Okulary fotochromowe

Okulary szczególnie latem mają nas chronić przed nadmiarem słońca. Jednak jak tylko pojawią się chmury lub zapadnie zmrok stają się zbyt ciemne. To samo dzieje się w pomieszczeniach - okulary są za ciemne i nie pozwalają nam dobrze widzieć. Rozwiązaniem są okulary ze soczewkami fotochromowymi, czyli takimi, które potrafią zmieniać kolor pod wpływem promieniowania UV i rozjaśniać się pod wpływem temperatury.

Historia materiałów fotochromowych

Historia organicznych materiałów fotochromowych wiąże się głównie z 2 firmami: Transitions Optical i Mitsui Chemicals (przejęła oddział firmy Corning). Transitions Optical na podstawie udoskonalenia ADC stworzyła kilka nowych polimerów. Sukcesem okazały się idenonaftopirany w połaczeniu z materiałem CR607 . Reakcja fotochromowa opierała na rozerwaniu wiązania i przejściu materiału w stan widzialny pod wpływem promieniowania UV. Pod wpływem ciepła następuje reakcja odwrotna i molekuła staje się ponownie przeźroczysta. Wniosek: zimą zaciemnienie okularów fotochromowych jest większe niż latem.

W tej chwili firma Transitions Optical oferuje już 8 generację swojego sztandardowego produktu, dostępnego na najpopularniejszych materiałach organicznych dla wszystkich współczynników załamania światła: od klasycznego CR39/ADC do MR174 i szacuje się że posiada ponad 80% rynku soczewek fotochromowych. Początkowo technologia Transitions występowała w dwóch odmianach: imbeeded dla materiałów o niskich współczynnikach załamania światła (np. CR39) – jest to wchłanianie molekuł fotochromowych przez soczewkę do grubości ponad 150µm lub trans-bonding - dla średnich i wysokich współczynników załamania światła (technologia wielu warstw na powierzchni soczewki). Dzięki temu soczewki organiczne fotochromowe Transitions zawsze barwią się jednolicie na całej swojej powierzchni, bez względu na grubość, czyli moc soczewek. Soczewki te zmieniają swoje zabarwienie od całkowitej przejrzystości do ciemnego koloru poniżej 1 minuty. W stanie całkowitego rozjaśnienia przejrzyste niemal jak soczewki bezbarwne. Stuprocentowo chronią przed promieniowaniem UV i częściowo przed promieniowaniem niebieskofioletowym. Soczewki Transitions z reguły bardzo słabo zabarwią się w samochodzie – szyba pojazdu chroni przed promieniowaniem UV i zaciemnienie soczewek będzie nieznaczne. Wyjątkiem są tutaj soczewki Drivewear i Transitions XTRActive New Generation, które zaciemniają się w samochodzie. Czasy zaciemnienia soczewki również zależą od temperatury. W wysokich temperaturach soczewki są jaśniejsze, w niskich ciemniejsze. Najciemniejsze w wysokich temperaturach są soczewki Transitions XTRActive. Równolegle do firmy Transitions Optical dział firmy Corning, obecnie wchłonięty przez Mitsui Chemicals, rozwijał technologię molekuł fotochromowych w masie soczewki. Co ciekawe, molekuły fotochromowe zmieniały kolor jedynie przy powierzchni soczewki, co powodowało, że nie miały one takich wad jak mineralne soczewki fotochromowe.

Transitions® XTRActive®

Soczewki posiadają 89% transmitancji wewnątrz pomieszczeń. W aucie przy 27ºC ich zaciemnienie to 2 kategoria transmitancji (transmitancja mniejsza niż 42%). Na słońcu ich zaciemnienie zależy od temperatury. Takie wartości są możliwe dlatego, że soczewki posiadają różne typy molekuł fotochromowych: reagujące na światło widzialne w zakresie niebiesko-fioletowym i reagujące na typowe promieniowanie UV. Dodatkowo użyto nanokompozytowej matrycy o strukturze półkrystalicznej z fragmentami twardymi i miękkimi , w której umieszczono barwniki fotochromowe, analogicznej do tej z bazowego materiału Transitions. W aucie soczewki Transitions Xtractive ® nie zastąpią okularów słonecznych. Transmitancja to druga kategoria , czyli pomiędzy 18 a 42% co poprawi komfort widzenia w słoneczny dzień, ale w przypadku jazdy pod słońce będzie to niewystarczające. Najważniejszą cechą soczewek Xtractive® jest mniejsza wrażliwość na temperaturę i ciemniejszy kolor niż klasycznych soczewek Transitions. Należy pamiętać, że soczewki Xtractive® w pomieszczeniu nie są tak jasne jak soczewki Transitions gen 8. Dodatkowo potrzebują dłuższego czasu na rozjaśnienie (ok 5-7minut). Te cechy sprawiają, że te soczewki najlepiej sprawdzają się w okularach, które będą głównie używane jako przeciwsłoneczne.

Transitions® Signature® GEN 8™

Jest to najnowsza generacja soczewek fotochromowych, miała premierę w 2019 roku. Zwiększono w niech szybkość działania molekuł fotochromowych . Obecnie pełne zaciemnienie trwa poniżej minuty, natomiast rozjaśnienie do transmitancji 70% jest poniżej 5 minut. Dodatkowo poprawiono ochronę przed HEV (światło niebieskie z zakresu 415-455 nm). Zrobiono to za pomocą nowej nanokompozytowej matrycy barwników o większej szybkości w porównaniu z poprzednimi generacjami fotochromowymi. Rezultat to od 20% (soczewka rozjaśniona) do 87% (zaciemniona) ochrony przed promieniowaniem niebieskim. Poprawiono też odporność soczewek Transitions gen8 na starzenie w porównaniu z poprzednią generacją. Po dwóch latach różnica pomiędzy starą a nową soczewką jest niezauważalna. Generalnie zasada działania fotochromowych soczewek Transitions nie zmieniła się : potrzeba światła z zakresu UV do zabarwienia i temperatury aby się rozjaśnić. Natomiast poprawiono rozmieszczenie molekuł fotochromowych w soczewce. Obecnie jest to nankompozytowa matryca, w której molekuły mogą się swobodnie poruszać. Soczewki Transitions gen8 z powłoką antyrefleksyjną maja transmitancję 94%-96% dla soczewek uszlachetnionych powłoką antyrefleksyjną– czyli są praktycznie nie do odróżnienia od soczewek bezbarwnych.

Transitions® XTRActive® Polarized.

Zastąpiły soczewki Vantage, które były niewystarczająco ciemne. Jest to fotochromowa soczewka która jest prawie przeźroczysta przy braku UV, zaciemniona w aucie jak Transitions Xtractive (na około 60%) Niestety molekuły fotochromowe spolaryzowane potrzebują UV – więc soczewki te w aucie nie mają polaryzacji i działają jak soczewki zwykłe lekko barwione. Na zewnątrz ich zaciemnienie jest mocniejsze i z polaryzacją, więc są idealne do aktywności na świeżym powietrzu.

Hoya Sensity 2 z technologią Stabilight.

Jest to warstwa fotochromowa nakładana metodą wirową (spinning) w formie specjalnego lakieru, następnie wygrzewana w celu polimeryzacji. Soczewki Sensity 2 osiągają 3 kategorię transmitancji i potrzebują około 2 minut na rozjaśnianie, co czyni je jednymi z najszybszych na rynku.

Zeiss PhotoFusion® X.

Blokują do 50% światła niebieskiego w stanie rozjaśnionym i do 94% światła niebieskiego w stanie zaciemnionym. Podobnie jak soczewki Transitions bazują na matrycy z umieszczonymi w niej molekułami fotochromowymi. Niestety firma Zeiss nie podaje dokładnie szybkości swoich soczewek, ale bazując na opisach marketingowych zbliżyły się do Transitions GEN8.

Soczewki fotochromowe SunSensors

Soczewki te występują w odmianie brązowej i szarej. Niestety z Polski są już praktycznie wycofane, można znaleźć podobne technologie , ale bez sygnowania ich konkretną marką. Materiał fotochromowy jest umieszczony w całej masie soczewki, jednak wybarwiają się jedynie molekuły pod powierzchnią. W stosunku do starszego materiału SunSensors 55 zaprojektowanego jeszcze przez oddział firmy Corning nowe materiały: SunSensors 50 (ne =1,50) , SunSensors 55 (ne =1,55) i SunSensors MR8 ; poprawiono znacznie prędkość rozjaśniania soczewki (4 minuty do 70% transmitancji), lecz uzyskano maksymalnie jedynie 2 kategorię transmitancji.

Charakterystyki transmitancji i soczewek SunsSensors w zależności od czasu (źródło: https://jp.mitsuichemicals.com/en/service/product/sunsensors.htm )