Диссертация (1090114), страница 41
Текст из файла (страница 41)
%, чтохарактерно для области содержания наполнителя в разбавленных ДНПКМ.Структуры исходного ПК и разбавленного ДНПКМ на основе ПК+ 3,3 масс.% люминофора приведены на рис. 4.18.а)б)Рис. 4.18 - Микрофотография структуры исходного ПК (а) и ПК+ люминофорФЛЖ-7-570 (б) с подсветкой СИД (желтые точки – люминофор ФЛЖ-7-570)Как видно из представленных микрофотографий, частицы люминофораФЛЖ-7-570 в ПК (желтые частицы) образуют достаточно крупные агломераты –до ~ 20 мкм, что приводит к изменению начальных его характеристик иснижению эффективности как преобразователя синего излучения.Разные способы введения люминофора ФЛЖ-7-570 в высоковязкий расплавПК также оказывают влияние на структуру ДНПКМ и светотехническиехарактеристики.На рис.
4.19 и 4.20 приведены микрофотографии композиций ПК +люминофор ФЛЖ-7-570, полученные при смешении в литьевой машине и спредварительным смешением в экструдере.В композициях ПК + люминофор ФЛЖ-7-570, полученных при смешениина литьевой машине, агломераты имеют большие размеры и около них277образуются воздушные вакуоли, которые искажают преобразование синегоизлучения.В экструзионных композициях ПК +люминофор ФЛЖ-7-570 смешениепроисходит более равномерно и воздушные пузыри отсутствуют.а)б)Рис. 4.19 - Микрофотографии литьевых образцов ПК + люминофор ФЛЖ-7-570(а) и с подсветкой СИД (б) (желтые точки – люминофор ФЛЖ-7-570) своздушными включениями около агломератов из частиц люминофора.а)б)Рис. 4.20 - Микрофотографии экструзионных образцов ПК + люминофор ФЛЖ-7570 (а) и с подсветкой СИД (б) (желтые точки – люминофор ФЛЖ-7-570)Введение люминофора ФЛЖ-7-570 до 2,0 масс.
% в ПК, практически неприводит к изменению исходного спектра от СИД. Дальнейшее увеличениесодержания люминофора ведет к изменению спектра композиции ПК +люминофор.278Проведенные исследования позволили установить, что при увеличениисодержания оптически активного наполнителя-люминофора от 2,2 до 7,0 масс. %цветовая температура композиции при облучении светом синего светодиодауменьшается и сдвигается в область теплого белого света с длинами волн от 500до 710 нм.На рис. 4.21 показано, что каждому содержанию наполнителя - люминофорав ПК соответствует своя определенная цветовая температура, однако, как видноиз рис.
4.21, при увеличении содержания люминофора более 4,5 масс. % в ПКМцветовая температура практически не изменяется.Тцв,К800075007000650060005500500045004000350030002 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7содержание, масс.%Рис. 4.21 - Зависимость цветовой температуры Тцв от содержания люминофораФЛЖ-7-570 в поликарбонатеНадиаграммукоординатамиМКОцветностибылидлянанесеныкомпозицийэкспериментальныеПКсразнымточкиссодержаниемлюминофора.
Практически все точки ложатся на прямую линию, соединяющуюкоординаты цветности излучения синего диода (х=0,146 и у =0,043) и желтоголюминофора (х=0,45 и у =0.52). По мере увеличения содержания наполнителялюминофора от 2,2 до 7,0 масс. %, точки удаляются от координаты цветностиизлучения синего диода и приближаются к координатам цветности желтоголюминофора.В таблице 4.12 приведены данные по преобразованию синего светасветодиода светопреобразующими композициями ПК + люминофор.279Таблица 4.12 - Светотехнические характеристики композиций ПК2 + люминофорТочка на диаграммеМКОСодержаниелюминофора, масс.
%Цветовая температура,КСИДТ1Т2Т3Т4Т5Т6Т7Люминофор00,52,02,22,83,04,27,01001000090008000650048003800350034002380Координатыцветностиху0,1460,0430,1460,0430,310,280,320,290,350,340,390,380,400,410,460,520,610,45Из данных табл. 4.12 следует что, увеличивая содержание наполнителялюминофора в ПКМ на основе ПК, его цветовая температура излучения приподсвечивании синим светодиодом смещается от 8000 К в область теплого белогосвета до 3400К, создавая рекомендуемый МКО комфортный свет.Интенсивность электромагнитного излучения по длинам волн характеризуетцветовуюгаммураспределением.ипредставляетСпектрысобойизлучения,спектрполученныесопределеннымприегоподсвечиваниилюминесцентных ДНПКМ на основе ПК с разным содержанием наполнителялюминофора - от 2,2 до 7,0 масс.
% светом синего светодиода, приведены на рис.4.22.Следует отметить, что введение люминофора до 2,0 масс. % практически неизменяет спектра, характерного для СИД и ПК, подсвеченного источником синегосвета. Можно утверждать, что при такой технологии получения композициинеобходима определенная концентрации люминофора в полимере (2,2 масс. %ФЛЖ -7-570), при которой начинает происходить преобразование излучениесинего диода.280Рис. 4.22 - Эмиссионный спектр излучения СИД (1), люминофора ФЛЖ-7-570 (2)и ДНПКМ с 2,2 масс. % (3); 2,8% (4); 3,3% (5); 4,2% (6) и 7 масс.
% (7)люминофора ФЛЖ-7-570, подсвеченного синим светодиодомПри увеличении содержания люминофора от 2,2 до 7,0 масс. %,интенсивность пика с доминирующей длиной волны в области λ = 570-580 нм,характеризующей преобразование излучения СИД в белый свет, возрастает с 26%до 100 % при достижении цветовой температуры 3400 К.Увеличение интенсивности излучения при λ = 570 нм возрастаетпропорционально содержанию люминофора ФЛЖ-7-570 в ПК (рис. 4.23).100интенсивность, %9080706050403020246содержание, масс.%Рис. 4.23 - Зависимость интенсивности пика при длине волны 570 нм отсодержания люминофора ФЛЖ-7-570 в ПК281Введение 4,5 масс.
% люминофора в ПК приводит к увеличениюинтенсивности пика излучения при λ = 570 нм до 57%. При этом на спектреостается пик характерный для источника синего света, что ухудшаеткомфортность восприятия белого света, так как при одинаковых условияхвоздействия синий свет в 15 раз более опасен для сетчатки, чем остальной светвидимого диапазона. Только при содержании дорогостоящего люминофора7,0 масс. % в ПК, как показано на рис.
4.23, достигается 100% - наяинтенсивность. Это является одним из существенных недостатков композицииПК + люминофор, так как преобразование спектра синего источника излученияпроисходит не достаточно эффективно и стоимость композиции существенновозрастает. Однако следует отметить, что только при высоком содержаниилюминофора (≈ 7,0 масс.
%) на спектре полностью отсутствует пик (460 нм),характерный для СИД (УФ – излучение).Проведенные исследования полностью подтвердили теоретические расчетыпо созданию составов и структур ДНПКМ с заданным комплексом свойств идоказали, что светопреобразующие композиции на основе оптически прозрачногоПК с оптически активными наполнителями-люминофорами по обобщеннымпараметрам структуры относятся к разбавленным системам, у которых 1,0 > Θ >0,90 об. д..На рис.
4.24 приведены зависимости Тцв для низконаполненных композицийна основе ПК с оптически активным дисперсным наполнителем-люминофоромФЛЖ 7-570 в терминах обобщенных параметров структуры ДНПКМ.282баРис. 4.24 - Зависимость Тцв для композиции ПК + люминофор от обобщенныхпараметров аср (а) и Θ (б) для ДНПКМКак видно из рис 4.24 требуемые значения Тцв можно достичь только дляразбавленных композиций ПК + люминофор в очень узком интервале значенийпараметров Θ ≈ 0,93 – 0,96 об. д., аср ≈ 14 -20мкм, аср/d ≈ 2,8-4,0.Выполненный комплекс работ, впервые позволил связать параметрыструктуры ДНПКМ с оптическими характеристиками светопреобразующихполимерных материалов на основе оптически прозрачных полимерных матриц иоптически активных наполнителей – люминофоров, а также установитьоптимальные обобщенные параметры структуры (Θ ≈ 0,93 – 0,96 об.
д., аср ≈ 14 20 мкм, аср/d ≈ 2,8-4,0) и составы полимерной композиции на основе ПК +люминофор ФЛЖ-7-570.Разработанный методологический подход имеет общий характер и можетбыть распространен для построения структур для всех ДНПКМ с заданнымисветотехническими свойствами.4.3.3 Исследование параметров гетерогенной структуры ДНПКМ насветорассеивающие свойства наполненного поликарбонатаСветорассеивающие неорганические дисперсные наполнителиВкачествесветорассеивателейиспользовалидвапринципиальноразличающихся наполнителя - нанонаполнитель аэроксид марки Aeroxide AluC283фирмы Evonik Industries AG (Германия) с размером частиц 13 нм и показателемпреломления n = 1,54 и наполнитель - сульфат бария с диаметром частиц 20,0 мкми n = 1,63.Светорассеивающие свойства наполнителей зависят от их размеровсогласно правилу Вебера.
На рис. 4.25 приведены расчетные зависимостинаиболее эффективно рассеиваемой длины волны от размера частиц длянаполнителей с разными значениями показателя преломления.Рис. 4.25 – Расчетные зависимости наиболее эффективно рассеиваемой длиныволны от размера частиц 1 - ПЭ +люминофор (n=1,85), 2 - ПК +люминофор(n=1,85), 3 - ПК+ПЭ (n= 1,51), 4 - ПК+ Ba2SO4, 5 - ПК + AluC, 6 - ПК+ПС (n=1,57)На рис. 4.26 приведены зависимости эффективного размера частиц (d)рассеивающих наполнителей от разницы коэффициентов преломления для разныхдлин волн видимого света: λ = 410 нм, λ = 570 нм, λ = 710 нм.284Рис.
4.26 - Зависимость эффективного размера частиц (D) рассеивающихнаполнителей в ПК при длине волны 410 нм (1), 570 нм (2) и 710 нм (3) отразницы коэффициентов преломленияДля систем на основе ПК с увеличением разности Δ n = (nн – nпк) диаметрчастиц уменьшается. Так для системы ПК +ПС размер частиц полистирола вовсем интервале длин волн меняется от 16 до 38 мкм, что хорошо совпадает сэкспериментом. Для люминофора марки ФЛЖ-7-570 с n = 1,85 наиболееэффективны частицы с размером 2-3 мкм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
