Waarom polycarbonaat het bevorzugde materiaal is voor LED-verlichting

Polycarbonaat in de LED-verlichtingsindustrie

Glas en transparante kunststoffen, met name acrylaatharsen, zijn lang gebruikt in de verlichtingsindustrie voor diverse esthetische en functionele doeleinden. Naarmate de industrie zich ontwikkelde, is LED-verlichting uitgegroeid van niche-toepassingen naar meer mainstream commercieel en residentieel gebruik, en is er een groeiende interesse in kunststoffen — met name polycarbonaat — vanwege de eigenschappen van het materiaal en de veelzijdigheid die het biedt. Polycarbonaat wordt nu gezien in diverse gebieden in LED-verlichting inclusief lenzen, optica, afdekken, kanaalletters, tekengezichten, globes, en lichtdiffusoren.

Duurzaamheid: uitgangspunt voor bescherming

Duurzaamheid is het uitgangspunt voor bescherming van de lichtbron, met name buiten. Wat nodig is, is een materiaal dat tough is. Aangezien de LED-lichtbron zelf, een vastestato-semiconductor, een veel robuuster product is dan traditionele gloeilampbronnen, moeten de materialen die de bron afdekken minstens even veerkrachtig zijn.

Polycarbonaat is veel meer impactbestendig en minder geneigd tot breuk dan andere beschikbare materialen. Het heeft uitstekende zwaartekracht, zelfs over een breed temperatuurbereik. Polycarbonaat, gebruikt voor items als kogelvrije en rellen schilden, vliegtuigkapjes, en orkaanpanelen, kan enorme impact weerstaan. In het algemeen zijn polycarbonaatharsen tien keer meer impactbestendig dan acrylaten en tot 30 keer meer impactbestendig dan glas.

Vanwege deze uitstekende zwaartekracht is polycarbonaat makkelijker te bewerken en minder geneigd tot breuk of afscheuring bij het snijden van het materiaal in vormen. In veel toepassingen is het mogelijk om te downgaugen of de dikte van een gefabriceerd deel te verminderen bij gebruik van polycarbonaat versus een ander materiaal. Dit resulteert in deelgewicht- en materiaalkostreducties, wat een meer milieuvriendelijke oplossing biedt omdat minder product gebruikt wordt en minder energie nodig is.

Optische eigenschappen

Een LED kan een erg heldere, unidirectionele bron zijn, en fabricanten hebben materialen nodig die het mogelijk maken dat het licht direct door een oppervlak schijnt voor maximale helderheid, of uniforme lichtverdeling bieden zonder bewijs van de lichtbron, voor een meer gediffund effect. Het is vaak een zorgvuldige balans om eigenschappen aan te passen, omdat materiaaltoevoegingen voor lichtdiffusie de lichttransmissie kunnen beïnvloeden, en vice versa.

De afdekking van een LED-bron regelt de hoeveelheid licht die getransporteerd of gediffunderd wordt. Klanten zoeken een materiaal dat hoge helderheid en zeer hoge zuiverheid biedt om de optimale lichttransmissie te garanderen. Afhankelijk van de toepassing, zijn fabricanten ook bezorgd over de uniformiteit van lichtverdeling.

Polycarbonaat kan op maat gemaakt worden voor specifieke behoeften van een toepassing door het compounderingsproces. Lichttransmissie groter dan 90 procent kan bereikt worden voor transparante polycarbonaatharsen. Voor polycarbonaatharsen met een lichtdiffusie-toevoeging, kan uitstekende lichtuniformiteit bereikt worden over het gehele oppervlak van het deel terwijl de heldere LED-lichtbron verborgen blijft, "hot spots" elimineerend.

Thermische stabiliteit

Verlichtingstoepassingen genereren warmte, en de nabijheid van het materiaal aan de lichtbron bepaalt de benodigde thermische eigenschappen. Hoewel LED-lichten erg energie-efficiënt zijn, genereren ze nog steeds warmte, met name voor hogere vermogen LED-lichtbronnen waar bedrijfstemperaturen 80-110 °C kunnen bereiken. Voor optica- en lenstoepassingen die nauw contact vereisen met de LED-bron, is een materiaal met uitstekende thermische stabiliteit vereist.

Polycarbonaatharsen bieden superieure thermische stabiliteit vergeleken met acrylaatharsen en kunnen gebruikt worden voor continue gebruiks temperaturen tot 120 °C.

Ontbrandingsweerstand

De eis voor ontbrandingsweerstand, of vlamvertraging, hangt af van de bedrijfstemperatuur van het toestel en de afstand van het diffusiemedium, of afdekking, van de lichtbron. Polycarbonaatharsen bieden superieure ontbrandingsweerstand voor hoogvermogen LED-lichtbronnen. Voor lagere spanning toepassingen zoals Klasse 2 Armaturen die UL 94 HB en V-2 brandbaarheidseisen vereisen, kunnen polycarbonaat, acrylaten, en styreen-gebaseerde harsen zoals styreen-acrylonitriel hars (SAN) overwogen worden als materialen voor lenzen, afdekken, en optica. Voor meer veeleisende LED-verlichtingstoepassingen zoals in Klasse 1 Armaturen, is de materiaaleis voor optica en lenzen UL V-0@1.5 – 2.0mm dikte.

Polycarbonaat is onder de enige transparante kunststofharsen die de lichttransmissie, thermische stabiliteit, en ontbrandingsweerstand bieden die vereist zijn voor deze veeleisende toepassingen tegen een redelijke kostprijs.

Ontvrijheid

Een van de voordelen van LED-verlichting is de vrijheid die het fabricanten biedt om creatief te zijn in hun productontwerp. In tegenstelling tot traditionele gloeilampverlichting, is de verlichtingsindustrie niet meer beperkt in esthetische configuratie. Kunststofmaterialen gebruikt voor behuizing of afdekking van de LED-bron kunnen in talloze vormen en maten gevormd worden door harsen/materialen te vormdoor injectiemolding en blatextrusie/thermovorming processen.

Polycarbonaat biedt deze verwerkbaarheidsoptie met een breed scala aan producten beschikbaar voor specifieke verwerkingsvereisten. Bovendien, vanwege de relatieve sterkte van polycarbonaat, kunnen delen gedowngauged worden voor gewichts-, energie-, en kostenbesparing.

UV-stabiliteit

Blootstelling aan een lichtbron heeft het potentieel om de eigenschappen van een materiaal te compromitteren. In een LED-omgeving kan deze blootstelling van twee kanten komen — de LED-bron zelf, en ook van het natuurlijke zonlicht. Deze constante blootstelling kan resulteren in degradatie van eigenschappen over tijd. Dit maakt het met name belangrijk om het juiste materiaal te selecteren voor LED-toepassingen, en bij het formuleren van materialen, het product goed UV-te stabiliseren om de impact van dit fenomeen te minimaliseren.

Polycarbonaat biedt een aantal methoden om dit te doen inclusief additieven en gelaagde films in geëxtrudeerd product.

Conclusie

De selectie van een materiaal is complex en een aantal factoren moeten overwogen worden om de juiste oplossing voor LED-verlichtingstoepassingen te garanderen. Polycarbonaat is een toonaangevende materiaalkeuze omdat het effectief enkele van de meest moeilijke uitdagingen van de LED-verlichtingsindustrie heeft aangepakt. De veelzijdigheid van het materiaal en de mogelijkheid om eigenschappen op maat te maken resulteert in een geweldige match voor fabricanten en verwerkers.