RU137127U1

RU137127U1 - LIGHT-REMOVING ELEMENT

Info

Publication number: RU137127U1
Application number: RU2013138079/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Косяков; Сергей Владимирович Кулигин; Вадим Витальевич Рововой; Евгений Павлович Сальников; Дмитрий Витальевич Хоменко; Владимир Иванович Шубин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сферастек"
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2014-01-27

Abstract

1. Светоотторгающий элемент, отличающийся тем, что его рабочая поверхность аппретирована оптическим отбеливателем.2. Светоотторгающий элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя оптического отбеливателя не превышает 500 нм.1. Light-reflecting element, characterized in that its working surface is saponified with optical brightener. 2. The light-rejecting element according to claim 1, characterized in that the thickness of the optical brightener layer does not exceed 500 nm.

Description

Предложенное решение относится к оптическим элементам и может быть использовано при изготовлении светоотторгающих (световозвращающих и/или светоотражающих) устройств.The proposed solution relates to optical elements and can be used in the manufacture of retroreflective (retroreflective and / or retroreflective) devices.

Эффект световозвращения широко используется в системах обеспечения безопасности дорожного движения. Наиболее широко в отечественной практике применяют световозвращающие материалы, содержащие стеклянные микрошарики, а также световозвращатели в виде призм или микропризм. Качество световозвращения характеризует величина коэффициента световозвращения (удельного коэффициента силы света), которая рассчитывается как отношение яркости поверхности образца к его освещенности и измеряется в канделах на люкс и на квадратный метр (кд/лк·м²).The retroreflective effect is widely used in road safety systems. The most widely used in domestic practice are retroreflective materials containing glass beads, as well as retroreflectors in the form of prisms or microprisms. The quality of retroreflection is characterized by the value of the retroreflectivity coefficient (specific light intensity coefficient), which is calculated as the ratio of the brightness of the surface of the sample to its illumination and is measured in candelas per lux and per square meter (cd / lux · m ² ).

Выделяют три вида отражения света: зеркальное, диффузное (рассеянное) и смешанное (объединяющее зеркальное и диффузное). Явление световозвращения (ситуация, когда свет, падающий на поверхность, почти полностью отражается обратно в направлении источника света) принято рассматривать отдельно. Световозвращение и все 3 вида светоотражения можно объединить единым термином - светоотторжение.Three types of light reflection are distinguished: mirror, diffuse (diffuse) and mixed (combining mirror and diffuse). The phenomenon of retroreflection (a situation where light incident on the surface is almost completely reflected back in the direction of the light source) is considered separately. Retroreflection and all 3 types of retroreflection can be combined by a single term - light rejection.

Известен способ получения стеклянных микросфер (патент на изобретение РФ №2059574, МПК C03B 19/10, 1992 г. и международная заявка PCT/RU 96/00118, публикация WO 97/42127, МПК C03B 19/10, 1997 г.), включающий варку стекла, получение из него микропорошков и формование микросфер. Однако полученные данным способом стеклянные микросферы при использовании их в качестве рефлектирующих элементов имеют низкие коэффициенты световозвращения и светоотражения.A known method of producing glass microspheres (patent for the invention of the Russian Federation No. 2059574, IPC C03B 19/10, 1992 and international application PCT / RU 96/00118, publication WO 97/42127, IPC C03B 19/10, 1997), including glass melting, obtaining micropowders from it and forming microspheres. However, glass microspheres obtained by this method, when used as reflecting elements, have low retroreflectivity and light reflection coefficients.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является световозвращающий элемент, выполненный в виде двояковыпуклой составной линзы, включающей две линзы, соединенные между собой по сферической поверхности (патент на изобретение РФ №2434255, МПК G02B 5/128, 2010 г.). Недостатком такого светоотторгающего элемента является сложность конструкции и высокая трудоемкость изготовления. Кроме того, известное устройство имеет низкие коэффициенты световозвращения и светоотражения, т.к. не использует ультрафиолетовую составляющую падающего на светоотторгающий элемент света для ее преобразования в видимый свет.Closest to the proposed technical solution is a retroreflective element made in the form of a biconvex composite lens, including two lenses interconnected on a spherical surface (RF patent No. 2434255, IPC G02B 5/128, 2010). The disadvantage of such a light-rejecting element is the complexity of the design and the high complexity of manufacturing. In addition, the known device has low coefficients of retroreflection and light reflection, because does not use the ultraviolet component of the light incident on the light-rejecting element to convert it into visible light.

Технический результат предложенного решения заключается в упрощении конструкции, снижении трудоемкости изготовления и повышении коэффициентов световозвращения и светоотражения.The technical result of the proposed solution is to simplify the design, reduce the complexity of manufacturing and increase the coefficients of retroreflection and light reflection.

Указанный технический результат достигается тем, что рабочая поверхность светоотторгающего (световозвращающего и/или светоотражающего) элемента, аппретирована оптическим отбеливателем, толщина слоя которого не превышает 500 нм. Светоотторгающие элементы могут быть светоотражающими, световозвращающими или объединять тот и другой способ взаимодействия со светом. Световозвращающие элементы выполняются из оптически прозрачного материала. Светоотторгающие элементы могут быть использованы, например, для дорожных и строительных работ.The specified technical result is achieved by the fact that the working surface of the retroreflective (retroreflective and / or retroreflective) element is coated with optical brightener, the layer thickness of which does not exceed 500 nm. Light-reflecting elements can be retro-reflective, retroreflective, or combine the one and the other way of interacting with light. Retroreflective elements are made of optically transparent material. Light-reflecting elements can be used, for example, for road and construction works.

Глаз человека чувствителен только к определенной области электромагнитного излучения, называемой видимым спектром, которая охватывает диапазон длин волн от 400 до 700 нм. Излучения, которые находятся за пределами видимого диапазона, включают в себя инфракрасную (волны длиной более 700 нм) и ультрафиолетовую область (менее 400 нм). Оптические отбеливатели обладают способностью поглощать ультрафиолетовую составляющую падающего на них света в области 300-400 нм и преобразовывать полученную энергию в видимую часть спектра (400-500 нм). Благодаря флуоресценции оптические отбеливатели преобразуют содержащийся в естественном свете и в свете многих искусственных источников ультрафиолет в излучение видимого диапазона, делая его более интенсивным.The human eye is sensitive only to a certain area of electromagnetic radiation, called the visible spectrum, which covers a wavelength range from 400 to 700 nm. Radiations that are outside the visible range include infrared (waves longer than 700 nm) and ultraviolet (less than 400 nm). Optical brighteners have the ability to absorb the ultraviolet component of the light incident on them in the region of 300-400 nm and convert the resulting energy into the visible part of the spectrum (400-500 nm). Thanks to fluorescence, optical brighteners convert ultraviolet light contained in natural light and in the light of many artificial sources into visible light, making it more intense.

На фиг. изображена рабочая поверхность 2 светоотторгающего (световозвращающего и/или светоотражающего) элемента 1, аппретированная оптическим отбеливателем 3 с толщиной слоя 4, не превышающей 500 нм.In FIG. the working surface 2 of the retroreflective (retroreflective and / or retroreflective) element 1 is shown, dressed with optical brightener 3 with a layer thickness of 4 not exceeding 500 nm.

Световозвращающие элементы представляют собой технологически сложное соединение линз, преломляющих световой луч в обратном направлении, выполненных, как правило, в виде стеклянных микрошариков и микропирамид. И в том и другом случае свет от источника падает на поверхность микролинзы, преломляется, отражается от внутренней поверхности и возвращается к источнику. Этим достигается оптический эффект возвращения светового потока. Аналогично работают световозвращающие элементы на транспортных средствах - пластмассовые автомобильные, мотоциклетные и велосипедные катафоты. Только там используются не микро, а значительно более крупные пирамиды. Все световозвращающие элементы выполняются из оптически прозрачного материала.Retroreflective elements are a technologically complex connection of lenses that refract a light beam in the opposite direction, made, as a rule, in the form of glass beads and micropyramids. And in both cases, the light from the source falls on the surface of the microlens, refracts, reflects from the inner surface and returns to the source. This ensures the optical effect of the return of the light flux. Retroreflective elements on vehicles work similarly - plastic automobile, motorcycle and bicycle reflectors. Only there they use not micro, but much larger pyramids. All retroreflective elements are made of optically transparent material.

При реализации предложенного решения могут использоваться любые (по форме выполнения и по размерам) светоотражающие элементы.When implementing the proposed solution, any (in terms of form and size) reflective elements can be used.

Свет (например, фар автомобиля), направленный на светоотторгающий (световозвращающий и/или светоотражающий) элемент 1, сначала проходит через слой оптического отбеливателя 3, где его ультрафиолетовая составляющая преобразовывается в видимую часть спектра (400-500 нм). Двигаясь далее, световой поток, усиленный в видимой части спектра, доходит до рабочей поверхности 2 светоотторгающего элемента 1. Если это светоотражающий вариант выполнения светоотторгающего элемента 1, то усиленный световой поток, отразившись (зеркально, диффузно или смешано) от рабочей поверхности 2, возвращается через слой оптического отбеливателя 3 наружу. Если это световозвращающий вариант выполнения светоотторгающего элемента 1, то усиленный световой поток, проходит через рабочую поверхность 2 внутрь оптически прозрачного материала тела (линзы) световозвращающего элемента 1, отражается от его внутренней поверхности и, вторично пройдя через слой оптического отбеливателя 3, возвращается к источнику света.Light (for example, a car headlight) directed to a light-reflecting (retroreflective and / or retro-reflecting) element 1 first passes through a layer of optical brightener 3, where its ultraviolet component is converted into the visible part of the spectrum (400-500 nm). Moving further, the luminous flux amplified in the visible part of the spectrum reaches the working surface 2 of the light-reflecting element 1. If this is a retro-reflective embodiment of the light-reflecting element 1, then the amplified light flux, reflected (mirror, diffuse or mixed) from the working surface 2, returns through a layer of optical brightener 3 to the outside. If this is a retroreflective embodiment of the retroreflective element 1, then the amplified light flux passes through the working surface 2 into the optically transparent body material (lens) of the retroreflective element 1, is reflected from its inner surface and, after passing through the layer of optical brightener 3 again, returns to the light source .

В качестве оптического отбеливателя 3 используются, как правило, производные стильбена, например, препараты «Белофор ОЛА», «Люксафор 093» или «Optiblanc WS». Максимально высокие показатели коэффициентов световозвращения и светоотражения светоотторгающего элемента 1 достигаются в случае, когда положение главного максимума фотолюминесценции оптического отбеливателя 3 составляет 510-550 нм.As optical brightener 3, stilbene derivatives are used, as a rule, for example, preparations Belofor OLA, Luxor 093 or Optiblanc WS. The highest possible retroreflectivity and light reflectance coefficients of the light-rejecting element 1 are achieved when the position of the main maximum photoluminescence of optical brightener 3 is 510-550 nm.

Для улучшения адгезии оптического отбеливателя 3 к светоотторгающему элементу 1 в оптический отбеливатель 3 добавляют промотор адгезии, например, диаминофункцио-нальный промотор адгезии аминоэтиламинопропилтриметоксисилан, полифункциональные аминосиланы «Пента-65» и «Пента-69», силан «Silquest A-1110».To improve the adhesion of optical brightener 3 to the light-reflecting element 1, an adhesion promoter is added to the optical brightener 3, for example, a diamine-functional adhesion promoter of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, polyfunctional aminosilanes Penta-65 and Penta-69, A-Sil 10, 10-Sil.

Для повышение светостойкости оптического отбеливателя 3 и материала тела (линзы) светоотторгающего элемента 1 в оптический отбеливатель 3 добавляют светостабилизатор (фотостабилизатор), например, «Фенозан 23», «Ирганокс 1010», «Беназол П», «Тинувин 327».To increase the light fastness of the optical brightener 3 and the material of the body (lens) of the light-rejecting element 1, a light stabilizer (photo stabilizer) is added to the optical brightener 3, for example, Phenozan 23, Irganox 1010, Benazol P, Tinuvin 327.

Поскольку на большинство материалов коротковолновое УФ-излучение оказывает большее негативное воздействие, чем длинноволновое излучение, то повысить их надежность, а, следовательно, и срок службы можно, если обеспечить каскадный механизм переноса (миграции) энергии в материале. Для реализации указанных механизмов переноса энергии используются фотосенсибилизаторы, которые поглощая коротковолновое УФ-излучение, передают его оптическому отбеливателю. Совместное применение фотосенсибилизаторов и оптических отбеливателей позволяет расширить диапазон поглощенной энергии, повышая коэффициенты световозвращения и светоотражения светоотторгающего элемента 1, а также светостойкость оптического отбеливателя 3 и материала тела (линзы) светоотторгающего элемента 1. В качестве фотосенсибилизатора может быть использована салициловая кислота, β - нафтиламин, Р - соль или Г - соль.Since shortwave UV radiation has a greater negative effect on most materials than longwave radiation, it is possible to increase their reliability, and, consequently, their service life, if a cascade mechanism of energy transfer (migration) in the material is provided. To implement these energy transfer mechanisms, photosensitizers are used, which absorb short-wave UV radiation and transmit it to optical brightener. The combined use of photosensitizers and optical brighteners allows us to expand the range of absorbed energy, increasing the retroreflectivity and light reflectance of the light-reflecting element 1, as well as the light fastness of the optical brightener 3 and the body material (lens) of the light-reflecting element 1. Salicylic acid, β - naphthylamine can be used as a photosensitizer P is salt or G is salt.

Для улучшения водоотталкивающих свойств оптического отбеливателя 3, а, следовательно, и повышения его срока службы и морозостойкости, в оптический отбеливатель 3 добавляют гидрофобизаторы, состоящие в основном из кремнеорганических соединений, например, «БИОНИК МВО», «КРИСТАЛЛИЗОЛ», «Chelsea Stone».To improve the water-repellent properties of optical brightener 3, and, consequently, increase its service life and frost resistance, water-repellent agents are added to optical brightener 3, consisting mainly of organosilicon compounds, for example, BIONIC MVO, CRYSTALLIZOL, Chelsea Stone.

В результате проведенных экспериментов, в ходе которых определялись коэффициенты световозвращения и светоотражения для соответствующих светоотторгающих элементов 1, было установлено, что толщина слоя оптического отбеливателя 3 не должна превышать 500 нм, поскольку по мере увеличения толщины слоя оптического отбеливателя 3 коэффициенты световозвращения и светоотражения светоотражающего элемента 1 сначала увеличиваются, затем доходят до предельных величин и начинают уменьшаться. Оптимальная толщина слоя оптического отбеливателя 3 (в зависимости от материала тела светоотторгающего элемента 1, вида (марки) самого оптического отбеливателя 3, а также промотора адгезии, светостабилизатора, фотосенсибилизатора и гидрофобизатора) составляет 20-300 нм. В этом случае коэффициенты световозвращения и светоотражения светоотторгающего элемента 1 возрастают на 15-18%.As a result of the experiments, in which the retroreflectivity and light reflection coefficients were determined for the corresponding retroreflective elements 1, it was found that the thickness of the optical brightener layer 3 should not exceed 500 nm, since as the thickness of the optical brightener layer 3 increases, the retroreflectivity and light reflection coefficients of the retroreflective element 1 first increase, then reach the limit values and begin to decrease. The optimal thickness of the layer of optical brightener 3 (depending on the material of the body of the light-rejecting element 1, type (brand) of the optical brightener 3, as well as the adhesion promoter, light stabilizer, photosensitizer and water repellent) is 20-300 nm. In this case, the retroreflectivity and light reflection coefficients of the light-reflecting element 1 increase by 15-18%.

Claims

1. Light-reflecting element, characterized in that its working surface is saponified with optical brightener.

2. Light-reflecting element according to claim 1, characterized in that the thickness of the layer of optical brightener does not exceed 500 nm.