Análisis de las propiedades de difusión de la luz en lámparas LED

El tubo de vidrio como cubierta del tubo de la lámpara sigue utilizando el proceso de recubrimiento en polvo del tubo de la lámpara tradicional. Con el fin de eliminar los daños al ojo humano causados por el deslumbramiento provocado por las perlas de la lámpara LED de alto brillo, la carcasa del tubo de la lámpara LED (en lo sucesivo, el tubo de la lámpara) está diseñada para conseguir un efecto de difusión de la luz (eliminando el deslumbramiento) tanto si se utiliza tubo de PC (policarbonato) como tubo de vidrio. Al tubo de la lámpara con tubo de PC como material de cubierta se le ha añadido difusor de silicona durante el procesamiento del plástico PC, y el vidrio está recubierto con revestimiento de difusión de la luz en la pared interior del tubo de vidrio. La pérdida de absorción de la luz LED también es diferente con diferentes materiales de tubo exterior o materiales de difusión de luz utilizados en el proceso, lo que finalmente conduce a la diferencia de transmitancia de la luz, la eficiencia de la luz y el ángulo del haz. Estas diferencias tendrán cierta repercusión en el diseño de las luminarias y el entorno de iluminación interior.

Análisis técnico del efecto de difusión de la luz del tubo de la lámpara.

1.1 Pantalla de PC.

El tubo de PC puede trabajar en un amplio rango de temperaturas (- 60 ℃ a 120 °C). Tiene muchas ventajas, como resistencia al impacto, procesamiento sencillo, fácil conformación, no es necesario aplicar una capa de difusión de luz, no es necesario pegar la tira de luz por separado, y no es fácil que se dañe durante el transporte y el uso, pero sus desventajas son la escasa resistencia a la corrosión alcalina, la facilidad para agrietarse debido a la tensión, y el amarilleamiento y la fragilidad cuando se expone a la luz durante mucho tiempo. La tasa de mantenimiento de la lámpara es difícil de cumplir el requisito de más de 30000 h de lámpara LED.

1.2 Lámpara de cristal.

El proceso de recubrimiento de difusión de luz para tubo de vidrio es aproximadamente el mismo que el de la lámpara fluorescente tradicional, pero las materias primas utilizadas para el recubrimiento en polvo no tienen nada en común. En la actualidad, las materias primas utilizadas para el revestimiento por difusión de luz pueden dividirse en tres tipos.

La primera categoría es la pintura con base de disolvente (también conocida como pintura aceitosa), que es el proceso más maduro evolucionado de la industria del revestimiento, este tipo de revestimiento tiene un rendimiento similar al de la pintura después del secado y tiene la firmeza más fiable. El revestimiento más utilizado es una combinación de resina acrílica con base de disolvente y polvo de difusión de silicona, y su transmitancia de luz suele ser de hasta 92%. Aunque el proceso de aplicación del revestimiento con base de disolvente es sencillo, debido al uso de ésteres butílicos o diluyentes de benceno, producirá un gran olor irritante y contaminación por benceno en la producción, y se eliminará gradualmente.

La segunda categoría son los recubrimientos hidrosolubles. Los recubrimientos solubles en agua utilizan agua como diluyente y ácido acrílico soluble en agua como aglutinante. El proceso no contamina. En los últimos dos años, se ha convertido en un importante tema de investigación y desarrollo en la industria de las lámparas LED, y se han conseguido importantes resultados. En la actualidad, todos los adhesivos de este tipo conocidos se solidifican en películas mediante la reacción de reticulación que se produce tras la deshidratación y el secado. La mayor ventaja es que la película de revestimiento tras la reacción de reticulación ya no es soluble en agua, y su firmeza sólo es superada por la del revestimiento a base de disolventes, pero es suficiente para la lámpara. Aunque el revestimiento soluble en agua tiene muchas ventajas, es precisamente la naturaleza de la reacción de reticulación la que determina el problema en el proceso: la dificultad de limpieza de la máquina causada por la pulpa de polvo que queda en el equipo de la máquina y el aspersor después del secado.

El tercer tipo evoluciona a partir del proceso de revestimiento de agua de la lámpara fluorescente, utilizando difusor de luz en lugar de polvo fluorescente para la luminiscencia, y el aglutinante es PEO (poli (óxido de etileno)). Para los fabricantes de lámparas fluorescentes tradicionales, esta tecnología es relativamente madura, la tasa de utilización del polvo es alta, el coste de producción es bajo, la resistencia a altas temperaturas del revestimiento es buena, y la transmitancia de luz del polvo difusor de silicona bueno también puede alcanzar 92%. Su desventaja es que la firmeza del revestimiento es ligeramente peor que la de la pintura a base de agua, pero debido a que el adhesivo PEO aglutinante no ha pasado por el proceso de tostado como una lámpara fluorescente, no hay descomposición a alta temperatura, y su firmeza es mucho mayor que la capa de polvo de la lámpara fluorescente, siempre y cuando no haya arañazos en el revestimiento en el proceso de producción, se puede garantizar que la capa de polvo no se caerá durante el período de vida de la lámpara.

1.3 Lámpara compuesta de vidrio y PET.

El proceso de envolver una capa de película difusora en el exterior del tubo de vidrio también ha experimentado algunos avances. La tecnología de recubrimiento por difusión de la luz consiste en envolver una capa de película de PET (tereftalato de polietileno) en el exterior del tubo de vidrio. Esta película de plástico produce un efecto de encogimiento a una cierta temperatura alta y se envuelve firmemente en la superficie exterior del tubo de vidrio. Debido a que la película de contracción se mezcla con el difusor de luz, se puede lograr el propósito de dispersar la luz. Este tipo de tubo de lámpara compuesto combina algunas ventajas del tubo de PC y el tubo de vidrio. Tiene las ventajas de alta transmitancia de luz, procesamiento simple y buena resistencia al calor. Puede utilizarse durante mucho tiempo a 120 °C. Tiene una gran tenacidad y resistencia a la tracción, y no es fácil de romper. Muestra la superioridad de un procesamiento conveniente para tubos de lámpara de alta potencia con una longitud > 1500 mm. La desventaja es que la resistencia a la corrosión del medio alcalino es pobre, y no es resistente a la inmersión en agua caliente, por lo que es fácil que se agriete y se caiga en el proceso de la luz de larga duración, y perder el efecto de difusión de la luz.

2 Revisión de los materiales de difusión de la luz.

En la actualidad, los materiales de difusión utilizados en tubos de PC y películas de PET son principalmente organosilicio, mientras que los materiales de difusión de luz utilizados en revestimientos de tubos de vidrio son principalmente organosilicio, carbonato cálcico, talco, fósforo, óxido de itrio, óxido de silicio, sulfato de bario, etc. En este artículo se ha hablado mucho de las propiedades de estos difusores de luz. En este documento se complementan algunas propiedades y aplicaciones de los difusores de luz de organosilicio.

Entre todos los difusores de luz, el difusor de luz de silicona tiene la mayor transmitancia de luz. Las partículas de material de esfera transparente de silicona se añaden en forma de partículas de tamaño micrométrico, y las micrografías se muestran en la figura 1, que pueden dispersarse uniformemente en la resina cuando se utilizan en PC, PET y cola de relleno. La luz de la lámpara puede atravesar las esferas transparentes de estos revestimientos formadores de película, de modo que tras muchas veces de refracción y reflexión, la fuerte luz emitida por las perlas de la lámpara LED se dispersa y emite uniformemente desde la superficie del tubo de PC o la película de PET, convirtiendo la fuente de luz puntual en una fuente de luz superficial, eliminando la luz acorde y suavizando la luz. Como la luz atraviesa directamente la esfera difusora de luz, se evitan la reflexión y la absorción múltiples, se reduce la pérdida de luz y se mejora la transmitancia luminosa.

El difusor de luz de silicona es conveniente utilizarlo en tubos de PC y películas de PET, pero necesita un tratamiento especial en el proceso de revestimiento soluble en agua, de lo contrario es difícil dispersarlo uniformemente y formar una suspensión, y la calidad del revestimiento es difícil de controlar. Al mismo tiempo, es precisamente porque es transparente, y la bruma se reducirá ligeramente mientras que la transmitancia de luz es alta, por lo que generalmente no se utiliza solo, y el efecto de la mezcla con difusor de luz inorgánico es mejor.

En el caso de los difusores de luz inorgánicos, la luz se difunde uniformemente a través de la superficie de partículas diminutas tras múltiples reflexiones, pero es difícil que la luz penetre directamente en las partículas de polvo inorgánico, y el polvo difusor de luz inorgánico tiene la misma dificultad para formar partículas esféricas. Por lo tanto, la absorción de luz del propio polvo difusor aumenta, lo que provoca una disminución de la transmitancia de luz, y la transmitancia de luz de un buen polvo difusor inorgánico, como el óxido de itrio, también puede alcanzar alrededor de 91% (figura 2). En la actualidad, con el uso de un buen revestimiento de material de difusión y una película de PET de alta calidad, la transmitancia luminosa del tubo de la lámpara LED T8 puede alcanzar los 92%. La transmitancia de luz del tubo de plástico PC también puede alcanzar 91,5%, lo que tiene mucho que ver con el coeficiente de absorción de luz del propio plástico que con el del vidrio. Con la mejora de la transmitancia de la luz, por un lado, se puede mejorar la eficiencia lumínica de la lámpara, por otro, se puede reducir la temperatura del tubo de la lámpara y prolongar la vida útil de los componentes de la fuente de alimentación. Precisamente porque es difícil que la luz atraviese directamente las partículas de polvo del polvo inorgánico difusor de luz, al aumentar los tiempos de reflexión, también aumentará la turbidez del polvo, por lo que la turbidez del polvo inorgánico difusor de luz es mayor.

3. Ensayo y análisis de la transmitancia luminosa.

3.1 efecto del espesor del revestimiento en la transmitancia luminosa.

La tabla 1 muestra los valores medidos de transmitancia luminosa de diferentes pesos (espesores) recubiertos con aglutinante de base disolvente. De la tabla se desprende que con el aumento de la cantidad de recubrimiento, aumenta la absorción de luz del difusor de luz, lo que da lugar a una disminución gradual de la transmitancia luminosa, y también se observa que cuando el recubrimiento en polvo (es decir, el espesor) aumenta en 67%, la transmitancia luminosa solo disminuye en 1,7%.

Se midieron los diferentes segmentos del tubo de vidrio de 1,2 m de longitud recubierto con una capa de difusión de luz soluble en agua. El tubo de polvo se dividió en una zona por cada 300 mm y, a continuación, se detectó la transmitancia de luz de las cuatro secciones respectivamente (véase la Tabla 2). De fina a gruesa, la transmitancia luminosa disminuyó de 92,7% a 90,8%, con una diferencia de 1,9%.

3.2 efecto del grosor de la pared del tubo de vidrio en la transmisión de la luz.

Mediante el análisis de la transmitancia luminosa del tubo de vidrio Na-Ca-Si con diferentes grosores de pared, se constata que la transmitancia luminosa del tubo de vidrio y del tubo de polvo disminuye ligeramente con el aumento del grosor del tubo de vidrio, pero la magnitud de la disminución no es evidente. El grosor de la pared aumentó de 0,65 mm a 0,90 mm, lo que supone un aumento de 38%, mientras que la transmitancia luminosa sólo disminuyó en 1,0% (véase la Tabla 3).

4 Análisis experimental del ángulo de 4 haces.

El diseño de la lámpara depende de los parámetros del ángulo del haz de la fuente de luz. Al sustituir a la lámpara fluorescente T8 tradicional, la lámpara LED T8 siempre se esfuerza por conseguir un ángulo de haz cuanto mayor, mejor (figura 3). La lámpara fluorescente T8 tradicional es una fuente de iluminación no direccional, y la lámpara emite luz en la sección transversal de 180 ° del ram C 0, por lo que cuando se utiliza para la iluminación de interiores, todo el espacio tiene una sensación transparente, dando a la gente un disfrute visual cómodo. En cuanto al tubo LED T8, las perlas de la lámpara en la tira de fuente de luz están en la parte superior del tubo de la lámpara y brillan de 180 °al tubo. Después de divergir la luz a través de diferentes trayectorias de difusión de la luz, el ángulo del haz direccional formado en la sección transversal C 0 ram 180 ° también es diferente.

4.1 Efecto del tamaño de las partículas en el ángulo del haz.

El gran tamaño de las partículas del agente difusor de la luz puede producir un alto empañamiento, mientras que el pequeño tamaño de las partículas puede producir una buena transmisión de la luz. Debido a la limitación de las condiciones experimentales, la neblina en el experimento no se puede medir, y la neblina sólo se puede evaluar mediante la observación de si la lámpara es transparente o no. Tres tipos de lámparas de recubrimiento inorgánico con tamaños medios de partícula de 1,1 μ m, 4,6 μ m y 8,0 μ m se utilizaron para probar el ángulo del haz (ver Tabla 4). Se puede observar a partir de los datos experimentales que con el mismo tipo de tira de perlas de la lámpara, la perla de la lámpara no se puede ver en el extremo delgado del espesor del polvo.Con la disminución del tamaño de partícula y el peso del polvo del polvo difuso, el ángulo del haz del tubo de la lámpara disminuye gradualmente, y se encuentra que la diferencia máxima del ángulo del haz es de 50 ° .

4.2 efecto de los distintos materiales en el ángulo del haz.

Utilizando la misma tira de luz LED, con diferentes métodos de difusión y materiales, el ángulo del haz es diferente. A partir de los resultados experimentales, los ángulos del haz del tubo de PC, la pintura aceitosa, la película de PET y la pintura al agua son básicamente los mismos, mientras que el ángulo del haz del revestimiento de difusión de luz realizado mediante el proceso tradicional de revestimiento de agua de lámparas fluorescentes puede alcanzar unos 320 °(véase la Tabla 5).

Esto se debe a la gran separación de partículas del recubrimiento de polvo difusor de la lámpara fluorescente tradicional recubierto de agua en comparación con los procesos de recubrimiento anteriores (figura 4). Las partículas de polvo de material difusor de luz inorgánico son no esféricas, polígonos irregulares, y la consistencia del tamaño de partícula es pobre, junto con el polvo difusor de luz inorgánico opaco, la luz no puede pasar directamente a través de las partículas de polvo, todo esto conduce a que la luz debe reflejarse muchas veces irregularmente en la capa de polvo antes de que pueda penetrar en la capa de polvo, y el ángulo de emisión después de la dispersión de la luz es obviamente mayor que después de pasar a través del recubrimiento de esfera densa translúcida uniforme.

5 observaciones finales.

El material de difusión de la luz desempeña un papel decisivo en la transmitancia luminosa de la lámpara, en la que el silicio orgánico es el material de difusión de la luz más idóneo. El proceso tradicional de polvo de difusión de luz PEO- inorgánico tiene ventajas obvias en el aumento del ángulo de haz del tubo LED T8. La búsqueda de materiales de difusión de la luz con mayor transmitancia luminosa, mejor turbidez y mayor relación rendimiento-precio para los revestimientos de difusión de la luz solubles en agua es el objetivo de la investigación y el desarrollo durante mucho tiempo en el futuro.