Analyse der Lichtstreuungseigenschaften in LED-Lampen

Das Glasrohr als Hülle der Lampenröhre verwendet weiterhin das Pulverbeschichtungsverfahren der traditionellen Lampenröhre. Um die Schädigung des menschlichen Auges durch die Blendung, die von den hellen LED-Lampenkugeln verursacht wird, zu beseitigen, ist das Gehäuse der LED-Lampenröhre (im Folgenden als Lampenröhre bezeichnet) für den Lichtdiffusionseffekt (Beseitigung der Blendung) entworfen, egal ob PC (Polycarbonat)-Rohr oder Glasrohr verwendet wird. Der Lampenröhre mit PC-Rohr als Gehäusematerial wurde während der Verarbeitung von PC-Kunststoff ein Silikondiffusor hinzugefügt, und das Glas ist mit einer Lichtdiffusionsbeschichtung an der Innenwand der Glasröhre versehen. Der Absorptionsverlust von LED-Licht ist auch bei verschiedenen Außenrohrmaterialien oder Lichtdiffusionsmaterialien unterschiedlich, was schließlich zu Unterschieden bei der Lichtdurchlässigkeit, der Lichtausbeute und dem Abstrahlwinkel führt. Diese Unterschiede haben einen gewissen Einfluss auf das Design von Beleuchtungskörpern und die Beleuchtungsumgebung in Innenräumen.

Technische Analyse des Lichtstreueffekts von Lampenröhren.

1.1 PC-Lampenschirm.

PC-Röhre kann in einem breiten Temperaturbereich arbeiten (- 60 ℃ bis 120 °C). Es hat viele Vorteile, wie z. B. Schlagfestigkeit, einfache Verarbeitung, einfache Formgebung, keine Notwendigkeit, Lichtdiffusionsschicht aufzutragen, keine Notwendigkeit, Lichtstreifen separat zu kleben, und ist nicht leicht, während des Transports und der Verwendung beschädigt werden, aber seine Nachteile sind schlechte Beständigkeit gegen alkalische Korrosion, leicht zu knacken aufgrund von Stress, und Vergilbung und Sprödigkeit, wenn sie für eine lange Zeit dem Licht ausgesetzt. Die Wartungsrate der Lampe ist schwierig, die Anforderung von mehr als 30000 Stunden der LED-Lampe zu erfüllen.

1.2 Glaslampe.

Der Beschichtungsprozess der Lichtstreuungsbeschichtung für Glasröhren ist in etwa derselbe wie der für herkömmliche Leuchtstofflampen, aber die für das Beschichtungspulver verwendeten Rohstoffe haben nichts gemeinsam. Gegenwärtig können die für die Lichtstreuungsbeschichtung verwendeten Rohstoffe in drei Arten unterteilt werden.

Die erste Kategorie ist die Farbe auf Lösungsmittelbasis (auch bekannt als ölige Farbe), die das ausgereifteste Verfahren der Beschichtungsindustrie ist; diese Art der Beschichtung hat nach dem Trocknen eine farbähnliche Leistung und die zuverlässigste Festigkeit. Die am häufigsten verwendete Beschichtung ist eine Kombination aus lösungsmittelbasiertem Acrylharz und Silikondiffusionspulver, und ihre Lichtdurchlässigkeit beträgt im Allgemeinen bis zu 92%. Obwohl der Auftragsprozess der lösungsmittelbasierten Beschichtung einfach ist, wird sie aufgrund der Verwendung von Butylestern oder Benzolverdünnern bei der Produktion einen starken Reizgeruch und eine Benzolverschmutzung erzeugen, die nach und nach beseitigt werden.

Die zweite Kategorie sind wasserlösliche Beschichtungen. Wasserlösliche Beschichtungen verwenden Wasser als Verdünnungsmittel und wasserlösliche Acrylsäure als Bindemittel. Das Verfahren ist umweltfreundlich. In den letzten zwei Jahren ist es zu einem wichtigen Forschungs- und Entwicklungsthema in der LED-Lampenindustrie geworden, und es wurden wichtige Ergebnisse erzielt. Der größte Vorteil besteht darin, dass der Beschichtungsfilm nach der Vernetzungsreaktion nicht mehr wasserlöslich ist und seine Festigkeit nur noch von der lösungsmittelbasierten Beschichtung übertroffen wird, aber für die Lampe ausreichend ist. Obwohl die wasserlösliche Beschichtung viele Vorteile hat, ist es gerade die Art der Vernetzungsreaktion, die das Problem im Prozess bestimmt - die Schwierigkeit der Maschinenreinigung, die durch den Pulverbrei verursacht wird, der nach dem Trocknen auf der Maschinenausrüstung und dem Sprinkler zurückbleibt.

Der dritte Typ wurde aus dem Wasserbeschichtungsverfahren für Leuchtstofflampen entwickelt, wobei ein Lichtdiffusor anstelle des Leuchtstoffpulvers für die Lumineszenz verwendet wird und das Bindemittel PEO (Poly(ethylenoxid)) ist. Für Hersteller, die herkömmliche Leuchtstofflampen herstellen, ist diese Technologie relativ ausgereift, die Verwendungsrate des Pulvers ist hoch, die Produktionskosten sind niedrig, die Hochtemperaturbeständigkeit der Beschichtung ist gut, und die Lichtdurchlässigkeit von gutem Silikondiffusionspulver kann auch 92% erreichen. Der Nachteil ist, dass die Festigkeit der Beschichtung etwas schlechter ist als die der Farbe auf Wasserbasis, aber weil das Bindemittel PEO-Klebstoff nicht durch den Röstprozess wie eine Leuchtstofflampe gegangen ist, gibt es keine Hochtemperatur-Zersetzung, und seine Festigkeit ist viel höher als die Pulverschicht der Leuchtstofflampe, solange es keine Kratzer auf der Beschichtung im Produktionsprozess gibt, kann garantiert werden, dass die Pulverschicht nicht während der Lebensdauer der Lampe abfallen wird.

1.3Glas-PET-Verbundlampe.

Auch das Verfahren, bei dem die Außenseite der Glasröhre mit einer Diffusionsfolie umwickelt wird, hat einige Fortschritte gemacht. Die Technologie zur Herstellung der Lichtdiffusionsbeschichtung besteht darin, eine Schicht PET-Folie (Polyethylenterephthalat) auf die Außenseite des Glasrohrs zu wickeln. Diese Kunststofffolie erzeugt bei einer bestimmten hohen Temperatur einen Schrumpfeffekt und wird fest um die Außenfläche des Glasrohrs gewickelt. Da die Schrumpffolie mit einem Lichtdiffusor gemischt ist, kann der Zweck der Lichtstreuung erreicht werden. Diese Art von zusammengesetztem Lampenrohr kombiniert einige Vorteile von PC-Röhren und Glasröhren. Es hat die Vorteile einer hohen Lichtdurchlässigkeit, einer einfachen Verarbeitung und einer guten Wärmebeständigkeit. Es kann lange Zeit bei 120 °C verwendet werden. Es hat eine hohe Zähigkeit und Zugfestigkeit und ist nicht leicht zu brechen. Es zeigt die Überlegenheit der bequemen Verarbeitung für Hochleistungslampenrohre mit einer Länge > 1500 mm. Der Nachteil ist, dass die Korrosionsbeständigkeit in alkalischen Umgebungen schlecht ist und es ist nicht beständig gegen das Eintauchen in heißes Wasser, so dass es leicht zu knacken und fallen in den Prozess der langen Lebensdauer Licht, und verlieren die Wirkung der Lichtstreuung.

2 Übersicht über Lichtstreumaterialien.

Gegenwärtig werden für PC-Röhren und PET-Folien hauptsächlich siliziumorganische Materialien verwendet, während für die Beschichtung von Glasröhren hauptsächlich siliziumorganische Materialien, Kalziumkarbonat, Talkumpuder, Phosphor, Yttriumoxid, Siliziumoxid, Bariumsulfat usw. verwendet werden. Die Eigenschaften dieser Lichtdiffusoren wurden in diesem Papier ausführlich erörtert. Einige Eigenschaften und Anwendungen von Organosilizium-Lichtdiffusoren werden in diesem Papier ergänzt.

Von allen Lichtdiffusoren hat der Silikon-Lichtdiffusor die höchste Lichtdurchlässigkeit. Die Partikel des transparenten Silikonkugelmaterials werden in Form von Mikronteilchen hinzugefügt, und die Mikroaufnahmen sind in Abbildung 1 gezeigt, die gleichmäßig im Harz dispergiert werden können, wenn sie in PC, PET und Füllkleber verwendet werden. Das Licht der Lampe kann die transparenten Kugeln in diesen filmbildenden Beschichtungen durchdringen, so dass das von den LED-Lampenkugeln ausgestrahlte starke Licht nach vielen Brechungen und Reflexionen gestreut und gleichmäßig von der Oberfläche der PC-Röhre oder PET-Folie abgestrahlt wird, wodurch die Punktlichtquelle zu einer Flächenlichtquelle wird, das Sehnenlicht eliminiert und das Licht weicher wird. Da das Licht direkt durch die Lichtdiffusorkugel dringt, werden Mehrfachreflexion und -absorption vermieden, der Lichtverlust wird reduziert und die Lichtdurchlässigkeit wird verbessert.

Silikon-Lichtdiffusor ist bequem in PC-Tube und PET-Folie zu verwenden, aber es braucht besondere Behandlung in wasserlöslichen Beschichtungsprozess, sonst ist es schwierig, gleichmäßig zu dispergieren und bilden Suspension, und die Beschichtungsqualität ist schwer zu kontrollieren. Gleichzeitig ist es transparent, und die Trübung wird leicht reduziert, während die Lichtdurchlässigkeit hoch ist, so dass es im Allgemeinen nicht allein verwendet wird, und die Wirkung der Mischung mit anorganischen Lichtdiffusor ist besser.

Bei anorganischen Lichtdiffusoren diffundiert das Licht nach mehrfachen Reflexionen gleichmäßig durch die Oberfläche winziger Teilchen, aber es ist schwierig für das Licht, direkt in anorganische Pulverteilchen einzudringen, und anorganisches Lichtdiffusionspulver ist ebenso schwierig, kugelförmige Teilchen zu bilden. Daher nimmt die Lichtabsorption des Diffusionspulvers selbst zu, was zu einer Verringerung der Lichtdurchlässigkeit führt, und die Lichtdurchlässigkeit von gutem anorganischem Diffusionspulver wie Yttriumoxid kann auch etwa 91% erreichen (Abbildung 2). Gegenwärtig kann die Lichtdurchlässigkeit von LED T8-Lampenröhren bei Verwendung einer guten Diffusionsmaterialbeschichtung und hochwertiger PET-Folie 92% erreichen. Die Lichtdurchlässigkeit von PC-Kunststoffröhren kann auch 91,5% erreichen, was viel mit dem Lichtabsorptionskoeffizienten von Kunststoff selbst als Glas zu tun hat. Mit der Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit kann zum einen die Lichtausbeute der Lampe verbessert werden, zum anderen kann die Temperatur des Lampenrohrs gesenkt und die Lebensdauer der Stromversorgungsbauteile verlängert werden. Gerade weil es für das Licht schwierig ist, die Pulverteilchen des anorganischen Lichtstreupulvers direkt zu durchdringen, nimmt mit der Erhöhung der Reflexionszeiten auch die Trübung des Pulvers zu, so dass die Trübung des anorganischen Lichtstreupulvers höher ist.

3. Prüfung und Analyse der Lichtdurchlässigkeit.

3.1 Einfluss der Schichtdicke auf die Lichtdurchlässigkeit.

Tabelle 1 zeigt die gemessenen Werte der Lichtdurchlässigkeit für verschiedene Gewichte (Dicken), die mit lösungsmittelbasiertem Bindemittel beschichtet wurden. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass mit zunehmender Beschichtungsmenge die Lichtabsorption des Lichtdiffusors zunimmt, was zu einer allmählichen Abnahme der Lichtdurchlässigkeit führt, und es wird auch festgestellt, dass bei einer Zunahme der Pulverbeschichtung (d. h. der Dicke) um 67% die Lichtdurchlässigkeit nur um 1,7% abnimmt.

Die verschiedenen Abschnitte des wasserlöslichen 1,2 m langen Glasrohrs, das mit einer wasserlöslichen Lichtdiffusionsschicht beschichtet war, wurden gemessen. Das Pulverrohr wurde in eine Zone pro 300 mm unterteilt, und dann wurde die Lichtdurchlässigkeit der vier Abschnitte jeweils ermittelt (siehe Tabelle 2). Von dünn nach dick nahm die Lichtdurchlässigkeit von 92,7% auf 90,8% ab, mit einer Differenz von 1,9%.

3.2 Auswirkung der Wandstärke des Glasrohrs auf die Lichtdurchlässigkeit.

Die Analyse der Lichtdurchlässigkeit von Na-Ca-Si-Glasröhren mit unterschiedlichen Wandstärken zeigt, dass die Lichtdurchlässigkeit der Glasröhre und der Pulverröhre mit zunehmender Glasröhrendicke leicht abnimmt, wobei das Ausmaß der Abnahme nicht offensichtlich ist. Die Wanddicke stieg von 0,65 mm auf 0,90 mm, was einer Zunahme von 38% entspricht, während die Lichtdurchlässigkeit nur um 1,0% abnahm (siehe Tabelle 3).

4 Experimentelle Analyse von 4 Öffnungswinkeln.

Das Design der Lampe hängt von den Parametern des Abstrahlwinkels der Lichtquelle ab. Beim Ersatz der herkömmlichen T8-Leuchtstofflampe strebt die LED-T8-Lampe immer einen umso größeren Abstrahlwinkel an, je besser dieser ist (Abbildung 3). Die herkömmliche T8-Leuchtstofflampe ist eine ungerichtete Lichtquelle, und die Lampe strahlt Licht im 180°-Querschnitt des C 0-Zylinders ab, so dass bei der Innenbeleuchtung der gesamte Raum ein transparentes Gefühl vermittelt und den Menschen einen angenehmen visuellen Genuss bietet. Bei der LED-T8-Röhre befinden sich die Lampenkugeln in der Lichtquellenleiste an der Oberseite der Lampenröhre und strahlen in einem Winkel von 180° zur Röhre. Nach der Aufteilung des Lichts durch verschiedene Lichtdiffusionspfade, ist der gerichtete Abstrahlwinkel in der C 0 ram 180 °Querschnitt gebildet auch anders.

4.1 Der Einfluss der Partikelgröße auf den Abstrahlwinkel.

Die große Partikelgröße des Lichtdiffusionsmittels kann eine starke Trübung erzeugen, während die kleine Partikelgröße eine gute Lichtdurchlässigkeit bewirkt. Aufgrund der begrenzten Versuchsbedingungen kann die Trübung im Experiment nicht gemessen werden, und die Trübung kann nur bewertet werden, indem beobachtet wird, ob die Lampe transparent ist oder nicht. Drei Arten von anorganischen Beschichtungslampen mit durchschnittlichen Partikelgrößen von 1,1 μ m, 4,6 μ m und 8,0 μ m wurden zur Prüfung des Abstrahlwinkels verwendet (siehe Tabelle 4). Aus den experimentellen Daten ist ersichtlich, dass bei der gleichen Art von Lampenwulststreifen der Lampenwulst am dünnen Ende der Pulverdicke nicht zu sehen ist. Mit der Abnahme der Partikelgröße und des Pulvergewichts des diffusen Pulvers nimmt der Abstrahlwinkel des Lampenrohrs allmählich ab, und es wird festgestellt, dass der maximale Unterschied des Abstrahlwinkels 50 ° beträgt.

4.2 Auswirkung der verschiedenen Materialien auf den Abstrahlwinkel.

Bei Verwendung desselben LED-Lichtstreifens mit unterschiedlichen Diffusionsmethoden und Materialien ist der Abstrahlwinkel unterschiedlich. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Abstrahlwinkel von PC-Röhren, öligen Farben, PET-Folien und wasserbasierten Farben im Wesentlichen gleich sind, während der Abstrahlwinkel der Lichtdiffusionsbeschichtung, die mit dem traditionellen Wasserbeschichtungsverfahren für Leuchtstofflampen hergestellt wird, etwa 320° erreichen kann (siehe Tabelle 5).

Dies ist aufgrund der großen Partikel Lücke der traditionellen Leuchtstofflampe Wasser beschichtet Diffusion Pulverbeschichtung im Vergleich zu den oben genannten Beschichtungsverfahren (Abbildung 4). Die anorganische Lichtdiffusor Material Pulverteilchen sind nicht kugelförmig, unregelmäßige Polygone, und die Partikelgröße Konsistenz ist schlecht, gepaart mit der anorganischen Lichtdiffusion Pulver undurchsichtig, Licht kann nicht direkt durch die Pulverteilchen passieren, all dies führen zu Licht muss viele Male unregelmäßig in der Pulverschicht reflektiert werden, bevor es die Pulverschicht durchdringen kann, und der Emissionswinkel nach Lichtstreuung ist offensichtlich größer als die nach dem Durchgang durch die dichte transluzente einheitliche Kugel Beschichtung.

5 Schlussbemerkungen.

Das Lichtstreuungsmaterial spielt eine entscheidende Rolle für die Lichtdurchlässigkeit der Lampe, wobei organisches Silizium das idealste Lichtstreuungsmaterial ist. Das traditionelle PEO-anorganische Lichtdiffusionspulververfahren hat offensichtliche Vorteile bei der Vergrößerung des Abstrahlwinkels der LED T8-Röhre. Die Suche nach Lichtdiffusionsmaterialien mit höherer Lichtdurchlässigkeit, besserer Trübung und einem besseren Preis-Leistungs-Verhältnis für wasserlösliche Lichtdiffusionsbeschichtungen ist der Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung für eine lange Zeit in der Zukunft.