專利名稱：包含發(fā)光體的硅模制品的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光體-硅樹脂模制品，其包含多個嵌入在硅樹脂基體中的 發(fā)光體。
背景技術(shù)：
被稱為LED發(fā)光體或發(fā)光二極管的發(fā)光體是發(fā)光電子組件。LED技術(shù) 的顯著之處在于，在很廣泛的電磁光譜范圍內(nèi)都有發(fā)光體，每個單獨的LED 發(fā)光體非常特定地在某個很窄的光譜范圍內(nèi)發(fā)光。這使得LED發(fā)光體組件 有利于許多應用，例如引發(fā)化學反應和生物學過程。其它優(yōu)勢有低熱釋、 較高的光輸出和較長的壽命。
為了保護其不受環(huán)境影響，已知的是每個單獨的發(fā)光二極管可以用硅 樹脂封裝US 6,916,889 B2公開了用可交聯(lián)環(huán)氧官能硅樹脂封裝的LED。 WO 2006/055196 Al要求保護用光致聚合硅樹脂封裝LED發(fā)光體。EP 1 6S4 363 A2描述了用可交聯(lián)硅樹脂封裝LED，其中第一步涉及用交聯(lián)的硅橡膠 封裝LED芯片，而后施加第二層交聯(lián)的硅樹脂。DE 3019239 Al描述了用 兩層包封單獨的半導體組件，其中一層由硬聚合物構(gòu)成。所特別描述的是 用第一層硅樹脂或環(huán)氧樹脂軟層和第二層硅樹脂、環(huán)氧樹脂或熱塑性塑料 硬層的封裝。在US 2005/0130336 Al中，用硬質(zhì)、透明雙凸透鏡狀材料封 裝單獨的LED,封套和LED之間形成的空隙中用針填滿軟質(zhì)材料例如液體 硅樹脂。在DE 19945675 Al中描述了一個類似的方法，其中用光學環(huán)氧樹 脂透鏡封裝單獨的LED芯片，用液態(tài)或凝膠狀硅樹脂填充空隙。EP 1657758 A2描述了在載體上施加一個或多個LED,并且每個單獨的LED配有內(nèi)層 軟透鏡和外層硬透鏡。載體以及軟和硬透鏡可以用硅樹脂形成。
封裝單獨的LED芯片的缺點在于所涉及的設備和加工工藝的高度復雜 性。得到的LED芯片被有效保護不受環(huán)境影響，但是，當使用多個與電導 體連接并帶有觸點的LED芯片時，導體和觸點仍舊處于未保護下而容易受環(huán)境影響。
DEI02005050947Al描述了一種發(fā)光元件，其中多個LED芯片彼此相 連，并嵌入用惰性材料如硅樹脂填充的塑料或玻璃外殼中。在US 2003/0042844 A1中，多個LED芯片基于槽狀框架排列，并且用環(huán)氧樹脂填 充所述槽。DE 3827083 Al公開了面輻射體的生產(chǎn)，其中多個LED被固定 在透明安裝板上，通過鑄模將硅樹脂澆鑄到每個LED上形成反射體，最后 用反射材料涂布反射體。DE 20 2006 001 561 Ul公開了管型發(fā)光帶，其中 在硅樹脂管中嵌入多個通過電纜連接的發(fā)光二極管。
所述成形體的缺點在于，特別是其復雜的生產(chǎn)以及在成形體的成形上 低彈性，例如在槽狀成形體或用LED填充的玻璃容器的情況下。另一個缺 點是對發(fā)光體間的導電連接元件以及觸頭的不充分的保護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供發(fā)光體，尤其是基于LED的發(fā)光體，其形式 使其能夠用于不同的應用領域。材料的性質(zhì)應當使其能長時間有效抵抗不 同的環(huán)境影響，無論是物理影響、化學影響或生物影響。而且，應當選擇 材料使得能通過簡單工藝得到任何形狀和尺寸的軟質(zhì)模制品。另一個目的 是不僅有效保護單獨的發(fā)光體，而且有效地保護發(fā)光體之間的電連接和電 源觸頭。另一個目的是使成形體內(nèi)的散射損耗最小化。
本發(fā)明提供包含多個嵌入在硅樹脂基體中的發(fā)光體的模制品，所述硅 樹脂基體由被一個或多個硬質(zhì)硅樹脂基體B包圍的內(nèi)部軟質(zhì)硅樹脂基體A 形成，所述硅樹脂基體B任選用外涂層C涂布。
發(fā)光體-硅樹脂模制品的形狀是所期望的，并適用于特定的應用。其可 以是管道(pipe)、管子(tube)、帶、薄片或者晶體管(mats)的形式。優(yōu) 選配有多個發(fā)光體，特別是多個LED的管道或帶，在一個特別優(yōu)選的實施 方案中，這些發(fā)光體彼此偏移式排列(例如以扭曲的方式)，以此方式使其 完全和均勻照亮周圍空間。
適合的發(fā)光體是任何期望的輻射組件，如白熾燈、鹵素燈、低壓放電 燈、高壓放電等、熒光照明器、氖光源和注入式發(fā)光燈，優(yōu)選有機或無機 半導體的輻射半導體組件，被稱為LED。 LED可以是已經(jīng)用塑料，通常是硅樹脂封裝的二極管，或者是未封裝的二極管。
適合的LED發(fā)光體是在紅外線范圍、在可見光范圍或在紫外線范圍內(nèi) 發(fā)光的那些。依據(jù)期望的應用進行選擇。嵌入在基體中的LED發(fā)光體可以 在相同波長下發(fā)光。然而，也可以將具有不同輻射性質(zhì)的LED發(fā)光體彼此 組合。
通常，多個發(fā)光體，尤其是LED,彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)導電連接。發(fā)光 體排列可以與傳感器連接，并可以與測量/控制裝置連接。發(fā)光體的數(shù)量及 其彼此間的排列取決于其應用。LED發(fā)光體可以連續(xù)或脈沖式操作。
發(fā)光體的排列，包括發(fā)光體間的導電連接，以及優(yōu)選發(fā)光體排列的觸 頭，是完全嵌入在內(nèi)部硅樹脂基體A中，硅樹脂基體A被外部硅樹脂基體 B包圍。所述模制品的顯著之處在于，在發(fā)光體和硅樹脂基體A之間，或 者在硅樹脂基體A和硅樹脂基體B之間不再有介質(zhì)，例如空氣或水。
硅樹脂基體A和硅樹脂基體B形式的硅樹脂基體是非常透明的，其在 290-1200nm的波長范圍內(nèi)的透射率>50%。優(yōu)選在300-800nm的波長范圍內(nèi) 的透射率>85%。特別優(yōu)選在380-750nm的波長范圍內(nèi)的透射率>卯％。
硅樹脂基體A對發(fā)光體是最優(yōu)的，并且其除了對電子元件的保護功能 (消振)夕卜，應當使光輸出(匹配的折射率)最優(yōu)化，并且促進散熱。而 且，重要的是在發(fā)光體的全部工作時間內(nèi)，發(fā)光體保持一直被硅樹脂基體 包覆，并且防止進入空氣和水導致擴散光散射效應。
內(nèi)部硅樹脂基體A是軟質(zhì)的，Shore A硬度(DIN 53 505/ISO 868)小 于或等于10，或者，如果它是是液態(tài)硅油，平均粘度(23'C, 1013mbar) 為l-100xl06mPa.s。ShoreA硬度優(yōu)選小于5，或平均粘度(23'C， 1013mbar) 為10-10xl06mPa.s。
適用于內(nèi)部硅樹脂基體A的材料為硅油，其通常為R3SiO[-SiR20]n-SiR3 結(jié)構(gòu)的二烷基聚硅氧烷，鏈長n〉2。烷基R可以相同或不同，并通常具有 l-4個碳原子，可以任選被取代。 一些烷基R還可以被其它基團代替，優(yōu)選 被任選取代的芳基代替，或者在支鏈硅油的情況下被三烷基硅烷氧基代替。 實例是甲基硅油(CH3)3SiO[-Si(CH3)20]n-Si(CH3)3 ;甲基苯基硅油 (CH3)3SiO[-Si(CH3)2O]n+Si(C6H5)20]n"-Si(CH3)3或(CH3)3SiO[-Si(CH3)20]n' -[-Si(CH3)(C6H5)0]n，,-Si(CH3)3，其中在每個情況下n，+n，、2;支鏈甲基硅油(CH3)3SiO[-Si(CH3)(OSi(CH3)3)0]n-Si(CH3)3 ; 支鏈甲基苯基硅油 (CH3)3SiO[-Si(C6H5)(OSi(CH3)3)0]n-Si(CH3)3。通過引入芳基并調(diào)節(jié)烷基對芳 基的比例，本領域內(nèi)的技術(shù)人員可以用已知的方式將硅樹脂基體的折射率 與發(fā)光體匹配。而且，也可以優(yōu)選使用端基官能化的("未封端")聚二甲 基硅氧烷油。這樣的硅油是市售的，可以通過已知的方法制備。市售硅油 的實例是產(chǎn)自Wacker Chemie AG的Wacker硅油。
有機硅凝膠也適用于內(nèi)部硅樹脂基體A。有機硅凝膠由兩個流動通暢 的組分在室溫下在催化劑的存在下交聯(lián)而得到。其中一個組分通常由結(jié)構(gòu) 為R3SiO[-SiR20L-SiR3的二垸基聚硅氧烷組成，其中n20，通常在所述垸基 中具有i-4個碳原子，其中一些垸基或全部烷基可以被芳基如苯基代替，以
及在一端或兩端的端基R之一被可聚合基團如乙烯基代替。硅氧烷鏈中的 一些R基團以及端基的R基團，同樣可以被可聚合基團代替。優(yōu)選用結(jié)構(gòu) 為CH2=CHrR2SiO[-SiR20]n-SiRrCH2=CH2的乙烯基封端聚二甲基硅氧垸。
第二個組分包括Si-H官能交聯(lián)劑。通常使用的聚烷基氫硅氧烷是由二 烷基聚硅氧烷和通式為R'3SiO[-SiR20]n-[SiHRO]m-SiR'3的聚烷基氫硅氧烷 形成的共聚物，其中m20， n20，前提條件是必須存在至少兩個SiH基團， 其中R'可以定義為H或R。因此有具有側(cè)基和端基SiH基團的交聯(lián)劑，同 吋僅具有端基SiH基團的R，=H的硅氧垸也可以用于鏈增長。存在的交聯(lián)催 化劑是少量有機鉑化合物。所述組分的混合引起交聯(lián)反應并形成凝膠。
所述交聯(lián)反應可以通過熱作用和/或通過電磁輻射，優(yōu)選UV輻射而加 速。UVLED本身可以引發(fā)凝膠的交聯(lián)反應。有機硅凝膠特別是軟質(zhì)材料， 更特別是Shore 00硬度小于50 (DIN 53 505/ISO 868)的材料，最優(yōu)選根據(jù) DIN ISO 2137的針入值〉10mm/10 (9.38g直角錐，5s作用時間)的那些。 合適的有機硅凝膠是市售的，例如產(chǎn)自Wacker Chemie AG， Munich的商標 名為WACKERSilGef的那些。
對于內(nèi)部硅樹脂基體A,上述硅油和有機硅凝膠是優(yōu)選的。
硅樹脂基體A的確切組成取決于所用LED的輻射特征，所用的硅樹脂 材料是在適當?shù)牟ㄩL范圍內(nèi)得到最佳透明度的那些。在此重要的是，在內(nèi) 部硅樹脂基體A和發(fā)光體之間一直保持接觸，因為任何的分層現(xiàn)象都是不 期望的，因為這伴隨著光輸出顯著下降。為此，優(yōu)選用于內(nèi)部硅樹脂基體A的材料是自粘性系統(tǒng)或具有高表面粘著性的那些。內(nèi)部硅樹脂基體A的材 料還可以通過添加添加劑得到最優(yōu)化。其實例為用于光波長匹配的發(fā)光添 加劑、用于改變折射率、最優(yōu)化光輸出(例如使用反射顆粒，導致發(fā)光體 發(fā)射的光均勻散射出去)和最優(yōu)化散熱的金屬或金屬氧化物顆粒或類似的 微顆粒。為了調(diào)節(jié)機械和流變性能，也可以任選使用少量高度分散的二氧 化硅或增強硅樹脂彈性體基體的填料，例如由MT、 MQ或DT單元構(gòu)成的 硅樹脂顆粒。內(nèi)部硅樹脂基體A的層厚度與特定應用相匹配，通常為 0.5-50mm，優(yōu)選l-20mm。
外部硅樹脂基體B根據(jù)相應的應用而被最優(yōu)化，尤其是在機械強度、 和耐化學、生物和物理性(土壤排斥性、耐刮擦性)上，同時保持必要的 透明性。
除了上述硅油和有機硅凝膠外，外部硅樹脂基體B可以由與內(nèi)部硅樹 脂基體A相同的硅樹脂類型構(gòu)成，不同之處是外部硅樹脂基體B的Shore A 硬度大于IO，并且，在內(nèi)部硅樹脂基體A同樣由在標準條件下(23/50 DIN 50014)為固體的硅樹脂類型構(gòu)成的情況下，內(nèi)部硅樹脂基體A和外部硅樹 脂基體B的Shore A硬度差至少為5，優(yōu)選至少為10，尤其是至少20。
優(yōu)選用于硅樹脂基體B的硅樹脂，以及在上述條件下(較低的Shore A 硬度)任選也可用于硅樹脂基體A的硅樹脂，是通過縮合或加成反應或通 過自由基機理交聯(lián)的交聯(lián)硅橡膠。所述交聯(lián)反應可以通過適當?shù)拇呋瘎┻M 行陽離子引發(fā)，或者通過過氧化物，或通過輻射，尤其是UV輻射進行自 由基引發(fā)，或者進行加熱引發(fā)。產(chǎn)生交聯(lián)硅橡膠的體系是市售的，優(yōu)選為 單或雙組分體系，也可以是多組分體系。硅樹脂雜化聚合物也是適用的。
縮合交聯(lián)硅橡膠體系含有
a) 具有可縮合端基的有機聚硅氧垸，
b) 每分子任選具有至少三個與硅鍵合的可水解基團的有機硅化合物，
禾口
c) 縮合催化劑。
適合的通過縮合反應交聯(lián)的交聯(lián)硅橡膠是室溫交聯(lián)的單組分體系，被 稱為RTV-1硅橡膠。RTV-1硅橡膠是具有可縮合端基的有機聚硅氧烷，其 在催化劑存在下通過室溫下的縮合而交聯(lián)。最通常使用的是結(jié)構(gòu)為
8R3SiO[-SiR20]n-SiR3的二垸基聚硅氧垸，鏈長n>2。烷基R可以相同或不同， 通常具有i_4個碳原子，并且可以任選被取代。 一些烷基R也可以用其它 基團代替，優(yōu)選用任選取代的芳基代替，在這種情況下， 一些垸基(芳基) R被交換為能夠縮合交聯(lián)的基團例如醇、乙酸酯、胺或肟基。交聯(lián)通過適 當?shù)拇呋瘎├珏a或鈦催化劑催化。適合的RTV-1硅橡膠是市售的，例如 產(chǎn)自WackerChemieAG的適當類型的ELASTOSIL^A、 E或N系列。
適合的通過縮合反應交聯(lián)的交聯(lián)硅橡膠是室溫交聯(lián)的雙組分系統(tǒng)，被 稱為RTV-2硅橡膠。RTV-2硅樹脂橡膠是通過在硅酸酯的存在下，被羥基 多取代的有機聚硅氧烷的縮合交聯(lián)得到的。所用的交聯(lián)劑也可以是具有烷 氧基、照、胺或乙酸酯基團的烷基硅垸，其在適合的縮合催化劑如錫或鈦 催化劑的存在下與羥基封端的聚二烷基硅氧垸交聯(lián)。適合的縮合交聯(lián)RTV-2 硅橡膠是市售的，例如產(chǎn)自Wacker Chemie AG的適當類型的ELASTOSIL RT系列。
RTV-1和RTV-2硅橡膠中存在的聚二烷基硅氧烷的實例為式 (OH)R2SiO[-SiR20]n-SiR2(OH)的那些，其鏈長11>2，其中垸基R可以相同或 不同，通常含有l(wèi)-4個碳原子，并可以任選被取代。 一些烷基R也可以用 其它基團代替，優(yōu)選用任選被取代的芳基代替。聚二烷基硅氧烷優(yōu)選含有 OH端基，所述OH端基在室溫下與硅酸酯或垸基硅烷/錫(鈦)催化劑體 系交聯(lián)。
具有可水解基團并存在于RTV-1和RTV-2硅橡膠中的烷基硅烷的實例 是式為^Si(OX)4.a的那些，其中^l-3 (優(yōu)選l)， X定義為R"(垸氧基交 聯(lián)劑)、C(O)R"(乙酸酯交聯(lián)劑)、N=CR，，2 (肟交聯(lián)劑)或NR"2 (胺交聯(lián) 劑)，其中R"是具有1-6個碳原子的單價烴基。
加成交聯(lián)的硅橡膠體系包含
a) 具有脂肪族碳碳多重鍵的基團的有機硅化合物，
b) 任選的具有Si鍵合氫原子的有機硅化合物， 或者，代替a)和b)，
c) 具有脂肪族碳碳多重鍵的基團和Si鍵合氫原子的有機硅化合物，
d) 促進Si鍵合的氫加成到脂肪族多重鍵上的催化劑，和
e) 任選的在室溫下延遲Si鍵合的氫加成到脂肪族多重鍵上的試劑。適合的通過加成反應交聯(lián)的交聯(lián)硅橡膠是室溫交聯(lián)的雙組分體系，被
稱為加成交聯(lián)RTV-2硅橡膠。加成交聯(lián)RTV-2硅橡膠通過在鉑催化劑存在 下，用Pt催化劑催化被多烯鍵式不飽和基團，優(yōu)選乙烯基取代的有機聚硅 氧垸與被Si-H基團多取代的有機聚硅氧垸的交聯(lián)而得到。
優(yōu)選的是，其中一個組分由結(jié)構(gòu)為R3SiO[-SiR20]n-SiR3的二垸基聚硅 氧垸組成，其中n^)，在烷基中通常具有l(wèi)-4個碳原子，其中一些或全部烷 基可以被芳基如苯基代替，以及在一端或兩端的端基R之一被可聚合基團 如乙烯基代替。硅氧烷鏈中的一些R基團以及端基的R基團，同樣可以被 可聚合基團代替。優(yōu)選使用結(jié)構(gòu)為CH2=CH2-R2SiO[-SiR20]n-SiR2-CH2=CH2 的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷。
第二個組分包括SiH官能交聯(lián)劑。通常使用的聚烷基氫硅氧烷是由二 垸基聚硅氧烷和通式為R，3SiO[-SiR201n-fSiHRO]m-SiR，3的聚烷基氫硅氧垸 形成的共聚物，其中m20、 r^0，前提條件是必須存在至少兩個SiH基團， 其中R'可以定義為H或R。因此具有側(cè)基和端基SiH基團的交聯(lián)劑，同時 僅具有端基SiH基團的R'=H的硅氧烷也可以用于鏈增長。
存在的交聯(lián)催化劑是少量有機鉑化合物。
合適的RTV硅橡膠是市售的，例如產(chǎn)自Wacker Chemie AG的適當類 型的ELASTOSIL^RT或ELASTOSIL⑧LR (LSR硅橡膠)或SEMICOSIL 系列。
通過自由基機理或通過加成反應交聯(lián)的合適的硅橡膠是在溫度升高時 交聯(lián)的固體硅橡膠(HTV)。
在鉑催化劑的存在下，通過被多烯鍵式不飽和基團，優(yōu)選乙烯基取代 的有機聚硅氧烷與被SiH基團多取代的有機聚硅氧垸交聯(lián)得到加成交聯(lián)的 HTV硅橡膠。 '
優(yōu)選的，過氧化交聯(lián)或加成交聯(lián)的HTV硅橡膠的組分之一由結(jié)構(gòu)為 R3SiO[-SiR20L-SiR3的二烷基聚硅氧烷構(gòu)成，其中經(jīng)0，通常在烷基中具有 l-4個碳原子， 一些或全部垸基可以被芳基如苯基代替，以及在一端或兩端 的端基R之一被可聚合基團如乙烯基代替。然而，也可以使用具有側(cè)基乙 烯基或者側(cè)基和端基乙烯基的聚合物。優(yōu)選使用結(jié)構(gòu)為 CH2=CH2-R2SiO[-SiR20]n-SiR2-CH2=CH2的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷，和還帶有側(cè)基乙烯基的上述結(jié)構(gòu)的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷。對于加成交
聯(lián)的HTV硅橡膠，第二個組分是由二垸基聚硅氧烷和通式為 R，3SiO[-SiR20]n-[SiHRO]m-SiR，3的聚烷基氫硅氧烷形成的共聚物，其中 ir^0、 n》0，前提條件是必須存在至少兩個SiH基團，其中R，可以定義為H 或R。因此有具有側(cè)基和端基SiH基團的交聯(lián)劑，同時僅具有端基SiH基 團的R'=H的硅氧烷也可以用于鏈增長。所用的交聯(lián)催化劑是鉬催化劑。
HTV硅橡膠也加工成單組分體系，在此情況下，通過升高溫度并在過 氧化物如?；⑼榛蚍蓟^氧化物作為交聯(lián)催化劑下引發(fā)交聯(lián)反應。通 過任選被烯鍵式不飽和基團，優(yōu)選乙烯基多取代的有機聚硅氧烷的交聯(lián)得 到過氧化物交聯(lián)的HTV硅橡膠。合適的HTV硅橡膠是市售的，例如產(chǎn)自 Wacker Chemie AG的適當?shù)腅LASTOSIL R或ELASTOSIL R plus型。
其它目前市售的有專門的HTV和RTV-1硅橡膠，其通過所述加成反應 交聯(lián)，借助特定的鉑復合物或鉑/抑制劑體系進行熱和域光化學活化并因此 催化交聯(lián)反應。所述體系有，例如Wacker Chemie AG的ELASTOSIL R型、 ELASTOSIL RT型和Semicosif型。
合適的材料還有硅樹脂雜化聚合物。硅樹脂雜化聚合物是有機聚合物 嵌段例如聚氨酯、聚脲或聚乙烯酯和通?；谏鲜鼍鄱榛柩跬榈挠袡C 硅嵌段的共聚物或接枝共聚物。例如，在EP 1412416 Bl和EP 1489129 Bl 中描述了熱塑性硅樹脂雜化聚合物，其公幵也并入本申請的主題中。所述 硅樹脂雜化聚合物被稱為熱塑性硅樹脂彈性體(TPSE),并且是市售的，例 如產(chǎn)自Wacker Chemie AG的適當?shù)腉ENIOMER③類型。
硅樹脂同樣是適用于外部硅樹脂基體B的材料。通常，硅樹脂包含通 式為Rb(RO)eSiCV.b.e)/2的單元，其中
b是0、 1、 2或3，
c是O、 1、 2或3，
前提條件是b+cS3，
以及R如上所定義，
所述單元形成高度交聯(lián)的有機硅氧垸網(wǎng)絡。合適的硅樹脂是市售的， 例如產(chǎn)自Wacker Chemie AG的適當?shù)腟ILRES⑧類型。
最后，輻射固化的丙烯?；?、環(huán)氧基或乙烯醚官能硅樹脂也適用于硅
ii樹脂基體B，其用自由基產(chǎn)生劑或陽離子光引發(fā)劑固化。
用于外部硅樹脂基體B的優(yōu)選材料為上述RTV-2硅橡膠、HTV硅橡膠 和硅樹脂雜化聚合物。
硅樹脂基體B的性能可以通過用添加劑改性而最優(yōu)化，例如通過使用 生物殺滅劑如滅藻劑、殺菌劑或殺真菌劑。通過添加填料，可以調(diào)節(jié)硬度， 不過在填料的選擇上必須保證透明性是不受限制的，這是為什么基于硅樹 脂顆?；蚣{米顆粒的填料是優(yōu)選。
內(nèi)部硅樹脂基體A可以被一個或多個外部硅樹脂基體B圍繞。外部硅 樹脂基體B的層厚依賴于形成多少個硅樹脂基體B，以及發(fā)光體硅樹脂模 制品的用途，其通常為0.1-50mm。
發(fā)光體硅樹脂模制品還可任選具有外涂層C,所述外涂層C被施涂在 硅樹脂基體B上或最外面的硅樹脂基體B上。所述外涂層用于改善耐刮擦 性和/或土壤排斥性和/或抗靜電性能。優(yōu)選使用上述硅樹脂作為外涂層C。
可'以在例如 Winnacker/Kiichler， "Chemische Technik: Prozesse und Produkte， Band 5: Organische Zwischenverbindungen， Polymere"， 1095-1213 頁，Wiley-VCHWeinheim(2005)中找到硅樹脂，以及其化學、配方和性能的 更詳細的概述。
例如，可以依據(jù)發(fā)光體硅樹脂模制品的形狀，通過填充、灌封或傳遞 模塑來生產(chǎn)內(nèi)部硅樹脂基體A。例如，可以依據(jù)發(fā)光體硅樹脂模制品的形 狀，通過灌封、擠出、澆鑄、壓塑或注塑來生產(chǎn)硅樹脂基體B。任選的涂 布外涂層可以，例如通過涂布，例如浸漬、澆注、涂覆或噴涂來實現(xiàn)。
為生產(chǎn)管型模制品，程序可以是，例如，在減壓下將無泡有機硅凝膠 作為硅樹脂基體A填充進配有LED電路的硅樹脂橡膠管(硅樹脂基體B) 中，而后交聯(lián)硅樹脂基體A，接著用RTV硅橡膠密封如此得到的LED硅樹 脂基體管。生產(chǎn)管型發(fā)光體硅樹脂模制品的程序也可以是引入硅油代替有 機硅凝膠作為硅樹脂基體A。剩余步驟類似于用有機硅凝膠的程序。另一 個生產(chǎn)管型模制品的方法為通過擠出方法將有機硅凝膠加工成硅樹脂基體 A，將HTV硅橡膠加工成硅樹脂基體B。
為了生產(chǎn)平面發(fā)光體硅樹脂模制品，通過壓塑或傳遞模塑加工作為硅 樹脂基體B的HTV硅橡膠，得到半殼(halfshdl)。將商用LED電路或配有LED的商用塑料匯流條以任何期望的排列沉積在所述半殼中。隨后，灌 注有機硅凝膠，使得LED完全被有機硅凝膠包封，形成硅樹脂基體A。將 有機硅凝膠交聯(lián)并脫氣，用由與半殼相同的材料制成的蓋板封閉模制品。
另一個可選的程序是通過壓塑或傳遞模塑生產(chǎn)HTV硅樹脂板，而后在 該板的邊緣提供硬質(zhì)RTV硅橡膠，而后交聯(lián)形成固態(tài)區(qū)域，以得到半殼形 狀。剩余步驟與上述程序一致。
另一個生產(chǎn)平面部件的方法為注塑加工和用LSR硅橡膠生產(chǎn)半殼或薄片。
在使用硅樹脂雜化聚合物的情況下，可以將發(fā)光體電路裝入擠出機中， 并可以擠出硅樹脂雜化聚合物形成封裝電路的模制品，電路和硅樹脂雜化 模制品之間的空間同時被硅油填充。
本發(fā)明的發(fā)光體硅樹脂模制品的顯著之處是其各種用途。通常，從而 可以將任何被保護的發(fā)光裝置用于不同的應用中。
在LED硅樹脂模制品的生產(chǎn)中，顯著的優(yōu)勢在于可以省去預先用硅樹 脂封裝LED，將未封裝的LED加工成發(fā)光體。
三個主要應用領域是為了裝飾和安全的發(fā)光、引發(fā)化學和生物反應、 和在困難條件下標記。
用于裝飾的可能應用是發(fā)光冰、編織入地毯中的LED硅樹脂模制品、 在水族館、桑拿浴或池塘/浴室中的照明、作為發(fā)光裝飾接頭和任何形式的 發(fā)光裝飾品。也可用在救生衣中、臺階的邊緣、體育設備中和機動車中以 保護生命和健康。
例如，可以通過紫外、可見或紅外范圍內(nèi)特定波長的的光引發(fā)化學反 應和/或生物反應。當將適合的LED發(fā)光體混入硅樹脂基體中時，可以引發(fā) 植物或水果例如在溫室或黑暗中的生長反應，例如通過皮膚UV防護衣或 覆蓋物殺滅植物和微生物，或者簡單地加熱反應混合物。硅樹脂體的高惰 性使其在酸、堿、鹽、機械壓力和無菌介質(zhì)中進行。
指引性的標記可以用在輪船和海港照明中，以及水下、移動飛機跑道 邊緣上、精煉廠的管道(pipe)、管子(tube)或電纜的設計中、釣魚裝備 以及信號上。
本發(fā)明的發(fā)光體硅樹脂模制品優(yōu)選在潮濕環(huán)境或直接在液體中使用。特別優(yōu)選配有UV LED的發(fā)光體硅樹脂模制品，將其用于水性介質(zhì)以照射 植物或?qū)λ尽?br> 當將特定波長的發(fā)光體硅樹脂模制品，尤其是LED硅樹脂模制品引入 到用于生產(chǎn)生物質(zhì)，尤其是用于培養(yǎng)藻類的生物反應器中時，可以通過光 的穿透深度和通過光的脈沖得到光亮和黑暗區(qū)域來顯著提高藻類的生長。 另外，UVLED硅樹脂模制品可以用于消毒裝水的容器，例如在醫(yī)療設備、 乳化體系、管子(tube)和管道(pipe)中。與太陽能電池組合，可以提供 移動飲用水加工廠。
發(fā)光體硅樹脂模制品提供的照射體由于硅樹脂對各種不同外部影響的 耐受力而可以普遍地應用?；趦?nèi)部硅樹脂基體A和至少一個外部硅樹脂 基體B的組件結(jié)構(gòu)的一個很大的優(yōu)勢在于可以在光輸出和耐受性方面對模 制品最優(yōu)化。內(nèi)層在光輸出、散熱和消震上得到最優(yōu)化，同時外部硅樹脂 基體B在機械強度、以及化學和生物、物理耐受性(土壤排斥性、耐刮擦 性)上被最優(yōu)化，同時保持必要的透明度。這由于在需要的添加劑之間發(fā) 生相互作用而導致用單層結(jié)構(gòu)是不能實現(xiàn)的，因為對臨近發(fā)光體的硅樹脂 組分的要求與接觸周圍介質(zhì)的硅樹脂組分的要求非常不同。
具體實施方式
實施例1:
將由Shore A硬度為50的加成交聯(lián)的高透明度固體硅橡膠 (ELASTOSIL R plus 4305/50， Wacker Chemie AG)通過擠出生產(chǎn)的長約 lm，外徑12mm和壁厚2mm的硅樹脂管垂直懸掛在真空室中，管的下端用 硅樹脂塞子緊緊密封。而后，將具有60個LED (來自LEDl.de， Dessau) 的長為lm的LED模塊條小心地引入到硅樹脂管中，使得LED模塊條帶有 的連接電纜和插頭突出到管的上端外，所述LED在12V的電壓下以120。 的發(fā)射角發(fā)射優(yōu)選400nm波長的光，光的亮度為100mcd。而后在減壓下用 混合粘度為約1000mPa*s的(在23'C和1013mbar下)的室溫硫化的加成 交聯(lián)硅樹脂彈性體混合物(WACKER SilGd 612 A/B)灌封該裝置，并在 室溫下交聯(lián)24小時，得到針入值(DIN ISO 2137)為約300mm/10的有機 硅凝膠。為此，將硅樹脂灌封材料的兩個組分首先以l:l的比例小心混合。得到的混合物隨后與硅樹脂管/LED條裝置一起在真空室中在低于50mbar 的真空下抽空30分鐘，以去除吸收的空氣，該空氣以后可能導致在硫化橡 膠中產(chǎn)生不期望的氣泡。在減壓下將脫氣的硅樹脂灌封材料小心加入到含 有LED條的硅樹脂管中，并在室溫和減壓下硫化24小時。其后，將含有 現(xiàn)已封裝在有機硅凝膠中的LED條的硅樹脂管從真空室中取出。最后，去 除在開始時提到的硅樹脂塞子，用硬質(zhì)、自粘性硅橡膠(Semicosif989/lK， 產(chǎn)自Wacker Chemie AG)密封硅樹脂管的兩端，所述硅橡膠在13(TC下交 聯(lián)得到透明至不透明的硫化橡膠，ShoreA硬度為55。
實施例2:
類似實施例1的程序，但是具有以下差別
使用的外部基體材料B是Shore A硬度為40的硅樹脂管(ELASTOSIL⑧ R plus 4305/40, Wacker Chemie AG)。
使用的內(nèi)部基體材料A是硅油(WACKER AK 100 000硅油)，其由二 甲基硅烷氧基和三甲基硅烷氧基單元組成，粘度為lOOOOOmPa.s (在23'C 和1013mbar下)。
通過表面下的套管從底部向上引入硅油，以防止引入氣泡。而后，通 過在低于50mbar下抽空填充硅油的管10分鐘去除包含的任何空氣。
用硬質(zhì)自粘性RTV-1硅橡膠(ELASTOSIL E47,產(chǎn)自Wacker Chemie AG)代替單組分熱固化硅橡膠密封硅樹脂管端，所述硬質(zhì)自粘性RTV-l硅 橡膠在室溫下通過大氣濕度交聯(lián)，得到透明或不透明硫化橡膠，Shore A硬 度為35。
實施例3:
類似實施例1的程序，不同之處是使用由熱塑性硅樹脂彈性體擠出生 產(chǎn)的Shore A硬度為50的管代替由固體硅橡膠構(gòu)成的硅樹脂管。用于此目 的的含有脲基的高透明度熱塑性基料具有92wt。/。的硅氧烷含量，重均分子 量MW約為120 000g/mol，軟化點約為125°C， 17(TC下的熔融粘度約為100 OOOPa.s.，并且是可以從Wacker Chemie AG得到的，商品名為 GENIOMER 140。另外，在用有機硅凝膠灌封后，不用單組分熱固化硅樹
15脂密封管端，而是用硬質(zhì)自粘性RTV-1硅橡膠密封，所述RTV-1硅橡膠在 室溫下通過大氣濕度交聯(lián)得到透明至不透明硫化橡膠，Shore A硬度為35 (ELASTOSIL E 47, Wacker Chemie AG )。
實施例4:
類似實施例3的程序，不同之處是使用粘度為lOOOmPa.s (在23t和 1013mbar下)的由二甲基硅烷氧基和三甲基硅烷氧基單元組成的硅油 (WACKER AK 1000硅油)，代替在那里用作內(nèi)部硅樹脂基體A的有機硅 凝膠。
實施例5:
類似實施例1的程序，不同之處是使用交聯(lián)產(chǎn)生軟質(zhì)有機硅凝膠的UV 活化的硅樹脂灌封材料(Semicosil 912 UV，產(chǎn)自Wacker Chemie AG)代 替實施例1中描述的灌封材料，用于內(nèi)部硅樹脂基體A。在以9:1的比例混 合兩個組分后，雙組分材料的混合粘度為lOOOmPa.s (在23°。和1013mbar 下)，得到的硫化橡膠具有類凝膠的柔軟度，針入值(DIN ISO 2137)約為 70mm/10 (9,38g直角錐)。與實施例1相對比，通過在H池nle UVA固化箱 (輻射強度；140mW/cm2)中放置5秒鐘，而后在室溫下無UV輻射靜置 對可UV活化的硅樹脂灌封材料進行硫化。5分鐘后，材料交聯(lián)形成有機硅 凝膠。
實施例6:
將由Shore A硬度為50的硅樹脂彈性體組成的并通過澆鑄加工生產(chǎn)的 (使用易流動的室溫硫化的雙組分混合物(ELASTOSIL LR7661 A/B， Wacker Chemie AG)，其在以9:1的比例混合兩個組分后，具有約18 000 mPa.s的混合粘度，并在165'C下交聯(lián)5分鐘得到澄清透明的硫化產(chǎn)品)的 透明半殼(外部尺寸1000x500x20mm;壁厚10mm;凹進深度10mm) 平放入真空室中，使凹處朝上。隨后，將四個實施例1中所述類型的長50cm 的彼此并聯(lián)的LED模塊，并排以相同距離放置在半殼的凹處中，使得LED 帶有的連接電纜和插頭處于半殼旁。以上述相同方式用實施例1所述的交聯(lián)形成凝膠的雙組分硅樹脂(WACKER SilGel⑧612 A/B)灌封所述裝置。 在這樣做時，應確保半殼完全被灌封材料填充，LED條完全被灌封材料封 農(nóng)。i工tM!/Oi^rM亞Y血1，土、j衣《0T葉trjwiiTb兀wxj口 ， 〃V;^'-工王tj^山1—幾o ， 用硬質(zhì)自粘性RTV-1硅橡膠(ELASTOSIL E47, WackerChemieAG)涂布 半殼的上邊緣，所述RTV-1硅橡膠在室溫下通過大氣濕度交聯(lián)得到透明至 不透明硫化橡膠，ShoreA硬度為35。其后，將由與半殼相同的硅樹脂彈性 體構(gòu)成的尺寸為1000x500x10mm的透明薄片貼合放置。通過從側(cè)面平滑氣 泡來去除內(nèi)含的空氣，并在室溫下進行硫化24小時。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光體硅樹脂模制品，其包含多個嵌入在硅樹脂基體中的發(fā)光體，所述硅樹脂基體由被一個或多個較硬質(zhì)硅樹脂基體B包圍的內(nèi)部軟質(zhì)硅樹脂基體A形成。
2. 權(quán)利要求1所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，所述發(fā)光體是LED發(fā)光體。
3. 權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，彼此導電連接的多個發(fā)光體是串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的。
4. 權(quán)利要求1-3之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，所述發(fā)光體在相同波長下發(fā)光。
5. 權(quán)利要求1-3之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，不同輻射性質(zhì)的發(fā)光體彼此組合。
6. 權(quán)利要求1-5之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，所述內(nèi)部硅樹脂基體A的Shore A硬度小于或等于10，或粘度為l-100xl06 mPa.s(在23。C禾口 1012mbar下)。
7. 權(quán)利要求l-6之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，所述外部硅樹脂基體B的ShoreA硬度大于lO，并且，在內(nèi)部硅樹脂基體A同樣由在標準條件下為固體的硅樹脂類型組成的情況下，內(nèi)部硅樹脂基體A和外部硅樹脂基體B的ShoreA硬度差至少為5。
8. 權(quán)利要求1-7之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，硅油或有機硅凝膠用作所述內(nèi)部硅樹脂基體A。
9. 權(quán)利要求l-8之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，RTV-2硅橡膠或HTV硅橡膠或硅樹脂雜化聚合物用作所述外部硅樹脂基體B。
10. 權(quán)利要求l-9之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，所述發(fā)光體硅樹脂模制品也帶有外涂層。
11. 權(quán)利要求l-9之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，它們以管道、管子、帶、薄片或晶體管的形式存在。
12. 權(quán)利要求1-11之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品，其特征在于，硅樹脂基體A內(nèi)的發(fā)光體彼此偏移式排列，以此方式使得它們完全和均勻照亮周圍空間。
13. —種生產(chǎn)權(quán)利要求1-12之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品的方法，其特征在于，將發(fā)光體硅樹脂模制品配有內(nèi)部軟質(zhì)硅樹脂基體A，并用一個或多個硬質(zhì)硅樹脂基體B包圍。
14. 權(quán)利要求1，12之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品在照明上的用途。
15. 權(quán)利要求1-12之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品在引發(fā)化學反應或生物反應上的用途。
16. 權(quán)利要求1-12之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品在對水消毒上的用 途。
17. 權(quán)利要求1-12之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品在生物反應器中用于生產(chǎn)生物質(zhì)，尤其是培養(yǎng)藻類的用途。
18. 權(quán)利要求1-12之一所述的發(fā)光體硅樹脂模制品與太陽能電池組合用于提供移動飲用水加工廠的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及模制品，其包含多個嵌入在硅基體中的發(fā)光體，所述硅基體由被至少一個硬質(zhì)硅基體B包圍的內(nèi)部軟質(zhì)硅基體A構(gòu)成。所述硅基體B任選涂覆有外涂層C。
文檔編號F21V15/02GK101680639SQ200880018469
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者C·奧克斯, C·米勒雷斯, J·道特 申請人:瓦克化學股份公司