Análise das propriedades de difusão da luz em lâmpadas LED

O tubo de vidro que constitui o invólucro do tubo da lâmpada continua a utilizar o processo de revestimento em pó do tubo da lâmpada tradicional. Para eliminar os danos no olho humano causados pelo encandeamento provocado pelas pérolas da lâmpada LED de alto brilho, o invólucro do tubo da lâmpada LED (a seguir designado por "tubo da lâmpada") foi concebido para ter um efeito de difusão da luz (eliminando o encandeamento), quer se utilize um tubo de PC (policarbonato) ou um tubo de vidro. Ao tubo de lâmpada com tubo de PC como material do invólucro foi adicionado um difusor de silicone durante o processamento do plástico de PC, e o vidro é revestido com um revestimento de difusão da luz na parede interior do tubo de vidro. A perda de absorção da luz LED também é diferente consoante os diferentes materiais do tubo exterior ou os materiais de difusão da luz utilizados no processo, o que acaba por conduzir a diferenças na transmissão da luz, na eficiência da luz e no ângulo do feixe. Estas diferenças terão um certo impacto na conceção dos aparelhos de iluminação e no ambiente de iluminação interior.

Análise técnica do efeito de difusão da luz do tubo da lâmpada.

1.1 Abajur de PC.

O tubo de PC pode trabalhar numa vasta gama de temperaturas (- 60 ℃ a 120 °C). Tem muitas vantagens, como resistência ao impacto, processamento simples, fácil formação, sem necessidade de aplicar camada de difusão de luz, sem necessidade de unir a faixa de luz separadamente e não é fácil de ser danificado durante o transporte e uso, mas suas desvantagens são baixa resistência à corrosão alcalina, fácil de quebrar devido ao estresse e amarelecimento e fragilidade quando exposto à luz por um longo tempo. A taxa de manutenção da lâmpada é difícil de satisfazer a exigência de mais de 30000 h da lâmpada LED.

1.2 Lâmpada de vidro.

O processo de revestimento do revestimento por difusão da luz para tubo de vidro é praticamente o mesmo que o da lâmpada fluorescente tradicional, mas as matérias-primas utilizadas para o pó de revestimento não têm nada em comum. Atualmente, as matérias-primas utilizadas para o revestimento por difusão da luz podem ser divididas em três tipos.

A primeira categoria é a tinta à base de solvente (também conhecida como tinta oleosa), que é o processo mais maduro evoluído da indústria de revestimento, este tipo de revestimento tem um desempenho semelhante ao da tinta após a secagem e tem a firmeza mais fiável. O revestimento mais comummente utilizado é uma combinação de resina acrílica à base de solvente e pó de difusão de silicone, e a sua transmissão de luz é geralmente até 92%. Embora o processo de aplicação do revestimento à base de solvente seja simples, devido à utilização de ésteres butílicos ou diluentes de benzeno, produzirá um cheiro muito irritante e poluição por benzeno na produção, sendo gradualmente eliminado.

A segunda categoria é a dos revestimentos solúveis em água. Os revestimentos solúveis em água utilizam a água como diluente e o ácido acrílico solúvel em água como aglutinante. O processo é isento de poluição. Nos últimos dois anos, tornou-se um importante tópico de investigação e desenvolvimento na indústria das lâmpadas LED, tendo sido alcançados resultados importantes. Atualmente, todos os adesivos conhecidos são solidificados em películas através da reação de reticulação produzida após desidratação e secagem. A maior vantagem é que a película de revestimento após a reação de reticulação deixa de ser solúvel em água e a sua firmeza fica atrás apenas do revestimento à base de solvente, mas é suficiente para a lâmpada. Embora o revestimento solúvel em água tenha muitas vantagens, é precisamente devido à natureza da reação de reticulação que determina o problema no processo - a dificuldade de limpeza da máquina causada pela polpa de pó deixada no equipamento da máquina e no aspersor após a secagem.

O terceiro tipo é desenvolvido a partir do processo de revestimento de água da lâmpada fluorescente, utilizando difusor de luz em vez de pó fluorescente para a luminescência, e o aglutinante é PEO (poli (óxido de etileno)). Para os fabricantes que produzem lâmpadas fluorescentes tradicionais, esta tecnologia está relativamente madura, a taxa de utilização do pó é elevada, o custo de produção é baixo, a resistência do revestimento a altas temperaturas é boa e a transmitância da luz de um bom pó difusor de silicone também pode atingir 92%. A sua desvantagem é que a firmeza do revestimento é ligeiramente pior do que a da tinta à base de água, mas porque o aglutinante PEO adesivo não passou pelo processo de torrefação como uma lâmpada fluorescente, não há decomposição de alta temperatura, e a sua firmeza é muito maior do que a camada de pó da lâmpada fluorescente, desde que não haja arranhões no revestimento no processo de produção, pode ser garantido que a camada de pó não vai cair durante o período de vida da lâmpada.

1.3 Lâmpada composta de vidro-PET.

O processo de envolvimento de uma camada de película de difusão no exterior do tubo de vidro também registou alguns progressos. A tecnologia de fabrico do revestimento de difusão da luz consiste em envolver uma camada de película de PET (tereftalato de polietileno) no exterior do tubo de vidro. Esta película de plástico produz um efeito de contração a uma determinada temperatura elevada e é firmemente enrolada na superfície exterior do tubo de vidro. Uma vez que a película retrátil é misturada com um difusor de luz, o objetivo da dispersão da luz pode ser alcançado. Este tipo de tubo de lâmpada composto combina algumas vantagens do tubo de PC e do tubo de vidro. Tem as vantagens de alta transmitância de luz, processamento simples e boa resistência ao calor. Pode ser utilizado durante muito tempo a 120 °C. Tem uma forte tenacidade e resistência à tração, e não é fácil de partir. Mostra a superioridade do processamento conveniente para tubos de lâmpada de alta potência com comprimento > 1500 mm. A desvantagem é que a resistência à corrosão do ambiente alcalino é fraca, e não é resistente à imersão em água quente, por isso é fácil de rachar e cair no processo de luz de longa duração, e perder o efeito de difusão de luz.

2 Revisão dos materiais de difusão da luz.

Atualmente, os materiais de difusão utilizados em tubos de PC e películas PET são principalmente organossilício, enquanto os materiais de difusão da luz utilizados em revestimentos de tubos de vidro são principalmente organossilício, carbonato de cálcio, pó de talco, fósforo, óxido de ítrio, óxido de silício, sulfato de bário, etc. No presente documento, foi feita uma grande discussão sobre as propriedades destes difusores de luz. Algumas propriedades e aplicações dos difusores de luz de organosilício são complementadas neste documento.

Entre todos os difusores de luz, o difusor de luz de silicone é o que apresenta a maior transmitância de luz. As partículas de material de esfera transparente de silicone são adicionadas sob a forma de partículas de tamanho micrónico, e as micrografias são mostradas na figura 1, que podem ser uniformemente dispersas na resina quando utilizadas em PC, PET e cola de enchimento. A luz da lâmpada pode passar através das esferas transparentes nestes revestimentos formadores de película, de modo que, após muitas vezes de refração e reflexão, a luz forte emitida pelas esferas da lâmpada LED é dispersa e emitida uniformemente a partir da superfície do tubo de PC ou da película PET, transformando a fonte de luz pontual numa fonte de luz de superfície, eliminando a luz da corda e suavizando a luz. Como a luz transmite diretamente a esfera difusora de luz, evita-se a reflexão e a absorção múltiplas, reduz-se a perda de luz e melhora-se a transmissão da luz.

O difusor de luz de silicone é conveniente para utilização em tubos de PC e película PET, mas necessita de tratamento especial no processo de revestimento solúvel em água, caso contrário é difícil dispersar uniformemente e formar uma suspensão, e a qualidade do revestimento é difícil de controlar. Ao mesmo tempo, é precisamente porque é transparente, e a névoa será ligeiramente reduzida enquanto a transmitância da luz é elevada, pelo que geralmente não é utilizado sozinho, e o efeito da mistura com o difusor de luz inorgânico é melhor.

Para difusores de luz inorgânicos, a luz difunde-se uniformemente através da superfície de partículas minúsculas após múltiplas reflexões, mas é difícil para a luz penetrar diretamente nas partículas de pó inorgânico, e o pó de difusão de luz inorgânico é tão difícil de formar partículas esféricas. Por conseguinte, a absorção de luz do próprio pó de difusão aumenta, resultando numa diminuição da transmitância da luz, e a transmitância da luz de um bom pó de difusão inorgânico, como o óxido de ítrio, pode também atingir cerca de 91% (figura 2). Atualmente, com a utilização de um bom revestimento de material de difusão e de uma película PET de alta qualidade, a transmissão da luz do tubo da lâmpada LED T8 pode atingir 92%. A transmissão da luz do tubo de plástico para PC também pode atingir 91,5%, o que tem muito a ver com o coeficiente de absorção de luz do próprio plástico do que do vidro. Com a melhoria da transmissão da luz, por um lado, a eficiência luminosa da lâmpada pode ser melhorada, por outro lado, a temperatura do tubo da lâmpada pode ser reduzida e a vida útil dos componentes da fonte de alimentação pode ser prolongada. Precisamente porque a luz é difícil de passar diretamente através das partículas de pó do pó inorgânico de difusão da luz, enquanto os tempos de reflexão aumentam, a opacidade do pó também aumenta, pelo que a opacidade do pó inorgânico de difusão da luz é maior.

3. Ensaio e análise da transmitância da luz.

3.1 efeito da espessura do revestimento na transmitância da luz.

O quadro 1 mostra os valores medidos da transmitância da luz de diferentes pesos (espessuras) revestidos com aglutinante à base de solvente. Pode ver-se na tabela que, com o aumento da quantidade de revestimento, a absorção de luz do difusor de luz aumenta, resultando numa diminuição gradual da transmissão de luz, e verifica-se também que, quando o revestimento em pó (ou seja, a espessura) aumenta em 67%, a transmissão de luz apenas diminui em 1,7%.

Foram medidos os diferentes segmentos do tubo de vidro de 1,2 m de comprimento revestido com uma camada de difusão da luz solúvel em água. O tubo de pó foi dividido numa zona por 300 mm e, em seguida, a transmitância da luz das quatro secções foi detectada respetivamente (ver Quadro 2). De fina a grossa, a transmitância da luz diminuiu de 92,7% para 90,8%, com uma diferença de 1,9%.

3.2 Efeito da espessura da parede do tubo de vidro na transmitância da luz.

Através da análise da transmitância da luz do tubo de vidro Na-Ca-Si com diferentes espessuras de parede, verifica-se que a transmitância da luz do tubo de vidro e do tubo de pó diminui ligeiramente com o aumento da espessura do tubo de vidro, mas a extensão da diminuição não é óbvia. A espessura da parede aumentou de 0,65 mm para 0,90 mm, um aumento de 38%, enquanto a transmitância da luz diminuiu apenas 1,0% (ver Quadro 3).

4 Análise experimental do ângulo de 4 vigas.

O desenho da lâmpada depende dos parâmetros do ângulo do feixe da fonte de luz. Ao substituir a lâmpada fluorescente T8 tradicional, a lâmpada LED T8 esforça-se sempre por obter um ângulo de feixe maior, melhor (figura 3). A lâmpada fluorescente T8 tradicional é uma fonte de iluminação não direcional, e a lâmpada emite luz na secção transversal de 180 ° do C 0 ram, pelo que, quando utilizada para iluminação interior, todo o espaço tem uma sensação de transparência, proporcionando às pessoas um prazer visual confortável. Quanto ao tubo LED T8, as contas da lâmpada na faixa de fonte de luz estão no topo do tubo da lâmpada e brilham de 180 ° para o tubo. Depois de divergir a luz através de diferentes caminhos de difusão da luz, o ângulo do feixe direcional formado na secção transversal C 0 ram 180 ° também é diferente.

4.1 O efeito da dimensão das partículas no ângulo do feixe.

A grande dimensão das partículas do agente de difusão da luz pode produzir uma elevada opacidade, enquanto a pequena dimensão das partículas pode produzir uma boa transmissão da luz. Devido à limitação das condições experimentais, a névoa na experiência não pode ser medida, e a névoa só pode ser avaliada observando se a lâmpada é transparente ou não. Foram utilizados três tipos de lâmpadas de revestimento inorgânico com tamanhos médios de partículas de 1,1 μ m, 4,6 μ m e 8,0 μ m para testar o ângulo do feixe (ver Tabela 4). Pode ser visto a partir dos dados experimentais que, com o mesmo tipo de tira de contas de lâmpada, a conta de lâmpada não pode ser vista na extremidade fina da espessura do pó. com a diminuição do tamanho das partículas e do peso do pó do pó difuso, o ângulo do feixe do tubo da lâmpada diminui gradualmente, e verifica-se que a diferença máxima do ângulo do feixe é de 50 °.

4.2 efeito de diferentes materiais no ângulo do feixe.

Utilizando a mesma faixa de luz LED, mas utilizando diferentes métodos e materiais de difusão, o ângulo do feixe é diferente. A partir dos resultados experimentais, os ângulos de feixe do tubo de PC, da tinta oleosa, da película PET e da tinta à base de água são basicamente os mesmos, ao passo que o ângulo de feixe do revestimento de difusão da luz efectuado pelo processo tradicional de revestimento com água da lâmpada fluorescente pode atingir cerca de 320 ° (ver quadro 5).

Isto deve-se ao grande intervalo entre as partículas do revestimento em pó de difusão revestido a água da lâmpada fluorescente tradicional, em comparação com os processos de revestimento acima referidos (figura 4). As partículas de pó do material difusor de luz inorgânico são polígonos irregulares não esféricos e a consistência do tamanho das partículas é fraca, juntamente com o pó de difusão de luz inorgânico opaco, a luz não pode passar diretamente através das partículas de pó, tudo isto leva a que a luz tenha de ser reflectida muitas vezes de forma irregular na camada de pó antes de poder penetrar na camada de pó, e o ângulo de emissão após a dispersão da luz é obviamente maior do que depois de passar pelo revestimento de esfera uniforme translúcido denso.

5 observações finais.

O material de difusão da luz desempenha um papel decisivo na transmissão da luz da lâmpada, em que o silício orgânico é o material de difusão da luz mais ideal. O processo tradicional de pó de difusão de luz inorgânico PEO tem vantagens óbvias no aumento do ângulo de feixe do tubo LED T8. A procura de materiais de difusão da luz com maior transmitância da luz, melhor nebulosidade e maior relação desempenho/preço para revestimentos de difusão da luz solúveis em água é o foco da investigação e desenvolvimento durante muito tempo no futuro.