侧面发光光纤以及发光器件制造技术

一种侧面发光光纤，该侧面发光光纤具有：纤芯材料，其包含能够将从一端进入的光线传输到另一端的透光树脂；和包覆材料，该包覆材料包覆所述纤芯材料的外周，并且具有比所述纤芯材料低的折射率，其中，所述包覆材料含有透光树脂和分散在所述透光树脂中的氧化锌颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光纤，更具体地说，本专利技术涉及一种"侧面发光 光纤"，其中由纤芯长度方向上的至少一端输入的光线可以通过与纤 芯的外周(即，侧面)接触的包覆层泄露出来。本专利技术还涉及具有该 光纤的发光器件。
技术介绍
典型的侧面发光光纤属于以下两种类型中的任意一种 一种类型 具有带状光散射反射膜，其中，所述光散射反射膜附着在沿纤芯长度 方向的纤芯外周的一部分上；另一种类型在与纤芯外周相接触的包覆 层中具有光散射颗粒，并且从纤芯发射到包覆层中的光线被包覆层散射，然后泄露出来。例如，如日本未审专利申请公开SHONo. 60-118806中所披露， 上述第一种类型的光纤具有一种涂层作为光漫反射膜，该涂层包含透 光树脂和分散在该树脂中的光散射颗粒(如Ti02)。光漫反射膜的功 能是在纤芯中对通过纤芯并到达反射膜和纤芯之间的边界的光进行 漫反射。光漫反射膜的这种功能与纤芯的透镜功能共同作用来使光线 沿着与纤芯长度方向横交的方向泄露出来而具有方向性，由此可在整 个长度方向上获得高发光亮度。然而，上述的光漫反射膜通常具有由 漫射导致的低透光率，并且不能像氖管所能达到的效果那样以宽的视 角(如沿着整个外周)发射光线。上述第二种类型的光纤在(例如)日本专利No. 3384396说明书 中有所披露。在该专利公开披露的光纤中，涂敷在纤芯上的含氟聚合 物包覆层含有50ppm-4000ppm的光散射性二氧化钛颗粒。当包覆层 不包含光散射颗粒时，进入纤芯、并到达纤芯-包覆层边界的大部分 光线在边界处被反射。然而，在包覆层中包含这样的光散射颗粒使得 到达纤芯-包覆层边界的光线被散射。结果， 一部分散射光线朝纤芯方向反射，而其余的散射光线通过包覆层泄露到外部。这种功能使得 通过纤芯的一端输入的光线沿光纤的整个外周以高亮度发光。将高透光性的丙烯酸树脂作为纤芯材料是公知的，但是这种高透 明性树脂被紫外线照射时易于发生降解，从而导致其变黄和发脆。人 们为了抑制纤芯材料降解而采用了以下方法。1. 在包覆材料的外部涂以包含紫外线吸收剂的透明树脂。2. 在包覆材料的外部涂以包含能够阻挡紫外光的光散射体的不 透明树脂。3. 向包覆材料中加入能够阻挡紫外光的光散射体。然而，由于以上的方法1和方法2会增加制造步骤数和所需材料的量，因此它们都涉及到成本增加的问题。另一方面，方法3涉及到以下问题。具体而言，通常将具有低折射率和髙透明度的氟基树脂用作包覆 材料，但是因为氟基树脂具有较高的成型温度，所以经常采用无机材料类光散射体，尤其是氧化钛。氧化钛在以上引用的日本专利3384396 中也有所提及，在该专利文献中，氧化钛被用于侧面发光，即，氧化 钛被用于所加入的用来促使光线泄露到外部的光散射体中。然而，如 果为了提高紫外线屏蔽因子而过度增加氧化钛含量，那么进入光纤中 的光线会被过度散射而使得光线在进入后立刻泄露到包覆层外部，从 而沿着光纤的长度方向不易获得侧面亮度的均匀性。此外，为了提高 紫外线屏蔽因子而过度增加氧化钛含量也会降低可见光的透光率，从 而造成侧面绝对亮度降低的问题。专利技术概述根据本专利技术，将相对较多量的氧化锌颗粒加入到包覆层中，以代 替常规的氧化钛颗粒。按照本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种侧面发光光纤，该侧面发光光纤包含纤芯材料，该纤芯材料由能够将从一端进入的光线传输到另一端 的透光树脂组成；和包覆材料，该包覆材料包覆所述纤芯材料的外周，并且具有比所述纤芯材料低的折射率，所述包覆材料含有透光树脂和 分散在所述透光树脂中的氧化锌颗粒。本专利技术还提供一种发光器件，该发光器件包含上述的侧面发光光 纤和从该光纤的至少一端输入光线的光源。所述氧化锌颗粒可以占包覆材料的0.15重量％-30重量％。所述氧化锌颗粒的粒度优选为O.lpm -lOpm。氧化锌颗粒的"粒度"是通过空气渗透法测定的平均粒度。附图简要说明附图说明图1为本专利技术光纤的实施方案的立体图。图2为实施例和对比例的光纤侧面亮度相对于光源距离而绘制 的图。专利技术详述根据本专利技术，通过引入氧化锌颗粒可以使光纤纤芯材料的紫外线 降解达到最低程度。由于氧化锌颗粒不会明显降低可见光透射率，因 此，光纤仍然表现出高的亮度。此外，由于氧化锌颗粒没有过度的光 散射能力，因此，从光纤的端部进入的光线不会在入口附近过多泄露。 因此，沿着光纤的长度方向可以由此表现出均匀的亮度。结果，本发 明的光纤可以用作能够代替氖管的线状发光体。在本专利技术的光纤中，将光散射性氧化锌颗粒包含在涂敷层中。结 果，当从纵向上的一端进入的光线朝另一端传输时，光散射性氧化锌 颗粒的作用使光线从光纤的侧面泄露，从而成为侧面发光光纤。由于 氧化锌颗粒具有低于常规的氧化钛颗粒的光散射能力，因此，即使加 入相对较多量的氧化锌颗粒也不会使光线过多泄露。所以，即使在氧 化锌颗粒的含量相对较高的情况下，也能够达到沿长度方向均匀发光 的效果。此外，由于氧化锌颗粒不会明显地降低可见光的透射率(这与常 规的氧化钛颗粒不同)，因此，即使加入相对较多量的氧化锌颗粒， 光纤也能够保持高亮度。另外，与常规的氧化钛颗粒相比，氧化锌颗粒的紫外线屏蔽因子能够达到抑制光纤纤芯材料发生紫外线降解。因而，能够避免光纤的发黄和类似的降解，从而延长光纤的使用寿命。包覆材料中的氧化锌颗粒具有在包覆材料和纤芯材料之间的边 界处附近使光纤中传播的光线散射的有效尺寸。氧化锌颗粒的粒度优选为0.1pm-10^im。如果氧化锌颗粒的粒度过大，光散射能力可能会 降低。如果氧化锌颗粒的粒度过大，对包覆层的加工和抗弯强度也会 表现出不利的影响。另一方面，如果氧化锌颗粒的粒度过小，光散射 能力也可能会降低。从这个角度来说，氧化锌颗粒的粒度优选为 0.1pm-10(im。粒度的测定方法如上所述。包覆材料还可以含有不同于氧化锌颗粒的光散射颗粒，只要它们 对本专利技术的效果没有不利影响即可。这种光散射颗粒一般是折射率为 1.5到3.0的无机颗粒，并且(例如)它们可以是氧化钛颗粒、氧化 镁颗粒、硫酸钡颗粒、碳酸钙颗粒、二氧化硅颗粒、云母颗粒和硅灰 石颗粒。不同于氧化锌颗粒的光散射颗粒还具有与氧化锌颗粒相近的 粒度，并且它们的粒度通常为O.l(im到lOjam。粒度的测定方法如上 所述。优选的是，氧化锌颗粒的含量占包覆材料重量的0.15重量％-30 重量％。如果氧化锌颗粒的含量过高，那么包覆材料的流动性会较差， 并且使其更难以成型。包覆材料可以是各层氧化锌颗粒含量不同的多 层结构，但是，如果至少最内层的氧化锌颗粒含量过低，那么即使在 光源强度(功率消耗)较髙的情况下，也不可能获得足够的亮度。基于 氧化锌颗粒光散射特性的紫外线屏蔽性能和可见光透过性能不仅取 决于氧化锌颗粒的重量％，而且取决于含有氧化锌颗粒以及其它光散射颗粒(如果存在的话)的包覆材料的厚度。因此，应当根据包覆层 中的氧化锌颗粒和不同于氧化锌颗粒的光散射颗粒这二者之和(下文 称为"光散射颗粒")的重量％乘以包覆材料的厚度来确定氧化锌颗粒 的含量。特别是，当包覆材料为X层的多层结构时，颗粒含量应通过 由下式计算的Y值来确定。从紫外线屏蔽因子的角度来说，较小的Y 值将会降低紫外线屏蔽因子，并倾向于促进纤芯材料的紫外线降解。 较大的Y值会降低可见光透过性并减小亮度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧面发光光纤，该侧面发光光纤包含：纤芯材料，该纤芯材料包含能够将从一端进入的光线传输到另一端的透光树脂；和包覆材料，该包覆材料包覆所述纤芯材料的外周，并且具有比所述纤芯材料低的折射率，所述包覆材料含有透光树脂和分散在所述透光树脂 中的氧化锌颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：入江慎一，古闲彬士，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]