專利名稱：紫外及近可見光燈用濾光體的制作方法
紫外及近可見光燈用濾光體
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及具有濾光體的光源，濾光體有效阻擋燈的紫外(uv)透射， 同時(shí)在電磁譜的選定可見光區(qū)內(nèi)提供高的光透射。本發(fā)明特別應(yīng)用于不希 望存在的紫外光對(duì)工藝有害的加工環(huán)境，例如半導(dǎo)體元件的制造過程。
大多數(shù)光源例如焚光燈發(fā)射的光遍及電磁譜的整個(gè)uv和可見光區(qū)。
通常認(rèn)為紫外光包括100至400納米區(qū)域，可見光范圍從約400納米延伸 至700或750納米。大多數(shù)熒光照明在UVA區(qū)域(320-400納米)具有高的輸 出以及在可見光區(qū)的近可見光(藍(lán)光)部分(400-500納米)具有強(qiáng)的發(fā)射。
存在多種應(yīng)避免或精細(xì)控制紫外光的應(yīng)用，例如在使用UV可固化聚 合物的工藝中。例如，在平版印刷工藝中，使用包含光敏樹脂的光致抗蝕 劑對(duì)硅片進(jìn)行圖案化。光致抗蝕劑中的感光劑經(jīng)設(shè)計(jì)對(duì)特定波長的光起反 應(yīng)。以可控的方式選擇性地除去不需要的光致抗蝕劑。意外暴露于環(huán)境光 往往造成制造缺陷。
按照常規(guī)，將濾光體放置于燈前以濾除UV。然而，這種濾光體并沒有 始終將燈完全密封，導(dǎo)致UV泄露。另外，這種濾光體往往還阻擋很大部分 的可見光，使得流明輸出明顯降低。近來，燈具制造商開發(fā)出諸如T8和 T12燈等焚光燈，這些焚光燈裝配有結(jié)合UV濾光材料的聚合物(例如聚碳 酸酯或聚乙烯)護(hù)套。護(hù)套還由施用了金薄膜的聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯制成。 這種燈能夠阻擋UV和藍(lán)光。然而，由于阻擋了很大比例的可見光，這種燈 往往非常暗。
其它設(shè)計(jì)采用沉積在內(nèi)部玻璃泡殼壁上的粉末顏料阻擋不需要的光 線。這種涂層往往具有低的光輸出并且存在透過涂層缺陷的UV泄漏。許多 應(yīng)用受益于有效阻擋uv輻射并同時(shí)提供高的可見光流明輸出的光源。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施方案的一方面，提供一種燈。該燈包括封殼。將照明 光源設(shè)置在封殼內(nèi)，該光源發(fā)射至少位于光譜的紫外及可見光區(qū)的輻射。將膜設(shè)置在封殼周圍，該膜阻擋從封殼發(fā)出的基本上所有的UV區(qū)和可見光
區(qū)內(nèi)波長小于選定波長的光的透射。選定波長大于約450 nm。該膜透射基 本上所有波長大于選定波長的可見光。該膜包括聚合物基體和分散在聚合 物基體中的阻擋材料。聚合物基體和阻擋材料在大于100。C的燈工作溫度 下是UV穩(wěn)定的。
根據(jù)示例性實(shí)施方案的另一方面，提供一種燈。該燈包括封殼。護(hù)套 包圍封殼，該護(hù)套包含聚合物基體，該聚合物基體包括作為主要成分的 聚醚酰亞胺；和分散在聚合物基體中的阻擋材料，該阻擋材料包括香豆素 染料。
根據(jù)另一方面，燈的制造方法包括提供設(shè)置在封殼內(nèi)的照明光源； 圍繞封殼設(shè)置膜，以阻擋從封殼發(fā)出的基本上所有300 400nm范圍以及可 見光區(qū)內(nèi)小于選定波長的光的透射。該選定波長大于約450 nm。該膜透射 基本上所有波長大于選定波長的可見光。該膜包含聚合物基體和分散在聚 合物基體內(nèi)的阻擋材料。聚合物基體和阻擋材料在大于100°C的燈工作溫 度下是UV穩(wěn)定的。


圖1是根據(jù)示例性實(shí)施方案的一方面的燈的側(cè)截面示意圖； 圖2是圖1所示燈的壁的放大側(cè)截面圖3示出在300 750 nm范圍內(nèi)的輻照度和透射率曲線(A)無濾光體
膜；(C)具有(B)護(hù)套的燈；;)由^例性^l合物基:和示例性阻擋材料(香豆 素-7染料)制成的膜；(E)具有(D)護(hù)套的燈；和
圖4是在200~800 nm范圍內(nèi)的輻照度和透射率曲線(E)具有(D)護(hù)套 的燈。
具體實(shí)施例方式
示例性實(shí)施方案的多個(gè)方面涉及光源，該光源包括燈，例如焚光燈； 和濾光體，其可以是膜的形式，例如作為涂層或護(hù)套，該濾光體阻擋基本 上所有UV區(qū)的光的透射并透射基本上所有波長大于選定波長X的可見光， 該選定波長可屬于近可見光區(qū)，例如為約480納米。該濾光體包含高溫下穩(wěn)定并過濾至少一部分UV光的聚合物材料。分散在聚合物材料中可以是著 色劑的阻擋材料提供阻擋基本上所有剩余UV光并在選定波長附近提供截
止(cut-on)的濾光體。示例性濾光體提供明顯高于常規(guī)系統(tǒng)的可見光輸出， 同時(shí)仍阻擋不希望存在的UV和近可見波長。
阻擋基本上所有屬于UV區(qū)的光是指濾光體阻擋約245-400納米的全部 入射UV光的至少95%的透射，并且在一種實(shí)施方案中阻擋入射UV光的至 少99°/。，以1'吏少于1 °/。的波長小于400納米的燈的光輸出透過濾光體。濾光 體還可阻擋400納米至選定波長X范圍內(nèi)的入射光的至少95%例如至少99% 的透射，因而少于5%例如少于1%的屬于該范圍的燈輸出透過濾光體。透 射基本上所有波長大于選定波長的可見光是指濾光體透射介于X和至少約 650納米例如達(dá)到約700納米之間的入射光的至少70%。出于說明示例性實(shí) 施方案的目的，認(rèn)為可見光區(qū)從400納米延伸至700納米，除非另外指出。
為了確定濾光體的透射(以及阻擋)值，可使用寬帶光源用于濾光體的照 明，例如1000W/120V的FEL燈。FEL為ANSI名稱。該特種石英鎢卣燈 是用于校準(zhǔn)250 nm 2500 nm的光譜輻照度的標(biāo)準(zhǔn)燈。例如，介于兩個(gè)波 長之間例如530~700nm的透射百分率可如下確定計(jì)算具有濾光體的寬帶 光源在規(guī)定范圍內(nèi)的輻照度累積總和，然后除以沒有濾光體的寬帶光源在 相同范圍內(nèi)的累積總和。例如可通過根據(jù)曲線進(jìn)行積分，例如通過累加對(duì) 一定范圍內(nèi)每一波長的透射值，得到累積總和。
在一種實(shí)施方案中，濾光體具有銳截止(sharp cut-on)(在選定波長處)， 例如跨越約50 nm或更小的波長范圍，在該范圍內(nèi)透射率(在給定波長處) 從小于約5%提高到大于約80%。由此確保盡可能少得浪費(fèi)有用的光。濾光的光。
根據(jù)應(yīng)用，選定波長人可為至少約450納米，并且可最大達(dá)到約600 納米，例如約550納米或更短。例如，特定的UV可固化樹脂對(duì)特定波長的 光敏感。X值可選定為大于樹脂敏感的最大波長。在一種實(shí)施方案中，X例 如可為至少460 nm,并且在一種實(shí)施方案中為至少470 nm,例如約480 nm。
在各方面中，膜的UV透射率(例如在300-400 nm)小于約1%(即入射在 護(hù)套上的300-400 nm范圍的全部UV光的小于約1%透過)，例如小于0.1%。 在一種實(shí)施方案中，入射在護(hù)套上的245~400nm范圍的全部UV光的小于約1%透過。該膜對(duì)于500 700 nm范圍具有大于約70%例如至少80%的可 見光透射率(即500 700 nm范圍的全部入射光的至少約70%或至少約80% 透過)。在一種實(shí)施方案中，該膜(以及由該膜形成的護(hù)套)對(duì)于530-700 nm 范圍具有至少約85%的可見光透射率。
示例性光源可應(yīng)用于固化UV可固化樹脂的半導(dǎo)體加工處理以及超凈 間、醫(yī)院、制藥加工設(shè)施、血液處理和儲(chǔ)存設(shè)施、博物館和其它人工制品 儲(chǔ)存設(shè)施的照明，以及其它不希望存在紫外和近可見光的應(yīng)用。
目前已發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)受高溫時(shí)常規(guī)的塑料濾光體通常不具備保持其形狀 的能力，導(dǎo)致變形或開裂，從而可能使不希望存在的UV光透過。另外，阻 擋材料經(jīng)過一段時(shí)間后可能喪失其阻擋能力。在各方面中，示例性濾光體 與這樣的燈一起使用，該燈在其接觸或緊鄰濾光體的至少一部分上(通常是 最接近電極的玻璃最熱的部分)具有超過100 。C的工作溫度。燈的工作溫度 在長時(shí)間內(nèi)可高達(dá)約170 。C并且在較短時(shí)間內(nèi)可高達(dá)約200 。C,而沒有對(duì) 濾光體造成不利影響。作為對(duì)比，常規(guī)濾光體僅在最高70-80 。C保持穩(wěn)定， 使其不適合緊密地用于高功率/小直徑的燈。
示例性濾光體與具有高流明輸出的T5熒光燈一起使用特別有利。由于 直徑小(T值表示以1/8英寸的倍數(shù)計(jì)的直徑，即T5燈的標(biāo)稱直徑為5/8英 寸)，這些燈具有高的表面溫度。然而，它們往往具有高于T12燈的能量效 率且更加緊湊，從而與常規(guī)的直徑較大的燈相比，能夠?qū)⒏嗟臒艄潭ㄔ?較小的區(qū)域內(nèi)。然而，該濾光體的使用不限于小直徑熒光燈，還可應(yīng)用于 例如T8和T12燈以及白織燈。示例性燈是具有高流明輸出的燈，如 F54T5/HO燈。
在各方面中，濾光體可以是包圍燈的護(hù)套形式，以使燈發(fā)出的全部光 的至少90%，在一種實(shí)施方案中至少95%或至少99%由護(hù)套過濾。通常， 少量未過濾的光可透過燈座中的通氣孔射出。這種發(fā)射可由支撐燈的外殼 屏蔽。
濾光體可包括膜，該膜包含聚合物材料，著色劑(顏料或染料)微細(xì)地， 例如以分子級(jí)分散在該聚合物材料中。著色劑結(jié)合聚合物材料作為UV和近 可見光濾光體?？蓪?duì)聚合物材料和著色劑進(jìn)行選擇，以在燈的壽命內(nèi)操作，
同時(shí)在高熱條件下保持阻擋uv和近可見光的性能。可對(duì)著色劑進(jìn)行選擇，
以過濾不需要的波長，同時(shí)使燈在不需要的波長以外的光譜區(qū)域內(nèi)的可見光輸出最大化。可對(duì)聚合物材料進(jìn)行選擇，以具有寬UV過濾能力，從而著 色劑僅需過濾近可見光區(qū)內(nèi)相對(duì)較窄的譜帶。
示例性濾光體可使用在大于100。C，通常大于150°C的溫度下UV穩(wěn)定 的聚合物基體材料，以及在該溫度下穩(wěn)定的阻擋材料。UV穩(wěn)定是指濾光體 在長時(shí)間內(nèi)，例如至少2000小時(shí)內(nèi)，通常在燈的有效壽命(可為20000小時(shí) 或更長)內(nèi)阻擋UV和可見光的性能基本保持不變。例如，首次使用時(shí)阻擋 燈發(fā)出的300 480 nm范圍內(nèi)的輻射的至少99%的濾光體在燈的整個(gè)有效壽 命內(nèi)繼續(xù)阻擋超過98%并通常超過99%。
除了 UV穩(wěn)定之外，阻擋材料為熔融穩(wěn)定材料，即在成型濾光體的加 工溫度下穩(wěn)定。例如，對(duì)于聚醚酰亞胺，擠出溫度可為約350。C并保持?jǐn)?shù) 分鐘。通常，在這種加工條件下，阻擋材料沒有明顯地分解、變色或使基 體材料劣化。另外，濾光體通常在燈的有效壽命內(nèi)形狀穩(wěn)定，即在燈的工 作條件下抗開裂和變形。
在各方面中，聚合物基體可包括聚醚酰亞胺(可包括一種或多種不同的 聚醚酰亞胺)，阻擋材料可包括香豆素類染料(可包括一種或多種不同的香豆 素類染料)。
濾光體對(duì)于一定輻射范圍的光學(xué)密度與阻擋材料的濃度和層厚直接相 關(guān)。阻擋層越薄，阻擋材料濃度越高，這是通常所要求的。非常薄的阻擋 層(例如小于10微米)可能需要大量阻擋材料，因而可能難以構(gòu)成。膜厚可 為約25微米 約500微米。在一種實(shí)施方案中，膜具有至少約100微米的 厚度。在另一種實(shí)施方案中，膜具有小于約250微米例如約200微米的厚 度。
圖1示出了典型的低壓汞蒸氣放電熒光燈10。應(yīng)當(dāng)理解的是可使用多 種熒光燈，包括單端或雙端燈，以及曲線形或直線形燈。焚光燈10具有由 玻璃、石英或其它適合的玻璃質(zhì)材料制成的透光管或封殼12。所示封殼具 有圓形截面，但其它構(gòu)形也是可預(yù)期的。封殼12可基本上透過光譜中UV 和可見光范圍內(nèi)的所有光。如圖2所示，封殼12的內(nèi)表面14設(shè)置有一個(gè) 或多個(gè)包含熒光材料的層16。
燈IO通過分別連接于管端部的底座18、 20氣密封(圖1),底座可由金 屬制成。兩個(gè)隔開的電極22、 24分別安裝在底座18、 20上，用于與電源(未 示出)相互連接。各電極可包括涂覆有發(fā)射極材料的線圈。維持放電的填充物(優(yōu)選由汞26和惰性氣體構(gòu)成)密封在玻璃管12內(nèi)，在燈工作過程中該填 充物由電極激發(fā)。惰性氣體通常為低壓氬氣或者氬氣和其它稀有氣體的混 合物，該惰性氣體結(jié)合少量汞在燈工作過程中提供低蒸氣壓。該燈可以是 所述低壓汞蒸氣放電燈；然而，高壓汞蒸氣放電燈也是可以預(yù)期的。
一個(gè)或多個(gè)包含熒光材料的層16通常包含本領(lǐng)域已知的熒光材料顆 粒，例如較便宜的發(fā)白光的"卣"熒光材料，如由銻和錳激活的面磷酸4丐。還 可使用稀土熒光材料體系。這種熒光材料體系通常為稀土熒光材料的共混 物，例如發(fā)紅光、藍(lán)光和綠光的熒光材料的混合物。在一種實(shí)施方案中， 熒光材料是經(jīng)選擇使燈具有約3000K的色溫的共混物，以提供最大的流明 輸出并且具有最小的近UV-藍(lán)光發(fā)射。
護(hù)套30包圍封殼。護(hù)套30包括根據(jù)示例性實(shí)施方案形成的膜形式的 濾光體。所示護(hù)套30完全由膜(即單層膜)構(gòu)成。然而，還可預(yù)期護(hù)套30可 包括多個(gè)膜層，其中一個(gè)或多個(gè)膜層可以是根據(jù)示例性實(shí)施方案形成的濾 光體。所示護(hù)套具有超過封殼12長度的長度1，以使封殼透出的所有光由 護(hù)套過濾。在所示實(shí)施方案中，護(hù)套延伸達(dá)到至少部分地覆蓋底座18、 20。 例如，底座的約50% 約70%或更多可被濾光體覆蓋。護(hù)套30可在底座區(qū) 域收縮以提供密封，從而基本上消除縱向光發(fā)射。額外地或者替換性地， 濾光體可粘接在底座18、 20上。示例性膜30與燈封殼的外表面32直接接 觸或僅通過空隙緊鄰隔開(即其間沒有任何粘接層)。
在工作過程中，鎮(zhèn)流器(未示出)在電極22、 24之間提供高壓脈沖，從 而導(dǎo)致填充物擊穿而引發(fā)電弧。在高輸出燈10的情況下，在連續(xù)工作過程 中施加在燈上的功率可超過50瓦，例如對(duì)于高輸出T5燈為約54瓦。這種 燈在沒有濾光體的情況下可具有超過4000流明例如約4460流明(在25°C測 得)的流明輸出。在存在護(hù)套30的情況下，燈的流明輸出可以是沒有護(hù)套的 燈的輸出的至少約85%或至少90%,在一種實(shí)施方案中為至少約94%，例 如約4200流明。
濾光體30可包括擠出管，該擠出管包含其中分散有阻擋材料的聚合物 基體?？赏ㄟ^在足以熔融基體材料以及任選地也熔融阻擋材料的適宜加工 溫度下，組合基體材料和阻擋材料，制成示例性濾光體。例如，可根據(jù)vanBaal 等的美國專利No. 6,355,723中描述的方法，例如在具有良好混合螺桿的真 空排氣單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)中，在比基體材料的Tg高約100。C 約150。C的溫度下運(yùn)行，通過熔融共混技術(shù)，進(jìn)行組合。組合混合物可成型為顆粒 或其它粉碎形式以用于稍后擠出為護(hù)套，或者可直接成型為護(hù)套。
可通過熔融加工合適的熱塑性混合物制成聚合物護(hù)套?？稍谑褂没虿?使用合適溶劑，例如可溶解聚合物基體和染料的有機(jī)溶劑的情況下，進(jìn)行 熔融加工?？刹捎貌皇褂萌軇┑姆椒ㄒ詼p少化學(xué)排放物。例如，可如下熔
融擠出聚合物護(hù)套首先干燥聚合物以除去任意吸附水，例如于150°C干 燥約4小時(shí)，熔融聚合物，然后使用螺旋泵送設(shè)備迫使熔融聚合物通過模 具以制造聚合物護(hù)套。在其它情況下，可將熱塑性聚合物熔融擠出或吹塑 成膜，可由所述膜形成護(hù)套。還可預(yù)期其它制造UV吸收熱塑性護(hù)套的方法。 聚合物基體
用于濾光體30的示例性基體材料包括作為主要成分(即至少50、 60、 70、 75、 80、 85、 90、 95、 96、 97、 98、 99或100重量百分比)的至少一種 聚合物，該聚合物在超過100°C,通常超過150°C的溫度下穩(wěn)定?？墒褂玫?高溫聚合物基體包括作為主要成分的具有下述部分中一種或多種的聚合 物酰亞胺、醚、酰胺、氟烷基、環(huán)氧、碳酸酯以及酯。示例性高溫聚合 物基體聚合物為聚醚酰亞胺、聚酰亞胺、聚酯、聚酯酰胺、聚酯酰胺酰亞 胺、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、高溫聚碳酸酯、聚醚、聚醚酮、聚鄰苯二曱 酰胺、環(huán)氧樹脂、氟乙基聚合物等，包括它們的衍生物和組合。具有這種 高溫穩(wěn)定性并且還提供UV阻擋以及可熔融加工的適宜聚合物包括聚醚酰 亞胺以及聚醚酰亞胺與在500 700 nm范圍保持良好透光性的相容聚合物的 共混物。聚醚酰亞胺可以是增韌聚醚酰亞胺。
熱塑性(可熔融加工)聚醚酰亞胺具有通式(l):
其中a大于l,通常為約IO至約IOOO或更大，或者更具體地為約10 約500;其中V是具有至少一個(gè)醚基的四價(jià)連接體。適宜的連接體包括但 不限于(a)具有約5~約50個(gè)碳原子的取代或未取代的、飽和的、不飽和的 或芳族單環(huán)以及多環(huán)基團(tuán)；(b)具有1~約30個(gè)碳原子的取代或未取代的、線形或支化的、飽和或不飽和的烷基基團(tuán)；或包括前述中至少一種的組合。 連接體V的至少一部分包含衍生自雙酚的部分。所需的連接體包括但不限 于具有結(jié)構(gòu)(2)的四價(jià)芳族基團(tuán)
<formula>formula see original document page 12</formula>(2)
其中W為二價(jià)部分，其包括醚鍵-O-,或者具有通式-O-Z-O-的基團(tuán)， 其中-O-或-O-Z-O-基團(tuán)的二價(jià)鍵位于3，3'、 3，4'、 4，3'或4,4'位置，并且其中Z 包括但不限于式(3)的二價(jià)基團(tuán)
<formula>formula see original document page 12</formula>(3)
其中Q包括但不限于包括-O-、 -S-、 -C(O)-、 -S02-、 -SO-、 -CyH2y-(y為 1 30的整數(shù))及其卣代衍生物(包括全氟亞烷基)的二價(jià)部分。
式(3)中的R包括但不限于取代或未取代的二價(jià)有機(jī)基團(tuán)例如(a)具有 約6 約20個(gè)碳原子的芳族烴基及其卣代衍生物；(b)具有約2 約20個(gè)碳原 子的直鏈或支鏈亞烷基；(c)具有約3~約20個(gè)碳原子的環(huán)亞烷基；或(d)通 式(4)的二價(jià)基團(tuán)(4)
其中Q包括但不限于包括-O-、 -S-、 -C(O)-、 -S02-、 -SO-、 -CyH2y-(y為 1 30的整數(shù))及其卣代衍生物(包括全氟亞烷基)的二價(jià)部分。
示例性聚醚酰亞胺是可熔融加工的那些，例如在美國專利No. 3,803,085和3,905,942以及Gallucci等已公布的下列申請2004年12月23 日公布的20040260055, 2005年3月3日公布的20050048299以及2006年 4月13日公布的20060078751中描述了制備和性質(zhì)的那些。聚醚酰亞胺結(jié) 合了聚酰亞胺的高溫特性，但還具備足以通過諸如壓力成型、氣輔成型、 型材擠塑、熱成型和注射成型等常規(guī)成型技術(shù)容易地成型的熔融可加工性。
示例性聚醚酰亞胺樹脂包括多于1個(gè)，通常約10 約IOOO個(gè)，或更具 體地約10 約500個(gè)式(5)的結(jié)構(gòu)單元
<formula>formula see original document page 13</formula(5)
其中T為-O-或具有通式-O-Z-O-的基團(tuán)，其中-O-或-O-Z-O-基團(tuán)的二價(jià) 鍵位于3，3'、 3,4'、 4,3'或4,4'位置，并且其中Z包括但不限于上述式3的二 價(jià)基團(tuán)。
在一種實(shí)施方案中，聚醚酰亞胺可以是共聚物，該共聚物除了上述醚
酰亞胺單元以外還包含式(6)的聚酰亞胺結(jié)構(gòu)單元
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中R如以上針對(duì)式(l)所定義的，M包括但不限于式(7)的基團(tuán)
和
<formula>formula see original document page 13</formula>(7)
在一種實(shí)施方案中，聚醚酰亞胺樹脂包括按照式(4)的結(jié)構(gòu)單元，其中 R各自獨(dú)立地為對(duì)亞苯基或間亞苯基或包括前述中至少 一種的混合物，T為式(8)的二價(jià)基團(tuán)
<formula>formula see original document page 14</formula>
在多種制備聚酰亞胺，特別是聚醚酰亞胺的方法中，包括披露于美國
專利No, 3,847,867、 3,850,885、 3，852，242、 3，855，178、 3,983,093和4,443,591 的方法。例如可通過式(9)的芳族雙(醚酐)與式(10)的有機(jī)二胺反應(yīng)，制備聚
醚酰亞胺
H2N-R-NH2 (10) 其中R和T如針對(duì)式(1)和(4)所定義的。
具體的芳族雙(醚酐)和有機(jī)二胺的實(shí)例例如披露于美國專利No. 3,972,902和4,455,410。聚醚酰亞胺樹脂可任選地通過芳族雙(醚酐)與有機(jī) 二胺反應(yīng)來制備，其中在反應(yīng)混合物中存在小于或等于約0.2摩爾過量的二 胺。在這種條件下聚醚酰亞胺樹脂可具有小于或等于約15微當(dāng)量每克(i^eq/g) 的酸可滴定基團(tuán)，或者更具體地小于或等于約10 n叫/g的酸可滴定基團(tuán)， 如利用氯仿溶液滴定33。/。重量百分比(wt。/())氫溴酸的水醋酸溶液所示。酸可 滴定基團(tuán)本質(zhì)上歸因于聚醚酰亞胺樹脂中的胺端基。當(dāng)使用聚醚酰亞胺/聚 酰亞胺共聚物時(shí)，雙酐如均苯四酸酐與雙(醚酐)結(jié)合^f吏用。
還可在存在或不存在相轉(zhuǎn)移催化劑的情況下，通過雙(卣化鄰苯二曱酰 亞胺)與雙酚(如雙酚A)的堿金屬鹽或者雙酚的堿金屬鹽和另 一種二羥基取 代芳族烴的堿金屬鹽的組合的反應(yīng)，制備聚醚酰亞胺。適宜的相轉(zhuǎn)移催化 劑披露于美國專利No. 5,229,482。
通常，可使用的聚醚酰亞胺樹脂具有約1.0~約200克每10分鐘 ("g/10min")的炫體流速，如4安照American Society for Testing Materials (ASTM)D1238于337。C使用6.6千克("kg")的重量所測量的。
聚醚酰亞胺樹脂可具有按照ASTM方法D5296測量為約10，000 約 l50,000例如20,000~60,000的重均分子量(Mw)(以克每摩爾("g/mole")計(jì))。 ASTM D5205-96提供了聚醚酰亞胺(PEI)材料的標(biāo)準(zhǔn)分類系統(tǒng)。示例性聚醚酰亞胺包含少于5mole。/。的含砜連接體，例如，少于lmole。/。的含砜連接體。 5mole。/W風(fēng)連接體表示在聚醚酰亞胺中少于5%的構(gòu)成聚醚酰亞胺的重復(fù)單 元包含芳基砜(-Ar-S02-Ar-)官能團(tuán)。示例性砜為二氨基二苯基砜(DDS)。
芳基砜基團(tuán)在暴露于UV時(shí)往往造成光發(fā)黃，由此可能改變護(hù)套的濾 光特性。可通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)方法如紅外光譜來測定砜基。示例性聚醚酰亞胺 可包含小于1000 ppm的卣素以保證環(huán)境適應(yīng)性。聚醚酰亞胺可具有按照 ASTM方法D3418測量為200~280°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),并且于25°C 在間曱酚中測得可具有大于約0.2分升每克("dl/g"),優(yōu)選約0.35~約0.7 dl/g 的特性粘度。
這樣一些聚醚酰亞胺包括但不限于ULTEM 1000(重均分子量(Mw)約 38,000， Tg約220°C); ULTEM 1010(Mw約33,000, Tg約220°C); ULTEM 5001(Mw約38,000， Tg約227。C); ULTEM 5011(Mw約32,000, Tg約225。C); 和/或包括前述聚醚酰亞胺中至少一種的混合物。這些聚醚酰亞胺可獲自GE Plastics?；w材料因而可包含作為主要成分的至少一種聚醚酰亞胺。
阻擋材料
阻擋材料可包括一種或多種顏色轉(zhuǎn)化著色劑。著色劑可以染料或顏料 形式存在。染料是沒有正常地散射光而是吸收一定波長可見光的著色劑。 染料通常可以一定的濃度溶于聚合物基體。顏料是通常作為不溶于基體的 分散粒子存在于基體中的有機(jī)或無機(jī)著色劑。將給定著色劑限定為顏料或 染料取決于聚合物基體、著色劑濃度和結(jié)晶度、溫度和其它因素。通常， 對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，染料的優(yōu)勢在于它們往往不會(huì)造成明顯的光散射。
適宜的著色劑是具有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)使得于約250。C 350。C(在聚醚酰 亞胺聚合物基體的情況下)熔融加工時(shí)著色劑不會(huì)從聚合物混合物中大量脫 出的那些。另外，著色劑通常經(jīng)受熔融加工溫度不會(huì)化學(xué)分解或其UV吸收 能力明顯改變。此外，在高溫加工過程中著色劑通常不會(huì)導(dǎo)致聚合物基體 分解。例如，在熔融加工之后，聚合物和阻擋材料的混合物可保持熔融加 工之前聚合物初始分子量的至少約70%。此外，阻擋材料在熔融加工和擠 出之后可保持其原始未經(jīng)熔融加工的光學(xué)特性的至少約70%。
吸收藍(lán)至藍(lán)/綠區(qū)域的光并發(fā)射綠(或紅)光的顏色轉(zhuǎn)化著色劑例如包 括香豆素型著色劑，如3-(2'-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素(香豆素6)、 3-(2'-苯并咪唑基)-7-二乙基氨基香豆素(香豆素7)、 3-(2'-N-曱基苯并咪唑基)-7-二乙基氨基香豆素(香豆素30)和2,3,5,6-lH,4H-四氫-8-三氟曱基喹嗪 并-(9,9a,l-gh)香豆素(香豆素153);香豆素著色劑型染料堿性黃51;萘二曱 酰亞胺型著色劑，如溶劑黃11和溶劑黃116;以及它們的組合。其它適宜 的著色劑包括透明塑料黃6G Sol Y 179;透明塑料黃E2R;透明塑料黃 RN (透明塑料染料可獲自LANXESS Leverkusen,德國)；溶劑黃93和溶劑 黃33 (可獲自Dynasty Chemicals Co, LTD -中國)；以及溶劑黃167(可獲自 Advanced Technology & Industrial Co.， Ltd.-香港)。上述著色劑中的一些可 得益于UV吸收劑的額外存在。
適合作為本申請的阻擋材料的示例性著色劑包括按照ASTM方法 E1131測量在300°C時(shí)失重小于20%的香豆素類著色劑。香豆素類著色劑可 具有大于300的分子量Mw。這有助于保證在熔融加工過程中香豆素保留在 聚合物基體中。在一種實(shí)施方案中，香豆素類著色劑的熔點(diǎn)低于基體材料 的Tg。例如，對(duì)于Tg為約220°C的Ultem 1000以及類似聚醚酰亞胺， 著色劑的熔點(diǎn)可為約219°C或更低，例如為約215°C或更低。
香豆素7， CAS No. 27425-55-4,特別適合作為示例性護(hù)套30的主要基 體材料，因?yàn)槠湓诩s480-500 nm具有銳透射截止點(diǎn)。它是分子量為333并 且熔點(diǎn)為214°C的黃色染料。它在高于285°C的溫度下穩(wěn)定。當(dāng)與聚醚酰 亞胺組合時(shí)，香豆素7成為過濾基本上所有UV以及在480 nm具有銳吸收 截止并且在530 nm及以上具有最大(88。/。)透射率的濾光體。
護(hù)套中可存在濃度為約0.01 15%，例如0.1~10%的著色劑。最佳濃度 在一定程度上取決于護(hù)套的厚度。例如，對(duì)于厚約為5-20 mil(0.127 0.508 mm)的護(hù)套，著色劑的濃度可為約0.4 wt%。
示例性護(hù)套由混合物制成的膜形成，該混合物包括99.9 90 wt。/。聚醚酰 亞胺和總量為0.1 10wt。/。的一種或多種香豆素染料的共混物。
具有按照示例性實(shí)施方案形成的護(hù)套的燈相對(duì)于無護(hù)套燈的流明損失 可如下確定
無護(hù)套燈的流明輸出-有護(hù)套燈的流明輸出
無護(hù)套燈的流明輸出
具有按照示例性實(shí)施方式形成的護(hù)套的燈相對(duì)于無護(hù)套燈的流明損失 通常小于15%,例如為約4~15%，這取決于阻擋材料的組成以及0.125-0.250 mm的管厚。在一種實(shí)施方案中，流明損失小于10%，在另一實(shí)施方案中，約為5。/。或更少。通過對(duì)比，由含有UV阻擋著色劑的聚碳酸酯或聚乙烯制 成的護(hù)套可具有較高的流明損失(例如約20 30%)。
在示例性實(shí)施方案的各方面，物體照明方法包括按照本文所述的方 法制造具有濾光體的燈；使燈工作，包括對(duì)燈通電流；利用燈發(fā)出的光對(duì) 物體進(jìn)行照明，其中發(fā)出的光中小于1%具有低于480 nm的波長。物體例 如可以是血液樣品、博物館人造制品或包括光敏樹脂的半導(dǎo)體器件，所述 光敏樹脂通過并非該燈發(fā)出的光固化。
以下實(shí)施例證實(shí)按照示例性實(shí)施方案形成的護(hù)套的有效性，而不意圖 限制示例性實(shí)施方案的范圍。
實(shí)施例
通過擠出粒料形成厚度為8mil(0.20mm)的護(hù)套，所述粒料由聚醚酰亞 胺(Ultem IOOO)和0.4重量°/。香豆素染料(獲自Keystone Aniline Corp的香 豆素7，商品名為Keyplast Fluorescent Yellow 10G)的混合物形成。通過于 355。C 371。C加熱含有聚醚酰亞胺和香豆素染料的粒料約20分鐘以熔融粒 料(利用三個(gè)機(jī)筒區(qū)(barrelzone)和模頭溫度)，來進(jìn)行擠出。這些溫度與可用 于組合聚醚酰亞胺和香豆素染料以形成粒料的溫度相同。應(yīng)當(dāng)理解的是， 可通過直接從配混進(jìn)行到擠出來省去造粒步驟。
形成護(hù)套，使得以極小的但足夠的間隙應(yīng)用于功耗為54W以及25°C 時(shí)流明輸出為4460的燈(F54T5/HO/830燈)的玻璃管上。流明根據(jù)正SNA 標(biāo)準(zhǔn)LM-9-99測量。將護(hù)套切割為一定的長度，以使其覆蓋玻璃管并與燈 任一端上各底座的長度的約50% 75%重疊。按照Sica的美國專利No. 5,729,085和5,536,998的方法，通過收縮密封，將護(hù)套連接在底座上。具體 地，將由聚烯烴制成的環(huán)放置在處于底座區(qū)域的護(hù)套之上并通過加熱使環(huán) 收縮，從而使護(hù)套與底座貼合。然后，將剩余的環(huán)移除。護(hù)套阻擋了超過 99%的光譜區(qū)300~480nm的輻射(使用Optronic Laboratories OL 756便攜式 高精度UV-可見光分光輻射譜儀對(duì)10個(gè)樣品進(jìn)行測量為>99.99%)。如下獲 得下述范圍的透射百分率
光譜范圍 ％透射率
245 400nm 0.011%
400 ~ 480nm 0.002%500 700 nm 85% 530 700 nm 86%
圖3示出了在300 750 nm范圍內(nèi)無護(hù)套燈相對(duì)于每nm增量的輻照度 (以W/cmH十)譜(歸一化至500勒克司)以及無護(hù)套燈的相應(yīng)透射百分率。無 護(hù)套燈的輻照度(曲線A)在紫外及近可見區(qū)域在約365、 405、 436和490nm 附近出現(xiàn)峰，前三個(gè)峰可能對(duì)半導(dǎo)體加工應(yīng)用有害。僅含有Ultem 1000的 護(hù)套的透射率(曲線B)在約400nm處呈現(xiàn)截止。當(dāng)與燈結(jié)合時(shí)，Ultem 1000 護(hù)套濾除了 365 nm和405 nm處的峰(輻照度曲線C)，而透射很大比例435nm 和490nm的光?？梢钥闯龊蠻ltem 1000和香豆素7的示例性護(hù)套(曲線
D) 使截止透射移至500 nm附近(相比于曲線B)。當(dāng)與示例性燈結(jié)合時(shí)(曲線
E) ,如圖4所示，護(hù)套的作用顯而易見。在500nm以下，僅有約490nm處 極小的輻射峰可見，并且燈與護(hù)套的組合的基本上所有輻射(約99%或更高) 出現(xiàn)在約500nm以上。
燈和護(hù)套具有4260的流明輸出，即與無護(hù)套燈相比僅有約4.5%的流明 損失。
在此引入全部引用的專利和其它參考文獻(xiàn)作為參考。 結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。顯然，通過閱讀和理解前述
詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可作出改進(jìn)和替換。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)解釋為包括所
有這種改進(jìn)和替換。
權(quán)利要求
1. 一種燈，包括封殼；設(shè)置在所述封殼內(nèi)的照明光源，該光源發(fā)射至少位于光譜的紫外和可見光區(qū)的輻射；和設(shè)置在所述封殼周圍的膜，該膜阻擋從所述封殼發(fā)出的基本上所有的UV區(qū)和可見光區(qū)內(nèi)波長小于選定波長的光的透射，所述選定波長大于約450nm，并且該膜透射基本上所有波長大于所述選定波長的可見光，所述膜包含聚合物基體和分散在所述聚合物基體中的阻擋材料，所述聚合物基體和阻擋材料在大于100℃的燈工作溫度下UV穩(wěn)定。
2. 權(quán)利要求l的燈，其中所述選定波長為約480nm。
3. 權(quán)利要求l的燈，其中所述阻擋材料包括香豆素類著色劑。
4. 權(quán)利要求3的燈，其中所述香豆素類著色劑在300°C測量時(shí)表現(xiàn)出 小于20%的失重。
5. 權(quán)利要求l的燈，其中所述聚合物基體包括可熔融加工的聚合物。
6. 權(quán)利要求l的燈，其中所述聚合物基體包括聚醚酰亞胺。
7. 權(quán)利要求6的燈，其中所述聚醚酰亞胺具有20,000~60，000的重均分 子量。
8. 權(quán)利要求6的燈，其中所述聚醚酰亞胺具有約200。C 約280°C的玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度。
9. 權(quán)利要求6的燈，其中所述聚醚酰亞胺包含少于5摩爾百分比的砜 連接體。
10. 權(quán)利要求1的燈，其中500 700 nm范圍的可見光透射率為至少約70%。
11. 權(quán)利要求1的燈，其中500-700 nm范圍的可見光透射率為至少約80%。
12. 權(quán)利要求1的燈，其中所述膜包括含有99.99 85 wt。/。聚醚酰亞胺 和0.01~15 wt。/o香豆素類著色劑的混合物。
13. 權(quán)利要求l的燈，其中所述照明光源包括熒光光源。
14. 權(quán)利要求1的燈，其中所述膜為具有軸向長度的護(hù)套形式，該軸向長度至少等于所述封殼的光射出部分的軸向長度。
15. 權(quán)利要求1的燈，其中與沒有所述膜的等同的燈相比，所述燈的流明損失小于15%。
16. 權(quán)利要求15的燈，其中與沒有所述膜的等同的燈相比，所述燈的 流明損失小于10%。
17. 權(quán)利要求1的燈，其中所述聚合物基體和阻擋材料在大于150°C 的燈工作溫度下穩(wěn)定。
18. —種燈，包4舌封殼；設(shè)置在所述封殼內(nèi)的照明光源；和包圍所述封殼的護(hù)套，所述護(hù)套包含聚合物基體，該聚合物基體包 括作為主要成分的聚醚酰亞胺；和分散在所述聚合物基體中的阻擋材料， 該阻擋材料包括香豆素染料。
19. 權(quán)利要求18的燈，其中所述護(hù)套在245-450 nm范圍具有小于5%的透射率。
20. 權(quán)利要求19的燈，其中所述護(hù)套在500-700 nm范圍具有至少80% 的透射率。
21. —種制造燈的方法，包括 提供設(shè)置在封殼內(nèi)的照明光源；和在所述封殼周圍設(shè)置膜，以阻擋從所述封殼發(fā)出的基本上所有300 400 nm范圍和可見光區(qū)內(nèi)波長小于選定波長的光的透射，所述選定波長大于約 450 nm，所述膜透射基本上所有波長大于所述選定波長的可見光，聚合物基體和阻擋材料在大于100°C的燈工作溫度下UV穩(wěn)定。
22. 權(quán)利要求21的制造燈的方法，包括 提供設(shè)置在封殼內(nèi)的照明光源；和在所述封殼周圍設(shè)置護(hù)套，所述護(hù)套包含聚合物基體，該聚合物基 體包括作為主要成分的聚醚酰亞胺；和分散在所述聚合物基體中的阻擋材 料，該阻擋材料包括香豆素染料。
23. —種物體照明方法，包括 制造權(quán)利要求1的燈；使所述燈工作；和利用所述燈發(fā)出的光對(duì)物體進(jìn)行照明，其中少于1%的射出光具有小于
全文摘要
一種燈(10)，其包括封殼(12)和設(shè)置在封殼內(nèi)的照明光源(22、24、26)。光源(22、24、26)發(fā)射至少位于光譜的紫外和可見光區(qū)的輻射。膜(30)設(shè)置在封殼周圍，以阻擋從封殼發(fā)出的基本上所有UV區(qū)和可見光區(qū)內(nèi)波長小于選定波長的光的透射，該選定波長大于約450nm。該膜透射基本上所有波長大于所述選定波長的可見光。該膜包含聚合物基體和分散在聚合物基體中的阻擋材料。聚合物基體和阻擋材料在大于100℃的燈工作溫度下UV穩(wěn)定。
文檔編號(hào)F21V9/00GK101490471SQ200780026408
公開日2009年7月22日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者保羅·G·赫拉霍爾, 朱莉安娜·P·賴斯曼, 羅伯特·R·加盧奇, 莉薩·M·沃德 申請人:通用電氣公司