PC在LED管的应用中比对手到底强在哪？

用于传统线性管照明的替代品所需要的外壳和光学材料得跟内部的LED源一样坚固。在本文中，BILL MARSHALL解释了聚碳酸酯为LED管提供的各种优势。

荧光管照明在办公室和工厂等商业环境中已经普遍存在。虽然这种照明有效，但现在的趋势是更换管灯，因为技术发展到更先进的LED照明。LED照明是非常理想的，因为它的效率高、使用寿命长。用LED管替换普通的荧光线性灯，以利用固态照明(SSL)技术提供的流明功率比，在设计和光学方面带来了挑战。为了应对这一挑战，照明制造商通常与材料供应商合作，并使用先进的材料来实现期望的透镜美观、装配方法和光学性能。这让他们在性能和成本方面有竞争优势。

在本文中，我们将讨论聚碳酸酯在LED中的使用，描述其物理和光学性质以及为LED照明设计人员提供的其他功能。

为了生产LED灯管的材料，需要考虑一些标准。塑料已经成为首选的材料，特别是聚碳酸酯，因为它具有独特的特性并且能提供多功能性。考虑的事项包括光学性能、机械性能、安全性和设计灵活性。这些都在本文中会逐一介绍。

光学性能

LED可以是非常明亮的单向源，制造商需要的材料要么能让光直接通过表面照射以获得最大亮度，要么提供均匀的光分布。LED制造商和设计师们都知道，很难找到一种既能隐藏LED光源又能让光以最佳水平传输的材料。这不仅对于美学而言是重要的，而且确保了最佳的能源效率。

LED源的覆盖层调节发射或扩散的光量。客户经常寻找可以提供高清晰度和纯度的材料，以确保最佳的光透射和最大的效率。但是，制造商也关注光分布的一致性。聚碳酸酯可以根据具体需求进行调整，通过复合过程以符合应用的特定要求。对于透明聚碳酸酯树脂，透光率可达90%以上。在一些情况下，聚碳酸酯树脂含有光扩散添加剂，它们通常是具有特定几何形状、粒度和折射率的聚合材料，有助于平衡所需的光透射和光扩散。对于这些聚碳酸酯树脂，可以实现优异的光均匀性，同时隐藏LED光源，从而消除“热点”。

为了实现最佳的光分布，既满足供应商的需求又满足终端用户的期望，在开始LED镜片或外壳生产之前，要进行测试，以准确量化这些聚碳酸酯树脂的光透射率和光扩散率。在确定D50角(即透射光数量在该角度时，是0°透射光数量的50%)时，使用可变角度光度计及直接光源测量样品中不同浓度水平下不同光扩散剂的效果。开发人员根据测量的数据选择合适的扩散技术。

图1：通过测量相对透射率(百分比)来评估LED管材料的扩散性。

调整性能通常是一个谨慎的平衡，因为用于光扩散的材料添加剂可以影响光透射和照明的效率，反之亦然。

机械性能

LED是固态器件，没有脆弱的部件或细丝，因此非常坚固。 此外，LED相对于传统光源来说具有非常长的使用寿命。聚碳酸酯有优异的韧性，远优于丙烯酸和玻璃，是用作镜片、盖板或外壳的理想材料，可确保LED灯或灯具在使用寿命期内不损坏。

虽然玻璃和丙烯酸树脂分别满足了LED照明的一些要求，如图2所示，但是它们在冲击和耐热性以及设计灵活性方面显得不足。相反，聚碳酸酯和聚碳酸酯共混物越来越被认为是LED应用的理想起点，因为它们具有必要的基本性能，并且可以用其他单体、聚合物或添加剂定制使用，以满足特定的性能要求。

图2. 与聚丙烯和玻璃相比，聚碳酸酯在LED管照明中的主要特性。

UL(安全)要求

LED管不仅用作光学部件，而且作为外壳。由于使用LED技术，电子元件放置在内部，所以管需要符合UL 94标准。标准灯泡并非如此。

抗引燃性或阻燃性的要求取决于UL标准。大功率LED光源的工作温度高达80-110℃。聚碳酸酯树脂为这些类型的操作条件提供优异的抗引燃性。对于需要UL 94 HB和V-2可燃性要求的2类电源的低压应用，聚碳酸酯、丙烯酸和苯乙烯类树脂(如苯乙烯丙烯腈SAN)可以认为是透镜、盖板和光学器件的材料。对于使用1类电源的更苛刻的LED照明应用，光学器件和透镜的材料要求为UL V-0，在某些情况下为UL 5VA。为了确保所需的阻燃性和符合相关的UL 94等级，组件必须经过严格的测试。

测试包括使用蓝色火焰，为了达到所需的可燃性等级，在适当的暴露时间加到样品上。总燃烧时间、滴量、燃烧和发光燃烧水平以及棉花点燃水平都根据评级要求进行测量。对于UL 94 V-O认证，将1毫米厚的样品暴露于20毫米的火焰10秒钟，取出30秒，然后再次暴露10秒。测试的设置如图3所示。5VA的认证需要更严格的测试，更严格的要求。在测试中，将125毫米的火焰放在方形斑块样品(2.5-3毫米厚度)上5秒，并移除5秒，重复该过程五次。

图3. LED管材料V级UL94测试设置。

聚碳酸酯属于透明塑料树脂，以合理的成本为这些苛刻的应用提供所需的透光性、热稳定性和抗引燃性。事实上，聚碳酸酯树脂具有非常广泛的UL可燃性要求，这是其他透明或轻质漫射塑料无法实现的。聚碳酸酯可用于HB、V2、V0和5VA的UL 94可燃性等级。

设计灵活

尽管LED管在通用照明应用中越来越多地使用，但是LED管没有标准形状，为了达到期望值，就需要设计灵活。LED照明的一个优点是制造商在产品设计中具有高度自由的创造性。与传统的白炽灯不同，照明行业不再受制于美学设计，设计师实际上可以“塑造光”。塑料材料可用于装LED源或覆盖LED源，可以通过注塑、吹塑等工艺形成无数的形状和尺寸。

聚碳酸酯提供了灵活的设计选择，可提供用于各种特定加工要求的产品。此外，由于聚碳酸酯的相对强度和韧性，部件的重量、能量和成本可以进行降低。如前所述，由于薄扩散透镜允许更多的光通过，因此聚碳酸酯能够制入非常薄的部件也为照明应用提供了巨大的优势，从而改善了流明输出和更高的功效，这是光学工程师非常期望的。

小结

为LED照明应用选择的材料对实现LED的核心优势具有重要影响。传统上，会使用玻璃、丙烯酸和塑料，至于选择哪种材料，会根据特定部件的功能、应用需要承受的环境、LED芯片的特性以及法规要求。塑料已经成为首选材料，使OEM和模具生产商有机会从LED技术中获得最大的收益。

用于LED管透镜的材料需要提供一系列性能，包括LED热点隐藏、均匀的光扩散、最大的光透射率、制造简易通用，同时也满足UL的可燃性要求。聚碳酸酯基光扩散树脂特别适合满足所有这些要求，光学工程师可以开发出具有优异能源效率、更加坚固的LED管，确保LED管能承受LED光源的长使用寿命。