发光装置及发光装置的制造方法

专利名称：发光装置及发光装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置及发光装置的制造方法，所述发光装置因为耐候性优良所以能够用于屋外的照明和装饰，所述发光装置的制造方法能够成型为长条状。
背景技术：
目前为止，提出了电缆(cable)状或带(tape)状的LED (light-emitting diode,发光二极管)线路体，作为装饰用和屋外照明用(下述专利文献I 3)。这些线路体，因为不具有保护基板的机能，所以会受到设置环境所限制。也就是下述限制会受到外部应カ和冲击、振动等物理因素所限制；会受到湿气和雨水、洗净剂、有害气体、紫外线等化学因素所限制；以及会受到发霉和昆虫类附着等生 物因素所限制。虽然会因使用环境而不同，不过也有另外安装保护用的结构体等的耗费时间的情況。为了防止这些情况发生，而有ー种提案，是以硅酮制的管筒(tube)来被覆已配置有发光组件的挠性基板，从而使所述挠性基板可应用于各种环境中，但是在所述提案中没有针对是使用哪种硅酮加以详细说明(下述专利文献4)。如专利文献4这样，以管筒来被覆的结构，虽然简单，但是因为在管筒与发光体间会产生空间(间隙)，所以有水蒸气和雨水等水分会混入的疑虑，而有会造成内部的电性损伤的可能性。此外，在光学上，空间因为会反复发生双折射和反射，所以在透明性和透光性的观点上，也不期望产生空间，并且也有内部会因为水分而变雾的问题。当将制品切短吋，有时也会很难顺利地将管筒切断，并且当管筒长达5m以上吋，很难进行将发光体封入管筒中的操作，而效率极为不良，生产性很差。在专利文献4中，虽然也记载有将配置有发光组件的挠性基板封入氨酯(urethane)中，但是氨酷，因为容易变黄而使透射率改变，所以不是最适合的材料，并且因为低温特性也不良，所以在严苛的低温环境下使用时，会失去柔软性而劣化。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特许第4259584号公报专利文献2 :日本特许第3596480号公报专利文献3 :日本特开2004-247281号公报专利文献4 :日本特许第3916651号公报

发明内容
发明所要解决的课题本发明所要解决的课题是获得一种发光装置，所述发光装置不会因为环境因素而劣化，不会发生水蒸气和雨水等水分混入而造成内部的电性损伤的情况，且透明性和透光性优良，不会因为变黄而使透射率改变，并且低温特性优良，而即便是在严苛的低温环境下使用，也不会失去柔软性。所述环境因素也就是外部应カ和冲击、振动等物理因素；湿气和雨水、洗净剂、有害气体、紫外线等化学因素；以及发霉和昆虫类附着等生物因素。解决课题的方法本发明人致カ进行研究后的结果，发现通过将由具备发光体的线路体所构成的芯材(以下只称为“芯材”)以密接的方式封入硅酮橡胶中，就能够解决上述课题。也就是说，本发明涉及一种发光装置，其特征在干将芯材以密接的方式封入硅酮橡胶中而构成，所述芯材是由具备发光体的线路体所构成。本发明的发光装置能够通过下述方式来制造通过ー边以固化性硅酮橡胶组合物来围绕芯材的周围，一边从模具挤压出来，来使所述芯材与固化性硅酮橡胶组合物密接成为一体，然后使其固化。发明的效果本发明的发光装置，因为是将芯材以密接的方式封入硅酮橡胶中，所以会受到保 护而免于受到环境因素所影响，而不会发生水蒸气和雨水等水分混入而造成内部的电性损伤的情况，且透明性、透光性、耐候性优良，不会因为变黄而使透光率改变，并且低温特性优良，而即便是在严苛的低温环境下使用，也不会失去柔软性。此外，因为硅酮橡胶具有挠性，所以发光装置的挠性优良。因此，不会受到设置环境所限制，能够用于屋外的照明用途和装饰品用途。本发明的发光装置的制造方法，在能够将发光装置连续成型为长条状方面是极为有用，并且，制造时的内部破损少。


图I是显示本发明的发光装置中所使用的芯材的ー个实例的局部立体图。图2是显示本发明的发光装置的一个实例的局部立体图。图3是显示本发明的制造方法的一个实例的概要说明图。图4是显示在图3的内模具中的状态的说明图。图5是显示在图3的外模具中的成型状态的说明图。
具体实施例方式在本发明中，作为发光体，能够使用例如LED。LED，可直接使用LED组件，也能以LED组件的形态来使用。作为线路体(配线体)，能够使用例如挠性印刷线路基板和扁平电缆等电缆。在芯材可安装有组件，所述组件是用于控制LED等发光体发光。本发明的芯材，只要是一般所使用的芯材即可，可以是上述现有文献中所记载的芯材。本发明的特征在于将芯材以密接的方式封入硅酮橡胶中。由此，能够保护芯材免于受到环境因素所影响，并且能够防止水分从外部渗入。此外，硅酮橡胶具有透光性，且温度相关性低，从而在严苛的环境下也能够优选地使用，并且因为具有耐候性，所以能够长时间使用。硅酮橡胶，是通过使固化性硅酮橡胶组合物固化来获得，所述固化性硅酮橡胶组合物，能够优选地使用含有下述(A)、(B)的组合物，并且因为含有下述(C)能够提高強度，所以优选含有下述(C)。(A)下述平均组成式(I)所示的平均聚合度是100以上的有机聚硅氧烷；
⑶固化剂；(C)补强性填充剂；R1aSiO^72(I)(式中，R1是互相相同或不同的无取代或取代的ー价烃基，a是满足I.5 < a < 2. 8的数目，在所有R1中，0.001 20摩尔(mol)%是烯基及/或环烯基)。上述(A)成分，在成型性的观点上，优选平均聚合度是100以上。较优选是3000 100000。此外，R1的碳数，优选是I 12，较优选是I 8。作为R1，具体来说可举例如甲基、こ基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基、癸基等烧基；こ稀基、稀丙基、丙稀基、异丙稀基、丁稀基、异丁稀基、己稀基、羊稀基等稀基；环己酰基等环烯基；苯基、甲苯基、ニ甲苯基、萘基等芳基；苯甲基；苯こ基、苯丙基等芳烷基；氯甲基、溴こ基、3，3，3-三氯丙基、3-氯丙基、氰こ基等卤素取代烃基或氰基取代烃基等。 再者，各R1基，可分别不同或相同，但是优选分子中具有至少2个烯基及/或环烯基。烯基及/或环烯基的含量，优选设成所有R1中的0. 001摩尔％以上且20摩尔％以下。当所述含量少于0. 001摩尔％吋，固化性会劣化，如果超过20摩尔％，固化后的橡胶就会变脆，而机械強度会降低。优选的下限值是0. 01摩尔％，较优选的上限值是10摩尔％。上述有机聚硅氧烷，优选是R1中的烯基及/或环烯基以外的基是甲基的有机聚硅氧烷；或以苯基、三氟丙基等来取代这样的有机聚硅氧烷的一部分甲基而得的有机聚硅氧烷。此外，(A)成分的分子链末端，优选被三有机硅烷基或羟基所封闭，这种三有机硅烧基可例不如ニ甲基娃烧基、_■甲基こ稀基娃烧基、ニこ稀基娃烧基等。在固化后的橡胶物性的观点上，a优选设成满足I. 5 < a < 2. 8的数目。通过设成这个范围，就能够获得ー种硅酮橡胶，其硬度、延伸度、机械强度能够取得平衡，而适合本发明的用途。a的较优选值是I. 8 2. 5，更优选是在I. 98 2. 02的范围内。上述式(I)的有机聚硅氧烷，其分子结构可以是直链状或分枝状，所述分枝状包含R1SiOv2単元或Si04/2単元，上述式(I)的有机聚硅氧烷一般能够使用直链状的ニ有机聚硅氧烷，所述ニ有机聚硅氧烷的主链部分基本上是由R12SiO272的ニ有机聚硅氧烷单元的重复所构成，所述ニ有机聚硅氧烷的分子链两末端被R13SiOv2的三有机硅氧基単元所封闭。此夕卜，分子中的烯基及/或环烯基，可与分子链末端的硅原子或分子链中的硅原子中的任一硅原子键结、或是与分子链末端的硅原子及分子链中的硅原子的两硅原子键结，从固化性、固化物的物性等观点来看，优选具有至少与分子链两末端的硅原子键结的烯基及/或环烯基。(B)成分的固化剂，能够从一般使硅酮橡胶固化时所使用的周知的固化剂中适当选择。这些固化剂的例子能够使用ニ叔丁基过氧化物、2，5- ニ甲基-2，5- ニ(叔丁基过氧基)己烷、ニ异丙苯基过氧化物等进行自由基反应时所使用的有机过氧化物；当(A)成分的有机聚硅氧烷在I分子中具有2个以上的烯基及/或环烯基时能够使用作为加成反应固化剂的有机氢聚硅氧烷及钼系催化剂，所述有机氢聚硅氧烷在I分子中含有2个以上的与硅原子键结的氢原子。在本发明中，优选以自由基反应及/或加成反应来使有机聚硅氧烷固化。作为上述有机氢聚硅氧烷，可举例如三(ニ甲基氢硅氧基)甲基硅烷、三(ニ甲基氢硅氧基)苯基硅烷、1，I, 3，3-四甲基ニ硅氧烷、1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷、甲基氢环聚硅氧烷、甲基氢硅氧烷-ニ甲基硅氧烷环状共聚物、两末端被三甲基硅氧基所封闭的甲基氢聚硅氧烷、两末端被三甲基硅氧基所封闭的ニ甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、两末端被ニ甲基氢硅氧基所封闭的ニ甲基聚硅氧烷、两末端被ニ甲基氢硅氧基所封闭的ニ甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、两末端被三甲基硅氧基所封闭的甲基氢硅氧烷-ニ苯基硅氧烷共聚物、两末端被三甲基硅氧基所封闭的甲基氢硅氧烷-ニ苯基硅氧烷-ニ甲基硅氧烷共聚物、由(CH3)2HSiCV2单元与Si04/2单元所构成的共聚物、由(CH3)2HSiCV2单元与SiO472单元与(C6H5)SiOv2所构成的共聚物等；和在上述这些例示化合物中，以こ基、丙基等其它烷基、苯基等芳基、3，3，3-三氟丙基等卤素取代烷基等来取代这些化合物的一部分或全部的甲基而成的化合物等。这种有机氢聚硅氧烷的分子结构，可以是直链状、环状、分枝状、三维网状结构的任ー种，能够使用聚合度是2 1，000左右的化合物，聚合度优选是3 500左右，特别优选是3 300左右，所述聚合度也就是一分子中的硅原子的数目。 相对于(A)成分的有机聚硅氧烷100质量份，这种有机氢聚硅氧烷的调配量，优选设成0. I 50质量份，特别优选设成0. 3 30质量份。这些固化剂的添加量，只要设成与一般的硅酮橡胶的情况相同即可，只要为固化有效量即可，当进行自由基反应时，相对于⑷成分100质量份,优选使用0. I 10质量份的有机过氧化物，当进行加成反应时，优选使用有机氢聚硅氧烷的SiH基相对于(A)成分的烯基及/或环烯基I摩尔％成为0. 5 5摩尔％的量的有机氢聚娃氧烧；以及成为固化性硅酮橡胶组合物的I 2，OOOppm的量的催化剂。所述催化剂是钼黑、氯化钼、由氯钼酸与一元醇进行反应而得的反应物、由氯钼酸与烯烃类络合而成的络合物、双(こ酰こ酸)钼等钼系催化剂；钯系催化剂；铑系催化剂等催化剂。(C)成分的补强性填充剂，只要是作为硅酮橡胶的补强材料使用，就可以是任何种类的物质。优选是补强性ニ氧化硅微粉末，能够使用先前的硅酮橡胶组合物中所使用的ニ氧化硅微粉末，特别使用比表面积是50m2/g以上的补强性ニ氧化硅微粉末。特别优选使用比表面积是50 800m2/g的沉淀ニ氧化娃、气相法ニ氧化娃(fumed silica)、煅烧ニ氧化硅等。为了提高橡胶强度，优选是气相法ニ氧化硅。此外，上述补强性ニ氧化硅微粉末，可以是已进行表面处理的ニ氧化硅微粉末。这时，这些ニ氧化硅微粉末，可已预先在粉体的状态下直接进行处理。能够通过作为一般的处理法的一般周知的技术来处理，例如在常压下在密闭的机械揉合装置或流动层中，加入上述未处理的ニ氧化硅粉末及处理剂，并因应需要而在惰性气体存在下，在室温或通过热处理来混合处理。依实际情况，也可使用催化剂来促进处理。揉合后，干燥，由此就能够制造处理后的ニ氧化硅微粉末。处理剂的调配量，只要大于从所述处理剂的被覆面积所计算出的量即可。处理剂可举例如下述有机硅化合物六甲基ニ硅氮烷等硅氮烷类；甲基三甲氧基硅烷、こ基三甲氧基娃烧、丙基ニ甲氧基娃烧、丁基ニ甲氧基娃烧、_■甲基_■甲氧基娃烧、_■こ基_■甲氧基娃烧、こ稀基ニこ氧基娃烧、こ稀基ニ甲氧基娃烧、ニ甲基甲氧基娃烧、ニこ基甲氧基娃烧、こ稀基ニ(甲氧基こ氧基)娃烧、ニ甲基氣娃烧、_■甲基_■氣娃烧、_■こ稀基_■甲氧基娃烧及氣丙基ニ甲氧基娃烧等娃烧偶联剂；聚甲基娃氧烧；有机氧聚娃氧烧等。以这些有机娃化合物来进行表面处理，而制成疏水性ニ氧化硅微粉末使用。处理剂特别优选是硅烷系偶联剂或硅氮烷类。如果比表面积少于50m2/g，就不能获得充分的补强效果。添加量能够在能够维持透光性的范围内添加。优选相对于(A)成分100质量份是I 50质量份。如果超过50质量份，透明性就会消失，而不能获得本发明的效果。优选是I 30质量份。此外，在固化性硅酮橡胶组合物中，能够因应需要而加入各种无机物、有机物等色调调整剂，从而调整透明性、光特性。色调调整剂，是为了使光扩散的目的而添加，只要能达成目的，就没有特别限定，优选可举例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等光扩散填料、有机系或无机系填料、染料等的粉末。色调调整剂的添加量，只要不会损害透明性，就没有特别限定。能够在透光率不会成为50%以下的程度内适量使用。较好是加入优选相对于固化性硅酮橡胶组合物是 0. 01 50质量％的颜料、染料或光扩散填料。当添加色调调整剂时，硅酮橡胶的2mm光路长的透光率，较好是设成50 99. 9%。固化性硅酮橡胶组合物的制造方法，没有特别限定，能够通过下述方式来获得使用双棍、揉合机、班伯里混合机(banbury mixer)等,来将既定量的上述成分揉合。此外,依需要，揉合也可在加热下进行。具体来说可举例如将(A)成分、(C)成分揉合后添加⑶成分的方法；在加热下将(A)成分、(C)成分、其它添加剂揉合后添加(B)成分的方法等。加热温度、加热时间，没有特别限定，例如在100 200°C进行30分钟 5小时的加热处理。固化性硅酮橡胶组合物的固化条件，没有特别限定，一般来说能够通过下述方式来获得固化成型物在80 250°C，特别是在120 200°C加热5秒 I小吋，特别是30秒 30分钟左右使其固化。此外，也可在100 200°C进行10分钟 10小时左右的后固化。以上，说明了使含有(A)成分及⑶成分的固化性硅酮橡胶组合物固化来制造硅酮橡胶的情况，但是能够使用的固化性硅酮橡胶组合物，不限于这种。也能够使用例如缩合反应型的固化性硅酮橡胶组合物等，所述缩合反应型的固化性硅酮橡胶组合物含有固化齐U，所述固化剂是由下述成分所构成(D)有机聚硅氧烷，其含有2个以上的硅醇基；以及(E)有机硅化合物，其具有2个以上的水解性基，所述水解性基是烷氧基、こ酰氧基、酮肟(ketoxime)基、丙烯氧基等。这些情況，也与含有(A)成分及(B)成分的固化性硅酮橡胶组合物的情况同样地，能够因应需要而调配(C)补强性填充剂和色调调整剂和其它添加剤。芯材能够使用市售物，例如挠性印刷线路基板上以一定间隔来串联地配置有LED组件的芯材；以扁平电缆等电缆来将这种芯材彼此连接而成的物体。图I中显示挠性印刷线路基板I上以一定间隔来串联地配置有LED组件2的芯材，作为本发明中的芯材的ー个实例。此外，图2中显示本发明的发光装置的ー个实例，所述本发明的发光装置是将上述芯材以密接的方式封入硅酮橡胶3中而成。本发明的发光装置的制造方法，是通过ー边以固化性硅酮橡胶组合物来围绕芯材的周围，一边从模具挤压出来，而使芯材与固化性硅酮橡胶组合物密接成为一体，然后使其固化，所述芯材是由具备发光体的线路体所构成。
图3中显示本发明的制造方法的一例的概略说明图。图3中的外模具相当于本发明的制造方法中所称的模具。如图3所示，以使内模具7被外模具8围住的方式来配置。从芯材卷绕体10将芯材4拉出后，将芯材4导入内模具7中。图4中显示在内模具7中的状态。另ー方面，通过挤压螺杆5，来将固化性硅酮橡胶组合物一边围绕内模具7的外周ー边导入外模具8中。在通过外模具8的过程中，芯材4与固化性硅酮橡胶组合物6会密接成为一体，而成为未固化成型物9。图5中显示外模具7中的成型状态的图。图5中虽然显示未固化成型物9的横截面形状是半圆状的情況，但是所述形状，能够依照外模具8的出口形状，来设成椭圆或长方形等任意形状。挤压成型装置，必须以气泡等不会混入未固化成型物9的内部的方式设计。将未固化成型物9挤压出来的速度，只要在0. I 5m/分钟的范围内即可，优选是
0.5 3m/分钟左右。再者，如果少于0. Im/分钟，生产性就会劣化，而成本会增加，如果超过5m/分钟，固化就会不充分。 然后，使未固化成型物9固化，而获得本发明的发光装置。固化装置，只要连续地连接在挤压机即可，可为纵型或横型。固化温度，优选在80°C 250°C的范围内，较优选的固化温度是120 200°C。固化的时间，是I 60分钟，优选是3 30分钟。因为如果温度少于100°C，固化就会不充分，如果温度超过250°C，固化物就会发生劣化，所以不优选。如果固化时间少于I分钟，固化就会不充分，如果超过60分钟，经济性就会不良，并且会成为内部劣化的原因。通过本发明的制造方法，就能够将长度数公尺 数百公尺以上的芯材以密接的方式封入硅酮橡胶中。所制得的发光装置，能够切成期望的尺寸，例如5m以下等。因为通过切割，线路体的线路就会露出，所以只要将导电线接合在这个露出的线路来连接至外部的电源即可。[实施例]以下列举实施例及比较例来具体说明本发明，但是本发明并不受下述实施例所限制。实施例中所使用的物质是如下所述。有机聚硅氧烷(a-1)分子链两末端被ニ甲基こ烯基硅氧基所封闭的甲基こ烯基聚硅氧烷，其平均聚合度是8，000，是由99. 85摩尔％的ニ甲基硅氧烷单元及0. 15摩尔％的甲基こ烯基硅氧烷单元所构成(a-2)分子链两末端被ニ甲基こ烯基硅氧基所封闭的甲基こ烯基聚硅氧烷，其平均聚合度是8，000，是由99. 5摩尔％的ニ甲基硅氧烷单元及0. 5摩尔％的甲基こ烯基硅氧烷单元所构成固化剂(b-1)氯钼酸的こ烯基硅氧烷络合物(钼含量是I质量％ )(b-2)下述式(2)所示的甲基氢聚硅氧烷
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，其是将芯材以密接的方式封入硅酮橡胶中而成，所述芯材是由具备发光体的线路体所构成。
2.根据权利要求I所述的发光装置，其中，前述发光体是发光二极管，前述线路体是挠性印刷线路基板。
3.根据权利要求I或2所述的发光装置，其中，前述硅酮橡胶是使固化性硅酮橡胶组合物固化而获得，所述固化性硅酮橡胶组合物含有下述(A)以及(B) (A)下述平均组成式(I)所示的平均聚合度是100以上的有机聚硅氧烷； (B)固化剂； R1aSiOw韻(I) 式(I)中，R1是互相相同或不同的无取代或取代的一价烃基；a是满足I. 5 < a < 2. 8的数目；在所有R1中，O. 001 20摩尔％是烯基及/或环烯基。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，前述固化性硅酮橡胶组合物含有(C)补强性填充剂。
5.根据权利要求3或4所述的发光装置，其中，前述固化性硅酮橡胶组合物含有O.01质量％ 50质量％的颜料、染料、光扩散填料中的任I种以上来作为色调调整剂，并且，固化后的前述硅酮橡胶的2mm光路长的透光率是50% 99%。
6.一种发光装置的制造方法，其是制造权利要求I至5中任一项所述的发光装置的方法，其特征在于，其通过一边以前述固化性硅酮橡胶组合物来围绕前述芯材的周围，一边从模具挤压出来，而使所述芯材与前述固化性硅酮橡胶组合物密接成为一体，然后使其固化，所述芯材是由具备前述发光体的前述线路体所构成。
全文摘要
在本发明中，是将芯材以密接的方式封入硅酮橡胶中，所述芯材是由具备发光体的线路体所构成。其能够利用一边以固化性硅酮橡胶组合物来围绕芯材的周围，一边从模具挤压出来，然后使其固化，来以密接的方式封入。由此，提高发光装置的耐候性。
文档编号C08L83/07GK102859728SQ20118002102
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月27日
发明者畔地秀一, 大泽康久, 山口久治, 茂木正弘 申请人:信越化学工业株式会社