LED 램프의 광 확산 특성 분석

램프 튜브의 쉘인 유리 튜브는 기존 램프 튜브의 분말 코팅 공정을 계속 사용합니다. 고휘도 LED 램프 비드로 인한 눈부심으로 인한 사람의 눈의 손상을 없애기 위해 LED 램프 튜브(이하 램프 튜브)의 쉘은 PC(폴리카보네이트) 튜브 또는 유리 튜브를 사용하여 빛 확산 효과(눈부심 제거)를 위해 설계되었습니다. PC 튜브를 외피 재료로 사용하는 램프 튜브는 PC 플라스틱 가공 시 실리콘 디퓨저를 추가하고 유리 튜브 내벽에 광확산 코팅을 입혔습니다. LED 빛의 흡수 손실은 공정에 사용되는 외부 튜브 재료 또는 광 확산 재료에 따라 다르며, 이는 최종적으로 광 투과율, 광 효율 및 빔 각도의 차이로 이어집니다. 이러한 차이는 조명기구 및 실내 조명 환경의 설계에 일정한 영향을 미칩니다.

램프 튜브의 빛 확산 효과에 대한 기술적 분석.

1.1 PC 램프 쉐이드.

PC 튜브는 넓은 온도 범위(-60℃~120℃)에서 작동할 수 있습니다. 내충격성, 간단한 가공, 쉬운 성형, 광확산층 적용 불필요, 라이트 스트립을 별도로 접착 할 필요가 없으며 운송 및 사용 중 손상되기 쉽지 않은 등 많은 장점이 있지만 알칼리성 부식에 대한 내성이 약하고 응력으로 인해 균열이 생기기 쉽고 장시간 빛에 노출되면 황변 및 취성이 발생한다는 단점이 있습니다. 램프의 유지 보수율은 30000시간 이상의 LED 램프 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.

1.2 유리 램프.

유리관용 광확산 코팅의 코팅 공정은 기존 형광등과 거의 동일하지만 코팅 분말에 사용되는 원료는 공통점이 없습니다. 현재 광확산 코팅에 사용되는 원료는 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

첫 번째 범주는 용제 기반 페인트(유성 페인트라고도 함)로 코팅 산업에서 가장 발전된 공정이며, 이러한 종류의 코팅은 건조 후 페인트와 같은 성능을 가지며 가장 신뢰할 수 있는 견고성을 가지고 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 코팅은 솔벤트 기반 아크릴 수지와 실리콘 확산 파우더의 조합이며, 광 투과율은 일반적으로 최대 92%입니다. 솔벤트 기반 코팅의 적용 과정은 간단하지만 부틸 에스테르 또는 벤젠 희석제를 사용하기 때문에 생산시 큰 자극적 인 냄새와 벤젠 오염이 발생하며 점차적으로 제거됩니다.

두 번째 범주는 수용성 코팅입니다. 수용성 코팅은 희석제로 물을 사용하고 바인더로 수용성 아크릴산을 사용합니다. 이 공정은 무공해입니다. 지난 2 년 동안 LED 램프 산업에서 중요한 연구 개발 주제가되었으며 중요한 결과를 얻었습니다. 현재 알려진 모든 접착제는 탈수 및 건조 후 생성 된 가교 반응에 의해 필름으로 고형화됩니다. 가장 큰 장점은 가교 반응 후 코팅 필름이 더 이상 물에 용해되지 않고 견고성이 용매 기반 코팅에 이어 두 번째이지만 램프에 충분하다는 것입니다. 수용성 코팅에는 많은 장점이 있지만 가교 반응의 특성 때문에 공정에서 문제가 되는 것은 건조 후 기계 장비와 스프링클러에 남아있는 분말 펄프로 인한 기계 청소의 어려움입니다.

세 번째 유형은 형광등의 수 코팅 공정에서 발전한 것으로, 발광을 위해 형광 분말 대신 광 확산기를 사용하며 바인더는 PEO (폴리 (에틸렌 옥사이드))입니다. 전통적인 형광등을 제조하는 제조업체의 경우이 기술은 비교적 성숙하고 분말의 활용률이 높고 생산 비용이 낮으며 코팅의 고온 저항성이 좋으며 좋은 실리콘 확산 분말의 광 투과율도 92%에 도달 할 수 있습니다. 단점은 코팅의 견고성이 수성 페인트보다 약간 나쁘다는 것이지만 바인더 PEO 접착제는 형광등과 같은 로스팅 공정을 거치지 않았기 때문에 고온 분해가 없으며 생산 공정에서 코팅에 스크래치가없는 한 형광등의 분말 층보다 견고성이 훨씬 높아 램프의 수명 기간 동안 분말 층이 떨어지지 않도록 보장 할 수 있다는 것입니다.

1.3유리-PET 복합 램프.

유리관 외부에 확산 필름 층을 감싸는 공정도 약간의 진전을 이루었습니다. 광확산 코팅을 만드는 기술은 유리관 외부에 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름 층을 감싸는 것입니다. 이 플라스틱 필름은 특정 고온에서 수축 효과를 생성하고 유리 튜브의 외부 표면을 단단히 감싸줍니다. 수축 필름이 광 확산기와 혼합되어 있기 때문에 빛을 산란시키는 목적을 달성 할 수 있습니다. 이러한 종류의 복합 램프 튜브는 PC 튜브와 유리 튜브의 몇 가지 장점을 결합합니다. 높은 광 투과율, 간단한 가공 및 우수한 내열성이라는 장점이 있습니다. 120°C에서 장시간 사용할 수 있으며 인성과 인장 강도가 강하고 깨지기 쉽지 않으며 길이가 1500mm를 초과하는 고출력 램프 튜브에 편리한 가공의 우수성을 보여줍니다. 단점은 알칼리성 환경의 내식성이 떨어지고 온수 침수에 강하지 않아 장수명 조명 과정에서 깨지거나 떨어지기 쉽고 빛 확산 효과를 잃는다는 점입니다.

2 빛 확산 소재 검토.

현재 PC 튜브와 PET 필름에 사용되는 확산 재료는 주로 유기 실리콘이며 유리관 코팅에 사용되는 광 확산 재료는 주로 유기 실리콘, 탄산 칼슘, 활석 가루, 형광체, 산화 이트륨, 산화 규소, 황산 바륨 등입니다. 이 백서에서는 이러한 광확산제의 특성에 대해 많은 논의가 이루어졌습니다. 이 백서에서는 유기 실리콘 광확산기의 일부 특성과 응용 분야를 보완합니다.

모든 광확산기 중에서 실리콘 광확산기는 빛 투과율이 가장 높습니다. 실리콘 투명 구 재료 입자는 미크론 입자 크기의 형태로 첨가되며, 현미경 사진은 그림 1에 표시되어 있으며 PC, PET 및 충전 접착제에 사용할 때 수지에 균일하게 분산 될 수 있습니다. 램프의 빛은 이러한 필름 형성 코팅의 투명 구체를 통과 할 수 있으므로 여러 번의 굴절 및 반사 후 LED 램프 비드에서 방출되는 강한 빛이 PC 튜브 또는 PET 필름 표면에서 산란되고 고르게 방출되어 점 광원을 표면 광원으로 전환하여 코드 빛을 제거하고 빛을 부드럽게합니다. 빛이 광 확산 구를 직접 투과하기 때문에 다중 반사 및 흡수가 방지되고 광 손실이 감소하며 광 투과율이 향상됩니다.

실리콘 광 확산기는 PC 튜브 및 PET 필름에 사용하기 편리하지만 수용성 코팅 공정에서 특수 처리가 필요하며 그렇지 않으면 고르게 분산되고 현탁액을 형성하기 어렵고 코팅 품질을 제어하기 어렵습니다. 동시에 투명하기 때문에 빛 투과율이 높은 반면 헤이즈는 약간 감소하므로 일반적으로 단독으로 사용하지 않으며 무기 광 확산기와 혼합하는 효과가 더 좋습니다.

무기 광확산제의 경우 빛은 여러 번의 반사를 거쳐 작은 입자 표면을 통해 균일하게 확산되지만 빛이 무기 분말 입자를 직접 투과하기 어렵고, 무기 광확산 분말은 구형 입자를 형성하기 어렵습니다. 따라서 확산 분말 자체의 광 흡수가 증가하여 광 투과율이 감소하고 이트륨 산화물과 같은 우수한 무기 확산 분말의 광 투과율도 약 91%에 도달 할 수 있습니다 (그림 2). 현재 우수한 확산 재료 코팅과 고품질 PET 필름을 사용하면 LED T8 램프 튜브의 광 투과율이 92%에 도달 할 수 있습니다. PC 플라스틱 튜브의 광 투과율은 유리보다 플라스틱 자체의 광 흡수 계수와 많은 관련이 있는 91.5%에 도달할 수도 있습니다. 광 투과율이 향상되면 한편으로는 램프의 광 효율을 향상시킬 수 있고 다른 한편으로는 램프 튜브의 온도를 낮추고 전원 공급 장치 구성 요소의 수명을 연장 할 수 있습니다. 빛이 무기 광 확산 분말의 분말 입자를 직접 통과하기 어렵고 반사 시간이 증가하면 분말의 헤이즈도 증가하여 무기 광 확산 분말의 헤이즈가 더 높기 때문입니다.

3. 빛 투과율 테스트 및 분석.

3.1 코팅 두께가 빛 투과율에 미치는 영향.

표 1은 솔벤트 기반 바인더로 코팅한 다양한 무게(두께)의 광 투과율 측정값을 보여줍니다. 표에서 코팅량이 증가함에 따라 광확산기의 광 흡수가 증가하여 광 투과율이 점차 감소하는 것을 알 수 있으며, 분말 코팅(즉, 두께)이 67% 증가하면 광 투과율은 1.7%만 감소하는 것을 알 수 있습니다.

수용성 광확산층으로 코팅된 수용성 1.2m 길이의 유리 튜브의 여러 부분을 측정했습니다. 분말 튜브를 300mm당 하나의 구역으로 나눈 다음 네 부분의 광 투과율을 각각 측정했습니다(표 2 참조). 얇은 두께에서 두꺼운 두께로 갈수록 광 투과율은 92.7%에서 90.8%로 감소하여 1.9%의 차이를 보였습니다.

3.2 유리 튜브의 벽 두께가 빛 투과율에 미치는 영향.

벽 두께가 다른 Na-Ca-Si 유리관의 광 투과율을 분석 한 결과, 유리관 두께가 증가함에 따라 유리관과 분말관의 광 투과율이 약간 감소하지만 감소 정도는 분명하지 않은 것으로 나타났습니다. 벽 두께는 0.65mm에서 0.90mm로 증가하여 38%가 증가한 반면, 광 투과율은 1.0%만 감소했습니다(표 3 참조).

4 4 빔 각도에 대한 실험적 분석.

램프의 디자인은 광원의 빔 각도 매개 변수에 따라 달라집니다. 기존 T8 형광등을 교체할 때 LED T8 램프는 항상 빔 각도가 클수록 좋습니다(그림 3). 기존의 T8 형광등은 무 지향성 광원이며 램프는 C 0 램의 180 ° 단면에서 빛을 방출하므로 실내 조명에 사용하면 공간 전체가 투명한 느낌을 주어 사람들에게 편안한 시각적 즐거움을 제공합니다. LED T8 튜브의 경우 광원 스트립의 램프 구슬이 램프 튜브 상단에 있으며 180 °에서 튜브까지 빛납니다. 다른 광 확산 경로를 통해 빛을 발산 한 후 C 0 램 180 ° 단면에 형성되는 방향성 빔 각도도 다릅니다.

4.1 입자 크기가 빔 각도에 미치는 영향.

입자 크기가 큰 광확산제는 높은 헤이즈를 생성할 수 있고, 입자 크기가 작은 광확산제는 좋은 빛 투과율을 생성할 수 있습니다. 실험 조건의 한계로 인해 실험에서 헤이즈를 측정할 수 없으며 램프가 투명한지 여부를 관찰해야만 헤이즈를 평가할 수 있습니다. 빔 각도를 테스트하기 위해 평균 입자 크기가 1.1 μm, 4.6 μm 및 8.0 μm의 세 가지 종류의 무기 코팅 램프를 사용했습니다 (표 4 참조). 실험 데이터에서 동일한 종류의 램프 비드 스트립을 사용하면 분말 두께의 얇은 끝에서 램프 비드를 볼 수 없으며 확산 된 분말의 입자 크기와 분말 무게가 감소함에 따라 램프 튜브의 빔 각도가 점차 감소하고 빔 각도의 최대 차이가 50 °임을 알 수 있습니다.

4.2 다양한 소재가 빔 각도에 미치는 영향.

동일한 LED 라이트 스트립을 사용하여 다른 확산 방법과 재료를 사용하면 빔 각도가 다릅니다. 실험 결과에서 PC 튜브, 유성 페인트, PET 필름 및 수성 페인트의 빔 각도는 기본적으로 동일하지만 기존 형광등 수 코팅 공정으로 만든 광 확산 코팅의 빔 각도는 약 320 °에 도달 할 수 있습니다 (표 5 참조).

이는 기존의 형광등 수성 코팅 확산 분말 코팅의 입자 간격이 위의 코팅 공정에 비해 크기 때문입니다(그림 4). 무기 광 확산기 재료 분말 입자는 비구형의 불규칙한 다각형이며 입자 크기 일관성이 좋지 않으며 무기 광 확산 분말 불투명과 결합하여 빛이 분말 입자를 직접 통과 할 수 없으며, 이러한 모든 결과는 빛이 분말 층을 통과하기 전에 분말 층에서 여러 번 불규칙하게 반사되어야하며 빛의 산란 후 방출 각도는 조밀 한 반투명 균일 구 코팅을 통과 한 후보다 분명히 더 큽니다.

5 결론

광 확산 재료는 램프의 광 투과율에 결정적인 역할을 하며, 유기 실리콘이 가장 이상적인 광 확산 재료입니다. 기존의 PEO- 무기 광확산 분말 공정은 LED T8 튜브의 빔 각도를 높이는 데 분명한 장점이 있습니다. 수용성 광 확산 코팅을 위해 더 높은 광 투과율, 더 나은 헤이즈 및 더 높은 가격 대비 성능을 가진 광 확산 재료를 찾는 것은 향후 오랫동안 연구 개발의 초점입니다.