PC在LED管的應(yīng)用中比對手到底強在哪？

　　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)在的趨勢是更換管燈，因為技術(shù)發(fā)展到更先進的LED照明。LED照明是非常理想的，因為它的效率高、使用壽命長。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，在設(shè)計和光學(xué)方面帶來了挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，照明制造商通常與材料供應(yīng)商合作，并使用先進的材料來實現(xiàn)期望的透鏡美觀、裝配方法和光學(xué)性能。這讓他們在性能和成本方面有競爭優(yōu)勢。

　　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LED照明設(shè)計人員提供的其他功能。

　　為了生產(chǎn)LED燈管的材料，需要考慮一些標準。塑料已經(jīng)成為首選的材料，特別是聚碳酸酯，因為它具有獨特的特性并且能提供多功能性。考慮的事項包括光學(xué)性能、機械性能、安全性和設(shè)計靈活性。這些都在本文中會逐一介紹。

　　光學(xué)性能

　　LED可以是非常明亮的單向源，制造商需要的材料要么能讓光直接通過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)射或擴散的光量?？蛻艚?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)具體需求進行調(diào)整，通過復(fù)合過程以符合應(yīng)用的特定要求。對于透明聚碳酸酯樹脂，透光率可達90％以上。在一些情況下，聚碳酸酯樹脂含有光擴散添加劑，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散。對于這些聚碳酸酯樹脂，可以實現(xiàn)優(yōu)異的光均勻性，同時隱藏LED光源，從而消除“熱點”。

　　為了實現(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，在開始LED鏡片或外殼生產(chǎn)之前，要進行測試，以準確量化這些聚碳酸酯樹脂的光透射率和光擴散率。在確定D50角（即透射光數(shù)量在該角度時，是0°透射光數(shù)量的50％）時，使用可變角度光度計及直接光源測量樣品中不同濃度水平下不同光擴散劑的效果。開發(fā)人員根據(jù)測量的數(shù)據(jù)選擇合適的擴散技術(shù)。

　　圖1：通過測量相對透射率（百分比）來評估LED管材料的擴散性。

　　調(diào)整性能通常是一個謹慎的平衡，因為用于光擴散的材料添加劑可以影響光透射和照明的效率，反之亦然。

　　機械性能

　　LED是固態(tài)器件，沒有脆弱的部件或細絲，因此非常堅固。 此外，LED相對于傳統(tǒng)光源來說具有非常長的使用壽命。聚碳酸酯有優(yōu)異的韌性，遠優(yōu)于丙烯酸和玻璃，是用作鏡片、蓋板或外殼的理想材料，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脂分別滿足了LED照明的一些要求，如圖2所示，但是它們在沖擊和耐熱性以及設(shè)計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越被認為是LED應(yīng)用的理想起點，因為它們具有必要的基本性能，并且可以用其他單體、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標準。標準燈泡并非如此。

　　抗引燃性或阻燃性的要求取決于UL標準。大功率LED光源的工作溫度高達80——110℃。聚碳酸酯樹脂為這些類型的操作條件提供優(yōu)異的抗引燃性。對于需要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脂（如苯乙烯丙烯腈SAN）可以認為是透鏡、蓋板和光學(xué)器件的材料。對于使用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，組件必須經(jīng)過嚴格的測試。

　　測試包括使用藍色火焰，為了達到所需的可燃性等級，在適當?shù)谋┞稌r間加到樣品上。總?cè)紵龝r間、滴量、燃燒和發(fā)光燃燒水平以及棉花點燃水平都根據(jù)評級要求進行測量。對于UL 94 V——O認證，將1毫米厚的樣品暴露于20毫米的火焰10秒鐘，取出30秒，然后再次暴露10秒。測試的設(shè)置如圖3所示。5VA的認證需要更嚴格的測試，更嚴格的要求。在測試中，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)該過程五次。

　　圖3. LED管材料V級UL94測試設(shè)置。

　　聚碳酸酯屬于透明塑料樹脂，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。事實上，聚碳酸酯樹脂具有非常廣泛的UL可燃性要求，這是其他透明或輕質(zhì)漫射塑料無法實現(xiàn)的。聚碳酸酯可用于HB、V2、V0和5VA的UL 94可燃性等級。

　　設(shè)計靈活

　　盡管LED管在通用照明應(yīng)用中越來越多地使用，但是LED管沒有標準形狀，為了達到期望值，就需要設(shè)計靈活。LED照明的一個優(yōu)點是制造商在產(chǎn)品設(shè)計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，設(shè)計師實際上可以“塑造光”。塑料材料可用于裝LED源或覆蓋LED源，可以通過注塑、吹塑等工藝形成無數(shù)的形狀和尺寸。

　　聚碳酸酯提供了靈活的設(shè)計選擇，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強度和韌性，部件的重量、能量和成本可以進行降低。如前所述，由于薄擴散透鏡允許更多的光通過，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，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)

　　為LED照明應(yīng)用選擇的材料對實現(xiàn)LED的核心優(yōu)勢具有重要影響。傳統(tǒng)上，會使用玻璃、丙烯酸和塑料，至于選擇哪種材料，會根據(jù)特定部件的功能、應(yīng)用需要承受的環(huán)境、LED芯片的特性以及法規(guī)要求。塑料已經(jīng)成為首選材料，使OEM和模具生產(chǎn)商有機會從LED技術(shù)中獲得最大的收益。

　　用于LED管透鏡的材料需要提供一系列性能，包括LED熱點隱藏、均勻的光擴散、最大的光透射率、制造簡易通用，同時也滿足UL的可燃性要求。聚碳酸酯基光擴散樹脂特別適合滿足所有這些要求，光學(xué)工程師可以開發(fā)出具有優(yōu)異能源效率、更加堅固的LED管，確保LED管能承受LED光源的長使用壽命。