反射层采用含有10％～30％的漫反射材料的材质制成，优选的，所述的反射层嵌入所述的核心材料中。

4.根据权利要求1至3任-所述的线状发光体，其特征在于：所述反射层采用含有漫反射材料的丙烯酸聚合物或者甲基丙烯酸聚合物制成，优选的，所述的漫反射材料为有机聚合物粒子、金属氧化物粒子、硫酸粒子、碳酸粒子的一种或几种，优选的，所述的有机聚合物粒子包括硅树脂粒子，聚苯乙烯树脂粒子，金属氧化物粒子包括Al₂O₃、TiO₂、SiO2粒子，硫酸粒子包括BaSO₄粒子，碳酸粒子包括CaCO₃粒子，优选的，所述的漫反射材料为TiO₂粒子。

5.根据权利要求4所述的线状发光体，其特征在于：所述的漫反射材料的粒径为0.1-200微米，优选的，所述的漫反射材料的粒径为1-50微米。

6.根据权利要求1、2、3、5任一所述的线状发光体，其特征在于：所述的管状包层采用包含能够吸收或者阻断紫外线的材料的透明材质制成；优选的，所述的能够吸收或者阻断紫外线的材料为有机化合物、氧化物或者碳酸化合物，优选的，所述的有机化合物包括水杨酸、二苯甲酮、苯并三氮唑、氰基丙烯酸酯，所述的氧化物包括二氧化钛、氧化锌、氧化硅、氧化铝，所述的碳酸化合物包括碳酸钙；优选的，所述的管状包层采用包含0.1％～1％能够吸收或者阻断紫外线的材料的透明材质制成。

7.根据权利要求1、2、3、5任一所述的线状发光体，其特征在于：所述核心层的厚度为2-30mm，优选的为5-15mm；所述管状包层的厚度为0.04-5mm，优选的为0.2-2mm；所述的反射层的厚度为10-200mm，优选的为50-100mm。

8.根据权利要求1、2、3、5任一所述的线状发光体，其特征在于：所述的反射层的宽度为所述核心层周长的3-50％，优选的为5-20％。

9.根据权利要求1、2、3、5任一所述的线状发光体，其特征在于：覆盖所述的反射层、在所述管状包层的外表面上或者在反射光放出部分以外的管状包层的外表面上设置有反射性保护层，所述的反射性保护层采用不吸收光、高折射的材料，优选的，所述的反射性保护层采用采用银箔、铝箔、金属薄板或者含有反射光的散乱粒子的涂膜。

10.权利要求1至9任一所述的线状发光体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用多色押出机，把核芯材料，金属包层材料以及反射层形成材料同时导入押出机的各个金属口，核芯材料押成圆柱体，在这个圆柱体铁芯材料外面把反射层形成材料弄出带状，用包层管状的覆盖上核芯材料和反射层形成材料，同时分别压出。

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