Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 10361
(13) U
(46) 2014.10.30
(51) МПК
G 02B 5/00 (2006.01)
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) СВЕТООТТОРГАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
(21) Номер заявки: u 20140043
(22) 2014.01.29
(31) RU2013138079 (32) 2013.08.15 (33) RU
(71) Заявитель: Общество с ограничен-
ной ответственностью "Сферастек"
(RU)
(72) Авторы: Косяков Александр Викторо-
вич; Кулигин Сергей Владимирович;
Рововой Вадим Витальевич; Сальни-
ков Евгений Павлович; Хоменко
Дмитрий Витальевич; Шубин Влади-
мир Иванович (RU)
(73) Патентообладатель: Общество с огра-
ниченной ответственностью "Сфера-
стек" (RU)
(57)
1. Светоотторгающий элемент, отличающийся тем, что его рабочая поверхность ап-
претирована оптическим отбеливателем.
2. Светоотторгающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что толщина слоя оптиче-
ского отбеливателя не превышает 500 нм.
(56)
1. RU 2059574, МПК C 03B 19/10, 1992.
2. Международная заявка РСТ/RU96/00118, публикация WO 97/42127, МПК C 03B
19/10, 1997.
3. RU 2434255, МПК G 02B 5/128, 2010.
Предложенное решение относится к оптическим элементам и может быть использова-
но при изготовлении светоотторгающих (световозвращающих и/или светоотражающих)
устройств.
Эффект световозвращения широко используется в системах обеспечения безопасности
дорожного движения. Наиболее широко в отечественной практике применяют световоз-
вращающие материалы, содержащие стеклянные микрошарики, а также световозвращате-
ли в виде призм или микропризм. Качество световозвращения характеризует величина
коэффициента световозвращения (удельного коэффициента силы света), которая рассчи-
тывается как отношение яркости поверхности образца к его освещенности и измеряется в
канделах на люкс и на квадратный метр (кд/лк·м2
).
BY10361U2014.10.30

2. BY 10361 U 2014.10.30
2
Выделяют три вида отражения света: зеркальное, диффузное (рассеянное) и смешан-
ное (объединяющее зеркальное и диффузное). Явление световозвращения (ситуация, ко-
гда свет, падающий на поверхность, почти полностью отражается обратно в направлении
источника света) принято рассматривать отдельно. Световозвращение и все 3 вида свето-
отражения можно объединить единым термином - светоотторжение.
Известен способ получения стеклянных микросфер [1, 2], включающий варку стекла,
получение из него микропорошков и формование микросфер. Однако полученные данным
способом стеклянные микросферы при использовании их в качестве рефлектирующих
элементов имеют низкие коэффициенты световозвращения и светоотражения.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является световозвра-
щающий элемент, выполненный в виде двояковыпуклой составной линзы, включающей
две линзы, соединенные между собой по сферической поверхности [3]. Недостатком тако-
го светоотторгающего элемента является сложность конструкции и высокая трудоемкость
изготовления. Кроме того, известное устройство имеет низкие коэффициенты световоз-
вращения и светоотражения, т.к. не использует ультрафиолетовую составляющую падаю-
щего на светоотторгающий элемент света для ее преобразования в видимый свет.
Технический результат предложенного решения заключается в упрощении конструк-
ции, снижении трудоемкости изготовления и повышении коэффициентов световозвраще-
ния и светоотражения.
Указанный технический результат достигается тем, что рабочая поверхность светоот-
торгающего (световозвращающего и/или светоотражающего) элемента, аппретирована
оптическим отбеливателем, толщина слоя которого не превышает 500 нм. Светооттор-
гающие элементы могут быть светоотражающими, световозвращающими или объединять
тот и другой способ взаимодействия со светом. Световозвращающие элементы выполня-
ются из оптически прозрачного материала. Светоотторгающие элементы могут быть ис-
пользованы, например, для дорожных и строительных работ.
Глаз человека чувствителен только к определенной области электромагнитного излу-
чения, называемой видимым спектром, которая охватывает диапазон длин волн от 400 до
700 нм. Излучения, которые находятся за пределами видимого диапазона, включают в се-
бя инфракрасную (волны длиной более 700 нм) и ультрафиолетовую область (менее 400 нм).
Оптические отбеливатели обладают способностью поглощать ультрафиолетовую состав-
ляющую падающего на них света в области 300-400 нм и преобразовывать полученную
энергию в видимую часть спектра (400-500 нм). Благодаря флуоресценции оптические от-
беливатели преобразуют содержащийся в естественном свете и в свете многих искусст-
венных источников ультрафиолет в излучение видимого диапазона, делая его более
интенсивным.
На фигуре изображена рабочая поверхность 2 светоотторгающего (световозвращаю-
щего и/или светоотражающего) элемента 1, аппретированная оптическим отбеливателем 3
с толщиной слоя 4, не превышающей 500 нм.
Световозвращающие элементы представляют собой технологически сложное соеди-
нение линз, преломляющих световой луч в обратном направлении, выполненных, как пра-
вило, в виде стеклянных микрошариков и микропирамид. И в том и другом случае свет от
источника падает на поверхность микролинзы, преломляется, отражается от внутренней
поверхности и возвращается к источнику. Этим достигается оптический эффект возвра-
щения светового потока. Аналогично работают световозвращающие элементы на транс-
портных средствах - пластмассовые автомобильные, мотоциклетные и велосипедные
катафоты. Только там используются не микро, а значительно более крупные пирамиды.
Все световозвращающие элементы выполняются из оптически прозрачного материала.
При реализации предложенного решения могут использоваться любые (по форме вы-
полнения и по размерам) светоотражающие элементы.
Свет (например, фар автомобиля), направленный на светоотторгающий (световозвра-
щающий и/или светоотражающий) элемент 1, сначала проходит через слой оптического
отбеливателя 3, где его ультрафиолетовая составляющая преобразовывается в видимую

3. BY 10361 U 2014.10.30
3
часть спектра (400-500 нм). Двигаясь далее, световой поток, усиленный в видимой части
спектра, доходит до рабочей поверхности 2 светоотторгающего элемента 1. Если это све-
тоотражающий вариант выполнения светоотторгающего элемента 1, то усиленный свето-
вой поток, отразившись (зеркально, диффузно или смешано) от рабочей поверхности 2,
возвращается через слой оптического отбеливателя 3 наружу. Если это световозвращаю-
щий вариант выполнения светоотторгающего элемента 1, то усиленный световой поток,
проходит через рабочую поверхность 2 внутрь оптически прозрачного материала тела
(линзы) световозвращающего элемента 1, отражается от его внутренней поверхности и,
вторично пройдя через слой оптического отбеливателя 3, возвращается к источнику света.
В качестве оптического отбеливателя 3 используются, как правило, производные
стильбена, например препараты "Белофор США", "Люксафор 093" или "Optiblanc WS".
Максимально высокие показатели коэффициентов световозвращения и светоотражения
светоотторгающего элемента 1 достигаются в случае, когда положение главного макси-
мума фотолюминесценции оптического отбеливателя 3 составляет 510-550 нм.
Для улучшения адгезии оптического отбеливателя 3 к светоотторгающему элементу 1
в оптический отбеливатель 3 добавляют промотор адгезии, например диаминофункцио-
нальный промотор адгезии аминоэтиламинопропилтриметоксисилан, полифункциональ-
ные аминосиланы "Пента-65" и "Пента-69", силан "Silquest A-1110".
Для повышение светостойкости оптического отбеливателя 3 и материала тела (линзы)
светоотторгающего элемента 1 в оптический отбеливатель 3 добавляют светостабилизатор
(фотостабилизатор), например "Фенозан 23", "Ирганокс 1010", "Беназол П", "Тинувин 327".
Поскольку на большинство материалов коротковолновое УФ-излучение оказывает
большее негативное воздействие, чем длинноволновое излучение, то повысить их надеж-
ность, а следовательно, и срок службы можно, если обеспечить каскадный механизм пе-
реноса (миграции) энергии в материале. Для реализации указанных механизмов переноса
энергии используются фотосенсибилизаторы, которые поглощая коротковолновое УФ-
излучение, передают его оптическому отбеливателю. Совместное применение фотосенси-
билизаторов и оптических отбеливателей позволяет расширить диапазон поглощенной
энергии, повышая коэффициенты световозвращения и светоотражения светоотторгающе-
го элемента 1, а также светостойкость оптического отбеливателя 3 и материала тела (лин-
зы) светоотторгающего элемента 1. В качестве фотосенсибилизатора может быть
использована салициловая кислота, β-нафтиламин, Р-соль или Г-соль.
Для улучшения водоотталкивающих свойств оптического отбеливателя 3, а следова-
тельно, и повышения его срока службы и морозостойкости, в оптический отбеливатель 3
добавляют гидрофобизаторы, состоящие в основном из кремнеорганических соединений,
например, "БИОНИК МВО", "КРИСТАЛЛИЗОЛ", "Chelsea Stone".
В результате проведенных экспериментов, в ходе которых определялись коэффициен-
ты световозвращения и светоотражения для соответствующих светоотторгающих элемен-
тов 1, было установлено, что толщина слоя оптического отбеливателя 3 не должна
превышать 500 нм, поскольку по мере увеличения толщины слоя оптического отбеливате-
ля 3 коэффициенты световозвращения и светоотражения светоотражающего элемента 1
сначала увеличиваются, затем доходят до предельных величин и начинают уменьшаться.
Оптимальная толщина слоя оптического отбеливателя 3 (в зависимости от материала тела
светоотторгающего элемента 1, вида (марки) самого оптического отбеливателя 3, а также
промотора адгезии, светостабилизатора, фотосенсибилизатора и гидрофобизатора) со-
ставляет 20-300 нм. В этом случае коэффициенты световозвращения и светоотражения
светоотторгающего элемента 1 возрастают на 15-18 %.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.