Почему поликарбонат является предпочтительным материалом для светодиодного освещения

Уильям Маршалл, Стайрон, Мидленд, Мичиган

Стекло и прозрачные пластики, особенно акриловые смолы, издавна используются в светотехнической промышленности для различных эстетических и функциональных целей. По мере развития отрасли светодиодное освещение (LED) перешло от нишевых применений к более массовому коммерческому и жилому использованию, а интерес к пластикам, особенно к поликарбонату, растет из-за свойств материала и универсальности, которую он обеспечивает. В настоящее время поликарбонат используется в различных областях светодиодного освещения, включая линзы, оптику, крышки, объемные буквы, лицевую сторону вывесок, плафоны и светорассеиватели.

Световой знак и фонарик отражают два свойства, которые необходимы производителям и формовщикам светодиодного освещения при выборе материалов:прозрачность для обеспечения отличного пропускания света и материал, который позволяет источнику света равномерно рассеиваться, чтобы на поверхности не было никаких «горячих точек».

Механическая целостность и долговечность продукта — это качества, которые заставили промышленность сосредоточиться на поликарбонате. Определенные характеристики поликарбоната, такие как термостойкость и прозрачность, важны в индустрии светодиодного освещения. Но поскольку производство светодиодного источника света относительно дорого и может прослужить до десяти лет, производители и дизайнеры в первую очередь обеспокоены тем, чтобы материал, используемый для осветительной линзы или крышки, прослужил столько же времени, сколько служит светодиодный источник света, — чтобы защитить дорогостоящий источник света.

На основе испытаний компании Styron по стандарту ISO 180/A (испытательные образцы толщиной 2 мм). Полные протоколы и результаты доступны по запросу.

В этой статье обсуждаются важные соображения при выборе материала для использования в светодиодных осветительных решениях. В нем основное внимание уделяется преимуществам поликарбоната и тому, почему производители и формовщики считают поликарбонат идеальным выбором для использования со светодиодным освещением.

При выборе поликарбоната в первую очередь необходимо учитывать сферу применения. Как будет использоваться поликарбонат? Как будет размещаться источник? Сегодня возможности использования светодиодных источников света практически безграничны. Светодиодные фонари можно увидеть в вывесках и буквах на витринах магазинов, в сигналах светофора, встраиваемых светильниках, рабочих светильниках, торговых и холодильных витринах, уличных и площадных светильниках, дисплеях и мониторах ЖК-телевизоров, мобильных устройствах и во многих других приложениях. При разработке чехлов, линз или оптики для этих разнообразных применений необходимо учитывать возможности материалов — долговечность, оптические свойства, термическую стабильность, стойкость к воспламенению, гибкость конструкции и устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Какова среда светодиодного источника? Каким элементам он должен противостоять? Это некоторые другие соображения.

Долговечность

Долговечность является отправной точкой для защиты источников света, особенно вне помещения. Нужен прочный материал. Поскольку сам светодиодный источник света, твердотельный полупроводник, является гораздо более надежным продуктом, чем традиционные лампы накаливания, материалы, используемые для покрытия источника, должны быть как минимум такими же прочными.

Поликарбонат гораздо более ударостоек и менее склонен к поломке, чем другие доступные материалы. Он обладает исключительной прочностью даже в широком диапазоне температур. Поликарбонат, который используется для изготовления таких предметов, как пуленепробиваемые щиты и защитные щиты, навесы самолетов и панели для защиты от ураганов, может выдерживать огромные удары. В целом поликарбонатные смолы в десять раз более ударопрочны, чем акрил, и в 30 раз более ударопрочны, чем стекло.

Благодаря этой выдающейся прочности с поликарбонатом легче работать, и он менее склонен к поломке или сколам при резке материала на фигурки. Во многих случаях можно уменьшить толщину изготовленной детали при использовании поликарбоната по сравнению с другим материалом. Это приводит к снижению веса детали и стоимости материалов, что обеспечивает более экологически чистое решение, поскольку используется меньше продукта и требуется меньше энергии.

Оптические свойства

На основе испытаний Stryon с использованием ASTM D 1003. Полные протоколы и результаты доступны по запросу.

Светодиод может быть очень ярким однонаправленным источником, и производителям нужны материалы, которые либо позволяют свету проходить прямо через поверхность для максимальной яркости, либо обеспечивают равномерное распределение света без признаков источника света для более рассеянного эффекта. Зачастую корректировка свойств требует тщательного баланса, поскольку добавки материала, способствующие рассеиванию света, могут влиять на пропускание света, и наоборот.

На основе испытаний Stryon с использованием следующих методов:точка размягчения по Вика, ISO 306B (B/50); Температура теплового отклонения (HDT), ISO 75 (1,82 МПа, без отжига); Массовый расход расплава (MFR), ISO 1133 (300°C/1,2 кг). Полные протоколы и результаты доступны по запросу.

Покрытие светодиодного источника регулирует количество передаваемого или рассеиваемого света. Клиенты ищут материал, который обеспечивает высокую прозрачность и очень высокую чистоту, чтобы обеспечить оптимальное светопропускание. В зависимости от применения производители также заботятся о равномерности распределения света.

Поликарбонат можно адаптировать к конкретным потребностям конкретного применения посредством процесса компаундирования. Светопропускание более 90 процентов может быть достигнуто для прозрачных поликарбонатных смол. При использовании поликарбонатных смол, содержащих светорассеивающую добавку, можно добиться превосходной однородности света по всей поверхности детали, одновременно скрывая яркий светодиодный источник света и устраняя «горячие точки».

Термическая стабильность

Осветительные приборы генерируют тепло, а близость материала к источнику света определяет необходимые тепловые свойства. Хотя светодиодные светильники очень энергоэффективны, они все равно выделяют тепло, особенно это касается более мощных светодиодных источников света, рабочая температура которых может достигать 80–110 °C. Для оптики и линз, требующих тесного контакта с источником светодиода, требуется материал с превосходной термостабильностью.

Поликарбонатные смолы обладают превосходной термической стабильностью по сравнению с акриловыми смолами и могут использоваться при температуре постоянного использования до 120 °C.

Сопротивление воспламенению

Требование к воспламеняемости или огнестойкости зависит от рабочей температуры прибора и расстояния рассеивающей среды или покрытия от источника света. Поликарбонатные смолы обеспечивают превосходную устойчивость к воспламенению для мощных светодиодных источников света. Для применений с низким напряжением, таких как светильники класса 2, требующие требований к воспламеняемости UL 94 HB и V-2, в качестве материалов для линз, крышек и оптики можно рассматривать поликарбонат, акриловые смолы и смолы на основе стирола, такие как стирол-акрилонитрильная смола (SAN). Для более требовательных применений светодиодного освещения, таких как светильники класса 1, требования к материалам для оптики и линз составляют UL V-0 при толщине 1,5–2,0 мм.

Поликарбонат — одна из немногих прозрачных пластиковых смол, которые обеспечивают светопропускание, термическую стабильность и устойчивость к воспламенению, необходимые для этих требовательных применений, по разумной цене.

Гибкость дизайна

Одним из преимуществ светодиодного освещения является свобода, которую оно дает производителям для творческого подхода к дизайну своей продукции. В отличие от традиционных ламп накаливания, светотехническая промышленность больше не ограничена эстетической конфигурацией. Пластмассовым материалам, используемым для корпуса или покрытия светодиодного источника, можно придавать бесчисленные формы и размеры путем формования смол/материалов посредством процессов литья под давлением и листовой экструзии/термоформования.

Поликарбонат предлагает этот вариант технологичности с широким спектром продуктов, доступных для конкретных требований обработки. Кроме того, из-за относительной прочности поликарбоната размеры деталей можно уменьшить для экономии веса, энергии и затрат.

УФ-стабильность

Воздействие источника света может привести к ухудшению свойств материала. В светодиодной среде это воздействие может исходить с двух сторон:от самого светодиодного источника, а также от естественного солнечного света. Такое постоянное воздействие может со временем привести к ухудшению свойств. Поэтому особенно важно выбрать правильный материал для применения светодиодов, а также при разработке материалов правильно стабилизировать продукт к УФ-излучению, чтобы минимизировать влияние этого явления.

Поликарбонат предлагает ряд способов сделать это, включая добавки и слоистые пленки в экструдированном продукте.

Выбор материала сложен, и необходимо учитывать ряд факторов, чтобы обеспечить правильное решение для светодиодного освещения. Поликарбонат является лучшим выбором материала, поскольку он эффективно решает некоторые из наиболее сложных задач индустрии светодиодного освещения. Универсальность материала и возможность индивидуальной настройки свойств обеспечивают идеальное соответствие потребностям производителей и формовщиков.

О компании

Styron — глобальная компания по производству материалов, портфель продуктов которой объединяет предприятия по производству пластмасс, каучука и латекса, которые имеют общее сырье, операции, клиентов и конечных пользователей. Компания предоставляет устойчивые решения в таких отраслях, как бытовая техника, автомобилестроение, строительство, ковровое покрытие, коммерческий транспорт, бытовая электроника, потребительские товары, электротехника и освещение, медицина, упаковка, бумага и картон, резиновые изделия и шины. Компания объявила о планах изменить название компании на Trinseo, которое вступит в силу в конце 2011 года.