WO2021110869A1 - Polyurethane casting resin having high uv transparency and high temperature stability - Google Patents

Polyurethane casting resin having high uv transparency and high temperature stability Download PDF

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WO2021110869A1
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leds
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Martin Burkhardt
Alexander KALTENBACH
Dirk Krüger
Joachim Bauer
Marko Gutke
Sigurd Schrader
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Technische Hochschule Wildau
resintec GmbH
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    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041Lenses

Definitions

  • the invention relates to a highly transparent and thermally stable polyurethane casting resin which can be used for the production of lenses and lenses for lighting units in conjunction with light sources or light guides. It is important that the material meets the specific requirements for encapsulating micro-LEDs with simultaneous high transmission in the ultraviolet and visible spectral range (UV / VIS range).
  • LEDs light-emitting diodes
  • CMOS image sensors have led to an increasing demand for inexpensive optics and a significant expansion of production capacities. LEDs are considered to be highly efficient light sources that offer a long service life, a wide range of colors and design options.
  • the present invention is based on the object of developing a polymer which protects the LED chips from environmental influences, the applied polymer also being used to shape the beam of the emitted light.
  • the optical properties of the polymers used are therefore of great importance for the light yield and the beam shaping properties. It is therefore of great importance to develop an optical high-performance plastic that combines and unites excellent UV and VIS transparency with high thermal stability, good hardness, high surface tension and a relatively long pot life.
  • the polyurethane casting resin according to the invention is a two-component polyurethane casting resin, the first component being a resin, in particular a polyol, and the second component being a hardener made from an isocyanate.
  • the material preferably consists of a polyester polyol and a hexamethylene diisocyanate oligomer (HMDI).
  • the casting resin preferably consists of> 40% by weight polyester-polyol and> 15% by weight isocyanate.
  • the polyols contain reactive hydroxyl (OH) groups which react with isocyanate (NCO) groups on isocyanates to form polyurethanes. The number of hydroxyl (OH) groups depends on the starting materials of the polyol synthesis. According to “M.
  • EDA ethylenediamine
  • DETA diethylenetriamine
  • MDA diphenylmethane diamine
  • alkylene oxide for example propylene oxide or ethylene oxide
  • the polyurethane casting resin optimized according to the invention is preferably composed of two components, namely a resin component and a hardener component for the production of the polyurethane, such an organic compound with a functional urethane group -NH-CO-O-, the resin component being a Polyester-polyol (polyester resin) with an average OH functionality per molecule of 2-3 and an OH content of at least 130 mg KOH / g, determined according to DIN 53240-2: 207-11.
  • the method mentioned in DIN 53240-2 is based on a catalyzed acetylation of the hydroxyl group.
  • the polyester-polyol has a weight average M w of 800-1350 g / mol.
  • the hardener component is preferably a hexamethylene diisocyanate oligomer with an average NCO functionality per molecule of approx. 2, in particular 2-3 and an NCO content of> 15% by weight, in particular> 20% by weight.
  • Hexamethylene diisocyanate oligomer is available from 1,6-hexamethylene diisocyanate (HMDI) monomers, which, for example, give 1- (6- isocyanatohexyl) -3,5-bis (5-isocyanatopentyl) -1, 3,5-triazinane-2,4, 6-trione or higher isocyanurates can oligomerize. It is preferred that 2 to 10 1, 6-
  • Hexamethylene diisocyanate oligomerize monomers to form a hexamethylene diisocyanate oligomer. This leads to an advantageous networking.
  • Such hexamethylene diisocyanate oligomers are also commercially available (e.g. Spies Hecker, Cologne, Germany).
  • the invention therefore relates to a polyurethane according to the invention, the refractive indices determined from transmission and reflection measurements being approximately 1.5 and the Abbe number assuming a value of 38 to 42.
  • the polyurethane casting resin optimized according to the invention shows excellent transmission in the UV range, which is documented in Table 1 at the wavelength of 300 nm.
  • the transmission was determined from reflection and transmission measurements on thin layers and on thick flat plates of 8 mm.
  • the 50% transmission losses are caused by reflection and absorption.
  • the slight light scattering is integrated by measuring the transmission using an integrating sphere.
  • the invention relates to a polyurethane according to the invention, where with a layer thickness of approx. 5 mm only about 50% of the incident radiation with a wavelength of up to 300 nm is transmitted.
  • the invention also relates to a polyurethane according to the invention, the radiation in the wavelength range from 380 to 780 nm not being absorbed, i.e. advantageously being selected.
  • the invention relates to a polyurethane according to the invention, where with a layer thickness of approx. 5 mm 0.5 to 1% of the incident visible radiation is scattered.
  • the polyurethane according to the invention has the special properties of a low viscosity of approx. 2000 mPa * s and a long pot life of> 24 h.
  • the polyurethane casting resin optimized according to the invention has an initial mixed density (p [g / ml_]) of 1.14 at 23 ° C. and an initial mixed viscosity (h [mPa * s]) of 2000. It has a pot life (Tz [min]) of approx 1440 (approx. 24 hours) at 23 ° C and hardens in 2 hours at 120 ° C.
  • the invention therefore relates to a polyurethane according to the invention which has a viscosity of 2000 to 2800 mPa * s, in particular up to 3200 mPa * s and / or is so viscous that it can be processed using a dispensing method.
  • the viscosity and the long pot life enable time and cost-saving manufacturing techniques based on dispensing systems, the designs of which are available from “K. Angermaier, PH. Müller, save time and money, UV-curing silicones, Carl Hanser Verlag, Kunststoffe 4/2010 ", in the patent application with the file number EP19196944 (filed on September 12, 2019),” WM Lee, A. Upadhya, PJ Reece.
  • the polyurethane casting resin optimized according to the invention is also of potential interest for the production of polymer lenses and polymer lens arrays, as shown in the above-mentioned patent application with the file number EP 19196944.
  • These polymer lenses and polymer lens arrays can be used in the optical industry for lighting optics (eg street lighting) for desired light distributions, whereby specific color properties can also be included in the lighting system optimization.
  • the flow properties and the surface tension of the material ensure that the material, in connection with the particularly advantageous way of direct application to semiconductor substrates or light guides, is also used for encapsulating light sources, in particular LEDs arranged on semiconductor substrates and for packaging LEDs with lens shaping (e.g. Chip-on-Board (CoB) LEDs) is suitable.
  • the high surface tension of the material of> 45 dynes / cm, with a non-polar proportion of 92%, and the curing behavior allow different geometrical lenses to be manufactured with flexible selection of the mixing ratio for different forms of application.
  • high hardnesses of Shore A> 80, in particular a Shore A hardness of 82 to 90, are achieved after curing, and high scratch resistance is achieved.
  • the polyurethane cast resin resin optimized according to the invention has a temperature resistance in continuous use of at least 120 ° C, shows high temporary temperature stability of 300-400 ° C and a temperature stability in soldering processes at 260 ° C and is used to protect the LEDs from external influences (moisture, Vibrations, dust, UV etc.) and shows a decomposition temperature of> 350 ° C by means of dynamic differential calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA).
  • DSC dynamic differential calorimetry
  • TGA thermogravimetric analysis
  • the invention therefore relates to a polyurethane according to the invention which has a glass transition temperature of -12 to -13 ° C, in particular -12.5 ° C and a decomposition temperature of at least 350 ° C.
  • the invention also relates to the use of a polyurethane according to the invention for the production of optical assemblies, lenses, packaging of LEDs with lens shaping, light guides, optical fiber coating with lens formation, sensors with lenses, chip-integrated LEDs, light units for light sources and microlens arrays or a corresponding method, the polyurethane according to the invention is used for manufacturing purposes.
  • the invention also relates to the use of an inventive
  • the invention also relates to the use of a polyurethane according to the invention, at least one lens being produced using the polyurethane by means of a dispensing and / or dropping process, or a corresponding process, the polyurethane according to the invention being used for production purposes.
  • the two components (polyester-polyol and hexamethylene diisocyanate oligomer) were mixed in a mixing ratio of 100: 60% by weight, and heated to 50 ° C with the magnetic stirrer IKA C-Mag HS7 homogenized for 2 min.
  • the Eppendorf EDOS-5221 dispenser was used to manufacture microlenses.
  • the polyurethane was cured in an oven at 120 ° C. for 2 hours.
  • FIGS. 1a) and 1b) show an InGaN CoB-LED 1 with the Cpip dimensions of 250x250 pm in a ceramic housing 2 from EPIGAP Optronic GmbH with the dimensions 2x2, 5x1 mm (width, height, depth) with a microlens 3, which was coated with the aid of the highly transparent and temperature-stable material 4 according to the invention by dispensing, the special lens shape being produced by drop dispensing and subsequent drying or hardening.
  • the housing surface was modified with polytetrafluoroethylene (PTFE) in order to reduce the radius of the microlens even further.
  • FIG. 1 c) shows the associated measurement result of the targeted light distribution at a wavelength of 525 nm.

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Abstract

The invention relates to a polyurethane which is characterized by very good optical transparency, thermal stability, high surface tension and a very long pot life and thus by advantageous processability, and which is suitable in particular for the production of optical assemblies such as lenses (1) and a lamp unit having a lens produced in said manner. The polyurethane consists of two components, a resin component made of polyester-polyol and a hardener component consisting of a hexamethylene diiosocyanate oligomer, the composition of which has been optimized for optical applications and fulfills the specific requirements of production for optical assemblies specifically for the potting of micro LEDs. The present invention is characterized in that the refractive index of the material is approximately 1.5, the Abbe number is approximately 40 and the transparency at a thickness of 1 mm is approximately 91% from a wavelength of 300 nm. The polymer has a bandgap or lumo-homo gap of Eg ≈ 5 eV and thus has exceptional transparency in the UV and VIS range and is ideally suited for producing optical lenses and potting material having lens molding for high-performance LEDs. The material also fulfills all thermal and mechanical requirements for potting materials and lenses for LEDs.

Description

Polyurethan Gießharz mit hoher UV-Transparenz und hoher Temperaturstabilität Polyurethane casting resin with high UV transparency and high temperature stability
Die Erfindung betrifft ein hochtransparentes und thermisch stabiles Polyurethan- Gießharz, welches zur Herstellung von Linsen sowie Linsen für Leuchteinheiten in Verbindung mit Lichtquellen oder Lichtleitern eingesetzt werden kann. Dabei spielt eine große Rolle, dass das Material insbesondere die spezifischen Anforderungen für den Verguss von Micro-LEDs bei gleichzeitiger hoher Transmission im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich (UV/VIS- Bereich) erfüllt. The invention relates to a highly transparent and thermally stable polyurethane casting resin which can be used for the production of lenses and lenses for lighting units in conjunction with light sources or light guides. It is important that the material meets the specific requirements for encapsulating micro-LEDs with simultaneous high transmission in the ultraviolet and visible spectral range (UV / VIS range).
Die aktuellen Anforderungen und das Marktvolumen an Leuchtdioden (LEDs) und miniaturisierten CMOS-Bildsensoren haben zu einer steigenden Nachfrage nach kostengünstigen Optiken und einem nennenswerten Ausbau der Produktionskapazitäten geführt. LEDs gelten als hocheffiziente Lichtquellen, die eine lange Lebensdauer, eine breite Farbpalette und Gestaltungsmöglichkeiten bieten. The current requirements and the market volume for light-emitting diodes (LEDs) and miniaturized CMOS image sensors have led to an increasing demand for inexpensive optics and a significant expansion of production capacities. LEDs are considered to be highly efficient light sources that offer a long service life, a wide range of colors and design options.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Polymer zu entwickeln, das die LED-Chips vor Umwelteinflüssen schützt, wobei das aufgebrachte Polymer auch zur Strahlformung des emittierten Lichts verwendet werden soll. Die optischen Eigenschaften der verwendeten Polymere sind daher von großer Bedeutung für die Lichtausbeute und die Strahlformungseigenschaften. Es ist somit von großer Bedeutung, einen optischen Hochleistungskunststoff zu entwickeln, der eine ausgezeichnete UV-, VIS-Transparenz mit hoher thermischer Stabilität, guter Härte, hoher Oberflächenspannung und relativ langer Topfzeit kombiniert und miteinander vereint. The present invention is based on the object of developing a polymer which protects the LED chips from environmental influences, the applied polymer also being used to shape the beam of the emitted light. The optical properties of the polymers used are therefore of great importance for the light yield and the beam shaping properties. It is therefore of great importance to develop an optical high-performance plastic that combines and unites excellent UV and VIS transparency with high thermal stability, good hardness, high surface tension and a relatively long pot life.
Das erfindungsgemäße Polyurethan-Gießharz ist ein Zwei-Komponenten-Polyurethan- Gießharz, wobei die erste Komponente ein Harz, insbesondere ein Polyol und die zweite Komponente ein Härter aus einem Isocyanat ist. The polyurethane casting resin according to the invention is a two-component polyurethane casting resin, the first component being a resin, in particular a polyol, and the second component being a hardener made from an isocyanate.
Das Material besteht vorzugsweise in einer Ausführungsform aus einem Polyester- Polyol und einem Hexamethylendiisocyanat-Oligomer (HMDI). Das Gießharz besteht vorzugsweise aus >40 Gew. % Polyester- Polyol und >15 Gew. % Isocyanat. Die Polyole enthalten reaktive Hydroxyl-(OH)-Gruppen, die mit lsocyanat-(NCO)-Gruppen an Isocyanaten zu Polyurethanen reagieren. Die Anzahl der Hydroxyl-(OH)-Gruppen ist abhängig von den Edukten der Polyol-Synthese. Als Starter für Polyester- Polyol sind nach “M. lonecu, Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes, Rapra Technology Limited, ISBN: 1-85957-491-2, 2005” zum Beispiel Glycerol, Pentaerythritol, Xylithol und Sorbitol mit einer aliphatischen Struktur und Trimethylolpropane, Triethanolamin, Dipentaerythriol, a-Methylglucoside und Sucrose mit einer zykloaliphatischen Struktur bekannt und erfindungsgemäß geeignet. Diese Materialien haben vorteilhaft ein f mit gleich 3-8 reaktiven OH-Gruppen („f“: OH-Funktionalität pro Molekül). Weitere geeignete Starter sind aliphatische oder aromatische Polyamine mit 2-3 Amino-Gruppen (-NH2)/mol, wie Ethylendiamin (EDA) f=4, Diethylentriamin (DETA) f=5, Ortho-Toluendiamin (o-TDA) f=4 und Diphenylmethan-Diamin (MDA) f=4. Eine dritte Gruppe der Starter sind Nowola(c)ke mit einer hohen Anzahl an OH-Gruppen oder Mannich-Base basierende aromatische Verbindungen (f=3-5). Die Starter der Synthese reagieren mit Alkylen-Oxid (z.B. Propylenoxid oder Ethylenoxid) zu den erfindungsgemäßen Polyester- Polyolen bzw. Polyesterharz. In one embodiment, the material preferably consists of a polyester polyol and a hexamethylene diisocyanate oligomer (HMDI). The casting resin preferably consists of> 40% by weight polyester-polyol and> 15% by weight isocyanate. The polyols contain reactive hydroxyl (OH) groups which react with isocyanate (NCO) groups on isocyanates to form polyurethanes. The number of hydroxyl (OH) groups depends on the starting materials of the polyol synthesis. According to “M. lonecu, Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes, Rapra Technology Limited, ISBN: 1-85957-491-2, 2005 ”for example glycerol, pentaerythritol, xylithol and sorbitol with an aliphatic structure and trimethylolpropane, triethanolamine, dipentaerythriol, a-methylglucoside and Sucrose with a cycloaliphatic structure is known and suitable according to the invention. These materials advantageously have an f with 3-8 reactive OH groups (“f”: OH functionality per molecule). Other suitable starters are aliphatic or aromatic polyamines with 2-3 amino groups (-NH 2 ) / mol, such as ethylenediamine (EDA) f = 4, diethylenetriamine (DETA) f = 5, ortho-toluenediamine (o-TDA) f = 4 and diphenylmethane diamine (MDA) f = 4. A third group of starters are Nowola (c) ke with a high number of OH groups or Mannich base-based aromatic compounds (f = 3-5). The starters of the synthesis react with alkylene oxide (for example propylene oxide or ethylene oxide) to form the polyester polyols or polyester resin according to the invention.
Aus der EP 2 910 586 A1 ist bekannt, dass für transparentes Polyurethan mit hoher Glasübergangstemperatur Tg die Polyisocyanat-Komponente aus einem oder mehreren Polyisocyanaten besteht und die Polyisocyanat-Komponente eine durchschnittliche NCO-Funktionalität pro Molekül von >3 aufweist und die Polyol-Komponente aus einem oder mehreren Polyolen besteht und die Polyol-Komponente eine durchschnittliche OH- Funktionalität pro Molekül von >3 und einen OH-Gehalt >25 Gew.-%. aufweist. From EP 2 910 586 A1 it is known that for transparent polyurethane with a high glass transition temperature T g the polyisocyanate component consists of one or more polyisocyanates and the polyisocyanate component has an average NCO functionality per molecule of> 3 and the polyol component consists of one or more polyols and the polyol component has an average OH functionality per molecule of> 3 and an OH content of> 25% by weight. having.
Daher ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein optimiertes Polyurethan herzustellen, dass aufgrund seiner Eigenschaften eine hervorragende Transparenz, Temperaturstabilität, gute mechanische Eigenschaften und Stabilität aufweist, sodass es insbesondere für den Einsatz als Linse, LED oder andere optischen Bauteile vorteilhaft geeignet ist und verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch mindestens einen Patentanspruch gelöst. It is therefore a further object of the present invention to produce an optimized polyurethane that, due to its properties, has excellent transparency, temperature stability, good mechanical properties and stability, so that it is particularly suitable and used for use as a lens, LED or other optical components can be. This problem is solved by at least one patent claim.
Das erfindungsgemäß optimierte Polyurethan Gießharz ist vorzugsweise aus zwei Komponenten aufgebaut, und zwar eine Harzkomponente und eine Härter-Komponente zur Herstellung des Polyurethans, eine solche organische Verbindung mit einer funktionellen Urethangruppe-NH-CO-O-, wobei es sich bei der Harzkomponente um ein Polyester- Polyol (Polyesterharz) mit einer durchschnittlichen OH-Funktionalität pro Molekül von 2 - 3 und einem OH-Gehalt von wenigstens 130 mg KOH/g, bestimmt nach DIN 53240-2:207-11, handelt. Die in der DIN 53240-2 genannte Methode beruht auf einer katalysierten Acetylierung der Hydroxylgruppe. Nach der Hydrolyse des Zwischenprodukts wird die restliche Essigsäure in einem nichtwässrigen Medium mit einer alkoholischen KOH-Lösung titriert und der OH-Gehalt kann in mg KOH/g angegeben werden. Weiterhin ist bevorzugt, dass das Polyester-Polyol ein Gewichtsmittel Mw von 800 - 1350 g/mol aufweist. The polyurethane casting resin optimized according to the invention is preferably composed of two components, namely a resin component and a hardener component for the production of the polyurethane, such an organic compound with a functional urethane group -NH-CO-O-, the resin component being a Polyester-polyol (polyester resin) with an average OH functionality per molecule of 2-3 and an OH content of at least 130 mg KOH / g, determined according to DIN 53240-2: 207-11. The method mentioned in DIN 53240-2 is based on a catalyzed acetylation of the hydroxyl group. After hydrolysis of the intermediate product, the remaining acetic acid is titrated in a non-aqueous medium with an alcoholic KOH solution and the OH content can be given in mg KOH / g. It is also preferred that the polyester-polyol has a weight average M w of 800-1350 g / mol.
Die Härter-Komponente ist vorzugsweise ein Hexamethylendiisocyanat-Oligomer mit einer durchschnittlichen NCO-Funktionalität pro Molekül von ca. 2, insbesondere 2-3 und einen NCO-Gehalt von >15 Gew.%., insbesondere >20 Gew.% Hexamethylendiisocyanat-Oligomer. Hexamethylendiisocyanat-Oligomere sind erhältlich aus 1,6-Hexamethylendiisocyanat (HMDI) Monomeren, welche z.B. zu 1-(6- isocyanatohexyl)-3,5-bis(5-isocyanatopentyl)-1 ,3,5-triazinan-2,4,6-trion oder höheren Isocyanuraten oligomerisieren können. Bevorzugt ist, dass 2 bis 10 1 ,6-The hardener component is preferably a hexamethylene diisocyanate oligomer with an average NCO functionality per molecule of approx. 2, in particular 2-3 and an NCO content of> 15% by weight, in particular> 20% by weight. Hexamethylene diisocyanate oligomer. Hexamethylene diisocyanate oligomers are available from 1,6-hexamethylene diisocyanate (HMDI) monomers, which, for example, give 1- (6- isocyanatohexyl) -3,5-bis (5-isocyanatopentyl) -1, 3,5-triazinane-2,4, 6-trione or higher isocyanurates can oligomerize. It is preferred that 2 to 10 1, 6-
Hexamethylendiisocyanat (HMDI) Monomere zu einem Hexamethylendiisocyanat- Oligomer oligomerisieren. Dies führt zu einer vorteilhaften Vernetzung. Solche Hexamethylendiisocyanat-Oligomere sind ebenfalls käuflich erhältlich (z.B. Spies Hecker, Köln, Deutschland). Hexamethylene diisocyanate (HMDI) oligomerize monomers to form a hexamethylene diisocyanate oligomer. This leads to an advantageous networking. Such hexamethylene diisocyanate oligomers are also commercially available (e.g. Spies Hecker, Cologne, Germany).
Damit wurde das Problem der UV-Transmission von den vielen optischen Kunststoffen mit dem erfindungsgemäß optimierten Polyurethan Gießharz vorteilhaft gelöst und es ergeben sich neue Potenziale für den Einsatz des erfindungsgemäß optimierten Materials mit einem Bandgap bzw. Lumo-Homo Gap (Eg) von « 4, 9-5, 0-5,1 eVThe problem of UV transmission of the many optical plastics with the polyurethane casting resin optimized according to the invention has thus been advantageously solved and new potentials arise for the use of the material optimized according to the invention with a band gap or Lumo-Homo Gap (Eg) of « 4, 9-5, 0-5.1 eV
(Wellenlänge A-250 nm). Das Material zeigt bei einer Wellenlänge l>300 nm und einer Dicke von 1 mm Transmissionen von hervorragenden ^ 90%. Die Brechzahlen sind, nF (l=486,1 nm) = 1,492, nD (l=589,3 nm) =1 ,481 und nc (l=656,3 nm) =1,477 und das Material besitzt eine Abbe-Zahl von 40. Diese Eigenschaften sind vergleichbar und übertreffen die Performance anderer optischer Kunststoffe, die zum Beispiel in den Ausführungen von „William S. Beich, Nicholas Turnera G-S Plastic Optics, 408 St. Paul Street, Rochester, NY 14605, Polymer Optics Design, Fabrication, and Materials, edited by David H. Krevor, William S. Beich, Proc. of SPIE Vol. 7788, 778805 veröffentlicht wurden und in der Tabelle 1 vergleichend gegenübergestellt werden. (Wavelength A-250 nm). At a wavelength l> 300 nm and a thickness of 1 mm, the material shows transmissions of outstanding ^ 90%. The refractive indices are, n F (l = 486.1 nm) = 1.492, n D (l = 589.3 nm) = 1.481 and n c (l = 656.3 nm) = 1.477 and the material has an Abbe -Number of 40. These properties are comparable and exceed the performance of other optical plastics, for example in the statements by "William S. Beich, Nicholas Turnera GS Plastic Optics, 408 St. Paul Street, Rochester, NY 14605, Polymer Optics Design , Fabrication, and Materials, edited by David H. Krevor, William S. Beich, Proc. of SPIE Vol. 7788, 778805 and are compared in Table 1.
Daher betrifft die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ein erfindungsgemäßes Polyurethan, wobei die aus Transmissions- und Reflexionsmessungen bestimmten Brechzahlen ca. 1,5 betragen und die Abbe-Zahl einen Wert von 38 bis 42 annimmt. In a preferred embodiment, the invention therefore relates to a polyurethane according to the invention, the refractive indices determined from transmission and reflection measurements being approximately 1.5 and the Abbe number assuming a value of 38 to 42.
Das erfindungsgemäß optimierte Polyurethan Gießharz zeigt eine exzellente Transmission im UV-Bereich, was bei der Wellenlänge von 300 nm in der Tabelle 1 dokumentiert wird. The polyurethane casting resin optimized according to the invention shows excellent transmission in the UV range, which is documented in Table 1 at the wavelength of 300 nm.
Die Transmission wurde aus Reflexions- und Transmissionsmessungen an dünnen Schichten und an dicken Planplatten von 8 mm bestimmt. Die 50%-igen Transmissionsverluste werden durch Reflexion und Absorption verursacht. Die geringfügige Lichtstreuung ist durch die Messung der Transmission mittels Ulbricht-Kugel integriert. The transmission was determined from reflection and transmission measurements on thin layers and on thick flat plates of 8 mm. The 50% transmission losses are caused by reflection and absorption. The slight light scattering is integrated by measuring the transmission using an integrating sphere.
Daher betrifft die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ein erfindungsgemäßes Polyurethan, wo bei einer Schichtdicke von ca. 5 mm nur etwa 50% der auftreffenden Strahlung mit einer Wellenlänge bis zu 300 nm durchgelassen wird. Therefore, in a preferred embodiment, the invention relates to a polyurethane according to the invention, where with a layer thickness of approx. 5 mm only about 50% of the incident radiation with a wavelength of up to 300 nm is transmitted.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein erfindungsgemäßes Polyurethan, wobei die Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm nicht absorbiert wird, d.h. vorteilhaft selektiert wird. The invention also relates to a polyurethane according to the invention, the radiation in the wavelength range from 380 to 780 nm not being absorbed, i.e. advantageously being selected.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein erfindungsgemäßes Polyurethan, wo bei einer Schichtdicke von ca. 5 mm 0,5 bis 1 % der auftreffenden sichtbaren Strahlung gestreut wird. In addition, the invention relates to a polyurethane according to the invention, where with a layer thickness of approx. 5 mm 0.5 to 1% of the incident visible radiation is scattered.
Bei dünnen Schichten <10 pm sind Transmissionen von 90% bis zu einer Wellenlänge l=250 nm möglich. With thin layers <10 pm, transmissions of 90% up to a wavelength l = 250 nm are possible.
Das erfindungsgemäße Polyurethan hat die besonderen Eigenschaften einer niedrigen Viskosität von ca. 2000 mPa*s und einer hohen Topfzeit von >24 h. Das erfindungsgemäß optimierte Polyurethan Gießharz besitzt eine Anfangsmischdichte (p [g/ml_]) von 1,14 bei 23°C und eine Anfangsmischviskosität (h [mPa*s]) von 2000. Es besitzt eine Topfzeit (Tz [min]) von ca. 1440 (ca. 24 Stunden) bei 23°C und härtet in 2h bei 120°C aus. The polyurethane according to the invention has the special properties of a low viscosity of approx. 2000 mPa * s and a long pot life of> 24 h. The polyurethane casting resin optimized according to the invention has an initial mixed density (p [g / ml_]) of 1.14 at 23 ° C. and an initial mixed viscosity (h [mPa * s]) of 2000. It has a pot life (Tz [min]) of approx 1440 (approx. 24 hours) at 23 ° C and hardens in 2 hours at 120 ° C.
Daher betrifft die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ein erfindungsgemäßes Polyurethan, welches eine Viskosität von 2000 bis 2800 mPa*s, insbesondere bis 3200 mPa*s aufweist und/oder derart viskos ist, dass es mit einem Dispensverfahren verarbeitbar ist. In a preferred embodiment, the invention therefore relates to a polyurethane according to the invention which has a viscosity of 2000 to 2800 mPa * s, in particular up to 3200 mPa * s and / or is so viscous that it can be processed using a dispensing method.
Die Viskosität und die große Topfzeit ermöglichen zeit- und kostensparende Herstellungstechniken auf der Basis von Dispenssystemen, deren Ausführungen bei „K. Angermaier, PH. Müller, Zeit und Kosten sparen, UV-härtende Silicone, Carl Hanser Verlag, München, Kunststoffe 4/2010“, in der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen EP19196944 (eingereicht am 12.09.2019), „W. M. Lee, A. Upadhya, P. J. Reece.Tri Giang Phan, Fabricating low cost and high performance elastomer lenses using hanging droplets, Biomedical Optics Express 5, 1626 (2014)“ und „ Chien-Lin Chang Chien, Yu- Che Huang, Syue-FongHu, Chung-Min Chang, Ming-Chuen Yip, Weileun Fang, Polymer dispensing and embossing technology for the lens type LED packaging, J. Micromech. Microeng. 23 (2013) 065019“ beschrieben werden und geeignet sind, in der Massenproduktion eingesetzt zu werden. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäß optimierte Polyurethan Gießharz durch seine relativ hohe Oberflächenspannung von >45 dyn/cm in Kombination der Anwendung als Vergussmasse auch eine zusätzliche Ausbildung von Linsen, um zum Beispiel die Abstrahlwinkel von LEDs zu steuern. Das erfindungsgemäß optimierte Polyurethan Gießharz ist auch von potenziellem Interesse für die Herstellung von Polymerlinsen und Polymerlinsenarrays, wie in der o.g. Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen EP 19196944 dargestellt. Diese Polymerlinsen und Polymerlinsenarrays können in der optischen Industrie für Beleuchtungsoptiken (z.B. Straßenbeleuchtung) für gewünschte Lichtverteilungen eingesetzt werden, wobei auch gezielte Farbeigenschaften in die Beleuchtungssystemoptimierung einbezogen werden können. The viscosity and the long pot life enable time and cost-saving manufacturing techniques based on dispensing systems, the designs of which are available from “K. Angermaier, PH. Müller, save time and money, UV-curing silicones, Carl Hanser Verlag, Munich, Kunststoffe 4/2010 ", in the patent application with the file number EP19196944 (filed on September 12, 2019)," WM Lee, A. Upadhya, PJ Reece. Tri Giang Phan, Fabricating low cost and high performance elastomer lenses using hanging droplets, Biomedical Optics Express 5, 1626 (2014) "and" Chien-Lin Chang Chien, Yu-Che Huang, Syue-FongHu, Chung-Min Chang, Ming- Chuen Yip, Weileun Fang, Polymer dispensing and embossing technology for the lens type LED packaging, J. Micromech. Microeng. 23 (2013) 065019 “and are suitable for use in mass production. In addition, the polyurethane optimized according to the invention enables casting resin due to its relatively high Surface tension of> 45 dyn / cm in combination with the application as a potting compound also an additional formation of lenses, for example to control the beam angle of LEDs. The polyurethane casting resin optimized according to the invention is also of potential interest for the production of polymer lenses and polymer lens arrays, as shown in the above-mentioned patent application with the file number EP 19196944. These polymer lenses and polymer lens arrays can be used in the optical industry for lighting optics (eg street lighting) for desired light distributions, whereby specific color properties can also be included in the lighting system optimization.
Mit den Fließeigenschaften und der Oberflächenspannung des Materials wird sichergestellt, dass das Material in Zusammenhang mit der besonders vorteilhaften Weise der direkten Aufbringung auf Halbleitersubstrate oder Lichtleiter auch zur Verkapselung von Lichtquellen, insbesondere von auf Halbleitersubstraten angeordneten LEDs und für das Packaging von LEDs mit Linsenformung (z.B. Chip-on- Board (CoB) LEDs) geeignet ist. Die hohe Oberflächenspannung des Materials von >45 dyn/cm, mit einem nichtpolaren Anteil von 92 %, und das Aushärtungsverhalten erlauben, unterschiedliche geometrische Linsen bei flexibler Wählbarkeit des Mischungsverhältnisses für verschiedene Anwendungsformen herzustellen. Dabei werden nach dem Aushärten hohe Härten von Shore A > 80, insbesondere eine Härte Shore A von 82 bis 90 aufweist und eine hohe Kratzfestigkeit erzielt. The flow properties and the surface tension of the material ensure that the material, in connection with the particularly advantageous way of direct application to semiconductor substrates or light guides, is also used for encapsulating light sources, in particular LEDs arranged on semiconductor substrates and for packaging LEDs with lens shaping (e.g. Chip-on-Board (CoB) LEDs) is suitable. The high surface tension of the material of> 45 dynes / cm, with a non-polar proportion of 92%, and the curing behavior allow different geometrical lenses to be manufactured with flexible selection of the mixing ratio for different forms of application. In this case, high hardnesses of Shore A> 80, in particular a Shore A hardness of 82 to 90, are achieved after curing, and high scratch resistance is achieved.
Das erfindungsgemäß optimierte Polyurethan Gießharzharz verfügt über eine Temperaturbeständigkeit im Dauereinsatz von min. 120 °C, zeigt hohe temporäre Temperaturstabilität von 300-400 °C und eine Temperaturstabilität in Lötprozessen bei 260 °C und ist für einen Schutz der LEDs vor äußeren Einflüssen (Feuchtigkeit, Vibrationen, Staub, UV usw.) geeignet und zeigt mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC, Englisch: differential scanning calorimetry) und thermogravimetrische Analyse (TGA) eine Zersetzungstemperatur von > 350 °C. The polyurethane cast resin resin optimized according to the invention has a temperature resistance in continuous use of at least 120 ° C, shows high temporary temperature stability of 300-400 ° C and a temperature stability in soldering processes at 260 ° C and is used to protect the LEDs from external influences (moisture, Vibrations, dust, UV etc.) and shows a decomposition temperature of> 350 ° C by means of dynamic differential calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA).
Daher betrifft die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ein erfindungsgemäßes Polyurethan, welches eine mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und thermogravimetrische Analyse (TGA) gemessene Glasübergangstemperatur von -12 bis -13 °C, insbesondere von -12,5°C und eine Zersetzungstemperatur von wenigstens 350 °C aufweist. In a preferred embodiment, the invention therefore relates to a polyurethane according to the invention which has a glass transition temperature of -12 to -13 ° C, in particular -12.5 ° C and a decomposition temperature of at least 350 ° C.
Tabelle 1: Vergleich der optischen Eigenschaften des erfindungsgemäß optimierten Gießharzes mit anderen optischen Kunstharzen, veröffentlicht in „William S. Beich, Nicholas Turnera G-S Plastic Optics, 408 St. Paul Street, Rochester, NY 14605, Polymer Optics Design, Fabrication, and Materials, edited by David H. Krevor, William S. Beich, Proc. of SPIE Vol. 7788, 778805“. Die Dicke aller Materialien beträgt 3.741 mm.
Figure imgf000008_0001
* Abbe Zahl Vd= (nd - 1) / (nF - nc), nd= 587,6 nm
Table 1: Comparison of the optical properties of the casting resin optimized according to the invention with other optical synthetic resins, published in “William S. Beich, Nicholas Turnera GS Plastic Optics, 408 St. Paul Street, Rochester, NY 14605, Polymer Optics Design, Fabrication, and Materials, edited by David H. Krevor, William S. Beich, Proc. of SPIE Vol. 7788, 778805 ". The thickness of all materials is 3,741 mm.
Figure imgf000008_0001
* Abbe number V d = (n d - 1) / (n F - nc), n d = 587.6 nm
** Die Brechzahlen wurden durch Reflexions- und Transmissionsmessungen bestimmt, die mit dem UV/Vis/NIR-Spektrometer LAMBDA 1050 der Firma Perkin Eimer gemessen wurden. ** The refractive indices were determined by reflection and transmission measurements, which were measured with the LAMBDA 1050 UV / Vis / NIR spectrometer from Perkin Elmer.
*** Die Transmission für 3741 mm wurde berechnet unter Verwendung der optischen Konstanten aus den Messungen der Reflexion und Transmission an unterschiedlich dicken Proben. *** The transmission for 3741 mm was calculated using the optical constants from the measurements of the reflection and transmission on samples of different thicknesses.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Polyurethans für die Herstellung optischer Baugruppen, Linsen, Packaging von LEDs mit Linsenformung, Lichtleiter, Lichtfaserbeschichtung mit Linsenbildung, Sensoren mit Linsen, chipintegrierte LEDs, Leuchteinheiten für Lichtquellen und Mikrolinsenarrays oder ein entsprechendes Verfahren, wobei das erfindungsgemäße Polyurethan zu Zwecken der Herstellung verwendet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßenThe invention also relates to the use of a polyurethane according to the invention for the production of optical assemblies, lenses, packaging of LEDs with lens shaping, light guides, optical fiber coating with lens formation, sensors with lenses, chip-integrated LEDs, light units for light sources and microlens arrays or a corresponding method, the polyurethane according to the invention is used for manufacturing purposes. The invention also relates to the use of an inventive
Polyurethans zur Beschichtung wenigstens einer elektrisch leitfähigen Komponente, einer elektronischen Komponente, einer optischen Baugruppe, Linsen, Packaging von LEDs mit Linsenformung, Lichtleiter, Lichtfaserbeschichtung mit Linsenbildung,Polyurethane for coating at least one electrically conductive component, an electronic component, an optical assembly, lenses, packaging of LEDs with lens shaping, light guide, optical fiber coating with lens formation,
Sensoren mit Linsen, chipintegrierte LEDs, Leuchteinheiten für Lichtquellen und/oder Mikrolinsenarrays oder ein entsprechendes Verfahren, wobei das erfindungsgemäße Polyurethan zu Zwecken der Herstellung verwendet wird. Sensors with lenses, chip-integrated LEDs, light units for light sources and / or microlens arrays or a corresponding method, the polyurethane according to the invention being used for production purposes.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Polyurethans, wobei unter Einsatz des Polyurethans wenigstens eine Linse mittels eines Dispens- und/oder Tropfverfahrens hergestellt wird oder ein entsprechendes Verfahren, wobei das erfindungsgemäße Polyurethan zu Zwecken der Herstellung verwendet wird. The invention also relates to the use of a polyurethane according to the invention, at least one lens being produced using the polyurethane by means of a dispensing and / or dropping process, or a corresponding process, the polyurethane according to the invention being used for production purposes.
Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Dabei zeigt: In the following, the invention will be explained in more detail without restricting the general inventive concept on the basis of an exemplary embodiment with reference to the figure. It shows:
Fig. 1: Formung einer Polymerlinse unter Einsatz eines erfindungsgemäß optimierten Polyurethan Gießharzes für eine CoB-LED mit Gehäuse sowie das dazugehörige Messergebnis der Lichtverteilung entlang der Hauptachsen der CoB-LED bei einer Wellenlänge von 525 nm. 1: Forming of a polymer lens using a polyurethane casting resin optimized according to the invention for a CoB-LED with housing and the associated measurement result of the light distribution along the main axes of the CoB-LED at a wavelength of 525 nm.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wurden zur Herstellung der Polyurethane die beiden Komponenten (Polyester-Polyol und Hexamethylendiisocyanat-Oligomer) in einem Mischungsverhältnis von 100:60 Gewichts % gemischt, und bei Erwärmung von 50 °C mit dem Magnetrührer IKA C- Mag HS7 für 2 min homogenisiert. Für die Herstellung von Mikrolinsen wurden der Dispenser Eppendorf EDOS-5221 genutzt. Die Härtung des Polyurethans erfolgte 2h im Ofen bei 120°C. Die Figur 1a) und 1b) zeigen eine InGaN CoB-LED 1 mit den Cpip- Abmessungen von 250x250 pm in einem Keramik-Gehäuse 2 der Firma EPIGAP Optronic GmbH mit den Abmessungen 2x2, 5x1 mm (Breite, Höhe, Tiefe) mit einer Mikrolinse 3, die mithilfe des erfindungsgemäßen hochtransparenten und temperaturstabilen Materials 4 durch Dispens beschichtetet wurde, wobei die spezielle Linsenform durch Tropfendispens und anschließenden Austrocknens oder Aushärtens erzeugt wurde. Vor der Dispensbeschichtung wurde die Gehäuseoberfläche mit Polytetrafluorethylen (PTFE) modifiziert, um den Radius der Mikrolinse noch weiter zu verkleinern. Ergänzend hierzu zeigt Fig. 1 c) das dazugehörige Messergebnis der gezielt gerichteten Lichtverteilung bei einer Wellenlänge von 525 nm. According to the embodiment shown in Fig. 1, the two components (polyester-polyol and hexamethylene diisocyanate oligomer) were mixed in a mixing ratio of 100: 60% by weight, and heated to 50 ° C with the magnetic stirrer IKA C-Mag HS7 homogenized for 2 min. The Eppendorf EDOS-5221 dispenser was used to manufacture microlenses. The polyurethane was cured in an oven at 120 ° C. for 2 hours. Figures 1a) and 1b) show an InGaN CoB-LED 1 with the Cpip dimensions of 250x250 pm in a ceramic housing 2 from EPIGAP Optronic GmbH with the dimensions 2x2, 5x1 mm (width, height, depth) with a microlens 3, which was coated with the aid of the highly transparent and temperature-stable material 4 according to the invention by dispensing, the special lens shape being produced by drop dispensing and subsequent drying or hardening. Before the dispense coating, the housing surface was modified with polytetrafluoroethylene (PTFE) in order to reduce the radius of the microlens even further. In addition, FIG. 1 c) shows the associated measurement result of the targeted light distribution at a wavelength of 525 nm.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Polyurethan, das hergestellt ist aus wenigstens einer Harzkomponente und wenigstens eine Härterkomponente, wobei die wenigstens eine Harzkomponente ein Polyester-Polyol mit einer durchschnittlichen OH- Funktionalität pro Molekül von etwa 2 oder 2-3 ist und einen OH-Gehalt von wenigstens 130 mg KOH/g aufweist, und die wenigstens eine Härterkomponente ein Hexamethylendiisocyanat-Oligomer mit einer durchschnittlichen NCO-Funktionalität pro Molekül von etwa 2 oder 2-3 ist und einen NCO-Gehalt von wenigstens 15 Gew. % aufweist. 1. Polyurethane made from at least one resin component and at least one hardener component, the at least one resin component being a polyester-polyol with an average OH functionality per molecule of about 2 or 2-3 and an OH content of at least 130 mg KOH / g, and the at least one hardener component is a hexamethylene diisocyanate oligomer with an average NCO functionality per molecule of about 2 or 2-3 and an NCO content of at least 15% by weight.
2. Polyurethan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm nicht absorbiert wird. 2. Polyurethane according to claim 1, characterized in that the radiation in the wavelength range from 380 to 780 nm is not absorbed.
3. Polyurethan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schichtdicke von ca. 5 mm nur etwa 50% der auftreffenden Strahlung mit einer Wellenlänge bis zu 300 nm durchgelassen wird. 3. Polyurethane according to claim 1 or 2, characterized in that with a layer thickness of approx. 5 mm, only about 50% of the incident radiation with a wavelength of up to 300 nm is transmitted.
4. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schichtdicke von ca. 5 mm 0,5 bis 1 % der auftreffenden sichtbaren Strahlung gestreut wird. 4. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that with a layer thickness of approx. 5 mm, 0.5 to 1% of the incident visible radiation is scattered.
5. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Transmissions- und Reflexionsmessungen bestimmte Bandgap oder Lumo-Homo Gap (Eg) « 4,9 - 5,0 - 5,1eV beträgt und dadurch für dünne Schichten im pm Bereich bis 250 nm transparent ist. 5. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that the band gap or Lumo-Homo Gap (Eg) determined from transmission and reflection measurements is «4.9-5.0-5.1 eV and therefore in the pm range for thin layers is transparent up to 250 nm.
6. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Transmissions- und Reflexionsmessungen bestimmten Brechzahlen ca. 1,5 betragen und die Abbe-Zahl einen Wert von 38 bis 42 annimmt. 6. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that the refractive indices determined from transmission and reflection measurements are approximately 1.5 and the Abbe number assumes a value of 38 to 42.
7. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Viskosität von 2000 bis 2800 mPa*s, insbesondere bis 3200 mPa*s aufweist und/oder derart viskos ist, dass es mit einem Dispensverfahren verarbeitbar ist. 7. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that it has a viscosity of 2000 to 2800 mPa * s, in particular up to 3200 mPa * s and / or is so viscous that it can be processed with a dispensing method.
8. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Topfzeit von wenigstens 24 h zumindest bei 23 C besitzt. 8. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that there is a pot life of at least 24 h at least at 23 C owns.
9. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan eine mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und thermogravimetrische Analyse (TGA) gemessene Glasübergangstemperatur von -12 bis -13 °C, insbesondere von - 12,5°C und eine Zersetzungstemperatur von wenigstens 350 °C aufweist. 9. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that the polyurethane has a glass transition temperature of -12 to -13 ° C, in particular of -12.5 ° C and a decomposition temperature, measured by means of dynamic differential calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) of at least 350 ° C.
10. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Härte Shore A von 82 bis 90 aufweist. 10. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that it has a Shore A hardness of 82 to 90.
11. Polyurethan nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Oberflächenspannung von wenigstens 45 dyn/cm, mit einem nichtpolaren Anteil von wenigstens 90% aufweist. 11. Polyurethane according to one of the preceding claims, characterized in that it has a surface tension of at least 45 dynes / cm, with a non-polar proportion of at least 90%.
12. Verwendung eines Polyurethans nach einem der Ansprüche 1-11 für die Herstellung von optischen Baugruppen, Linsen, Packaging von LEDs mit Linsenformung, Lichtleiter, Lichtfaserbeschichtung mit Linsenbildung, Sensoren mit Linsen, chipintegrierte LEDs, Leuchteinheiten für Lichtquellen und Mikrolinsenarrays. 12. Use of a polyurethane according to one of claims 1-11 for the production of optical assemblies, lenses, packaging of LEDs with lens shaping, light guides, optical fiber coating with lens formation, sensors with lenses, chip-integrated LEDs, light units for light sources and microlens arrays.
13. Verwendung eines Polyurethans nach einem der Ansprüche 1-11 zur Beschichtung wenigstens einer elektrisch leitfähigen Komponente, einer elektronischen Komponente, einer optischen Baugruppe, Linsen, Packaging von LEDs mit Linsenformung, Lichtleiter, Lichtfaserbeschichtung mit Linsenbildung, Sensoren mit Linsen, chipintegrierte LEDs, Leuchteinheiten für Lichtquellen und/oder Mikrolinsenarrays. 13. Use of a polyurethane according to one of claims 1-11 for coating at least one electrically conductive component, an electronic component, an optical assembly, lenses, packaging of LEDs with lens shaping, light guides, optical fiber coating with lens formation, sensors with lenses, chip-integrated LEDs, lighting units for light sources and / or microlens arrays.
14. Verwendung eines Polyurethans nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz des Polyurethans wenigstens eine Linse mittels eines Dispens- und/oder Tropfverfahrens hergestellt wird. 14. Use of a polyurethane according to any one of claims 1-11, characterized in that at least one lens is produced using the polyurethane by means of a dispensing and / or dropping process.
15. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethans nach einem der Ansprüche 1 bis15. A method for producing a polyurethane according to any one of claims 1 to
12, bei dem wenigstens eine Harzkomponente ein Polyester- Polyol mit einer durchschnittliche OH-Funktionalität pro Molekül von etwa 2 oder 2-3 und einem OH-Gehalt von wenigstens 130 mg KOH/g und wenigstens eine Härterkomponente ein Hexamethylendiisocyanat-Oligomer mit einer durchschnittlichen NCO-Funktionalität pro Molekül von etwa 2 oder 2-3 und einem NCO-Gehalt von wenigstens 15 Gew.% gemischt werden, insbesondere in einem Verhältnis von (Harzkomponente : Härterkomponente) 100:40 Gewichts % bis 100:60 Gewichts %. 12, in which at least one resin component is a polyester polyol with an average OH functionality per molecule of about 2 or 2-3 and an OH content of at least 130 mg KOH / g and at least one hardener component is a hexamethylene diisocyanate oligomer with an average NCO -Functionality per molecule of about 2 or 2-3 and an NCO content of at least 15% by weight, in particular in a ratio of (resin component: hardener component) 100: 40% by weight to 100: 60% by weight.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0978523A1 (en) * 1998-08-04 2000-02-09 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of compact, transparent polyisocyanate-polyaddition products
DE102009005711A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Bayer Materialscience Ag Polyurethanvergussmassen
EP2910586A1 (en) 2014-02-21 2015-08-26 Bayer MaterialScience AG Transparent polyurethanes with high glass transition temperature Tg

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008009408A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Bayer Materialscience Ag adhesive

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0978523A1 (en) * 1998-08-04 2000-02-09 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of compact, transparent polyisocyanate-polyaddition products
DE102009005711A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Bayer Materialscience Ag Polyurethanvergussmassen
EP2910586A1 (en) 2014-02-21 2015-08-26 Bayer MaterialScience AG Transparent polyurethanes with high glass transition temperature Tg

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Proc. of SPIE", vol. 7788, article "Polymer Optics Design, Fabrication, and Materials", pages: 778805
CHIEN-LIN CHANG CHIENYU-CHE HUANGSYUE-FONGHUCHUNG-MIN CHANGMING-CHUEN YIPWEILEUN FANG: "Polymer dispensing and embossing technology for the lens type LED packaging", J. MICROMECH. MICROENG., vol. 23, 2013, pages 065019
K. ANGERMAIERPH. MÜLLER: "UV-härtende Silicone", 2010, CARL HANSER VERLAG, article "Zeit und Kosten sparen"
M. LONECU: "Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes", RAPRA TECHNOLOGY LIMITED, ISBN: 1-85957-491-2, 2005
W. M. LEEA. UPADHYAP. J. REECETRI GIANG PHAN: "Fabricating low cost and high performance elastomer lenses using hanging droplets", BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS, vol. 5, 2014, pages 1626, XP055216455, DOI: 10.1364/BOE.5.001626

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