與丙烯酸和玻璃相比 聚碳酸酯在LED管的應(yīng)用強(qiáng)在哪？
文章來(lái)源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2017-10-19
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用于傳統(tǒng)線性管照明的替代品所需要的外殼和光學(xué)材料得跟內(nèi)部的LED源一樣堅(jiān)固,。在本文中,，BILL MARSHALL解釋了聚碳酸酯為L(zhǎng)ED管提供的各種優(yōu)勢(shì)。
熒光管照明在辦公室和工廠等商業(yè)環(huán)境中已經(jīng)普遍存在,。雖然這種照明有效,，但現(xiàn)在的趨勢(shì)是更換管燈，因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展到更先進(jìn)的LED照明,。LED照明是非常理想的,，因?yàn)樗男矢摺⑹褂脡勖L(zhǎng),。用LED管替換普通的熒光線性燈,，以利用固態(tài)照明（SSL）技術(shù)提供的流明功率比，口碑,，在設(shè)計(jì)和光學(xué)方面帶來(lái)了挑戰(zhàn),。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)， led服裝照明,，照明制造商通常與材料供應(yīng)商合作,，并使用先進(jìn)的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的透鏡美觀,、裝配方法和光學(xué)性能。這讓他們?cè)谛阅芎统杀痉矫嬗懈?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),。
在本文中,，我們將討論聚碳酸酯在LED中的使用，描述其物理和光學(xué)性質(zhì)以及為L(zhǎng)ED照明設(shè)計(jì)人員提供的其他功能,。
為了生產(chǎn)LED燈管的材料,，需要考慮一些標(biāo)準(zhǔn)。塑料已經(jīng)成為首選的材料,，特別是聚碳酸酯,，因?yàn)樗哂歇?dú)特的特性并且能提供多功能性�,？紤]的事項(xiàng)包括光學(xué)性能,、機(jī)械性能、安全性和設(shè)計(jì)靈活性,。這些都在本文中會(huì)逐一介紹,。
光學(xué)性能
LED可以是非常明亮的單向源，LED照明品牌,，制造商需要的材料要么能讓光直接通過(guò)表面照射以獲得最大亮度,，要么提供均勻的光分布。LED制造商和設(shè)計(jì)師們都知道,，很難找到一種既能隱藏LED光源又能讓光以最佳水平傳輸?shù)牟牧�,。這不僅對(duì)于美學(xué)而言是重要的，而且確保了最佳的能源效率,。
LED源的覆蓋層調(diào)節(jié)發(fā)射或擴(kuò)散的光量,。客戶經(jīng)常尋找可以提供高清晰度和純度的材料,，以確保最佳的光透射和最大的效率,。但是，制造商也關(guān)注光分布的一致性,。聚碳酸酯可以根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整,，通過(guò)復(fù)合過(guò)程以符合應(yīng)用的特定要求。對(duì)于透明聚碳酸酯樹(shù)脂,，透光率可達(dá)90％以上,。在一些情況下，聚碳酸酯樹(shù)脂含有光擴(kuò)散添加劑,，它們通常是具有特定幾何形狀,、粒度和折射率的聚合材料，有助于平衡所需的光透射和光擴(kuò)散,。對(duì)于這些聚碳酸酯樹(shù)脂,，LED筒燈,，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的光均勻性，商業(yè)照明燈具,，同時(shí)隱藏LED光源,，從而消除“熱點(diǎn)”。
為了實(shí)現(xiàn)最佳的光分布,，既滿足供應(yīng)商的需求又滿足終端用戶的期望,，在開(kāi)始LED鏡片或外殼生產(chǎn)之前,，要進(jìn)行測(cè)試,，以準(zhǔn)確量化這些聚碳酸酯樹(shù)脂的光透射率和光擴(kuò)散率。在確定D50角（即透射光數(shù)量在該角度時(shí),，國(guó)際資訊,，是0°透射光數(shù)量的50％）時(shí)，使用可變角度光度計(jì)及直接光源測(cè)量樣品中不同濃度水平下不同光擴(kuò)散劑的效果,。開(kāi)發(fā)人員根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)選擇合適的擴(kuò)散技術(shù),。
圖1：通過(guò)測(cè)量相對(duì)透射率（百分比）來(lái)評(píng)估LED管材料的擴(kuò)散性。
調(diào)整性能通常是一個(gè)謹(jǐn)慎的平衡,，因?yàn)橛糜诠鈹U(kuò)散的材料添加劑可以影響光透射和照明的效率,，室外照明，LED照明企業(yè),，反之亦然,。
機(jī)械性能
LED是固態(tài)器件，沒(méi)有脆弱的部件或細(xì)絲,，店鋪照明,，因此非常堅(jiān)固。 此外,，LED相對(duì)于傳統(tǒng)光源來(lái)說(shuō)具有非常長(zhǎng)的使用壽命,。聚碳酸酯有優(yōu)異的韌性，遠(yuǎn)優(yōu)于丙烯酸和玻璃,，是用作鏡片,、蓋板或外殼的理想材料，國(guó)際資訊,， led商業(yè)照明,，可確保LED燈或燈具在使用壽命期內(nèi)不損壞。
雖然玻璃和丙烯酸樹(shù)脂分別滿足了LED照明的一些要求,，LED射燈,，如圖2所示，但是它們?cè)跊_擊和耐熱性以及設(shè)計(jì)靈活性方面顯得不足,。相反,，聚碳酸酯和聚碳酸酯共混物越來(lái)越被認(rèn)為是LED應(yīng)用的理想起點(diǎn),，因?yàn)樗鼈兙哂斜匾幕拘阅埽⑶铱梢杂闷渌麊误w,、聚合物或添加劑定制使用,，以滿足特定的性能要求。
圖2. 與聚丙烯和玻璃相比,，聚碳酸酯在LED管照明中的主要特性,。
UL（安全）要求
LED管不僅用作光學(xué)部件，而且作為外殼,。由于使用LED技術(shù),，電子元件放置在內(nèi)部，所以管需要符合UL 94標(biāo)準(zhǔn),。標(biāo)準(zhǔn)燈泡并非如此,。
抗引燃性或阻燃性的要求取決于UL標(biāo)準(zhǔn)。大功率LED光源的工作溫度高達(dá)80-110℃,。聚碳酸酯樹(shù)脂為這些類型的操作條件提供優(yōu)異的抗引燃性,。對(duì)于需要UL 94 HB和V-2可燃性要求的2類電源的低壓應(yīng)用，聚碳酸酯,、丙烯酸和苯乙烯類樹(shù)脂（如苯乙烯丙烯腈SAN）可以認(rèn)為是透鏡,、蓋板和光學(xué)器件的材料。對(duì)于使用1類電源的更苛刻的LED照明應(yīng)用,，光學(xué)器件和透鏡的材料要求為UL V-0,，在某些情況下為UL 5VA。為了確保所需的阻燃性和符合相關(guān)的UL 94等級(jí),，組件必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試,。
測(cè)試包括使用藍(lán)色火焰，為了達(dá)到所需的可燃性等級(jí),，在適當(dāng)?shù)谋┞稌r(shí)間加到樣品上,。總?cè)紵龝r(shí)間,、滴量,、燃燒和發(fā)光燃燒水平以及棉花點(diǎn)燃水平都根據(jù)評(píng)級(jí)要求進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于UL 94 V-O認(rèn)證,，將1毫米厚的樣品暴露于20毫米的火焰10秒鐘,，高質(zhì)量，取出30秒,，然后再次暴露10秒,。測(cè)試的設(shè)置如圖3所示。5VA的認(rèn)證需要更嚴(yán)格的測(cè)試，更嚴(yán)格的要求,。在測(cè)試中,，將125毫米的火焰放在方形斑塊樣品（2.5-3毫米厚度）上5秒，并移除5秒,，重復(fù)該過(guò)程五次,。
圖3. LED管材料V級(jí)UL94測(cè)試設(shè)置。
聚碳酸酯屬于透明塑料樹(shù)脂,，以合理的成本為這些苛刻的應(yīng)用提供所需的透光性,、熱穩(wěn)定性和抗引燃性。事實(shí)上,，聚碳酸酯樹(shù)脂具有非常廣泛的UL可燃性要求,，這是其他透明或輕質(zhì)漫射塑料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。聚碳酸酯可用于HB,、V2,、V0和5VA的UL 94可燃性等級(jí),。
設(shè)計(jì)靈活
盡管LED管在通用照明應(yīng)用中越來(lái)越多地使用,，但是LED管沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)形狀，為了達(dá)到期望值,，就需要設(shè)計(jì)靈活,。LED照明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是制造商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中具有高度自由的創(chuàng)造性。與傳統(tǒng)的白熾燈不同,，照明行業(yè)不再受制于美學(xué)設(shè)計(jì),，綠色照明，設(shè)計(jì)師實(shí)際上可以“塑造光”,。塑料材料可用于裝LED源或覆蓋LED源,，可以通過(guò)注塑、吹塑等工藝形成無(wú)數(shù)的形狀和尺寸,。
聚碳酸酯提供了靈活的設(shè)計(jì)選擇,，可提供用于各種特定加工要求的產(chǎn)品。此外,，由于聚碳酸酯的相對(duì)強(qiáng)度和韌性,，部件的重量、能量和成本可以進(jìn)行降低,。如前所述,，由于薄擴(kuò)散透鏡允許更多的光通過(guò)，因此聚碳酸酯能夠制入非常薄的部件也為照明應(yīng)用提供了巨大的優(yōu)勢(shì),，從而改善了流明輸出和更高的功效,，這是光學(xué)工程師非常期望的。
小結(jié)