Analiza właściwości rozpraszania światła w lampach LED

Szklana rurka jako powłoka rurki lampy nadal wykorzystuje proces powlekania proszkowego tradycyjnej rurki lampy. W celu wyeliminowania uszkodzeń ludzkiego oka spowodowanych olśnieniem spowodowanym przez koraliki lampy LED o wysokiej jasności, powłoka lampy LED (zwana dalej lampą) jest zaprojektowana tak, aby rozpraszać światło (eliminując olśnienie), niezależnie od tego, czy używana jest rura PC (poliwęglanowa), czy szklana. Rurka lampy z rurką PC jako materiałem powłoki została dodana do silikonowego dyfuzora podczas przetwarzania plastiku PC, a szkło jest pokryte powłoką rozpraszającą światło na wewnętrznej ścianie szklanej rurki. Utrata absorpcji światła LED jest również różna w przypadku różnych materiałów rur zewnętrznych lub materiałów rozpraszających światło stosowanych w procesie, co ostatecznie prowadzi do różnicy przepuszczalności światła, wydajności świetlnej i kąta wiązki. Różnice te będą miały pewien wpływ na konstrukcję opraw oświetleniowych i środowisko oświetlenia wewnętrznego.

Analiza techniczna efektu rozpraszania światła przez lampę.

1.1 Klosz lampy PC.

Rura PC może pracować w szerokim zakresie temperatur (od -60 ℃ do 120 °C). Ma wiele zalet, takich jak odporność na uderzenia, proste przetwarzanie, łatwe formowanie, brak konieczności nakładania warstwy rozpraszającej światło, brak konieczności oddzielnego łączenia paska świetlnego i nie jest łatwy do uszkodzenia podczas transportu i użytkowania, ale jego wadami są słaba odporność na korozję alkaliczną, łatwe pękanie pod wpływem naprężeń oraz żółknięcie i kruchość po wystawieniu na działanie światła przez długi czas. Wskaźnik konserwacji lampy jest trudny do spełnienia wymogu ponad 30000 godzin pracy lampy LED.

1.2 Lampa szklana.

Proces nakładania powłoki rozpraszającej światło na szklaną rurkę jest mniej więcej taki sam jak w przypadku tradycyjnej lampy fluorescencyjnej, ale surowce używane do powlekania proszku nie mają ze sobą nic wspólnego. Obecnie surowce stosowane do powlekania dyfuzyjnego można podzielić na trzy rodzaje.

Pierwszą kategorią jest farba rozpuszczalnikowa (znana również jako farba olejna), która jest najbardziej dojrzałym procesem wyewoluowanym z przemysłu powłokowego, ten rodzaj powłoki ma działanie podobne do farby po wyschnięciu i ma najbardziej niezawodną twardość. Najczęściej stosowaną powłoką jest połączenie rozpuszczalnikowej żywicy akrylowej i silikonowego proszku dyfuzyjnego, a jej przepuszczalność światła wynosi zazwyczaj do 92%. Chociaż proces nakładania powłoki na bazie rozpuszczalnika jest prosty, ze względu na zastosowanie estrów butylowych lub rozcieńczalników benzenu, będzie on wytwarzał bardzo drażniący zapach i zanieczyszczenie benzenem podczas produkcji i będzie stopniowo eliminowany.

Druga kategoria to powłoki rozpuszczalne w wodzie. Powłoki rozpuszczalne w wodzie wykorzystują wodę jako rozcieńczalnik i rozpuszczalny w wodzie kwas akrylowy jako spoiwo. Proces ten jest wolny od zanieczyszczeń. W ciągu ostatnich dwóch lat stał się ważnym tematem badań i rozwoju w branży lamp LED i osiągnięto ważne wyniki. Największą zaletą jest to, że powłoka po reakcji sieciowania nie jest już rozpuszczalna w wodzie, a jej twardość ustępuje tylko powłoce na bazie rozpuszczalnika, ale jest wystarczająca dla lampy. Chociaż powłoka rozpuszczalna w wodzie ma wiele zalet, to właśnie ze względu na charakter reakcji sieciowania, która determinuje problem w procesie - trudności w czyszczeniu maszyny spowodowane przez miazgę proszkową pozostawioną na wyposażeniu maszyny i zraszaczu po wyschnięciu.

Trzeci typ wyewoluował z procesu powlekania wodą lampy fluorescencyjnej, wykorzystując dyfuzor światła zamiast proszku fluorescencyjnego do luminescencji, a spoiwem jest PEO (poli (tlenek etylenu)). Dla producentów, którzy wytwarzają tradycyjne lampy fluorescencyjne, technologia ta jest stosunkowo dojrzała, stopień wykorzystania proszku jest wysoki, koszt produkcji jest niski, odporność powłoki na wysokie temperatury jest dobra, a przepuszczalność światła dobrego silikonowego proszku dyfuzyjnego może również osiągnąć 92%. Jego wadą jest to, że twardość powłoki jest nieco gorsza niż w przypadku farby na bazie wody, ale ponieważ spoiwo klej PEO nie przeszedł procesu prażenia jak lampa fluorescencyjna, nie ma rozkładu w wysokiej temperaturze, a jego twardość jest znacznie wyższa niż warstwa proszku lampy fluorescencyjnej, o ile nie ma zadrapań na powłoce w procesie produkcyjnym, można zagwarantować, że warstwa proszku nie odpadnie w okresie eksploatacji lampy.

1.3 Lampa zespolona szkło-PET.

Proces owijania warstwy folii dyfuzyjnej na zewnątrz szklanej rurki również poczynił pewne postępy. Technologia wytwarzania powłoki rozpraszającej światło polega na owinięciu warstwy folii PET (politereftalanu etylenu) na zewnątrz szklanej rurki. Ta plastikowa folia wytwarza efekt kurczenia się w określonej wysokiej temperaturze i jest szczelnie owinięta na zewnętrznej powierzchni szklanej rurki. Ponieważ folia kurczliwa jest mieszana z dyfuzorem światła, można osiągnąć cel rozpraszania światła. Ten rodzaj lampy kompozytowej łączy w sobie pewne zalety rurki PC i rurki szklanej. Ma zalety wysokiej przepuszczalności światła, prostej obróbki i dobrej odporności na ciepło. Może być używany przez długi czas w temperaturze 120 °C. Ma dużą wytrzymałość i wytrzymałość na rozciąganie i nie jest łatwy do złamania. wykazuje wyższość wygodnego przetwarzania dla lamp o dużej mocy o długości> 1500 mm. Wadą jest to, że odporność na korozję w środowisku alkalicznym jest słaba i nie jest odporna na zanurzenie w gorącej wodzie, więc łatwo pęka i odpada w procesie długotrwałego oświetlenia i traci efekt rozpraszania światła.

2 Przegląd materiałów rozpraszających światło.

Obecnie materiały dyfuzyjne stosowane w rurach PC i foliach PET to głównie krzemoorganiczne, podczas gdy materiały rozpraszające światło stosowane w powłokach szklanych rur to głównie krzemoorganiczne, węglan wapnia, talk w proszku, fosfor, tlenek itru, tlenek krzemu, siarczan baru i tak dalej. W niniejszym artykule przeprowadzono wiele dyskusji na temat właściwości tych rozpraszaczy światła. Niektóre właściwości i zastosowania krzemoorganicznych rozpraszaczy światła zostały uzupełnione w tym artykule.

Spośród wszystkich dyfuzorów światła, silikonowy dyfuzor światła ma najwyższą przepuszczalność światła. Cząstki silikonowego przezroczystego materiału sferycznego są dodawane w postaci cząstek o wielkości mikronów, a mikrografy pokazano na rysunku 1, które mogą być równomiernie rozproszone w żywicy, gdy są stosowane w PC, PET i kleju wypełniającym. Światło lampy może przechodzić przez przezroczyste kule w tych powłokach błonotwórczych, dzięki czemu po wielokrotnym załamaniu i odbiciu silne światło emitowane przez koraliki lampy LED jest rozpraszane i równomiernie emitowane z powierzchni rurki PC lub folii PET, zamieniając punktowe źródło światła w powierzchniowe źródło światła, eliminując światło cięciwy i zmiękczając światło. Ponieważ światło bezpośrednio przechodzi przez kulę rozpraszającą światło, unika się wielokrotnego odbicia i absorpcji, zmniejsza się utrata światła, a przepuszczalność światła jest lepsza.

Silikonowy dyfuzor światła jest wygodny w użyciu w rurce PC i folii PET, ale wymaga specjalnej obróbki w procesie powlekania rozpuszczalnego w wodzie, w przeciwnym razie trudno jest równomiernie rozproszyć i utworzyć zawiesinę, a jakość powłoki jest trudna do kontrolowania. Jednocześnie jest to właśnie dlatego, że jest przezroczysty, a zamglenie zostanie nieznacznie zmniejszone, podczas gdy przepuszczalność światła jest wysoka, więc generalnie nie jest używany samodzielnie, a efekt mieszania z nieorganicznym dyfuzorem światła jest lepszy.

W przypadku nieorganicznych dyfuzorów światła światło rozprasza się równomiernie przez powierzchnię drobnych cząstek po wielu odbiciach, ale trudno jest światłu bezpośrednio przenikać przez nieorganiczne cząstki proszku, a nieorganiczny proszek dyfuzyjny jest równie trudny do utworzenia sferycznych cząstek. Dlatego absorpcja światła samego proszku dyfuzyjnego wzrasta, co powoduje spadek przepuszczalności światła, a przepuszczalność światła dobrego nieorganicznego proszku dyfuzyjnego, takiego jak tlenek itru, może również osiągnąć około 91% (rysunek 2). Obecnie, przy zastosowaniu dobrej powłoki z materiału dyfuzyjnego i wysokiej jakości folii PET, przepuszczalność światła lampy LED T8 może osiągnąć 92%. Przepuszczalność światła plastikowej rurki PC może również osiągnąć 91,5%, co ma wiele wspólnego ze współczynnikiem pochłaniania światła samego plastiku niż szkła. Wraz z poprawą przepuszczalności światła, z jednej strony można poprawić wydajność świetlną lampy, z drugiej strony można obniżyć temperaturę rurki lampy i wydłużyć żywotność komponentów zasilacza. Dzieje się tak właśnie dlatego, że światło jest trudne do bezpośredniego przejścia przez cząstki proszku nieorganicznego proszku rozpraszającego światło, podczas gdy czasy odbicia są wydłużone, zamglenie proszku również wzrośnie, więc zamglenie nieorganicznego proszku rozpraszającego światło jest wyższe.

3. Test i analiza przepuszczalności światła.

3.1 wpływ grubości powłoki na przepuszczalność światła.

Tabela 1 przedstawia zmierzone wartości przepuszczalności światła o różnej masie (grubości) pokrytej spoiwem na bazie rozpuszczalnika. Z tabeli wynika, że wraz ze wzrostem ilości powłoki wzrasta absorpcja światła przez rozpraszacz światła, co powoduje stopniowy spadek przepuszczalności światła, a także stwierdzono, że gdy powłoka proszkowa (tj. grubość) wzrasta o 67%, przepuszczalność światła spada tylko o 1,7%.

Zmierzono różne segmenty rozpuszczalnej w wodzie szklanej rury o długości 1,2 m pokrytej rozpuszczalną w wodzie warstwą rozpraszającą światło. Rurka z proszkiem została podzielona na jedną strefę na 300 mm, a następnie odpowiednio wykryto przepuszczalność światła czterech sekcji (patrz Tabela 2). Od cienkiej do grubej warstwy przepuszczalność światła spadła z 92,7% do 90,8%, z różnicą 1,9%.

3.2 Wpływ grubości ścianki szklanej rurki na przepuszczalność światła.

Dzięki analizie przepuszczalności światła szklanej rurki Na-Ca-Si o różnych grubościach ścianek stwierdzono, że przepuszczalność światła szklanej rurki i rurki proszkowej nieznacznie spada wraz ze wzrostem grubości szklanej rurki, ale zakres spadku nie jest oczywisty. Grubość ścianki wzrosła z 0,65 mm do 0,90 mm, co oznacza wzrost o 38%, podczas gdy przepuszczalność światła spadła tylko o 1,0% (patrz Tabela 3).

4 Analiza eksperymentalna 4 kątów wiązki.

Konstrukcja lampy zależy od parametrów kąta wiązki źródła światła. Zastępując tradycyjną świetlówkę T8, lampa LED T8 zawsze dąży do uzyskania większego kąta wiązki, tym lepiej (rysunek 3). Tradycyjna lampa fluorescencyjna T8 jest bezkierunkowym źródłem światła, a lampa emituje światło w przekroju 180 ° ramienia C 0, więc gdy jest używana do oświetlenia wewnętrznego, cała przestrzeń ma wrażenie przezroczystości, zapewniając ludziom komfortową przyjemność wizualną. Jeśli chodzi o tubę LED T8, koraliki lampy w pasku źródła światła znajdują się na górze tuby lampy i świecą pod kątem 180 ° do tuby. Po rozproszeniu światła przez różne ścieżki rozpraszania światła, kąt wiązki kierunkowej utworzony w przekroju C 0 ram 180 ° jest również inny.

4.1 Wpływ wielkości cząstek na kąt wiązki.

Duży rozmiar cząstek środka rozpraszającego światło może powodować duże zamglenie, podczas gdy mały rozmiar cząstek może zapewnić dobrą przepuszczalność światła. Ze względu na ograniczenia warunków eksperymentalnych, zamglenia w eksperymencie nie można zmierzyć, a zamglenie można ocenić jedynie obserwując, czy lampa jest przezroczysta, czy nie. Trzy rodzaje lamp z powłoką nieorganiczną o średnich rozmiarach cząstek 1,1 μm, 4,6 μm i 8,0 μm zostały użyte do przetestowania kąta wiązki (patrz Tabela 4). Na podstawie danych eksperymentalnych można zauważyć, że przy tym samym rodzaju paska koralika lampy, koralik lampy nie może być widoczny na cienkim końcu grubości proszku. wraz ze spadkiem wielkości cząstek i masy proszku rozproszonego proszku, kąt wiązki lampy stopniowo maleje i stwierdzono, że maksymalna różnica kąta wiązki wynosi 50 °.

4.2 Wpływ różnych materiałów na kąt wiązki.

Używając tego samego paska świetlnego LED, stosując różne metody dyfuzji i materiały, kąt wiązki jest inny. Na podstawie wyników eksperymentalnych kąty wiązki rurki PC, farby olejnej, folii PET i farby na bazie wody są zasadniczo takie same, podczas gdy kąt wiązki powłoki rozpraszającej światło wykonanej w tradycyjnym procesie powlekania wodą lampy fluorescencyjnej może osiągnąć około 320 ° (patrz tabela 5).

Wynika to z dużego odstępu między cząstkami tradycyjnej powlekanej wodą proszkowej powłoki dyfuzyjnej lampy fluorescencyjnej w porównaniu z powyższymi procesami powlekania (rysunek 4). Cząstki proszku nieorganicznego materiału rozpraszającego światło są niesferyczne, nieregularne wielokąty, a spójność wielkości cząstek jest słaba, w połączeniu z nieprzezroczystym proszkiem rozpraszającym światło nieorganiczne, światło nie może bezpośrednio przechodzić przez cząstki proszku, wszystko to prowadzi do światła musi być odbijane wiele razy nieregularnie w warstwie proszku, zanim będzie mogło przeniknąć przez warstwę proszku, a kąt emisji po rozproszeniu światła jest oczywiście większy niż po przejściu przez gęstą półprzezroczystą jednolitą powłokę kulistą.

5 uwagi końcowe.

Materiał rozpraszający światło odgrywa decydującą rolę w przepuszczalności światła lampy, w której krzem organiczny jest najbardziej idealnym materiałem rozpraszającym światło. Tradycyjny proces dyfuzji światła w proszku PEO-nieorganicznym ma oczywiste zalety w zwiększaniu kąta wiązki lampy LED T8. Poszukiwanie materiałów rozpraszających światło o wyższej przepuszczalności światła, lepszym zamgleniu i wyższym stosunku wydajności do ceny dla rozpuszczalnych w wodzie powłok rozpraszających światło jest przedmiotem badań i rozwoju przez długi czas w przyszłości.