Come funziona la diffusione della luce nei LED?

Il materiale di diffusione della luce si riferisce al materiale in grado di convertire le sorgenti luminose puntiformi e lineari in sorgenti luminose lineari e superficiali. In generale, la funzione di questo tipo di materiale è quella di rendere la sorgente luminosa meno abbagliante a occhio nudo dopo la rifrazione, la riflessione e la dispersione. Per prima cosa, vi presenterò quali sono i materiali di diffusione della luce più comuni nei LED.

1. Paralume a diffusione di luce PS
Metodo di preparazione.
Attualmente, i principali metodi di preparazione dei materiali per la fotodiffusione sono la polimerizzazione e la modifica della miscela.

1.) Metodo di polimerizzazione.
In base al principio della rifrazione della luce, il metodo di polimerizzazione si basa sulla copolimerizzazione di due tipi di monomeri polimerici con diverso indice di rifrazione e scarsa compatibilità, o sulla polimerizzazione a pezzi, che viene utilizzata per preparare ulteriormente materiali per la diffusione della luce. Due tipi di monomeri con attività di reazione diverse vengono preparati mediante polimerizzazione, poiché l'attività di reazione tra il monomero diffusore e il monomero che forma la matrice è diversa, e il monomero diffusore produce un'auto-polimerizzazione o una copolimerizzazione a blocchi con il monomero della matrice. In questo modo, le proprietà ottiche del nucleo condensato che si forma nella rispettiva catena di polimerizzazione sono uniformi e la luce viene riflessa e rifratta al confine del nucleo condensato, formando così la dispersione. La polimerizzazione è ampiamente utilizzata nella preparazione di materiali per la fotodiffusione a base di PMMA.

2. Diffusione della luce Paralume a LED.
metodo di modifica della miscela.
Il metodo di modifica della miscelazione consiste nell'aggiungere alla resina il diffusore di luce, che è sferico e uniformemente disperso nella resina trasparente per formare una struttura a isola. A causa del diverso indice di rifrazione della resina e del diffusore di luce, la luce è simile alla riflessione speculare sulla superficie del diffusore di luce. Dopo molteplici riflessioni, si ottiene l'effetto di diffusione della luce. Allo stesso tempo, la quantità di diffusore ottico, la dimensione e la distribuzione delle particelle e l'indice di rifrazione determinano le proprietà ottiche del materiale.

3. Paralume a diffusione luminosa.
Attualmente, molti materiali per la diffusione della luce sono generalmente prodotti con questo metodo, poiché questo metodo è simile al drogaggio dei polimeri e il processo è semplice, soprattutto nella piastra di diffusione della luce con un dosaggio molto elevato; questo metodo può essere prodotto in modo continuo e ha un'elevata efficienza produttiva.
Di seguito è riportato un esempio basato principalmente sul metodo di modifica della miscelazione:

1.) Meccanismo d'azione.
Il meccanismo d'azione del materiale per la diffusione della luce consiste nell'aggiunta di particelle organiche o inorganiche al substrato della piastra di diffusione come particelle di diffusione, in modo che la luce si rifranga, si rifletta e si disperda in due mezzi con indice di rifrazione diverso quando passa attraverso lo strato di diffusione. Per maggiori dettagli, consultare il diagramma schematico di diffusione riportato di seguito:

2.) Materiale della matrice.
Come substrato dei materiali per la diffusione della luce, è necessaria un'elevata trasmittanza luminosa. I materiali a matrice comune includono PPMMA, PS e PC, con la seguente diffusività della luce:

L'indice di rifrazione determina l'aspetto luminoso del materiale e un indice di rifrazione più alto indica che la luce viene riflessa maggiormente all'interfaccia tra il materiale e l'aria. In generale, maggiore è l'indice di rifrazione, minore è la trasmittanza.

Paralume in PC per la diffusione della luce
3.) Diffusore di luce
In base alla composizione dell'agente di diffusione della luce, può essere suddiviso in diffusore organico e diffusore inorganico.

Diffusore di luce organico
Questo tipo di agente di diffusione della luce comprende principalmente il tipo acrilico, il tipo siliconico, il tipo polivinilico e così via. Attualmente, gli agenti di diffusione della luce di tipo acrilico e siliconico sono i più utilizzati. Questo tipo di diffusore di luce ha una buona trasmittanza. Il silicone presenta i vantaggi di una bassa aggiunta e di una buona velatura, mentre la trasmittanza dell'acido acrilico è buona.

Diffusione della luce Paralume a LED
Diffusore di luce inorganico
I diffusori di luce inorganici includono principalmente nano solfato di bario, biossido di silicio, carbonato di calcio e così via. Da un punto di vista microscopico, questi diffusori di luce inorganici sono microsfere solide ed è molto difficile che la luce passi attraverso la sfera solida, il che influisce sulla trasmissione di molta luce. solo una parte della luce viene rifratta attraverso, quindi influisce sulla luminosità o sulla trasmissione della luce, che attualmente è raramente utilizzata.
Gli indici di rifrazione di diversi diffusori di luce sono i seguenti:

Paralume a LED
4.) Influenza delle particelle di diffusione della luce
Effetto della dimensione delle particelle di diffusione
A parità di massa, quanto più piccola è la dimensione delle particelle, tanto maggiore è il numero di particelle, tanto maggiore è il numero di volte in cui la luce viene deviata durante il passaggio e tanto maggiore è la diffusività, tanto maggiore è la foschia. Tuttavia, quando la dimensione delle particelle è troppo piccola, la distribuzione granulometrica è difficile da controllare; al contrario, a parità di foschia, la trasmittanza diminuisce. Solo quando la dimensione e la distribuzione delle particelle sono adeguate, la trasmittanza luminosa e la foschia possono raggiungere un valore più elevato allo stesso tempo. La dimensione delle particelle è generalmente di circa 1-5 micron. Allo stesso tempo, migliore è la regolarità e la finitura delle particelle, migliori sono la velatura e la trasmittanza luminosa.

Lampada a LED
Effetto dell'indice di rifrazione delle particelle diffuse
L'indice di rifrazione del substrato e del diffusore non deve essere né troppo grande né troppo piccolo. Quando l'indice di rifrazione relativo del diffusore è compreso tra 0,91-0,97 e 1,03-1,09, la trasmittanza diffusiva è migliore. Se l'indice di rifrazione relativo è troppo piccolo, la differenza tra i due indici di rifrazione è minima e la diffusione non è evidente. Una grande differenza nell'indice di rifrazione relativo porterà a una riflessione totale, che riflette la luce all'interno e non può essere esportata in modo efficace.

Lastra LED per la diffusione della luce
Effetto della concentrazione delle particelle di diffusione.
Con l'aumento delle particelle di diffusione della luce, aumenta il numero di dispersioni di luce nella piastra di diffusione, aumenta la retrodiffusione, diminuisce il percorso libero dei fotoni, aumenta la foschia, ma diminuisce la trasmittanza. Per garantire un'elevata trasmittanza e foschia, la concentrazione del materiale di diffusione della luce è selezionata in modo ragionevole e il rapporto di miscelazione generale è inferiore a 2%.

Lampada LED a diffusione luminosa
3. Requisiti di prestazione.
I comuni materiali per la diffusione della luce LED richiedono quanto segue:
Alta trasmittanza, alta diffusione, nessun abbagliamento, nessuna luce e nessuna ombra.
L'occultamento della sorgente luminosa è migliore.
Presenta buone caratteristiche di processabilità del flusso, stabilità dimensionale, resistenza agli agenti atmosferici e al calore.
Alta resistenza alla fiamma e agli urti.
La trasmittanza luminosa è superiore a 80%.

Lampada LED a diffusione luminosa
Caratteristiche dei materiali di diffusione della luce.
Il vantaggio del materiale per la diffusione della luce è che, con la premessa di garantire un'elevata trasmittanza luminosa, aumenta la diffusività della luce e la foschia del prodotto. Grazie all'azione della lastra di diffusione, l'intero pannello forma una superficie luminosa uniforme senza formare un'area scura. Attualmente, la piastra di diffusione ottica si divide in piastra di diffusione ottica in PC, piastra di diffusione ottica in PMMA e piastra di diffusione ottica in PS. Tuttavia, il PMMA non è resistente ai graffi e il PS non è resistente al calore e alla fiamma. Attualmente, il PC è ampiamente utilizzato nei paralumi a LED. Di seguito viene presentato un confronto tra diversi tipi di lastre di diffusione della luce.