TWI553913B - 用於發光二極體組件之含白色顏料的反射器 - Google Patents

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Description

用於發光二極體組件之含白色顏料的反射器
發光二極體通常稱為LED，其作為用於許多不同應用之光源的流行性不斷增加。對LED之需求快速增長，尤其在最近5年中。LED因其與習知光源相比具有許多優勢而正用作許多應用中之光源。LED與白熾光源及其他光源相比一般消耗顯著較少電力，需要較低操作電壓，具有抗機械衝擊性，需要較少維護，且在操作時產生極少熱。因此，LED正替代許多應用中之白熾光源及其他光源且已用作例如交通信號、大面積顯示器、內部及外部照明、蜂巢式電話顯示器、數字鐘顯示器、消費型設備顯示器、閃光燈(flashlight)及其類似物。
LED一般包括安裝在基板上之發光二極體，該基板電連接於引線框。引線框通常包括兩個用於將LED連接至電源之端子。發光二極體為類似於製造積體電路之方式製造的半導體元件。舉例而言，發光二極體可由依序沈積於半導體基板上之數層材料構成。半導體材料內之發光二極體包括由活性層與p型材料隔開之n型材料。當向二極體施加電壓時，來自p型材料之正電荷或「電洞」向活性層移動，而來自n型材料之負電荷或電子亦以相反方向向活性層移動，由此產生光。詳言之，移動電子釋放呈光子形式之能量。因此，LED之一個顯著優勢在於，該等元件產生光而不存在將隨時間燃盡之燈絲。因此，LED持續相對較長時間，能製造得極緊湊且極耐久。此外，由於未加熱燈絲來 產生光，因此LED亦極具能量有效性。
製造發光二極體之後，可將半導體晶片鄰近反射器安裝且連接至引線框。引線框可包括陽極端子及陰極端子以便向組件施加電力。在某些實施例中，可由半透明或透明樹脂密封位於反射器內之LED器件。透明或半透明樹脂可充當透鏡以進一步增強所發出之光。
LED之反射器亦可充當LED之外殼且通常由模製聚合樹脂製成。舉例而言，聚合樹脂可經射出模製以形成外殼及反射器。在一個實施例中，聚合樹脂經射出模製於引線框上以便將引線框整合於LED組件中。
用於形成反射器之模製聚合物樹脂較佳具有特徵與性質之特定組合。舉例而言，聚合物樹脂應非常適於在LED操作波長下反射光。舉例而言，許多LED經設計用於發出白光。因此，用於形成反射器之聚合物樹脂應反射可見光區域中之大量光，且尤其應反射藍光波長範圍內之顯著百分比之光。舉例而言，已發現反射藍光波長範圍內之光顯著增強LED之亮度，這是因為發出白光之LED發出大量在藍光波長範圍內之光。儘可能高地提高反射器之反射率將操作LED時之光損失減至最少。
用於形成反射器之聚合物樹脂亦應具有高白度指數。反射器之白度指數指示反射器可在整個可見光波長範圍(約400 nm至約700 nm)內反射光的程度。一般而言，材料之白度指數愈高，材料之反射率愈高。舉例而言，具有100白度指數值之材料被視為實質上完美之反射漫射器。
除具有極佳反射率性質以外，用於形成反射器之聚合物樹脂亦應在部件射出模製期間具有良好熔融流性質。舉例而言，許多LED結構相對較小，具有有時可小於1毫米之尺寸。反射器亦可具有相對較複雜之形狀，視特定應用及LED中之引線板的幾何形狀而定。因此，當加熱聚合物樹脂時，聚合物應具有足夠流動性質以均勻而反覆地填充模具空隙。聚合物樹脂亦應具有在處理期間不發生波動之穩定黏度。
除上述以外，用於形成反射器之聚合物樹脂在焊接於相鄰部件上或在曝露於LED操作溫度時應具有足夠耐熱性，包括長期老化穩定性。舉例而言，許多LED組件係使用在高達約260℃之溫度下操作之回焊爐焊接製程連接於電路板及其他基板上。聚合物樹脂應對回焊製程具有良好耐熱性且不應在經受焊接條件時發泡或以其他方式劣化。
在使用期間，LED亦產生熱，該熱被反射器吸收。在過去數年中，LED所產生之熱量已隨LED器件功率增加而增加。當在焊接期間經受加熱及/或在使用期間經受加熱時，聚合物樹脂之反射率性質不應劣化。過去，舉例而言，在使用期間曝露於高溫及/或重複加熱及冷卻導致聚合物樹脂發黃。黃化導致樹脂之白度指數降低。黃化對於發出藍光之LED尤其是一個問題，這是因為黃色表面傾向於吸收藍光波長範圍內之光。
除上述以外，反射器一般為薄而小之部件，且需要令人滿意之機械強度。因此，反射器亦應具有足夠衝擊強度以 避免在LED組裝期間及在LED使用期間斷裂。
在標題為「Light-Emitting Diode Assembly Housing Comprising Poly(cyclohexanedimethanol terephthalate)Compositions」之美國專利公開案第2007/0213458號中，揭示一種由聚(環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)(下文中之「PCT」)組合物製造的LED用反射器。'458申請案在LED設計及功能方面取得了重大進展，該案以引用的方式併入本文中。然而，本發明係關於進一步之改良。詳言之，本發明大體上係關於由PCT聚合物組合物製造之LED用反射器，該組合物具有改良之反射率特徵。
本發明大體上係關於一種聚合物組合物及由該組合物製造之模製物件。本發明之聚合物組合物可經調配以具有極佳反射率性質。此外，該組合物可經調配以便具有極佳熔融流動特徵。舉例而言，該組合物在較高溫度下可具有相對較低之熔融黏度。儘管可由該組合物製造許多物件，但在一個實施例中，可使用該組合物製造用於諸如發光二極體之光源的模製反射器。
更特定言之，本發明係關於向聚合物組合物中併入特定類型之白色顏料以改良組合物之反射率性質。舉例而言，在一個實施例中，白色顏料包含根據ASTM D476分類之II型耐粉化粒子。舉例而言，II型耐粉化粒子可包含二氧化鈦粒子。特別有利地，發現上述粒子增強反射率性質，同時將熔融黏度增加減至最小。舉例而言，其他白色顏料在 添加至該聚合物組合物中時傾向於增加熔融黏度及/或不提供所要反射率性質。當模製具有三維特徵之小部件(諸如用於發光二極體組件之反射器)時，將熔融黏度增加減至最小尤其重要。
在一個實施例中，舉例而言，本發明係關於一種圍繞發光源之模製反射器。該反射器係由聚合材料模製。該聚合材料可包含任何適合熱塑性聚合物，或具有適用作反射器之性質的聚合物之摻合物。可用聚合材料包括聚酯聚合物、液晶聚合物及其摻合物。在一個實施例中，舉例而言，該聚合材料包含聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)。
根據本發明，該聚合材料與白色顏料摻合。白色顏料可包含如根據ASTM測試D476分類之II型耐粉化粒子。在一個實施例中，舉例而言，白色顏料可包含具有上述耐粉化特徵之二氧化鈦粒子。二氧化鈦粒子可具有中性色調或藍色色調。在一個實施例中，二氧化鈦粒子展現高於約7，諸如高於約7.5之pH值。
為製造具有耐粉化特徵之二氧化鈦粒子，在一個實施例中，該等粒子可包括表面處理。表面處理可包含單獨或與其他組分組合之氧化鋁。舉例而言，在一個實施例中，表面處理可包含與聚矽氧烷組合之氧化鋁。
如上文所述之白色顏料一旦與聚合材料組合，所得聚合物組合物即可用於形成模製反射器，且在460 nm下可具有高於約86%，諸如高於約90%，諸如高於約93%，諸如高 於約95%之初始反射率。在460 nm下之初始反射率一般低於100%，諸如低於約98%。該聚合物組合物亦可具有高於約86，諸如高於約92，諸如高於約95之初始白度指數。初始白度指數一般低於103，諸如低於約100。該聚合物組合物在於200℃下老化4小時後亦可具有仍高於約50，諸如高於約60，諸如高於約62，諸如高於約65，諸如高於約68，諸如甚至高於約70之白度指數。一般而言，在於200℃下老化後之白度指數低於材料之初始白度指數，且一般低於約95，諸如低於約85。
如上文所述，白色顏料改良聚合物之反射率性質，同時使熔融黏度之增加減至最小。在一個實施例中，舉例而言，當使用毛細管流變儀量測時，根據本發明調配之聚合材料在1000/s之剪切速率及305℃下具有低於約300 Pa．s，諸如低於約250 Pa．s，諸如低於約200 Pa．s，諸如低於約150 Pa．s，諸如低於約100 Pa．s之熔融黏度。一般而言，在上述條件下之熔融黏度可高於約30 Pa．s，諸如高於約50 Pa．s。
除聚合物樹脂及白色顏料以外，該聚合材料亦可含有不同量之各種其他成分及組分。在一個實施例中，舉例而言，該聚合材料可進一步含有無機填充劑。在一個特定實施例中，該聚合材料含有約20重量%至約60重量% PCT聚合物、約1重量%至約40重量%無機填充劑及約15重量%至約50重量%白色顏料。
除以上組分以外，在一個實施例中，該聚合材料可含有 與該聚合物樹脂反應之組分，諸如環氧樹脂、苯氧基樹脂或其組合。該反應性組分可以約0.2重量%至約8重量%之量存在。
在一個實施例中，該聚合材料可進一步含有聚四氟乙烯聚合物。該聚合材料中可存在約1重量%至約10重量%之量的聚四氟乙烯聚合物。
該聚合材料亦可包括一或多種抗衝擊改質劑。抗衝擊改質劑可為反應性或非反應性。舉例而言，在一個實施例中，該聚合材料含有乙烯、丙烯酸甲酯及(甲基)丙烯酸縮水甘油酯之三元共聚物。
在另一實施例中，該聚合材料含有乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物。在另一實施例中，該聚合材料可包括乙烯、丙烯酸甲酯及(甲基)丙烯酸縮水甘油酯之三元共聚物與乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物之組合。
本發明之完整而具可實施性之揭示內容，包括對熟習此項技術者而言的其最佳方式，更詳細闡述於本說明書之其餘部分中，包括參考附圖。
一般技術者應瞭解本發明之論述僅為例示性實施例之描述，且不欲限制本發明之更廣泛態樣。
一般而言，本發明係關於一種聚合物組合物及由該組合物製造之物件，該等物件可展現與反射率、白度、熔融處理期間之流動性質及/或諸如衝擊強度之機械性質有關的各種性質。本發明組合物可用於許多不同的終端使用應用 中。舉例而言，該組合物可用作光反射器。舉例而言，該聚合物組合物可用於製造LED組件之反射器，可用作標誌(諸如燈標志)中之組分，可用作標記，或用於需要高光反射率性質之任何其他適合應用中。
在一個實施例中，如上文所述，該聚合物組合物非常適於製造發光二極體之反射器。本發明亦係關於一種非常適用於製造發光二極體組件之聚合物組合物。
本發明之聚合物組合物一般含有與白色顏料組合之聚合物樹脂。該組合物亦可視情況含有增強劑，諸如填充劑或增強纖維。
根據本發明，白色顏料包含如根據ASTM測試D476分類之II型耐粉化粒子。舉例而言，在一個實施例中，白色顏料包含包括產生耐粉化性質之表面處理的粒子。本發明之發明者發現上述白色顏料粒子使所得聚合材料之初始反射率增加最大化，同時使該等粒子對材料熔融黏度之影響減至最小。
一般而言，可使用具有如上文所述之II型耐粉化的任何適合粒子。在一個實施例中，舉例而言，該等粒子可包含二氧化鈦粒子。二氧化鈦粒子可包含例如金紅石型二氧化鈦。發現具有適合性質時可加以使用之各種其他白色顏料包括其他金屬氧化物粒子。該等粒子可包括碳酸鈣粒子、氧化鎂粒子、氧化鋅粒子、鉛白、氧化鋁粒子、硫酸鋇粒子及其類似物。
在一個實施例中，可向該等粒子施加表面處理。可改變 對白色顏料之表面處理，只要該等粒子具有所需耐粉化特徵即可。在一個實施例中，舉例而言，白色顏料包含包括含有氧化鋁之表面處理的二氧化鈦粒子。表面處理可包含單獨或與其他組分組合之氧化鋁。舉例而言，在一個實施例中，表面處理包含氧化鋁與聚矽氧烷之組合。
白色顏料總體上可具有中性色調或具有藍色色調。在一個實施例中，當與蒸餾水組合且量測pH值時，該等粒子稍呈鹼性。舉例而言，白色顏料粒子可展現高於約7，諸如高於約7.5之pH值。該等粒子之pH值一般低於約9，諸如低於約8.5。
為獲得必需反射率特徵，白色顏料粒子係以高於約10重量%之量，諸如以高於約15重量%之量，諸如以高於約16重量%之量，諸如以高於約17重量%之量，諸如以高於約18重量%之量存在於該聚合材料中。白色顏料粒子一般以低於約50重量%之量，諸如以低於約40重量%之量存在。 在一個實施例中，舉例而言，該等粒子以約15重量%至約50重量%之量，諸如以約18重量%至約40重量%之量存在於該聚合材料中。
白色顏料粒子之大小可視特定應用而改變。一般而言，該等粒子可具有約10 nm至約20,000 nm，諸如約150 nm至約500 nm之平均直徑。
特別有利地，已發現具有上述耐粉化特徵之白色顏料粒子在熔融處理期間對該聚合材料之熔融黏度具有極小影響。舉例而言，當該等粒子以上述量存在時，當以至多25 重量%之量存在時，少於約15重量%之量的粒子將增加熔融黏度。
特別有利地，可根據本發明調配具有所要反射率特徵同時在1000/s之剪切速率及305℃下(ASTM測試D3835-08)具有低於約250 Pa．s，諸如低於約225 Pa．s，諸如低於約200 Pa．s之熔融黏度的聚合物組合物。上述條件下之熔融黏度一般高於約30 Pa．s，諸如高於約40 Pa．s，諸如高於約50 Pa．s。
在熔融處理期間維持較低熔融黏度提供各種優勢及益處。舉例而言，用於發光二極體之反射器一般具有以毫米度量之尺寸且可包括三維組態。舉例而言，該等反射器通常包括經組態以圍繞發光二極體且具有大於發光二極體之深度的凹穴。維持低熔融黏度允許聚合物組合物在小模具內平坦流動且以均勻方式填充模具空隙。
關於熔融流動性質，舉例而言，在一個實施例中，該聚合物組合物可具有至少5吋，諸如至少6吋，諸如甚至至少7吋之螺旋流長度。一般而言，螺旋流長度小於約15吋，諸如小於約12吋。如本文所使用，螺旋流長度係在305℃之溫度下且在120℃之模具溫度下測定。螺旋流長度係藉由將聚合物組合物注入如圖4中所示之模具(所示模具之一半)中來量測。模具腔為1/32吋厚或高及1/2吋寬。使用32 mm擠壓機，以4吋/秒之射出速度及1.8吋之射出尺寸將聚合物組合物注入模具中。螺旋流長度一般指示聚合物組合物在經熔融處理時之流動特徵。較高螺旋流長度指示材料 均勻而平坦地流入模具中之能力，其亦指示材料填充可能存在之任何模具空隙的能力。舉例而言，當模製可具有複雜三維組態之小部件(諸如LED組件之反射器及外殼)時，較高螺旋流長度尤其較佳。
本發明之聚合物組合物亦具有相對較高初始反射率。舉例而言，一旦模製成物件，本發明之聚合物材料在460 nm下可具有高於約90%，諸如高於約93%，諸如高於約95%之初始反射率。根據ASTM測試方法1331，使用分光色度計量測反射率。在測試期間，以10°之角度使用CIE D65日光照明器。
除初始反射率以外，根據本發明製造之聚合物物件亦可具有相對較高之初始白度指數。可根據WI E313量測白度指數。根據本發明製造之物件可具有高於約80，諸如高於約81，諸如高於約84，諸如高於約90之初始白度指數。
除上述性質以外，本發明之聚合物組合物在相對較高之溫度下，諸如在約260℃之溫度下亦具有良好回焊抗性。聚合物材料具有良好聚矽氧黏著性質，該性質在使用黏著劑將LED組件中之配件連接至反射器或將反射器連接至基板的應用中可能非常重要。根據本發明製造之物件亦具有良好機械性質，諸如良好抗衝擊性。本發明之材料亦顯示低水分吸收性。
參看圖1及圖2，展示可根據本發明製造之LED組件10之一個實施例。在圖1及圖2中所說明之實施例中，LED組件10被視為LED側視圖。如所示，LED組件10包括經組態以 在電流饋送通過該元件時發出光的發光二極體12。舉例而言，發光二極體12可包含半導體晶片，該半導體晶片包括多層材料。LED 12一般包括n型材料層及p型材料層，由此形成可連接至電壓源之p-n接面。在一個實施例中，舉例而言，p型層可包含摻雜砷化鎵鋁，而n型層可包含摻雜砷化鎵。
LED 12連接至第一接線14及第二接線16。接線14及16連接至引線框18。引線框18包括第一引線框部分20及第二引線框部分22。引線框18可包括或連接至陽極24及陰極26，其亦可被視為第一端子24及第二端子26。
根據本發明，LED組件10進一步包括反射器28，其亦可充當LED組件之外殼。根據本發明，反射器28係由具有極佳反射率性質之聚合物組合物製成。
如圖1及圖2中所示，反射器28定義LED 12所位於之凹穴30。凹穴30之壁一般圍繞LED 12，且在所說明之實施例中，具有足以使LED 12凹入該凹穴內之深度。
反射器28之凹穴30圍繞LED 12且用於反射LED以向外方向發出之光。凹穴30可具有任何適合形狀。舉例而言，凹穴30可為圓柱形、錐形、抛物線形或任何其他適合的彎曲形式。或者，凹穴30之壁相對於二極體12可平行、實質上平行或呈楔形。在圖1中所說明之實施例中，舉例而言，凹穴30具有平滑表面且包含側壁32及34以及端壁36及38。側壁32及34在向外方向上與LED 12呈楔形。另一方面，端壁36及38可與LED源實質上平行或亦可向外呈楔形。
需要時，反射器28之凹穴30可填充有透明材料，諸如透明材料或半透明材料。舉例而言，凹穴30可填充有環氧材料或聚矽氧材料。在一個實施例中，用於填充凹穴30之材料可充當LED 12所發出之光的透鏡。
參看圖3，展示可根據本發明製造之LED組件50之另一實施例。在圖3中所說明之實施例中，展示LED組件俯視圖。LED組件50俯視圖在構造上與圖1及圖2中所說明之LED組件10側視圖相似。
舉例而言，LED組件50俯視圖包括位於反射器56之凹穴54之底部的LED 52。LED 52亦連接至引線框58。在圖3中所說明之實施例中，反射器56之凹穴54填充有透明材料60。
如圖1至圖3中所示之LED組件一般具有相對較小之尺寸。舉例而言，LED組件通常具有一般小於約10 mm，諸如通常小於約8 mm之最大尺寸，諸如高度、寬度、深度或直徑。LED組件通常包括至少一個小於5 mm，諸如小於2 mm，諸如甚至小於1 mm之尺寸，諸如深度。如下文將加以描述，本發明之聚合物組合物能夠使用熔融流動處理技術形成LED組件之反射器。舉例而言，在一個實施例中，本發明之聚合物組合物係在形成反射器時經吹出模製。特別有利地，本發明組合物係經調配以便具有能夠同時形成數百個反射器之熔融流動性質。
如上文所述，本發明之聚合物組合物含有一或多種聚合物樹脂。聚合物樹脂可包含例如聚酯聚合物、液晶芳族聚 酯聚合物、聚碳酸酯聚合物或其混合物。可用特定聚合物樹脂包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯；脂族聚酯，諸如聚酯戊二酸酯，及其類似物。其他可用熱塑性聚合物包括聚醯胺聚合物，尤其是高溫聚醯胺聚合物。該等聚合物可包括耐綸66(nylon 66)、耐綸3、耐綸4、耐綸5、耐綸46以及其類似物。其他熱塑性聚合物包括聚對苯二甲酸丙二酯、乙烯-一氧化碳聚合物、苯乙烯丙烯腈聚合物、苯乙烯順丁烯二酸酐聚合物及氟化聚合物，諸如聚四氟乙烯及氟化乙烯聚合物。
在一個特定實施例中，聚合物樹脂包含聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)聚合物，其通常稱為「PCT」聚合物。聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)為含有來自二羧酸組分及二元醇組分之重複單元的聚酯。至少約80莫耳%、更佳至少約90莫耳%且尤其較佳所有二醇重複單元衍生自1,4-環己烷二甲醇，且具有式(I)。
至少約80莫耳%、更佳至少約90莫耳%且尤其較佳所有二羧酸重複單元衍生自對苯二甲酸，且具有式(II)。
在一個實施例中，PCT聚合物含有100莫耳%對苯二甲酸或二酯。另一方面，二元醇組分可含有總計100莫耳% 1,4-環己烷二甲醇。
然而，在各個實施例中，二羧酸組分可含有至多10莫耳%其他芳族、脂族或脂環族二羧酸，諸如間苯二甲酸、萘二甲酸、環己烷二甲酸、丁二酸、辛二酸、己二酸、戊二酸、壬二酸及其類似物。
二元醇組分亦可含有至多約10莫耳%其他脂族或脂環族二醇，諸如二乙二醇、三乙二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其類似物。
PCT聚合物可具有約0.3至約1.5之固有黏度(I.V.)及至少260℃之熔點。
在一個實施例中，PCT聚合物可包含兩種或兩種以上不同等級PCT聚合物之摻合物。舉例而言，在一個實施例中，可使用高I.V.PCT聚合物與低I.V.PCT聚合物之摻合物，諸如1：1摻合物。在一替代實施例中，可使用包括二羧酸組分為100莫耳%對苯二甲酸之PCT聚合物與二羧酸組分為90莫耳%對苯二甲酸及10莫耳%間苯二甲酸之PCT聚合物的摻合物，諸如2：1摻合物。
一般而言，聚合物樹脂以至少約20重量%之量，諸如以至少30重量%之量，諸如以至少40重量%之量，諸如以至少約50重量%之量，諸如以至少約60重量%之量存在於組合物中。聚合物樹脂一般以低於約80重量%之量，諸如以低於約70重量%之量存在。在一個實施例中，PCT聚合物 以約20重量%至約60重量%之量存在。
本發明之聚合物組合物亦可視情況含有一或多種增強劑，諸如填充劑及纖維。該等材料可包括例如玻璃纖維、矽灰石、鈦酸鉀、碳酸鈣、滑石、雲母、二氧化矽、高嶺土及其類似物。該等無機填充劑可以約1重量%至約40重量%之量，諸如以約10重量%至約30重量%之量存在於組合物中。
該組合物可進一步含有一或多種可充當黏度穩定劑之反應性組分。反應性組分包含不僅能夠與聚合物樹脂(諸如PCT聚合物)上之末端基團反應而且可視情況能夠以防止黏度在熔融處理期間波動之方式穩定聚合物樹脂之黏度的材料。反應性組分亦可用於使組合物相容。
在一個實施例中，反應性組分包含可與PCT聚合物上之羧基或羥基末端基團反應的材料。以此方式，反應性組分可充當增鏈劑。
可根據本發明使用之反應性組分一般包括苯氧基樹脂及/或非芳族環氧樹脂。在一個實施例中，舉例而言，反應性黏度穩定劑包含能夠與PCT聚合物反應之經改質苯氧基樹脂。舉例而言，苯氧基樹脂可包括羥基官能基。舉例而言，苯氧基樹脂可具有低於約120℃，諸如低於約110℃，諸如低於約100℃之玻璃轉移溫度。苯氧基樹脂在於環己酮中於25% NV下進行測試時可具有低於約2500 cP，諸如低於約2300 cP之黏度。
可用作反應性組分之非芳族環氧樹脂包括3,4-環氧基環 己烯基甲基-3',4'-環氧基環己烯甲酸酯、1,4-環己烷二甲醇二縮水甘油醚、氫化雙酚A型環氧樹脂及/或參(2,3-環氧基丙基)異氰脲酸酯。一般而言，可使用任何適合脂環族環氧樹脂。
除上述反應性組分以外或替代上述反應性組分，該組合物可含有環氧官能性共聚物作為反應性組分。具有多個環氧基側基之例示性共聚物包括一或多種烯系不飽和單體(例如苯乙烯、乙烯及其類似物)與含環氧基之烯系不飽和單體(例如C1-4(烷基)丙烯酸縮水甘油酯、乙基丙烯酸烷基縮水甘油酯及衣康酸縮水甘油酯)之反應產物。舉例而言，在一個實施例中，環氧官能性共聚物為含有以側鏈形式併入之縮水甘油基的苯乙烯-丙烯酸共聚物(包括寡聚物)。
如上文所述，併入組合物中之反應性化合物可包含可與熱塑性聚合物上之羧基或羥基末端基團反應而不引起黃化(尤其是在熱老化後)的任何材料。在一個實施例中，反應性化合物可包含酸酐。實例可包括苯四甲酸二酐、苯偏三酸酐、3-(三乙氧基矽烷基)丙基丁二酸酐及其類似物。其他反應性添加劑可包括各種噁唑啉及/或矽烷。該等反應性添加劑可包括伸苯基雙噁唑啉及3-胺基丙基三乙氧基矽烷。
一般而言，反應性組分以約0.2重量%至約8重量%，諸如約0.5重量%至約5重量%之量存在於組合物中。
特別有利地，使用不顯著增加組合物隨時間黃化之反應 性組分。就此而言，聚合物組合物可經調配以便實質上不含或完全不含各種芳族環氧樹脂。在一個實施例中，舉例而言，該組合物不含任何酚醛環氧樹脂，諸如甲酚酚醛環氧樹脂。
本發明之聚合物組合物可進一步含有一或多種抗衝擊改質劑。抗衝擊改質劑可與聚合物樹脂反應或不具反應性。在一個實施例中，舉例而言，該組合物含有至少一種反應性抗衝擊改質劑及至少一種非反應性抗衝擊改質劑。
可用反應性抗衝擊改質劑包括乙烯-順丁烯二酸酐共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯-順丁烯二酸酐共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯-(甲基)丙烯酸縮水甘油酯共聚物及其類似物。在一個實施例中，舉例而言，使用包含乙烯、甲基丙烯酸酯及甲基丙烯酸縮水甘油酯之無規三元共聚物的反應性抗衝擊改質劑。該三元共聚物可具有約5%至約20%，諸如約6%至約10%之甲基丙烯酸縮水甘油酯含量。該三元共聚物可具有約20%至約30%，諸如約24%之甲基丙烯酸酯含量。
特別有利地，本發明之發明者已發現，在一些實施例中，反應性抗衝擊改質劑與另一反應性組分之組合可進一步改良根據本發明製造之物件在熱老化後之白度指數。
一般而言，反應性抗衝擊改質劑可以約0.05重量%至約10重量%之量，諸如以約0.1重量%至約5重量%之量存在於組合物中。
可摻入本發明聚合物組合物中之非反應性抗衝擊改質劑 一般包括各種橡膠材料，諸如丙烯酸橡膠、ASA橡膠、二烯橡膠、有機矽氧烷橡膠、EPDM橡膠、SBS或SEBS橡膠、ABS橡膠、NBS橡膠及其類似物。在一個實施例中，存在乙烯丙烯酸橡膠，諸如乙烯丙烯酸酯共聚物。非反應性抗衝擊改質劑之特定實例包括乙烯丁基丙烯酸酯、乙烯(甲基)丙烯酸酯或2-乙基己基丙烯酸酯共聚物。在一個特定實施例中，乙烯(甲基)丙烯酸酯共聚物以約20重量%至約30重量%之量，諸如以約24重量%之量存在於含有(甲基)丙烯酸酯之組合物中。
在一個特定實施例中，本發明組合物包括乙烯(甲基)丙烯酸酯共聚物與乙烯、甲基丙烯酸酯及甲基丙烯酸縮水甘油酯之三元共聚物之組合。
當存在於組合物中時，可以約0.05重量%至約15重量%之量，諸如以約0.1重量%至約8重量%之量包括非反應性抗衝擊改質劑。
聚合物組合物中可存在之另一添加劑為聚四氟乙烯聚合物。納入聚四氟乙烯聚合物可增強由聚合物組合物製造之物件的反射率及白度指數。可向組合物中添加呈具有小於約50微米(諸如小於約10微米)之平均粒徑之精細粉末形式的聚四氟乙烯聚合物。在一個實施例中，舉例而言，聚四氟乙烯粉末可具有約1微米至約8微米之平均粒徑。聚四氟乙烯聚合物可以約0.05重量%至約10重量%，諸如約0.1重量%至約6重量%之量存在於組合物中。
在一個實施例中，聚合物組合物亦可包括潤滑劑。潤滑 劑可包含例如聚乙烯蠟、醯胺蠟、褐煤酸酯蠟、多元醇酯或其類似物。在某些實施例中，舉例而言，潤滑劑可包含聚乙二醇二月桂酸酯及/或新戊二醇二苯甲酸酯。在一個特定實施例中，潤滑劑可包含氧化聚乙烯蠟。聚乙烯蠟可具有約0.94 g/cm3至約0.96 g/cm3之密度。當存在時，潤滑劑可以約0.05重量%至約6重量%，諸如約0.1重量%至約4重量%之量包括在組合物中。
除上述以外，聚合物組合物可含有各種其他添加劑及成分。舉例而言，組合物可含有各種熱穩定劑及氧化穩定劑、紫外光穩定劑、增亮劑及其類似物。各種其他成分之實例包括空間位阻酚類抗氧化劑、亞磷酸酯抗氧化劑及其類似物。
在一個實施例中，聚合物組合物可含有空間位阻胺光穩定劑。當存在於組合物中時，已發現受阻胺光穩定劑提供各種優勢及益處。舉例而言，已發現空間位阻胺光穩定劑進一步改良材料之反射率性質，尤其在長期老化後。光穩定劑可以約0.05重量%至約3重量%之量，諸如以約0.05重量%至約1重量%之量存在於組合物中。在一個特定實施例中，受阻胺光穩定劑可連同受阻酚類抗氧化劑及亞磷酸酯穩定劑一起使用。
為製造本發明之物件，在一個實施例中，聚合物組合物可包含熔融混合摻合物，其中所有聚合組分充分分散於彼此內且所有非聚合成分充分分散於聚合物基質中且由聚合物基質結合，以使摻合物形成統一整體。
可使用任何熔融混合法來組合聚合組分與非聚合成分。舉例而言，在一個實施例中，可將聚合組分及非聚合組分添加至熔融混合器中，諸如單螺桿擠壓機或雙螺桿擠壓機、摻混機、捏和機或班伯里混合器(Banbury mixer)中，所有物質經由單一步驟一次性添加或以逐步方式添加，接著熔融混合。
接著可經由任何適合模製製程將摻合組合物模製成任何所要形狀。舉例而言，在一個實施例中，經由射出模製形成物件。在射出模製期間，組合物之溫度可為約280℃至約350℃。另一方面，模具之溫度可在約80℃至約150℃範圍內。
如上文所述，本發明之聚合物組合物尤其非常適於製造LED組件之反射器。聚合物之反射率性質尤其非常適用於白色LED。LED反射器可呈單件形式，或可由兩個或兩個以上子部件形成。在一個實施例中，聚合物組合物經射出模製於引線框上，如圖1及圖2中所示。以此方式，將引線框與反射器整合在一起。接著，可將半導體發光二極體晶片安裝在反射器凹穴內且連接至引線框。可使用接線將LED接合至引線框。可包裹整個組件，或可用諸如可形成透鏡以供在單一方向上聚焦光的固體環氧樹脂之核心材料填充由反射器界定之凹穴。
根據本發明製造之LED組件可用於許多不同應用中。舉例而言，LED組件可用於交通信號燈、LCD顯示器、背光、蜂巢式電話、汽車顯示燈、汽車前燈、閃光燈、內部 照明、街燈及外部照明應用中。
除用於LED組件以外，本發明之聚合物組合物亦可用於製造各種其他物件。舉例而言，聚合物組合物可用於製造需要良好光折射率性質的任何物件。舉例而言，根據本發明製造之模製物件可用於標誌及標記中以改良物品之目視外觀。在一個實施例中，舉例而言，根據本發明製造之模製物件可用於燈標志，諸如出口標誌。
聚合物組合物之其他應用包括用作屋頂材料或用作太陽能電池中之組分。聚合物組合物亦可用於製造消費型產品(諸如消費型設備)之裝飾片及儀錶前蓋。在其他實施例中，聚合物組合物可用於模製車輛(諸如汽車)之內部裝飾片。
參考以下實例，可更透徹地理解本發明。
實例1
下文以說明方式而非以限制方式提供以下實例。
以下表1列出藉由使用在300℃下操作之32毫米雙螺桿擠壓機(twin-extruder)，使用約350 rpm之螺桿速度及約320℃至約330℃之熔融溫度來熔融混配該表中所示之組分而製備的各種組合物。離開擠壓機後，組合物經冷卻並粒化。
根據ISO方法527-1/2，使用約120℃之模具溫度將該等組合物模製成ISO拉伸條。使用以上測試方法測定樣品之拉伸性質。按照ISO測試179測定夏比衝擊強度(Charpy impact strength)及缺口夏比衝擊強度(Notched Charpy impact strength)。
使用毛細管流變儀，在305℃之溫度及1000/s之剪切速率下量測熔融黏度。
如下文所示，各調配組合物包括不同二氧化鈦粒子。以下實例1含有根據本發明之II型耐粉化粒子。該等粒子包括氧化鋁表面處理且具有高於7至8.3之pH值。
實例2中所含之二氧化鈦粒子具有氧化鋁及磷酸鹽之表面處理。實例2中之二氧化鈦粒子具有中等耐粉化性，且為與美國專利申請公開案第2007/0213458號之實例1、實例2、實例4、實例5及比較實例1中所揭示相同之粒子。
實例3中所含之二氧化鈦粒子具有氧化鋁/二氧化矽之疏水性表面處理。據信該等粒子具有V型耐粉化性。
如上文所示，含有II型二氧化鈦粒子之組合物展現較低熔融黏度。
實例2
以下表2列出藉由類似於實例1中所提供之描述來熔融混配各組分而製備之各種組合物。所有以下組合物均含有具有II型耐粉化特徵之二氧化鈦。
使用ASTM測試方法E1331，以10°使用CIE D65日光照明器，藉由分光色度計DataColor 600測定各組合物在460 nm下之初始反射率。對拉伸條進行量測。反射率數值愈高，指示光吸收或光損失愈少。
使用相同反射率掃描，基於WI E313測定初始白度指數及老化後白度指數。白度指數數值愈高，指示白度愈佳。
獲得以下結果：
如上文所示，用具有II型耐粉化特徵之二氧化鈦製造之組合物顯示極佳初始反射率。
一般技術者可在不背離本發明之精神及範疇的情況下對本發明進行此等及其他修改及改變，本發明之精神及範疇更詳細闡述於所附申請專利範圍中。此外，應瞭解各個實施例之態樣可完全或部分互換。此外，一般技術者應瞭解，以上描述僅作為實例，而不意欲限制將由所附申請專利範圍進一步描述之本發明。
10‧‧‧LED組件
12‧‧‧發光二極體/LED
14‧‧‧第一接線
16‧‧‧第二接線
18‧‧‧引線框
20‧‧‧第一引線框部分
22‧‧‧第二引線框部分
24‧‧‧陽極/第一端子
26‧‧‧陰極/第二端子
28‧‧‧反射器
30‧‧‧凹穴
32‧‧‧側壁
34‧‧‧側壁
36‧‧‧端壁
38‧‧‧端壁
50‧‧‧LED組件
52‧‧‧LED
54‧‧‧凹穴
56‧‧‧反射器
58‧‧‧引線框
60‧‧‧透明材料
圖1為根據本發明製造之LED組件之一個實施例的透視圖；圖2為圖1中所說明之LED組件之平面圖；圖3為根據本發明製造之LED組件之另一實施例的透視圖；及圖4為用於量測螺旋流長度之模具之一半的透視圖。
意欲重複使用本說明書及圖式中之參考數字來表示本發明之相同或類似特徵或器件。
10‧‧‧LED組件
12‧‧‧發光二極體/LED
14‧‧‧第一接線
16‧‧‧第二接線
18‧‧‧引線框
20‧‧‧第一引線框部分
22‧‧‧第二引線框部分
24‧‧‧陽極/第一端子
26‧‧‧陰極/第二端子
28‧‧‧反射器
30‧‧‧凹穴
32‧‧‧側壁
34‧‧‧側壁
36‧‧‧端壁
38‧‧‧端壁

Claims (23)

  1. 一種圍繞發光源之模製反射器，該反射器係由聚合材料模製，該聚合材料包含聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)聚合物及白色顏料，該聚合材料在460nm下具有高於90%之初始反射率，具有高於80之初始白度指數，及在200℃下老化4小時後，具有高於60之白度指數，且其中該白色顏料包含包括表面處理之二氧化鈦粒子，該二氧化鈦粒子包含金紅石型二氧化鈦，且該二氧化鈦粒子包含根據ASTM D476分類之II型耐粉化粒子。
  2. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料在1000/秒之剪切速率及305℃下具有50Pa．s至200Pa．s之熔融黏度。
  3. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料進一步含有無機填充劑。
  4. 如請求項3之模製反射器，其中該聚合材料含有20%至60%聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)、1重量%至40重量%之無機填充劑及15重量%至50重量%之白色顏料。
  5. 如請求項1之模製反射器，其中該等二氧化鈦粒子具有中性色調。
  6. 如請求項1之模製反射器，其中該等二氧化鈦粒子具有藍色色調。
  7. 如請求項1之模製反射器，其中該等二氧化鈦粒子展現高於7之pH值。
  8. 如請求項1之模製反射器，其中該等二氧化鈦粒子展現高於7.5之pH值。
  9. 如請求項1之模製反射器，其中該等二氧化鈦粒子上之該表面處理進一步包含聚矽氧烷。
  10. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料進一步包含至少一種熱塑性聚合物，該熱塑性聚合物包含聚對苯二甲酸丁二酯、液晶聚合物或其混合物，該至少一種熱塑性聚合物係以1重量%至15重量%之量存在於該聚合材料中。
  11. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料進一步含有聚四氟乙烯聚合物，該聚四氟乙烯聚合物係以1重量%至10重量%之量存在於該聚合材料中。
  12. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料進一步含有乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
  13. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料展現大於5吋之螺旋流。
  14. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料進一步含有甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。
  15. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料包括至少一種抗衝擊改質劑。
  16. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料進一步包含至少一種熱塑性聚合物，該熱塑性聚合物包含聚對苯二甲酸丁二酯、液晶聚合物或其混合物，該至少一種熱塑性聚合物係以1重量%至15重量%之量存在於該聚合材料中；且其中該聚合材料進一步含有聚四氟乙烯聚合物，該聚 四氟乙烯聚合物係以1重量%至10重量%之量存在於該聚合材料中。
  17. 如請求項1之模製反射器，其中該聚合材料展現3kJ/m2至5kJ/m2之缺口衝擊強度。
  18. 一種圍繞發光源之模製反射器，該反射器係由聚合材料模製，該聚合材料包含20重量%至80重量%聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)聚合物及15重量%至50重量%白色顏料，該聚合材料在460nm下具有高於86%之初始反射率，具有高於80之初始白度指數，在200℃下老化4小時後，具有高於50之白度指數，及在1000/秒之剪切速率及305℃下具有低於250Pa．s之熔融黏度，且其中該白色顏料包含包括表面處理之二氧化鈦粒子，該二氧化鈦粒子包含金紅石型二氧化鈦，且該二氧化鈦粒子包含根據ASTM D476分類之II型耐粉化粒子。
  19. 如請求項18之模製反射器，其中該聚合材料包含20重量%至60重量%聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸酯)聚合物及15重量%至40重量%白色顏料，及進一步包含10重量%至30重量%之無機填充劑。
  20. 如請求項18之模製反射器，其中該聚合材料在200℃下老化4小時後，具有高於60之白度指數。
  21. 如請求項18之模製反射器，其中該聚合材料進一步包含1重量%至40重量%之無機填充劑。
  22. 一種圍繞發光源之模製反射器，該反射器係由聚合材料模製，該聚合材料包含聚(1,4-環己烷二甲醇對苯二甲酸 酯)聚合物、白色顏料，及無機填充劑，該聚合材料在200℃下老化4小時後，具有高於60之白度指數，且其中該白色顏料包含包括表面處理之二氧化鈦粒子，該二氧化鈦粒子包含金紅石型二氧化鈦，且該二氧化鈦粒子包含根據ASTM D476分類之II型耐粉化粒子。
  23. 如請求項22之模製反射器，其中該聚合材料進一步包含黏度穩定劑，其係選自由下列所組成之群：苯氧基樹脂、非芳族環氧樹脂或其組合。
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