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PK玻璃与PMMA LED灯具材料为何是PC取胜?

导读: LED设计人员通过选择PC(而非玻璃和PMMA)实现了多项优势,包括更强的抗冲击性和耐热性、可燃性等级提高和增加设计灵活性。

随着LED照明的采用率不断攀升,照明制造商正在追求照明应用传统材料之外的材料,以推动创新设计和外形、提高效率、克服持续的成本障碍。虽然传统上制造商在固态照明(SSL)应用中使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)- 接着是玻璃。现在,聚碳酸酯树脂(PC)越来越多地成为透镜、灯罩、灯管、导管柱、扩散器和反射器。今天,大约90%的替代白炽灯的改装LED灯由PC材料制成。

LED设计人员通过选择PC(而非玻璃和PMMA)实现了多项优势,包括更强的抗冲击性和耐热性、可燃性等级提高和增加设计灵活性。虽然玻璃和PMMA由于其高透光率和强耐候性而与PC保持竞争,但是最新的专业PC正在迅速缩小差距。作为LED设备的候选材料,聚碳酸酯对玻璃和PMMA构成了巨大的挑战,并且正在推动住宅、商业和户外LED设计的进步。

PC打开住宅市场

许多国家已经开始过渡,远离传统照明源,这要归功于消费者对节能减排的高度关注,以及政府法规推动逐步淘汰低效率的灯泡。但是,要想全面替代白炽灯和紧凑型荧光灯(CFL) ,LED必须解决成本问题,成本仍然是其进入大众住宅市场的主要障碍之一。由于需求增长,消费者需要看到并了解投资有更长使用寿命的技术带来的好处。

耐用性和耐冲击性是住宅环境中的重要标准,因为居民安装灯时掉落或对更换灯处理不当的情况很常见。PC提供的耐冲击性,在实验室中抗弯冲击打破样品时用kJ/m2(千焦耳/平方米)进行测量,明显高于玻璃和PMMA。在实际冲击测量中,PC的性能超过PMMA的10倍,玻璃的30倍。

使用PC生产的LED装置也比使用PMMA生产的更安全,后者在阻燃性和耐热性方面表现不佳。根据UL 94标准,某些PC获得了“5VA”等级,这是阻燃性的最高等级。另一方面,PMMA获得UL 94评级的“HB”,这是排名中最低的。此外,PC可以在高达130°C的温度下连续使用,而PMMA只能达到90°C。表1总结了PC和PMMA的重要特性,供固态照明产品开发人员参考。

表1. PC和PMMA的规格比较

产生更柔和的固态照明

为了在住宅环境中增加对LED的需求,照明设计师还必须解决LED照明设备的质量问题,使灯光更柔和,更接近于白炽灯泡。具有乳白色或磨砂效果的扩散材料可以屏蔽LED光源,有助于均匀分布光线并减少眩光。假如没有扩散,LED光源会产生刺眼的白色亮点。

同时,设计人员必须平衡柔和白光的美学需求与光传播之间的关系。太多的扩散可能意味着过度的光照度损失,使灯泡效率降低。

PC擅长在扩散与光传播之间取得微妙的平衡。新一代聚碳酸酯可以屏蔽热点而不影响光透射。当用于LED球罩或透镜盖时,PC提供有效的扩散,无需二次镜片或组件,从而消除成本、复杂性和重量。使用PMMA制造的扩散器通常需要多个组件,增加了LED设计的重量和复杂性。

表2显示了当今LED设计人员可用的PC级别提供的透射和光散射。透明级别的SABIC的LEXAN LUX C树脂产品提供了1 mm 91.5%的光传输,比传统PC的89%有显著的改善,仅次于92%的PMMA。对于需要更大扩散的照明应用,LEXAN LUX C树脂扩散级可将光线扩散(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,而不显著减少光传输。

表2.透明和扩散PC等级的透光率和光散射度

创造照明均匀性和一致性也给工业和商业用LED带来困难,但PC已经证明在这些环境中是有效的。Intematix公司是一家LED照明荧光材料和光学器件的制造商,该公司选择了SABIC的透明、扩散和反射级别的LEXAN LUX树脂,来制作ChromaLit线性照明系统(图1)。

图1. Intematix公司的ChromaLit照明系统使用远程荧光粉技术和基于聚碳酸酯的光学元件

ChromaLit采用远程荧光粉技术,该技术使用与蓝色LED能源分离的荧光粉组件,以产生更好的光扩散。荧光粉与能量源的分离产生了更好的照明均匀性。ChromaLit线性系统提供自然均匀的高品质光,与最有效率的蓝色LED一起使用时,系统的转换功效可高达215 lm/w或高达163 lm/W。

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