Inovativna primjena PC materijala u području LED dioda

PC (polikarbonat) je prvi sintetizirao njemački naučnik Alfred Einhorn 1898. godine, jer nije pronašao odgovarajuće polje primjene, pa je&uzgojen u budoaru &; više od pola veka. Ali zlato će uvek sijati. Godine 1955. Bayerov naučnik Hermannschnell ponovno je sintetizirao PC i te godine podnio zahtjev za patent. Iste godine, Bayer je službeno dao vlastitom računaru trgovačko ime&Makrolon &. Kroz povijest tehnologije plastike, mora se reći da su pedesete i šezdesete bile doba velikog razvoja tehnologije plastike. U isto vrijeme, 1953. godine, Daniel Fox, naučnik iz GE -a (kasnije je Jack Welch iz odjela za plastiku postao izvršni direktor kompanije), također je samostalno sintetizirao PC, a također je podnio patentnu prijavu američkom Zavodu za patente 1955., Počeo je rat intelektualne svojine ...

Na kraju je američki Ured za patente presudio da tehnološki patent pripada Bayeru jer su podnijeli prijavu tjedan dana ranije od GE -a. U samo nedelju dana, Bayer je od GE -a dobio mnogo tantijema. Vrijeme je novac i ovdje se savršeno odražava.

Godine 1958. Bayer je započeo masovnu proizvodnju i komercijalizirao&"Makrolon &". Dve godine kasnije, nakon što je platio&zaštitnu taksu &, GE je takođe započeo masovnu proizvodnju računara. Naziv proizvoda računara GE' bio je&"Lexan &". Od tada, PC je na istorijskoj pozornici kao inženjerska plastika. Zbog kombinacije dobrih optičkih svojstava, mehaničkih svojstava i svojstava usporivača plamena, brzo je privukao pažnju'

Drugo, struktura i performanse PC materijala

Polikarbonat se odnosi na vrstu polimera čiji se makromolekularni lanac sastoji od ponavljajućih strukturnih jedinica tipa karbonata. Engleski naziv je Polycarbonate ili skraćeno PC. To je druga najveća sorta opće inženjerske plastike. Prema specifičnom sastavu, PC se može podijeliti u tri vrste: alifatski, aliciklički i aromatični, ali samo aromatični PC ima praktičnu primjenu u inženjeringu.

PC je bezbojni, prozirni (ili svijetložuti prozirni), tvrdi i žilavi materijal, netoksičan, bez mirisa i po izgledu sličan pleksiglasu. Performanse PC -a usko su povezane sa strukturnim karakteristikama njegovih makromolekula. Glavni lanac PC makromolekule je linearna makromolekula sastavljena od izopropilenske grupe i karbonatne grupe u interakciji s benzenskim prstenom. Molekularna struktura je simetrična, pravilna i ponavljajuće jedinice su dugačke. Benzenski prsten je krut, a karbonatna grupa je polarna grupa koja upija vodu. Iako je fleksibilan, tvori konjugirani sustav s dva benzenska prstena, što povećava krutost i stabilnost glavnog lanca. Izopropilenska grupa je nepolarna grupa koja upija vodu, simetrična raspodjela metilnih grupa smanjuje steričke smetnje i pruža fleksibilnost glavnom lancu. Stoga su PC makromolekule uglavnom krute i imaju određeni stupanj fleksibilnosti. Na polaritet polikarbonatne grupe utječe grupa aromatskih ugljikovodika, a stopa gubitka vode nije velika (oko 0,05%), ali i dalje ima nedostatak lake hidrolize pod visokom vlagom. PC ima pravilnu strukturu, a veliki molekuli mogu kristalizirati. Ali u stvari, kristalnost PC -a je vrlo niska i to je u osnovi amorfni polimer, što može biti povezano s njegovom molekularnom krutošću i predugo ponavljajućom jedinicom.

Opće performanse: PC je prozirna, blago žućkasta ili bijela tvrda i žilava smola, koja emitira miris cvijeća i plodova pri sagorijevanju, sama se gasi dalje od vatre, plamen je žut i rastopljeni mjehurići.

Mehanička svojstva: Mehanička svojstva PC -a su vrlo dobra, s prednostima krutosti i žilavosti. Njegove udarne performanse jedna su od najboljih termoplastika, 3 puta veća od PA i POM, i blizu nivoa PF i UP FRP. Vlačna čvrstoća i čvrstoća na savijanje PC -a su dobre, a utjecaj temperature je mali. Otpornost PC -a na puzanje je bolja od otpornosti PA -a i POM -a, a njegova dimenzionalna stabilnost je dobra. Toplinske performanse: PC ima dobru otpornost na visoke i niske temperature, može se koristiti u rasponu temperatura od -130 ～ 130 ℃, temperatura izobličenja topline može doseći 130-140 ℃, a opterećenje je malo, toplinska vodljivost i linearna koeficijent ekspanzije je relativno mali. Ima dobru retardiranost plamena i samogasivi je materijal.

Električna svojstva: Budući da je PC slabo polarni polimer, njegova izolacijska svojstva su prosječna. No, vrijedno je to što se njegova električna svojstva malo mijenjaju u širokom rasponu temperatura i temperatura, poput dielektrične konstante i tangente dielektričnih gubitaka gotovo nepromijenjene u rasponu od 23-125 ° C. Ali treba napomenuti da se s povećanjem kristalnosti PC proizvoda povećava i njihova zapreminska otpornost.

Ekološke performanse: PC je otporan na organske kiseline, razrijeđene anorganske kiseline, soli, ulja, alifatične ugljikovodike i alkohole, ali nije otporan na klorirane ugljikovodike, razrijeđene lužine, australijsku vodu, koncentrirane kiseline, amine, ketone i masti itd. Rastvorljiv je. u dva otapala poput metil klorida, dikloroetana i krezola. PC nije otporan na toplu vodu iznad 60 ℃, a dugotrajni kontakt uzrokovat će pucanje zbog naprezanja i gubitak žilavosti. UV otpornost računara nije dobra, potrebno je dodati UV apsorber, ali računar ima bolju otpornost na zrak i ozon.

Optičke performanse: Jedna od mehaničkih plastika sa odličnom čvrstoćom na računaru. Njegova propusnost svjetlosti može doseći čak 93%, a indeks loma 1,587, što je pogodno za materijale leća. Nedostaci PC-a kao vrhunskog optičkog materijala: jedan je niska tvrdoća i loša otpornost na habanje; drugi je visoka dvolomnost, koju nije lako koristiti u proizvodima visoke preciznosti, poput optičkih instrumenata.

3. Vrste primene i karakteristike performansi PC materijala u LED oblasti

U području optičkih materijala, razvojem optoelektroničkih proizvoda u smjeru &, "lakih, tankih, kratkih i malih [GG", ljudi imaju sve opsežnije zahtjeve za performanse nekih važnih optičkih komponenti, kao što su optičke leće, optička lemljenja, optički diskovi i diode koje emitiraju svjetlost. Optičke komponente postaju sve manje i manje. U usporedbi s anorganskim staklom, PC ima prednosti male težine, velike čvrstoće, velike otpornosti na udarce, jednostavne obrade itd., Ali također ima visoku propusnost svjetlosti (propustljivost do 90%), visok indeks loma i odlične karakteristike stabilnosti dimenzija. Sve vrste optičkih sočiva izrađenih od računara optičkog kvaliteta, bilo otpornosti na udarce ili obrade oblikovanjem, neuporedivi su s tradicionalnim anorganskim staklom, pa zauzimaju sve važniji položaj u području optičkih materijala.

3.1 Zdrava rasvjeta-LED refleksija i tehnologija difuzije plavog svjetla

3.1.1 Uticaj LED plavog svjetla na zdravlje

Kao četvrta generacija izvora zelenog svjetla, LED (dioda koja emitira svjetlost) ima prednosti velike svjetlosne efikasnosti, male veličine, dugog vijeka trajanja, uštede energije i zaštite okoliša. Od kada je 1998. godine izašla prva svjetska praktična dioda koja emitira bijelu svjetlost (WLED), primjenjuje se u rasvjeti, zaslon s tekućim kristalima, vanjske zaslone i druga polja. Glavno rješenje trenutno pripremljenih WLED-ova je oslanjanje na visokoenergetsko plavo svjetlo oko 450 nm za pobuđivanje žutih fosfora (YAG: ce3+) za proizvodnju bijele svjetlosti.

WLED izvori svjetlosti, poput ekrana s tekućim kristalima i osvjetljenja, sve su prisutni u životu, donoseći ljudima ugodno okruženje i vizualni užitak. U isto vrijeme, zbog dugotrajne ovisnosti o ovoj vrsti umjetne svjetlosti, ljudi su postupno uviđali i obraćali sve više pažnje na zdravstvene opasnosti HEV-a koje potiču LED diode. Pretjerano plavo svjetlo LED svjetiljki može uzrokovati strukturna oštećenja i vizualni zamor mrežnice. Plava svjetlost može prodrijeti u leću uzrokujući makularnu degeneraciju ili stvaranje katarakte. Posebno je sočivo djece' jasnije i ne može se učinkovito oduprijeti plavom svjetlu, koje će vjerojatnije uzrokovati makularnu degeneraciju i kataraktu. Brojna istraživanja pokazala su da pretjerano plavo svjetlo može utjecati na cirkadijalni ritam. U mrežnici ljudskog oka postoji treća vrsta fotoreceptorskih stanica-intrinzično fotoosjetljive ganglijske stanice retine (ipRGC), koje su odgovorne za regulaciju nevizuelnih efekata osim vida tijela, poput funkcije upravljanja vremenom, koordinacije i kontrola ljudi Ritam i amplituda aktivnosti u različitim vremenskim periodima. Talasna dužina plave LED diode je oko 450 nm, što je potpuno isto kao i ritam ljudskog tijela' (cirkadijalni ritam/biološki sat). Plavo svjetlo stimulira ipRGcs da proizvodi signale koji sprječavaju tijelo da oslobađa melatonin. Melatonin je usko povezan s našim ciklusom cirkadijalnog ritma i utječe na san. Mnoge su studije pokazale da plavo svjetlo može uzrokovati pogoršanje kvalitete sna, nesanicu i depresiju.

Međunarodna elektrotehnička komisija IEC je 2012. godine uključila opasnost od plavog svjetla LED svjetiljki u sigurnosne zahtjeve, čineći opasnost od plavog svjetla jednim od parametara koji se moraju uzeti u obzir za lampe. Zaštita od svjetlosnog zračenja LED svjetiljki mora zadovoljiti standardne zahtjeve EN62471&"Fotobiološka sigurnost svjetiljki i sistema sijalica [GG" ". Zatim je za opasnost od plavog svjetla dodan i uveden IEC/TR62778, a IEC60598-1, IEC62031 itd. Revidirani iste godine. Standardna referenca za izvor svjetlosti i sigurnost svjetiljke. Najnovija verzija nacionalnog standarda GB7000.1-2015&"Lampice, dio 1: Opšti zahtjevi i ispitivanja [GG" quot; zvanično implementirano 1. januara 2017. u mojoj zemlji, takođe propisuje da se lampe sa integrisanim LED diodama ili LED modulima trebaju izvoditi u skladu sa IEC/TR62778 procjenom opasnosti od plavog svjetla. Opasnost od plavog svjetla postala je parametar koji se mora uzeti u obzir kod svjetiljki.

3.1.2 Rješenja koja su trenutno na tržištu:

Trenutno se tehnologija difuzije svjetla uglavnom koristi na tržištu za rješavanje problema odsjaja izvora svjetlosti. Sredstvo za raspršivanje svjetlosti pretvara LED svjetlosne tačke i linijske izvore svjetlosti u linijske i površinske izvore svjetlosti kako bi se postigao &; efekat. Može se dodati prozirnim podlogama od smole kao što su PC, PVC, PS, PMMA, PET i epoksidna smola. Povećajte rasipanje svjetlosti, lom i prijenos, tako da cijela smola emitira mekšu, lijepu i elegantnu svjetlost, postižući ugodan učinak prijenosa svjetlosti i neprozirnosti, a može povećati i svjetlinu svjetlosti pod kutom gledanja, ali apsorpcija plava svjetlost od agensa za raspršivanje svjetla je minimalna. Ne može blokirati plavo svjetlo.

Kao odgovor na fenomen koji obogaćuje plavo svjetlo LED izvora svjetlosti bijelom svjetlošću, apsorberi plave svjetlosti koriste se za modifikaciju PC podloga, a apsorberi plave svjetlosti za apsorpciju visokoenergetske plave svjetlosti i pretvaranje u toplinu ili bezopasno zračenje niske energije i otpustite ga kako biste uklonili visokoenergetsko plavo svjetlo u LED spektru bijelog svjetla. Band. Kao rezultat toga, apsorber plave svjetlosti može efikasno smanjiti propusnost plave svjetlosti na svakoj valnoj duljini nakon izmjene PC materijala, a učinak upijanja plave svjetlosti povećava se s povećanjem udjela apsorbera plave svjetlosti. Iako ova metoda može učinkovito smanjiti udio plavog svjetla i smanjiti zdravstvene opasnosti uzrokovane plavim svjetlom, ona ima i neke nedostatke.

A Ugao funkcije proizvoda:

Korišteni toner ima lošu spektralnu apsorpcijsku selektivnost. Učinkovito sprječavajući HEV, on će također apsorbirati veliku količinu korisnog plavog svjetla visoke valne duljine i dio žuto-zelenog svjetla. Stoga se u usporedbi s originalnim difuzorom svjetlosti smanjuje svjetlosni tok, smanjuje se svjetlosna efikasnost i smanjuje propusnost svjetla;

B Ugao performansi izgleda:

Zbog pretjerane apsorpcije plavog spektra, izgled proizvoda postaje žućkast, a apsorpcija dijela zelenog i žutog svjetla dovodi do smanjenja propusnosti svjetla.

C Ugao obrade:

Ova metoda treba miješati toner i prah osnovnog materijala prije injekcijskog kalupljenja, ali se toner lako aglomerira i teško se ravnomjerno raspršuje u osnovnom materijalu, što rezultira neravnomjernom raspodjelom tonera proizvoda, niskom efikasnošću blokiranja plave boje u razlici u boji proizvoda i optičkoj nestabilnosti.

D Ugao ekonomske vrijednosti:

Zbog lošeg efekta disperzije tonera, količina će se povećati, što će dovesti do većih troškova.

3.1.3 Plava tehnologija protiv refleksije

Kako bi potrošačima omogućili zdraviju LED rasvjetu, nova generacija tehnologije protiv refleksije i zaštite od plave boje razvijena je kao odgovor na trenutne probleme tehnologije blokiranja plave boje, koristeći najnovije kvantne difuzore svjetla za učinkovito blokiranje visokoenergetske plave boje lagani HEV -ovi, bez mijenjanja originala Na osnovu procesa postižu se efekti smanjenja udjela štetnog plavog svjetla, uklanjanja žućenja, povećanja svjetlosnog toka i poboljšanja propusnosti svjetlosti.

Kvantno difuzijsko sredstvo svjetla je vrsta hibridnih nanokompozitnih mikrosfera sa strukturom jezgra-ljuska sličnih šipku. Kombinira funkcije i prednosti materijala na kvantnim točkama u nano razmjerima i agensa za difuziju svjetlosti u mikrorazmjeru. Kvantni materijali mogu apsorbirati visokoenergetsku plavu svjetlost. S funkcijom kompenzacije pretvorbe svjetlosti, mikrosfera ima učinak difuzije svjetlosti. Tehničke karakteristike ove plave boje protiv refleksije su sljedeće:

A Ugao funkcije proizvoda:

Kvantni difuzor svjetlosti dizajniran je za 450nm uzbudnu svjetlost galijevog nitrida. Ima specifičnost u blokiranju plave boje. On samo blokira visokoenergetsko plavo svjetlo, što je korisno za prolaz cijelog plavog svjetla, a kvantne točke koje apsorbiraju visokoenergetsko plavo svjetlo mogu pobuditi vidljivu svjetlost, poput zelene i žute svjetlosti. Stoga druga generacija antirefleksivnog i blokirajućeg difuzora plavog svjetla ne samo da postiže učinak zdravog osvjetljenja, već može povećati i svjetlosni tok, smanjiti svjetlosnu efikasnost i povećati propustljivost svjetla čak i u usporedbi s originalnim difuzorom svjetlosti.

B Ugao performansi izgleda

Zbog selektivne apsorpcije plavog spektra i može pobuditi vidljivu svjetlost, poput dugovalne plave, zelene i žute svjetlosti, izgled proizvoda neće biti žućkast.

C Ugao obrade

Kao sferni prah sa mikro-nano strukturom, svjetlosni difuzor tipa kvantne tačke ima odličnu disperzibilnost i kompatibilnost. Može se izravno pomiješati s baznim prahom, a zatim oblikovati ubrizgavanjem. Tehnologija obrade je dosljedna i nema potrebe za promjenom bilo kakvih parametara procesa.

D Perspektiva ekonomske vrijednosti

Budući da je sama količina sredstva za raspršivanje svjetlosti mala, a kvantne tačke nano-razmjera mogu se jednoliko raspršiti u mikrosferama, svjetlosni valovi se više puta reflektiraju i prelamaju u sredstvu za raspršivanje svjetlosti, povećava se optička putanja, stopa iskorištenja svakog kvantna tačka je poboljšana, a refleksija povećana. Efikasnost blokiranja plavom bojom je poboljšana, pa je za postizanje željenih performansi potrebna samo mala količina kvantnog materijala, optička kvaliteta je stabilnija, smanjuje se količina sredstva za raspršivanje svjetlosti i smanjuju se troškovi.

3.1.4 Izvještaj o ispitivanju plave PC ploče za raspršivanje svjetla kvantnog tipa protiv refleksije

Pod istim eksperimentalnim uslovima, upoređeni su parametri ispitivanja kvantnog tipa antirefleksnog plavog računara svjetla, običnog difuzora svjetlosti i gole LED svjetlosti.

Slika 1 predstavlja usporedbu spektara gole svjetlosti, običnog svjetlosnog difuzora i antirefleksivnog plavog difuzora. Apsolutna spektralna vrijednost antirefleksne plave difuzione ploče na vrhu ekscitacionog vrha od 450nm iznosi 14,96mW/nm, što je niže od vrijednosti gole svjetlosti (19,13mW/nm) i običnih ploča (17,7mW/nm), a područje spektra visokoenergetskog plavog svjetla (manje od 450nm) je značajno smanjeno, a druga područja vidljive svjetlosti su poboljšana, a omjer korisnog spektra prema visokoenergetskom plavom svjetlu je značajno veći. Može se vidjeti da proizvod može postići idealne performanse protiv refleksije i blokiranja plave boje.

Slika 1 Poređenje spektra golog LED svjetla, običnog računara i plavog računara protiv refleksije, difuzora za računare

Tri spektra testiraju parametre sličnih podataka i uspoređuju podatke različitih parametara. Kao što se može vidjeti iz Tablice 1, testni podaci mnogih parametara AR plavog PC difuzora svjetlosti, poput indeksa reprodukcije boje, P (W), PF, polutalasne dužine, CRI, itd., U osnovi su isti kao i oni golog svetla i običnog računara.

Karakteristike antirefleksivnog plavog računara svjetla se odražavaju u usporedbi podataka u tablici 2. Apsolutni spektar ovog proizvoda manji je od onog golog svjetla i običnog računara, što ukazuje da je blokirao prolaz visokoenergetske plave boje svetlost, i Φe (mW) i obični računarski difuzor svetlosti Slično, odnos svetlosnog toka je veći, što je blizu gole LED svetlosti. To je zato što proizvod može pobuditi korisniju vidljivu svjetlost i kompenzirati smanjenu visoku energiju plave svjetlosti. U isto vrijeme, dugotalasno plavo svjetlo se također kompenzira, što neće uzrokovati da proizvod požuti. . Svjetlosna efikasnost je blizu 95,95 lm/W gole svjetlosti, što je više od 92,57 lm/W običnog računarskog difuzora. Propusnost svjetla antirefleksnog plavog svjetlosnog difuzora je čak 98,4%, što je 3,7% više od 94,7% običnog računarskog difuzora.

Podaci izmjerenog apsolutnog spektra koriste se za grafikone, a podaci o golom svjetlu koriste se kao mjerilo za usporedbu performansi običnog računara i plavog računara protiv refleksije. Sa slike 2 se može vidjeti da obične PC ploče ne mogu blokirati plavo, te će dio vidljive svjetlosti biti oslabljen. Plafonski difuzor svjetla protiv refleksije ne samo da može učinkovito blokirati plavo, već i pružiti koristan mehanizam kompenzacije svjetla za poboljšanje propusnosti svjetlosti.

Slika 2 Poređenje spektra običnog računara i plavog računara protiv refleksije difuzora za računare

Na slici 3 se uspoređuje sposobnost plavog blokiranja običnog računara i antirefleksnog plavog računara svjetla. Sa slike se vidi da proizvod ima visoku efikasnost otpornosti na plavo, posebno HEV u rasponu od 420-460nm, koji je najštetniji za ljudsko zdravlje.

Slika 3 Usporedba HEV barijerne sposobnosti

Na slici 4 prikazan je koristan mehanizam kompenzacije svjetlosti tehnologije blokiranja protiv refleksije plave boje. Može se vidjeti da su povećano korisno svjetlo i blokirano plavo svjetlo pomaknuti, a ukupni Φe ostaje nepromijenjen. U isto vrijeme, zbog dodatka dugovalnog korisnog svjetla, svjetlosna efikasnost je veća od one kod običnih PC ploča.

Ovaj kompenzacijski mehanizam može djelomično nadopuniti nedostajući dio bijelog svjetla LED lampe u odnosu na nedostajući dio solarnog spektra, čineći spektar više

Kontinuirano, bliže vidljivoj svjetlosti sunca.

Slika 4 Mehanizam spektralne kompenzacije

3.1.5 Sažetak

Uzimajući kao referencu običnu PC ploču koja rasipa svjetlost, tehnologija protiv refleksije i zaštite od plave boje ima očigledne prednosti i nedostatke u odnosu na trenutnu tehnologiju protiv plave boje.

Iako trenutna tehnologija blokiranja plave boje može blokirati plavo svjetlo, ona također siječe mnogo druge vidljive svjetlosti. U poređenju sa običnim PC pločama koje rasipaju svetlost, svi indikatori su značajno smanjeni, svetlosna efikasnost smanjena, propustljivost svetla smanjena, a boja žuta.

Antirefleksna plava tehnologija koristi izvrsna barijerna svojstva kvantnih difuzora svjetlosti prema HEV-u, i koristi koristan mehanizam kompenzacije svjetlosti za postizanje antirefleksne plave boje i efekt zdravog osvjetljenja bliže solarnom spektru. U poređenju sa običnom PC pločom za difuziju svetlosti, ona ne samo da može blokirati polovinu visokoenergetskog plavog svetla, već i svetlosni tok Φ=516,1lm, što je povećanje od 18,3 lm (3,7%); svetlosna efikasnost je 95,95 lm/W, povećanje od 3,38 lm/w (3,7%); Brzina svjetlosti je 98,38%, što je povećanje od 3,67%.