¿Cómo diseñar y seleccionar un agente difusor de luz basado en lámparas LED?

Con el progreso de la sociedad, la demanda de una vida mejor por parte de la gente es cada vez mayor. La revolucionaria introducción de la lámpara LED en el campo de la iluminación será una demanda de iluminación a largo plazo en el futuro, y la exigencia de ahorro energético será cada vez mayor. Las conocidas asociaciones DLC y Energy star de la industria mundial actualizan cada año sus normas de eficiencia luminosa, promoviendo así el desarrollo de la tecnología LED y los requisitos de ahorro de energía [1].

Por ejemplo, DLC avanzará la norma de eficiencia energética a 5.0 en 2020, lo que elevará los requisitos de eficiencia lumínica de las lámparas y linternas globales a un nuevo nivel, y los requisitos de aplicación de los productos difusores ópticos también mejorarán considerablemente.

Agente de difusión de la luz es un producto químico orgánico e inorgánico con un procesamiento especial y tratamiento de superficie, con un tamaño de partícula de 1 ~ 10 μ m y un producto químico esférica con un tamaño medio de partícula de 1 ~ 4 μ m, como se muestra en la figura 1 [2].

Existen principalmente dos tipos de difusores ópticos: difusores inorgánicos y difusores orgánicos. Este documento se centrará en la aplicación del agente difusor de luz orgánico. El difusor de luz orgánico incluye principalmente el tipo acrílico, el tipo feniletileno y el tipo resina acrílica [3]. La resina en sí es transparente o translúcida, y la mayor parte de la luz puede pasar a través de ella. Aprovechando la diferencia entre el índice de refracción de estos difusores de luz y el del sustrato, la luz que pasa a través del sustrato se vuelve brillante y suave después de muchas veces de refracción y tiene poco efecto en la transmitancia de luz del material. En este experimento, nos centramos en la prueba de simulación y el análisis de los tipos de aplicación de la pantalla de extrusión y la lente de extrusión.

1 método de ensayo y esquema de ensayo de la pantalla.

1.1 Método de ensayo.
Tomemos como ejemplo nuestro difusor de luz WD-102, utilizando una lámpara de bajo voltaje, con los mismos parámetros técnicos y eléctricos, se prueba la pantalla con diferentes proporciones de difusor óptico.

1.2 Esquema de la prueba.
Un producto de lámpara de bajo voltaje, el diámetro máximo de la pantalla es de 20 mm, el espesor es de 1 mm, la estructura y la forma se muestran en las figuras 2 y 3. La cantidad de adición de difusor es el número de gramos por kilogramo de material base (PC1250Z), y los tiempos integrales de 0,3 g, 0,6 g, 0,9 g, 1,2 g y 1,5 g se añaden. Para las pruebas se utiliza el equipo fotómetro de distribución GO-2000A de marca remota.

1.3 Resultados de las pruebas.

Los resultados de las pruebas figuran en el cuadro 1.

En la tabla 1 se observa que, en el caso de las pantallas, la transmitancia luminosa no varía cuando la proporción del difusor pasa de 0 a 1,5 g.

Método de ensayo y esquema de la lente óptica.

2.1 Método de ensayo.
Se probaron dos tipos de lámparas y linternas de bajo voltaje, con los mismos parámetros técnicos y eléctricos, utilizando dos tipos de lentes ópticas de diferente grosor, bajo la misma proporción de difusor óptico, y se obtuvieron las pérdidas de luz y los cambios de ángulo de las lentes ópticas con diferentes lentes y la misma proporción.

2.2 Esquema de la prueba.
Tomemos como ejemplo nuestro agente difusor de luz WD-102. La parte más gruesa de la lente 1 es de 5,6 mm, y la parte más gruesa de la lente 2 es de 2,8 mm. Las formas estructurales se muestran en las figs. 4, 5, 6 y 7. La cantidad de adición del difusor debe basarse en el peso del difusor añadido en el PC1250Z, y deben añadirse los tiempos integrales de 0,3 g, 0,6 g, 0,9 g, 1,2 g y 1,5 g. Para las pruebas se utiliza el equipo fotómetro de distribución GO-2000A de marca lejana.

2.3 Resultados de las pruebas.

Los resultados de las pruebas figuran en el cuadro 1.
De la tabla 2 se desprende lo siguiente:
Los principales resultados son los siguientes (1) cuando la relación de difusor de la lente 1 aumenta de 0 (transparente) a 1,5 g, la pérdida de luz aumenta, la eficacia luminosa disminuye y el ángulo luminoso aumenta. Cuando se suman la más baja y la más alta, la diferencia de transmitancia luminosa es de 6,5%, y el ángulo luminoso aumenta 3,5 veces. En combinación con el problema de la diferencia de color, se sugiere que la proporción de dosificación del agente difusor de luz sea de 0,3 ~ 0,6 g.

(2) cuando la relación de difusor de la lente 2 aumenta de 0 a 1,5 g, la pérdida de luz aumenta, la eficacia luminosa disminuye y el ángulo luminoso aumenta. Cuando la relación de adición es la más baja y la más alta, la diferencia de transmitancia luminosa es de 3,5%, y el ángulo luminoso se duplica. En combinación con el problema de la diferencia de color, se sugiere que la proporción de agente difusor de la luz sea de 0,6 ~ 0,9 g.

3 modelo de principio óptico.

La figura 8 muestra la dispersión de partículas difusas cuando la luz incidente atraviesa la capa resistente al rayado y la capa difusora. Suponiendo que la luz incidente que atraviesa el objeto es un material de lente con un difusor de luz, el ángulo del haz de un rayo de luz que atraviesa la lente cambiará con la relación de adición del difusor de luz. Cuanto mayor sea la relación, más luz se dispersará y mayor será el ángulo. El principio de transmisión de la luz [4], como se muestra en la figura 9.

Fig. 9 Diagrama esquemático de la transmisión de la luz ( mostrado en las figuras a, b, c)

4 Conclusiones

En este experimento, el método de medición de simulación se utiliza para comparar y analizar la prueba real y el análisis de la pantalla de la lámpara LED y la lente de adición de difusor de luz, y verificado por la prueba, se puede concluir que:

Los principales resultados son los siguientes:

(1) el difusor óptico tiene poco efecto sobre la eficacia luminosa de la pantalla con espesor uniforme, y la proporción del difusor puede seleccionarse según la demanda real en el diseño.

(2) la influencia en los productos de la lente, con el aumento de la relación de difusor, el espesor de la lente tiene una gran influencia en el ángulo luminoso, por lo que la influencia del espesor de la lente en el ángulo luminoso debe ser plenamente considerado en el diseño. En este trabajo, se utiliza el método de simulación y medición para comparar la pantalla, la lente y el objetivo, lo que proporciona una cierta base de referencia para el diseño de la distribución secundaria de la luz de las lámparas y linternas LED, acorta el progreso del desarrollo del producto, ahorra el coste de ensayo y error, y proporciona una referencia de diseño eficaz para el diseño de lámparas y linternas LED similares.