TWI448647B - Lighting fixtures - Google Patents

Description

照明燈具

本發明係關於一種照明燈具，特別係指一種由光擴散效果良好、強度增加及具有較佳阻燃效果之管體材料所構成的照明燈具。

目前照明光源已由傳統的玻璃材質螢光燈管，逐漸由新式的光源如發光二極體(LED)及冷陰極螢光燈管(CCFL)來取代。由於這類的光源都伴隨著使用大量的電子零件及電路，因此光源本身會產生許多熱量。此外，為了達到良好透光效果，燈管的外部結構通常採用具透光性之樹脂類材料，但由於樹脂類材料不耐高溫，阻燃性差，因此通常會添加一些聚合物來增加其阻燃性。一般用以增加阻燃性的材料通常是以鹵素(主要為Cl和Br)為基礎的聚合物。但是這些含有鹵素的聚合物卻會造成嚴重的環保問題，因此有必要研發出不含鹵素的阻燃添加物，以讓新式照明也能擁有良好的防火等級，因此如何研發出不具鹵素之新阻燃添加物就成為照明燈具設計的重要開發方向。

以往，膨脹性材料已被使用為阻燃劑，經年以來可膨脹石墨已被積極應用於發展新穎的化學膨脹性材料。例如US 3574644述及一種併用可膨脹石墨來提高可燃性材料的阻燃性方法，而US 6472070述及一種包含有環氧樹脂、熟化劑和可膨脹石墨的防火性塗料。

又，俗稱為奈米填充劑的微粒材料亦可使用在複合材料之中。例如，WO 99/09070述及一種含有奈米填充劑的聚合物發泡體。WO 00/66657述及一種包含第一聚合物和奈米陶土以及第二聚合物的聚合物組成物，及GB 2367064述及一種包含聚烯烴以及奈米陶土和額外填充劑的聚合物組成物。WO 99/351 86則述及一種基於聚合性基質和層化雙氫氧化物的奈米複合物，並提供製備這些材料的資訊。這些材料雖然具有阻燃性，但卻因為透光性不佳，所以不適合使用在照明燈管的材料。

另外，玻璃纖維具有輕質、耐高溫、不易燃燒、耐腐蝕、絕緣性佳、機械強度高等優點，故通常用作複合材料中的增強材料，而被廣泛使用在電氣、電子配件，甚至汽車、船舶與建築土木等各種應用範疇。於樹脂類材料中添加玻璃纖維來增加機械強度之方式雖有被應用於各式用途，但多係以射出成型方式來製作為塑膠平板體，且尚無應用於照明燈具之例。因為若將玻璃纖維應用於管狀照明燈具以強化燈具之管狀外殼或管體，則由於照明燈具係利用擠壓成型方式來製作管體，因此於樹脂類材料添加玻璃纖維後之流動性會變差，以致利用擠壓成型方式製作管體將有其困難度，而且有是否能達到照明燈具所要求的良好光擴散效果之顧慮，因此截至目前為止，業者均未考慮應用玻璃纖維於管狀照明燈具。

本發明人有鑑於上述習用的燈管材料之種種缺失，因此累積個人從事相關產業開發實務上多年之經驗，精心研究，以期提出一種能夠有效改善上述問題之燈管材料。

本發明之目的在於提供一種照明燈具，具有由光擴散效果良好、強度增加、具有較佳阻燃效果且利於環保之材料所形成的管體。

為了達到上述發明目的，本發明係以下述之技術手段予以達成，其中本發明照明燈具係包含：管體，其兩端係設有燈帽；及光源，係設置於該管體內；該管體的材料係於透光性樹脂材料添加玻璃纖維所組成，其中每100wt%之該透光性樹脂材料中，所添加之該玻璃纖維的含量為0.1~30wt%。

本發明藉由上述比例於樹脂類材料添加玻璃纖維，除了可以避免上述樹脂纖維流動性變差之問題，更能達到將樹脂類材料改質而具有良好的阻燃效果，且能夠兼顧照明燈具之良好的透光性、光擴散效果、照度並有利於環保等要求。

以下，參照添附圖式詳細說明本發明之實施型態。

首先，針對本發明實施型態之照明燈具參照圖1加 以說明。圖1所示之照明燈具1包括管體2、設置於該管體2中之光源3及設置於該管體2兩端之燈帽4。

該管體2係形成為圖1所示之長條圓筒狀。另外，本發明之管體2的外型不限於上述長條圓筒狀，該管體2的橫切面亦可為圓形、橢圓形、或任意多邊形等。

圖1中雖以LED作為光源3來顯示本發明實施型態之照明燈具，但該光源3不限於LED而亦可為CCFL等各種光源。

本發明主要係藉由於具透光性之樹脂材料添加玻璃纖維來形成阻燃效果良好的管體。該樹脂材料係一種具有高透光率的材料，可選自例如PMMA(甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚脂)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)、聚苯乙烯(PS)、LDPE(低密度聚乙烯)、PE或EVA(Ethylene Vinyl Acetate)等的其中之一。

玻璃纖維是一種將含各種金屬氧化物的矽酸鹽類化合物經熔融抽絲而製成的產品，具有輕質、耐高溫、不易燃燒、耐腐蝕、絕緣性佳、機械強度高等優點，且原料易得、生產簡便、成本低廉，為一種優良的增強材料而被廣泛地應用於複合材料工業中。SiO₂ 是玻璃纖維中最主要的成分，含量越高，則玻璃纖維的化學穩定性和耐熱性、機械強度亦愈高。但SiO₂ 卻有熔點高，熔體黏度大，拉絲成型困難的特性。針對此點，Na₂ O、Li₂ O等鹼金屬氧化物可降低玻璃纖維熔點及熔體黏度，改進玻璃纖維的加工性，但卻會使玻璃纖維具有高 的膨脹係數及易受水分的侵蝕之問題。又，CaO、MgO等鹼土金屬氧化物能使玻璃纖維具有中等黏度，故能改進玻璃纖維的耐化學性、耐水性、耐溫性，並可易於析晶。另外，Ba₂ O₃ 是玻璃纖維熔製時的助熔劑，能降低熔體黏度，穩定玻璃纖維的電性能，但卻會使力學性能下降。而Al₂ O₃ 則可增加熔體黏度，提高玻璃纖維的機械性能及化學性能。其他像BeO則是能讓玻璃纖維成為中等黏度，故能較明顯地提高玻璃纖維的模數。又，ZrO₂ 、TiO₂ 等則可大幅提高玻璃纖維的耐鹼性。

根據玻璃纖維中含鹼量(含鹼量係表示成分中含鉀鈉氧化物(Na₂ O、K₂ O)等的含量)的多寡，可分為高鹼玻璃纖維(鹼性氧化物含量>12wt%)、中鹼玻璃纖維(鹼性氧化物含量6~12wt%)、低鹼玻璃纖維(鹼性氧化物含量2~6wt%)、無鹼玻璃纖維(鹼性氧化物含量<2wt%)。

此外，依玻璃纖維的單絲直徑，又可分為粗纖維(單絲直徑20μm以上)、初級纖維(單絲直徑20μm)、中級纖維(單絲直徑10~20μm)、高級纖維(單絲直徑3~9μm，多用於紡織製品)。本發明所使用之玻璃纖維的直徑介於3~20μm的範圍，較佳係介於10~20μm的範圍。

本發明所使用之玻璃纖維係包含有SiO₂ 及至少一種選自Na₂ O、Li₂ O、CaO、MgO、Ba₂ O₃ 、Al₂ O₃ 、BeO、ZrO₂ 、TiO₂ 所組成之群。

每100wt%之本發明透光性樹脂材料(如聚碳酸酯樹脂)中，所添加之玻璃纖維的含量較佳為0.1~30 wt%。若玻璃纖維的含量小於0.1wt%，會無法得到充分的阻燃效果。另一方面，若超過30wt%，則透光性會降低而無法獲得良好的透光度。其中，玻璃纖維的含量又以5~15wt%為特佳。

此外，依實際使用上照明燈具所要求之良好透光性、光擴散效果、阻燃性以外，亦可加入各種添加劑、聚合物等，例如可抑制燈具發光的眩光特性之光擴散劑等。

光擴散劑具體而言可使用如：碳酸鈣、硫化鋅、氧化鋅、氧化鈦、磷酸鈦、鈦酸鎂、雲母、硫酸鋇、黏土、滑石、聚矽氧橡膠狀彈性體等無機系光擴散劑，以及丙烯酸系、苯乙烯系、聚酯系、聚烯烴系、胺甲基乙酯系、尼龍系、甲基丙烯酸系、氟系、降冰片烷系等有機系光擴散劑等。

本發明照明燈具之管體2的製造方法係利用擠壓成型方式，以滾筒、帶式摻合機或高速攪拌機等來將構成管體2之材料混合均勻後，用一般的單軸或雙軸擠壓機熔融混煉，從複數供給裝置投入擠壓機內，再進行熔融混合。並且，可因應狀況任意選擇熔融混合該等成分時的擠壓機投入位置、擠壓溫度、螺桿轉數、供給量等條件，來進行成型。此外，本發明之管體2的製造方法並未特別限制於上述方式，亦可使用一般的射出成型法、射出壓縮成型法等。

該管體2可由透光性樹脂材料添加玻璃纖維而整體地皆構成為透光面，抑或如圖2所示般地於一側由透光性樹脂材料添加玻璃纖維來構成為透光面2a，而另一側則為非透光面2b。該非透光面的材質可為任何不透光之樹脂類材質或可更加增強管體強度之鋁等金屬所構成。

以下，藉由比較例與實施例來更加詳細說明本發明，但該等實施例未非用以限定本發明。

本發明之管體的樹脂材料係選用聚碳酸酯樹脂(TEIJIN公司製造之L-1250ZW)，玻璃纖維係使用單絲直徑10~20μm的玻璃纖維，光擴散劑係使用丙烯酸系光擴散劑。將下述比較例與實施例所使用之聚碳酸酯、玻璃纖維、光擴散劑列示於表1。

[表1]

※表1中，聚碳酸酯、玻璃纖維、光擴散劑的單位為wt%。

針對各比較例及實施例進行照度、阻燃性測試。其測試方法如下：

(1)　照度測試

將LED配置於用押出成型機製成之塑膠管體(1195mm×30mm)內側，將燈具置於1公尺高的距離，將照度計放置於燈具正下方，一般表示照度之單位為Lux。又，評價基準如下。照度測量值達340 Lux以上者為合格(亦即達到本發明照明燈具所要求之照度)，小於340 Lux者為不合格。其結果列於表1。

(2)　阻燃性測試

試片之製作係以射出成型機製作長寬為10mm×10mm之塑膠片，測試方法使用ASTM D2863 Type I的測試方法進行。阻燃效果的好壞可藉由其耗氧指數(Oxygen Index；OI)來判斷，OI的定義為各種材料能續燃所需的氧氣數，OI值愈高者阻燃效果愈佳。下表顯示幾種常用作阻燃劑之高分子阻燃材的OI，基本上含碳氫直鏈結構之聚乙烯等較易燃燒，而含氟或苯基之聚合物則較不易燃燒。一般來說，耗氧指數介於15~21範圍者為易燃性，介於21~25範圍者為緩燃性，25以上者為難燃性(如下列表2所示)。其測試結果列於上述表1。

[表2]

由表1可知，有添加玻璃纖維之實施例1~4相較於未添加玻璃纖維之比較例1、2，在阻燃性測試中，耗氧指數皆為25以上，顯示了良好的阻燃效果，且照度值皆達340 Lux以上，顯示了良好的透光效果。

此外，添加了光擴散劑之比較例2，相較於未添加光擴散劑之比較例1，照度值仍可達340 Lux以上，且耗氧指數與比較例1差異不大，故此二比較例皆顯示為緩燃性。而添加了光擴散劑之實施例4，相較於實施例2，照度值同樣地達到340 Lux以上，且耗氧指數與實施例2差異不大，此二實施例皆顯示為難然性。由上述測試結果可知，光擴散劑並未影響到照度值及阻燃性，仍可使燈管保有良好的照度及阻燃效果。

綜上所述，本發明之管體材料可使用於CCFL、LED等各種光源的照明燈具，藉由以特定比例於具透光性之樹脂材料添加玻璃纖維來形成由光擴散效果良好、強度增加、具有較佳阻燃效果且利於環保之管體材料所構成的照明燈具。

以上已針對本發明較佳實施例加以說明，但本發明並未限定於上述實施型態，本發明所屬技術領域中具通常知識者應當可在申請專利範圍所記載之要旨內思及各種變化，而該等當然亦屬於本發明之範疇。

1．．．照明燈具

2．．．管體

2a．．．透光面

2b．．．非透光面

3．．．光源

4．．．燈帽

圖1為本發明照明燈具之局部立體圖。

圖2為本發明照明燈具之剖面示意圖

1．．．照明燈具

2．．．管體

2a．．．透光面

2b．．．非透光面

3．．．光源

4．．．燈帽

Claims (10)

1. 一種照明燈具，其包含：管體，其兩端係設有燈帽；及光源，係設置於該管體內；該管體的材料係於透光性樹脂材料添加玻璃纖維所組成，其中每100wt%之該透光性樹脂材料中，所添加之該玻璃纖維的含量為0.1~30wt%。
2. 如申請專利範圍第1項之照明燈具，其中該透光性樹脂材料係選自PMMA(甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚脂)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)、聚苯乙烯(PS)、LDPE(低密度聚乙烯)、PE或EVA(Ethylene Vinyl Acetate)所組成之群。
3. 如申請專利範圍第1或2項之照明燈具，其中該玻璃纖維係包含有SiO₂ 及至少一種選自Na₂ O、Li₂ O、CaO、MgO、Ba₂ O₃ 、Al₂ O₃ 、BeO、ZrO₂ 、TiO₂ 所組成之群。
4. 如申請專利範圍第3項之照明燈具，其中該玻璃纖維的直徑介於3~20μm的範圍。
5. 如申請專利範圍第4項之照明燈具，其中每100wt%之該透光性樹脂材料中，所添加之該玻璃纖維的含量為5~15wt%。
6. 如申請專利範圍第1項之照明燈具，其中該管體整體皆為透光面。
7. 如申請專利範圍第1項之照明燈具，其中該管體其中一側為透光面，而另一側為非透光面。
8. 如申請專利範圍第1項之照明燈具，其中該光源為發光二極體(LED)或冷陰極螢光燈管(CCFL)。
9. 如申請專利範圍第1項之照明燈具，其中該管體係由擠壓成型方式所形成。
10. 如申請專利範圍第1或2項之照明燈具，其中該管體的材料另包含有光擴散劑，該光擴散劑係至少選自一種下述材料：碳酸鈣、硫化鋅、氧化鋅、氧化鈦、磷酸鈦、鈦酸鎂、雲母、硫酸鋇、黏土、滑石、聚矽氧橡膠狀彈性體之無機系光擴散劑，以及丙烯酸系、苯乙烯系、聚酯系、聚烯烴系、胺甲基乙酯系、尼龍系、甲基丙烯酸系、氟系、降冰片烷系之有機系光擴散劑。