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PK玻璃取PMMA,LED灯具质料为什么是PC取胜?

泉源:LEDinside

跟着LED照明的接纳率络续爬升,照明制造商正在寻求照明运用传统质料以外的质料,以鞭策立异设想和形状、提高效率、战胜连续的本钱停滞。固然传统上制造商在固态照明(SSL)运用中运用散甲基丙烯酸甲酯(PMMA)- 接着是玻璃。如今,聚碳酸酯树脂(PC)愈来愈多天成为透镜、灯罩、灯管、导管柱、扩散器和反射器。今天,约莫90%的替换白炽灯的改装LED灯由PC质料制成。

LED设计人员经由过程选择PC(而非玻璃和PMMA)实现了多项上风,包孕更强的抗打击性和耐热性、可燃性品级进步和增添设想灵活性。固然玻璃和PMMA由于其高透光率和强耐候性而取PC连结合作,然则最新的专业PC正在敏捷缩小差异。作为LED装备的候选质料,聚碳酸酯对玻璃和PMMA组成了伟大的应战,而且正在鞭策室庐、贸易和户外LED设想的前进。

PC翻开室庐市场

很多国度曾经最先过渡,阔别传统照明源,那要归功于消费者对节能加排的高度存眷,和当局法例鞭策逐渐镌汰低效率的灯胆。然则,要念周全替换白炽灯和紧凑型荧光灯(CFL) ,LED必需处理本钱题目,本钱仍旧是其进入群众室庐市场的重要停滞之一。因为需求增进,消费者需求看到并相识投资有更长使用寿命的手艺带来的优点。

耐用性和耐打击性是室庐情况中的主要尺度,由于住民安装灯时掉落或对改换灯处置惩罚欠妥的状况很常见。PC供应的耐打击性,在实验室中抗弯打击突破样品时用kJ/m2(千焦耳/平方米)停止丈量,显着高于玻璃和PMMA。在现实打击丈量中,PC的机能凌驾PMMA的10倍,玻璃的30倍。

运用PC消费的LED装配也比运用PMMA消费的更平安,后者在阻燃性和耐热性方面显示欠安。凭据UL 94尺度,某些PC得到了“5VA”品级,那是阻燃性的最高等级。另一方面,PMMA得到UL 94评级的“HB”,那是排名中最低的。另外,PC能够在高达130°C的温度下一连运用,而PMMA只能到达90°C。表1总结了PC和PMMA的主要特性,供固态照明产物开发人员参考。

表1. PC和PMMA的规格对照。

发生更温和的固态照明

为了在室庐情况中增添对LED的需求,照明设计师借必需处理LED照明设备的质量问题,使灯光更温和,更靠近于白炽灯胆。具有乳白色或磨砂结果的散布质料能够屏障LED光源,有助于均匀分布光芒并削减眩光。如果没有散布,LED光源会发生扎眼的红色亮点。

同时,设计人员必需均衡温和白光的美学需求取光流传之间的干系。太多的散布能够意味着过分的光照度丧失,使灯胆效力低落。

PC善于在散布取光流传之间获得玄妙的均衡。新一代聚碳酸酯能够屏障热点而不影响光透射。当用于LED球罩或透镜盖时,PC供应有用的散布,无需二次镜片或组件,从而消弭本钱、复杂性和重量。运用PMMA制造的扩散器一般需求多个组件,增添了LED设想的重量和复杂性。

表2显现了现今LED设计人员可用的PC级别供应的透射和光散射。通明级别的SABIC的LEXAN LUX C树脂产物供应了1 mm 91.5%的光传输,比传统PC的89%有明显的改进,仅次于92%的PMMA。关于需求更大散布的照明运用,LEXAN LUX C树脂散布级可将光芒散布(表2所示)为光散射度(DLD),或观察到入射光亮度的一半的角度,而不明显削减光传输。

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表2.通明和散布PC品级的透光率和光散射度。

发明照明匀称性和一致性也给产业和贸易用LED带来难题,但PC曾经证实在这些情况中是有用的。Intematix公司是一家LED照明荧光质料和光学器件的制造商,该公司选择了SABIC的通明、散布和反射级别的LEXAN LUX树脂,去建造ChromaLit线性照明体系(图1)。

图1. Intematix公司的ChromaLit照明体系运用近程荧光粉手艺和基于聚碳酸酯的光学元件。

ChromaLit接纳近程荧光粉手艺,该手艺运用取蓝色LED能源星散的荧光粉组件,以发生更好的光散布。荧光粉取能量源的星散发生了更好的照明匀称性。ChromaLit线性体系供应天然匀称的下品格光,取最有效率的蓝色LED一同运用时,体系的转换成效可高达215 lm/w或高达163 lm/W。

贸易照明的设想灵活性

贸易和产业用LED灯具制造商也面对很多取室庐市场雷同的应战。照明设计必需适用、有吸引力并且轻巧,同时借供应高光效和光匀称性。

为了到达这些庞大的尺度,制造商在寻觅能够供应设想灵活性的质料,在这个范畴玻璃和PMMA落伍于PC。特别是,PC能够用于消费尖角和凹口 – 这类设想特性进一步强化了PMMA在打击强度方面的缺点。另外,PMMA不克不及像PC那样在天花板LED运用中保持高度的耐久性和硬度,如图2所示。

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图2. 玻璃和PMMA没法实现PC那样的尖角和凹口,也不能像PC那样在天花板LED运用中保持高度的耐久性和硬度。

与其他质料(如玻璃)比拟,PC也可用于卡扣合营运用。取粘合剂组件差别,运用卡扣衔接制成的LED灯和灯具能够轻松天拆卸而不会损坏零件,从而低落生命周期本钱和情况影响。有关生命周期影响的更多信息,请拜见表3。

表3. LEXAN树脂取PMMA的情况影响和生命周期的对照。

贸易LED设计师面对的另一个基础停滞是开释光学系统内部的光,这类设想缺点可削减光输出,同时发生不必要的热量,从而低落装备的可靠性和使用寿命。由PC制成的透镜具有下折射率,能够资助优化光提取,而且借能够将反射器集成到LED模块中,从而实现更薄的透镜和更沉的设想。运用PC透镜,PC反射器也能够有效地集成到光学系统中。经由过程运用透镜和反射镜,将LED模块的照度最大化,PC显着优于PMMA。

PC借为制造商供应了加工要领的选择,从注塑和吹塑成型到挤出,支撑模内注色,构成静态的和蜿蜒的外形。固然PMMA也能够经由过程种种要领停止处置惩罚,然则考虑到环球变温煦总能源需求,PC质料在可持续发展和生命周期影响方面上风更显着(见表3中的碳条目)。

进步户外LED机能

LED愈来愈多天用于修建照明、内部和街道照明和汽车运用。在面对取室庐和产业情况雷同的很多应战的同时,室外LED设想必需处理临时袒露于太阳、雨、风、热、干和严寒的影响。

固然PMMA关于天色和紫外线(UV)辐射抗性方面显示优于PC,但PC仍旧在这些范畴与得了希望。比方,SABIC的LEXAN SLX树脂专门设想用于缩小PC和PMMA之间在户外运用中的差异。LEXAN SLX树脂能够反抗因为紫外线暴光而泛起的变黄,而且连结其光芒度、色彩稳定性和机械性能的工夫比尺度PC少五倍以上。尺度PC因为紫外线照耀而升级,低落元件的延展性并使其变脆。图3中的室外照明透镜显现了用LEXAN SLX树脂和尺度PC制成的组件在用紫外线(UV)暴光2900小时后的变黄对照。为了捕获差别,将透镜安排在装有175W金属卤化(MH)灯的热室中,在折射器上在120℃下安排2900小时。

图3.  LEXAN SLX树脂(左)取运用UV添加剂的尺度PC(左)。

聚碳酸酯的演化

PC手艺的前进明显进步了PC关于LED的适用性。质料制造商如SABIC曾经投资开辟PC质料,经由过程更沉的重量、更好的机械性能、更高的雅观性和更少的主要操纵去扩大设想自由度。

图4将SABIC的LEXAN LUX树脂品级取接纳UV添加剂的尺度PC的热老化停止对照。当在130℃下测试达5000小时时,取测试的两个品级的LEXAN LUX树脂(2180T和2110T)比拟,尺度PC显现出更大的色移 – 经由过程增量Yi的增添或黄色指数去示意。

图4. 2.5 mm质料在130°C热老化后的色挪动。

因为LED器件寿命稀奇少(长达10-15年),寿命也是LED元件和质料的一个关键因素。如图5所示,SABIC的LEXAN LUX树脂品级在热老化2000小时后,其传输百分比优于尺度PC。

图5. 2.5 mm质料在130°C热老化后的透光率偏向。

运用聚碳酸酯

固然折射率(RI)的差别必需思索在内,然则设计人员和OEM厂商能够用取PMMA和玻璃开辟产物的体式格局开辟产物。只管能够运用雷同的展望建模东西,SABIC借能够供应双向散射散布函数(BSDF)文件,使产物工程师能够展望其设想的通明质料和散布质料的效果。另外,PC借能够运用取PMMA雷同范例的模塑机 – 打针成型机、挤出机和吹塑机 – 停止处置惩罚。运用相符UL 94阻燃品级的PC也能够收缩产物开辟工夫,并能够消弭对装备熄灭测试的需求。

固然LED手艺的将来很灼烁,但仍处于相对较早的发展阶段,还没有实现大规模市场打破,进而成为室庐、贸易和户外情况中的重要照明情势。然则,制造商和工程师们正在正面这些应战,天天都邑泛起令人兴奋的新设想。处理LED行业庞大且络续转变的规格,需求络续投入新的和革新的PC质料。

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