Analyse des propriétés de diffusion de la lumière dans les lampes LED

Le tube en verre qui constitue l'enveloppe du tube de la lampe continue d'utiliser le processus de revêtement par poudre du tube de la lampe traditionnelle. Afin d'éliminer les dommages causés à l'œil humain par l'éblouissement provoqué par les perles de lampe LED à haute luminosité, l'enveloppe du tube de lampe LED (ci-après dénommé le tube de lampe) est conçue pour diffuser la lumière (éliminer l'éblouissement), qu'il s'agisse d'un tube en PC (polycarbonate) ou d'un tube en verre. Le tube de lampe avec un tube en PC comme matériau d'enveloppe a été doté d'un diffuseur en silicone pendant le traitement du plastique PC, et le verre est recouvert d'un revêtement de diffusion de la lumière sur la paroi intérieure du tube de verre. La perte d'absorption de la lumière LED est également différente selon les matériaux du tube extérieur ou les matériaux de diffusion de la lumière utilisés dans le processus, ce qui conduit finalement à une différence de transmission de la lumière, d'efficacité lumineuse et d'angle de rayonnement. Ces différences auront un certain impact sur la conception des appareils d'éclairage et sur l'environnement d'éclairage intérieur.

Analyse technique de l'effet de diffusion de la lumière du tube de la lampe.

1.1 Abat-jour en PC.

Le tube PC peut fonctionner dans une large gamme de températures (de - 60 ℃ à 120 °C). Il présente de nombreux avantages, tels que la résistance aux chocs, la simplicité de traitement, la facilité de formage, l'absence de nécessité d'appliquer une couche de diffusion de la lumière, l'absence de nécessité de coller la bande lumineuse séparément, et il n'est pas facile à endommager pendant le transport et l'utilisation, mais ses inconvénients sont la faible résistance à la corrosion alcaline, la facilité à se fissurer sous l'effet du stress, et le jaunissement et la fragilité lorsqu'il est exposé à la lumière pendant une longue période. Le taux de maintenance de la lampe est difficilement compatible avec l'exigence de plus de 30000 heures d'une lampe LED.

1.2 Lampe en verre.

Le processus de revêtement de la diffusion de la lumière pour les tubes de verre est à peu près le même que celui des lampes fluorescentes traditionnelles, mais les matières premières utilisées pour la poudre de revêtement n'ont rien en commun. À l'heure actuelle, les matières premières utilisées pour le revêtement par diffusion de lumière peuvent être divisées en trois types.

La première catégorie est la peinture à base de solvant (également connue sous le nom de peinture huileuse), qui est le processus le plus mûr issu de l'industrie du revêtement, ce type de revêtement a des performances similaires à celles d'une peinture après séchage et présente la fermeté la plus fiable. Le revêtement le plus couramment utilisé est une combinaison de résine acrylique à base de solvant et de poudre de diffusion de silicone, et sa transmission de la lumière est généralement de 92%. Bien que le processus d'application du revêtement à base de solvant soit simple, l'utilisation d'esters de butyle ou de diluants de benzène produit une odeur très irritante et une pollution au benzène lors de la production, qui sera progressivement éliminée.

La deuxième catégorie est celle des vernis hydrosolubles. Les vernis hydrosolubles utilisent l'eau comme diluant et l'acide acrylique hydrosoluble comme liant. Le processus est non polluant. Au cours des deux dernières années, il est devenu un sujet important de recherche et de développement dans l'industrie des lampes LED, et des résultats importants ont été obtenus. Actuellement, tous les adhésifs de ce type connus sont solidifiés en films par la réaction de réticulation produite après la déshydratation et le séchage. Le plus grand avantage est que le film de revêtement après la réaction de réticulation n'est plus soluble dans l'eau, et sa fermeté n'est surpassée que par celle du revêtement à base de solvant, mais elle est suffisante pour la lampe. Bien que le revêtement hydrosoluble présente de nombreux avantages, c'est précisément la nature de la réaction de réticulation qui détermine le problème du processus : la difficulté du nettoyage de la machine causée par la pulpe de poudre laissée sur l'équipement de la machine et l'arroseur après le séchage.

Le troisième type est issu du processus de revêtement à l'eau des lampes fluorescentes, utilisant un diffuseur de lumière au lieu de la poudre fluorescente pour la luminescence, et le liant est le PEO (poly(oxyde d'éthylène)). Pour les fabricants de lampes fluorescentes traditionnelles, cette technologie est relativement mature, le taux d'utilisation de la poudre est élevé, le coût de production est faible, la résistance à la température élevée du revêtement est bonne, et la transmission lumineuse d'une bonne poudre de diffusion de silicone peut également atteindre 92%. Son inconvénient est que la fermeté du revêtement est légèrement inférieure à celle de la peinture à l'eau, mais comme l'adhésif PEO n'a pas subi le processus de torréfaction comme une lampe fluorescente, il n'y a pas de décomposition à haute température, et sa fermeté est bien supérieure à celle de la couche de poudre de la lampe fluorescente, tant qu'il n'y a pas de rayures sur le revêtement dans le processus de production, on peut garantir que la couche de poudre ne tombera pas pendant la durée de vie de la lampe.

1.3 Lampe composite verre-PET.

Le processus d'application d'une couche de film de diffusion sur l'extérieur du tube de verre a également progressé. La technologie de fabrication du revêtement de diffusion de la lumière consiste à envelopper une couche de film PET (polyéthylène téréphtalate) sur l'extérieur du tube de verre. Ce film plastique produit un effet de rétraction à une certaine température et est étroitement enveloppé sur la surface extérieure du tube de verre. Le film rétractable étant mélangé à un diffuseur de lumière, l'objectif de diffusion de la lumière peut être atteint. Ce type de tube de lampe composite combine certains avantages du tube en PC et du tube en verre. Il présente les avantages d'une transmission lumineuse élevée, d'un traitement simple et d'une bonne résistance à la chaleur. Il peut être utilisé pendant une longue période à 120 °C. Il est très résistant à la traction et ne se casse pas facilement. Il montre la supériorité d'un traitement pratique pour les tubes de lampe de grande puissance d'une longueur > 1 500 mm. L'inconvénient est que la résistance à la corrosion en milieu alcalin est faible et qu'il ne résiste pas à l'immersion dans l'eau chaude. Il est donc facile de le fissurer et de le faire tomber dans le processus d'éclairage de longue durée, et il perd l'effet de diffusion de la lumière.

2 Examen des matériaux de diffusion de la lumière.

Actuellement, les matériaux de diffusion utilisés dans les tubes PC et les films PET sont principalement de l'organosilicium, tandis que les matériaux de diffusion de la lumière utilisés dans les revêtements de tubes en verre sont principalement de l'organosilicium, du carbonate de calcium, du talc, du phosphore, de l'oxyde d'yttrium, de l'oxyde de silicium, du sulfate de baryum, etc. Les propriétés de ces diffuseurs de lumière ont fait l'objet de nombreuses discussions dans le présent document. Certaines propriétés et applications des diffuseurs de lumière à base d'organosilicium sont complétées dans le présent document.

Parmi tous les diffuseurs de lumière, le diffuseur de lumière en silicone a la transmission de lumière la plus élevée. Les particules de silicone transparentes sont ajoutées sous forme de particules d'une taille de l'ordre du micron, et les micrographies sont illustrées à la figure 1. Elles peuvent être dispersées uniformément dans la résine lorsqu'elles sont utilisées dans le PC, le PET et les colles de remplissage. La lumière de la lampe peut traverser les sphères transparentes de ces revêtements filmogènes, de sorte qu'après de nombreuses réfractions et réflexions, la forte lumière émise par les billes de la lampe LED est diffusée et émise uniformément par la surface du tube PC ou du film PET, transformant la source de lumière ponctuelle en une source de lumière superficielle, éliminant la lumière de l'accord et adoucissant la lumière. Comme la lumière traverse directement la sphère de diffusion de la lumière, les réflexions et absorptions multiples sont évitées, la perte de lumière est réduite et la transmission de la lumière est améliorée.

Le diffuseur de lumière en silicone est pratique à utiliser dans les tubes PC et les films PET, mais il nécessite un traitement spécial dans le processus de revêtement hydrosoluble, sinon il est difficile de le disperser uniformément et de former une suspension, et la qualité du revêtement est difficile à contrôler. En même temps, c'est précisément parce qu'il est transparent et que le voile sera légèrement réduit tandis que la transmission de la lumière est élevée, qu'il n'est généralement pas utilisé seul, et que l'effet du mélange avec un diffuseur de lumière inorganique est meilleur.

Pour les diffuseurs de lumière inorganiques, la lumière se diffuse uniformément à travers la surface de minuscules particules après de multiples réflexions, mais il est difficile pour la lumière de pénétrer directement dans les particules de poudre inorganique, et la poudre de diffusion de lumière inorganique a également du mal à former des particules sphériques. Par conséquent, l'absorption de la lumière par la poudre de diffusion elle-même augmente, ce qui entraîne une diminution de la transmission de la lumière. La transmission de la lumière d'une bonne poudre de diffusion inorganique telle que l'oxyde d'yttrium peut également atteindre environ 91% (figure 2). Actuellement, avec l'utilisation d'un bon revêtement de matériau de diffusion et d'un film PET de haute qualité, la transmission lumineuse d'un tube de lampe LED T8 peut atteindre 92%. La transmission lumineuse d'un tube en plastique PC peut également atteindre 91,51 TTP3T, ce qui s'explique en grande partie par le coefficient d'absorption de la lumière du plastique lui-même par rapport à celui du verre. L'amélioration de la transmission de la lumière permet d'une part d'améliorer l'efficacité lumineuse de la lampe, d'autre part de réduire la température du tube de la lampe et de prolonger la durée de vie des composants de l'alimentation. C'est précisément parce que la lumière a du mal à traverser directement les particules de poudre de la poudre inorganique de diffusion de la lumière, que les temps de réflexion augmentent, que le voile de la poudre augmente également, et que le voile de la poudre inorganique de diffusion de la lumière est donc plus élevé.

3. Essai et analyse de la transmission de la lumière.

3.1 effet de l'épaisseur du revêtement sur la transmission de la lumière.

Le tableau 1 présente les valeurs mesurées du facteur de transmission de la lumière pour différents poids (épaisseur) recouverts d'un liant à base de solvant. Il ressort du tableau qu'avec l'augmentation de la quantité de revêtement, l'absorption de la lumière par le diffuseur de lumière augmente, ce qui entraîne une diminution progressive de la transmission de la lumière. On constate également que lorsque le revêtement en poudre (c'est-à-dire l'épaisseur) augmente de 67%, la transmission de la lumière ne diminue que de 1,7%.

Les différents segments du tube de verre hydrosoluble de 1,2 m de long recouvert d'une couche de diffusion de la lumière hydrosoluble ont été mesurés. Le tube de poudre a été divisé en une zone par 300 mm, puis la transmission de la lumière des quatre sections a été détectée respectivement (voir tableau 2). De l'épaisseur à la finesse, le facteur de transmission de la lumière a diminué de 92,71 TTP3T à 90,81 TTP3T, avec une différence de 1,91 TTP3T.

3.2 effet de l'épaisseur de la paroi du tube de verre sur la transmission de la lumière.

L'analyse de la transmission lumineuse du tube de verre Na-Ca-Si avec différentes épaisseurs de paroi montre que la transmission lumineuse du tube de verre et du tube de poudre diminue légèrement avec l'augmentation de l'épaisseur du tube de verre, mais l'ampleur de la diminution n'est pas évidente. L'épaisseur de la paroi est passée de 0,65 mm à 0,90 mm, soit une augmentation de 38%, alors que la transmission lumineuse n'a diminué que de 1,0% (voir tableau 3).

4 Analyse expérimentale de l'angle des 4 poutres.

La conception de la lampe dépend des paramètres de l'angle de rayonnement de la source lumineuse. Lorsqu'elle remplace la lampe fluorescente T8 traditionnelle, la lampe LED T8 s'efforce toujours d'obtenir un angle de rayonnement le plus grand possible (figure 3). La lampe fluorescente T8 traditionnelle est une source d'éclairage non directionnelle, et la lampe émet de la lumière à 180 ° de la section transversale du rayon C 0, de sorte que lorsqu'elle est utilisée pour l'éclairage intérieur, l'espace entier a une sensation de transparence, ce qui donne aux gens un plaisir visuel confortable. En ce qui concerne le tube LED T8, les perles de la bande de source lumineuse se trouvent au sommet du tube et émettent de la lumière à 180° vers le tube. Après avoir fait diverger la lumière à travers différents chemins de diffusion, l'angle du faisceau directionnel formé dans la section transversale C 0 ram 180 ° est également différent.

4.1 L'effet de la taille des particules sur l'angle du faisceau.

Les particules de grande taille de l'agent de diffusion de la lumière peuvent produire un voile important, tandis que les particules de petite taille peuvent produire une bonne transmission de la lumière. En raison des limites des conditions expérimentales, le voile ne peut pas être mesuré dans l'expérience et le voile ne peut être évalué qu'en observant si la lampe est transparente ou non. Trois types de lampes à revêtement inorganique avec des tailles moyennes de particules de 1,1 μ m, 4,6 μ m et 8,0 μ m ont été utilisés pour tester l'angle du faisceau (voir tableau 4). Il peut être vu à partir des données expérimentales qu'avec le même type de bande de cordon de lampe, le cordon de lampe ne peut pas être vu à l'extrémité fine de l'épaisseur de la poudre. avec la diminution de la taille des particules et du poids de la poudre diffusée, l'angle de faisceau du tube de lampe diminue progressivement, et il est constaté que la différence maximale de l'angle de faisceau est de 50 ° .

4.2 Effet des différents matériaux sur l'angle du faisceau.

Avec la même bande lumineuse LED, en utilisant des méthodes de diffusion et des matériaux différents, l'angle de rayonnement est différent. D'après les résultats expérimentaux, les angles de rayonnement du tube PC, de la peinture huileuse, du film PET et de la peinture à l'eau sont fondamentalement les mêmes, tandis que l'angle de rayonnement du revêtement de diffusion de la lumière fabriqué par le processus traditionnel de revêtement à l'eau de la lampe fluorescente peut atteindre environ 320 ° (voir le tableau 5).

Cela est dû à l'écart important entre les particules du revêtement traditionnel de la lampe fluorescente par la poudre de diffusion revêtue d'eau et les procédés de revêtement ci-dessus (figure 4). Les particules de poudre du matériau inorganique de diffusion de la lumière ne sont pas sphériques, sont des polygones irréguliers et la taille des particules n'est pas homogène ; en outre, la poudre inorganique de diffusion de la lumière est opaque, la lumière ne peut pas traverser directement les particules de poudre, ce qui fait que la lumière doit être réfléchie plusieurs fois de manière irrégulière dans la couche de poudre avant de pouvoir pénétrer dans la couche de poudre, et l'angle d'émission après la diffusion de la lumière est manifestement plus grand qu'après avoir traversé la couche de sphère uniforme translucide et dense.

5. Remarques finales.

Le matériau de diffusion de la lumière joue un rôle décisif sur la transmission de la lumière de la lampe, le silicium organique étant le matériau de diffusion de la lumière le plus idéal. Le processus traditionnel de diffusion de la lumière par poudre inorganique PEO présente des avantages évidents pour l'augmentation de l'angle de rayonnement du tube LED T8. La recherche de matériaux de diffusion de la lumière ayant une meilleure transmission de la lumière, un meilleur voile et un meilleur rapport performance-prix pour les revêtements de diffusion de la lumière solubles dans l'eau est au centre de la recherche et du développement pour une longue période à l'avenir.