Współczynnik załamania poliwęglanu: wartości, dyspersja i wpływ projektu

Podczas prototypowania panelu oświetleniowego LED zespół inżynierów wymienił klosz z PMMA na wersję z poliwęglanu, aby uzyskać odporność na uderzenia i ognioodporność. Przepuszczane światło spadło o mniej więcej jeden punkt procentowy, za co początkowo obwiniano dostawcę. Przyczyną nie była jednak jakość materiału, ale współczynnik załamania poliwęglanu, liczba, która po cichu decyduje o odbiciu, załamaniu i wydajności ekstrakcji w prawie każdym przezroczystym elemencie optycznym.

Dlaczego ta liczba ma znaczenie w rzeczywistych częściach

Współczynnik załamania n to stosunek prędkości światła w próżni do jego prędkości wewnątrz materiału. W przypadku poliwęglanu n = 1,586 oznacza, że ​​światło przemieszcza się przez arkusz z prędkością około 1,9 x 10^8 m/s, czyli około 37% wolniej niż w próżni. To spowolnienie zmienia w praktyce trzy rzeczy:

Wartości indeksu odniesienia w całym spektrum

Błędem jest traktowanie dowolnego tworzywa sztucznego jako posiadającego pojedynczy współczynnik załamania światła. PC jest dyspersyjny: indeks maleje wraz ze wzrostem długości fali. Poniższe wartości są typowymi opublikowanymi punktami odniesienia, a dokładne wartości różnią się nieznacznie w zależności od gatunku żywicy, pakietu dodatków i metody pomiaru.

Porównanie komputera PC z innymi tworzywami optycznymi

Porównując współczynnik załamania światła poliwęglanu z innymi przezroczystymi tworzywami termoplastycznymi, kompromisy projektowe stają się wyraźniejsze:

PMMA i COC mają znacznie niższą dyspersję (wyższe liczby Abbego), dlatego są preferowane w soczewkach obrazowych. PC i PS mają prawie identyczny indeks i dyspersję, ale PC wygrywa pod względem udarności, odporności na ciepło i opcji zmniejszających palność. Niższa liczba Abbego folii PET ma mniejsze znaczenie w przypadku cienkich folii podświetlanych, gdzie ścieżka optyczna jest krótka.

Arkusze danych ukrytych metryk nie zawsze są wyświetlane

Wartości indeksów arkusza danych odpowiadają na pierwsze pytanie, ale trzy ukryte parametry określają rzeczywistą wydajność.

Dwójłomność

Wytłaczany PC może podczas produkcji nabrać orientacji molekularnej, tworząc dwójłomność: współczynnik załamania światła różni się wówczas w zależności od osi. W przypadku płytek światłowodowych przeznaczonych do wyświetlaczy może to powodować nierówną jasność. Wyżarzanie lub dobór odpowiednio kontrolowanej linii wytłaczania zmniejsza ten efekt.

Zależność od temperatury

Współczynnik termooptyczny komputera PC jest rzędu -1 x 10^-4 na K. Przy typowym wahaniu temperatury w pomieszczeniu wynoszącym 40 K, wskaźnik zmienia się o około 0,004. Nie ma to znaczenia w przypadku dyfuzorów, ale może mieć znaczenie w przypadku systemów interferometrycznych lub optyki z powłoką AR o wąskiej tolerancji.

Odbicie Fresnela na powierzchni

Obliczona na podstawie n przy normalnym padaniu, utrata odbicia pokazuje, gdzie PC znajduje się wśród powszechnych materiałów:

Gdzie współczynnik załamania wpływa na wybór komputera PC

Praktycznym sposobem odczytania współczynnika załamania poliwęglanu są aplikacje, które się na nim opierają. Poniższy rozkład odzwierciedla typowe zużycie arkuszy PC klasy optycznej w branżach oświetleniowych i wyświetlaczy:

PC wybiera się częściej ze względu na odporność na uderzenia i tolerancję na ciepło niż ze względu na minimalne odbicie. Jego wskaźnik jest wystarczająco wysoki, aby umożliwić efektywną ekstrakcję światła za pomocą mikrostruktur, dlatego też trudnopalne, szerokotemperaturowe arkusze dyfuzorów PC są powszechne w oprawach łączących dyfuzję optyczną z palnością spełniającą normę UL. Aby uzyskać szersze porównanie na poziomie materiałów, zobacz nasze przewodnik po materiałach dyfuzorów do oświetlenia LED .

Przewodnik wyboru: Praca z optyką poliwęglanową

Użyj danych dotyczących współczynnika załamania światła jako narzędzia przesiewowego, a nie ostatecznej odpowiedzi. Praktyczna konstrukcja optyczna z komputerem PC działa najlepiej, gdy indeks jest traktowany łącznie z danymi mechanicznymi, termicznymi i przetwarzania.

1

Zdefiniuj długość fali

Wybierz szczytową długość fali LED. W przypadku zastosowania pompy w kolorze błękitu królewskiego 450 nm wskaźnik jest wyższy niż przy 589 nm; użyj zmierzonej krzywej dyspersji, jeśli jest dostępna. Jeśli wymagana jest zarówno odporność na uderzenia, jak i przejrzystość, an Przezroczysty arkusz PC klasy optycznej jest praktycznym punktem wyjścia.

Nietłukący, lekki, trudnopalny, przezroczysty arkusz PC klasy optycznej Manu Delikatny jest nietłukący, lekki, ognioodporny, optyczny, przezroczysty arkusz PC Dostawcy i producenci, hurtownia nietłukąca... Zobacz produkt →

2

Oszacuj straty Fresnela

W przypadku niepowlekanej optyki komputerowej należy liczyć 5,1% odbicia na powierzchnię i pomnożyć przez liczbę interfejsów powietrznych. Jeśli całkowita strata przekracza budżet, rozważ powłokę AR lub materiał o niższym współczynniku, taki jak PMMA.

3

Sprawdź dyspersję przy obrazowaniu

Jeśli dana część odbija światło białe o szerokim spektrum, liczba Abbego w okolicach 30 oznacza zauważalną aberrację chromatyczną. PC lepiej nadaje się do oświetlenia i optyki oświetleniowej niż do wysokiej klasy obiektywów obrazowych.

4

Zarządzaj dwójłomnością

W przypadku podświetlanych krawędziowo płyt prowadzących światło wybierz linie do wytłaczania ze ścisłą kontrolą grubości i wyżarzaniem. A Płyta prowadząca światło z PC, nadająca się do nadruku jedwabiu, do kasetonów samochodowych to praktyczna opcja, gdy wydrukowany wzór musi pozostać wyrównany na dużych obszarach.

Płytka światłowodowa PC do nadruku jedwabiu dla producentów samochodów i kasetonów, S Delikatna jest płytka prowadząca światło PC do druku jedwabiem dla dostawców i producentów samochodów i kasetonów, hurtownia lamp PC do druku jedwabiu ... Zobacz produkt →

5

Sprawdź za pomocą refraktometru

Mierz przychodzący materiał zgodnie z ASTM D542 lub ISO 489. Porównanie zmierzonego wskaźnika z arkuszem danych to tania kontrola przychodząca, która wychwytuje zamienniki żywicy, zanim trafią one do produkcji.

Konserwacja, obsługa i zgodność dla optyki komputerowej

Optyka z poliwęglanu zachowuje swoje właściwości optyczne tylko przy prawidłowej obsłudze i konserwacji. Na uwagę zasługują trzy obszary:

Odporność na czyszczenie i rozpuszczalniki

Przetrzyj powierzchnie komputera miękką ściereczką z mikrofibry i łagodną wodą z mydłem. Rozpuszczalniki takie jak aceton, benzen i wiele środków odtłuszczających mogą powodować pęknięcia naprężeniowe lub zmętnienie powierzchni. Nigdy nie wycieraj gorącego dyfuzora PC chusteczkami nasączonymi rozpuszczalnikiem, ponieważ podwyższona temperatura przyspiesza pękanie.

UV i warunki atmosferyczne

Niezabezpieczony PC żółknie pod wpływem długotrwałej ekspozycji na promieniowanie UV. Jeśli aplikacja odbywa się na zewnątrz lub w pobliżu diod LED o wysokim współczynniku CCT, użyj gatunków odpornych na promieniowanie UV i sprawdź zachowanie transmisji po przyspieszonym starzeniu się. Przesunięcie współczynnika załamania światła spowodowane degradacją UV jest sygnałem ostrzegawczym na późnym etapie; monitoruj go, jeśli część jest optycznie krytyczna.

Palność i zgodność chemiczna

W przypadku opraw oświetleniowych potwierdź klasę UL94 (V-2 lub V-0) oraz sprawdź REACH, RoHS i obowiązujące wymagania IEC 60598. Uniepalnione gatunki PC występują zarówno w postaci przezroczystej, jak i dyfuzorowej, ale pakiet dodatków może nieznacznie zmienić współczynnik załamania światła, dlatego należy ponownie sprawdzić dane optyczne dla gatunków FR. Aby zapoznać się z wyborem komputerów PC i PMMA związanych z architekturą lub budownictwem, zobacz nasze przewodnik po materiałach budowlanych .

Współczynnik załamania poliwęglanu nie jest stałą stałą, którą należy zapamiętać; jest to wkład projektowy umożliwiający pomiar, porównanie i weryfikację. Używana prawidłowo, ta jedna liczba robi różnicę pomiędzy oprawą oświetleniową, która jedynie przepuszcza światło, a taką, która efektywnie nim zarządza.