Hợp chất nhựa khuếch tán ánh sáng cho đèn LED
Những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ đèn LED nhờ vào sự hứa hẹn tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, tăng tuổi thọ bóng đèn và không sử dụng các kim loại nặng như thủy ngân. Mặc dù có rất nhiều lợi ích nhưng đèn LED tiêu chuẩn tạo ra ánh sáng một chiều khiến nhiều người tiêu dùng thấy chói và thiếu ấm áp. Để giảm độ chói và khuếch tán ánh sáng, chúng tôi đã phát triển một loạt hợp chất khuếch tán ánh sáng hạt acrylic mà khi được kết hợp với bóng đèn hoặc ống polycarbonate sẽ tạo ra ánh sáng khuếch tán với mức độ truyền ánh sáng cao.
1. Thị trường đèn LED
Một bóng đèn LED tiêu chuẩn sử dụng năng lượng ít hơn 88% so với bóng đèn sợi đốt và ít năng lượng hơn 15% so với bóng đèn CFL và có tuổi thọ từ 20-30 năm. Sự phát triển này trong chiếu sáng, từ đèn thắp sáng bằng ngọn lửa đến bóng đèn sợi đốt và ống huỳnh quang và giờ là đèn LED, đã được kích hoạt nhờ những tiến bộ trong khoa học vật liệu và chất dẻo. Những tiến bộ này bao gồm sự phát triển của phốt pho mới, vi điện tử và nhựa tản nhiệt.
Sự phát triển của nền công nghiệp chiếu sáng
Mặc dù đèn LED đã được sử dụng trong các ứng dụng bao gồm màn hình, tín hiệu, ô tô và thiết bị di động, nhưng thị trường tăng trưởng lớn nhất là chiếu sáng dân dụng và thương mại. Thị trường này bao gồm việc thay thế bóng đèn và đèn tuýp tiêu chuẩn bằng bóng đèn LED và đèn tuýp LED, máng đèn, hộp đèn và bảng đèn để chiếu sáng. Tốc độ tăng trưởng của đèn LED sẽ rất lớn và sẽ tiếp tục thay thế đèn thông thường. Do đó, nhu cầu sử dụng hợp chất khuếch tán ánh sáng sẽ tăng lên trong tương lai gần.
Tỷ lệ thích ứng nhanh chóng này đang được đẩy nhanh hơn nữa nhờ luật về hiệu quả năng lượng và bằng cách giảm giá các giải pháp chiếu sáng LED. Việc giảm thêm chi phí sẽ được thực hiện khi sản xuất tăng lên và cần ít điểm chiếu sáng hơn để tạo ra lumen/watt tăng lên.
Công nghệ
Đi-ốt phát sáng là một thiết bị điện tử tạo ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua nó. Bước sóng/màu của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào chất bán dẫn và phốt pho được sử dụng.
Đối với các ứng dụng chiếu sáng chung, đèn LED màu xanh lam có một lớp phốt pho màu vàng được đặt trên đèn LED được sử dụng. Photpho hấp thụ một phần ánh sáng xanh lam và phát ra ánh sáng vàng. Ánh sáng xanh không bị hấp thụ trộn với ánh sáng vàng tạo ra ánh sáng trắng.
Các vật liệu được sử dụng trong bóng đèn LED khá khác so với vật liệu được sử dụng trong bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang thông thường. Bóng đèn LED không chỉ bao gồm một đèn LED mà còn có một bảng mạch để điều khiển thiết bị điện tử. Bao bì được sử dụng trong bóng đèn và ống LED cũng khác nhau.
Hai tính năng đặc biệt đáng chú ý. Đầu tiên là thân bóng đèn có vây nhôm, là một phần của hệ thống tản nhiệt LED. Điều này là cần thiết để tản nhiệt và cải thiện tuổi thọ cũng như hiệu suất lâu dài của đèn LED.
Gần đây, nhôm đã được thay thế bằng các loại nhựa như polyamide và polycarbonate có chứa chất độn dẫn nhiệt.
Tính năng thứ hai liên quan đến việc loại bỏ sự cần thiết của nắp bầu thủy tinh kín. Vì bản thân đèn LED được bao bọc nên không cần môi trường khí trơ hoặc hơi kim loại kín. Điều này cho phép các nhà thiết kế ánh sáng linh hoạt hơn nhiều trong việc phát triển các thiết bị chiếu sáng mới. Ngoài ra, vỏ bóng đèn có thể được làm bằng nhựa chẳng hạn như polycacbonat hoặc polymethylmethacrylate giúp bóng đèn chắc chắn hơn.
2. Hợp chất nhựa khuếch tán ánh sáng đèn LED
Thông thường, các lớp bọc này được làm bằng polycarbonate hoặc polymethylmethacrylate và chứa 1-2% trọng lượng vật liệu khuếch tán. Vật liệu khuếch tán ánh sáng hoạt động bằng cách tán xạ ánh sáng do sự khác biệt về chỉ số khúc xạ giữa ma trận và các hạt khuếch tán.
Sự khác biệt về chỉ số khúc xạ càng lớn thì lượng tán xạ và khuếch tán ánh sáng càng cao. Các yếu tố khác như kích thước hạt và mức tải cũng sẽ ảnh hưởng đến lượng tán xạ ánh sáng.
Hiệu suất của vật liệu khuếch tán ánh sáng được xác định bằng cách đo tổng độ truyền ánh sáng (TT%) và lượng ánh sáng khuếch tán, sử dụng máy đo quang điện góc để xác định góc nhìn (độ) mà tại đó độ truyền ánh sáng giảm 50% so với mức tối đa truyền ánh sáng.
3. Hợp chất khuếch tán ánh sáng hạt acrylic
Chúng tôi đã phát triển một loạt hợp chất khuếch tán ánh sáng hạt acrylic mà khi được kết hợp với bóng đèn hoặc ống polycacbonat (PC) và PP sẽ tạo ra ánh sáng khuếch tán với mức độ truyền ánh sáng cao.
Các nghiên cứu lập mô hình và thử nghiệm thực nghiệm đã xác định rằng sự khuếch tán và truyền trong ma trận PC/PP chủ yếu được kiểm soát bởi ba tham số quan trọng: mức tải hạt, kích thước hạt và chỉ số khúc xạ của hạt.
Hợp chất khuếch tán ánh sáng Europlas, mang lại sự cân bằng tối ưu giữa khả năng truyền ánh sáng cao và độ khuếch tán ánh sáng thích hợp trong polycarbonate để tạo ra bóng đèn LED có lumen cao trên mỗi watt và giảm độ chói.
4. Kết luận
Các vật liệu và thiết kế chiếu sáng mới sẽ cho phép hệ thống chiếu sáng LED đáp ứng chỉ tiêu về tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng và tính bền vững. Hợp chất khuếch tán ánh sáng hạt acrylic sẽ đóng một vai trò nổi bật trong việc cung cấp sự khuếch tán ánh sáng mà không ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc truyền ánh sáng.