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May 22, 2023

Le polycarbonate considéré comme le meilleur choix pour l'éclairage LED

William Marshall, Styron, Midland, MI Verre et plastiques transparents,

William Marshall, Styron, Midland, Michigan

Le verre et les plastiques transparents, en particulier les résines acryliques, sont utilisés depuis longtemps dans l'industrie de l'éclairage à diverses fins esthétiques et fonctionnelles. Au fur et à mesure que l'industrie a évolué, l'éclairage à diodes électroluminescentes (DEL) est passé d'applications de niche à une utilisation commerciale et résidentielle plus courante, et il y a eu un intérêt croissant pour les plastiques - en particulier le polycarbonate - en raison des propriétés du matériau et de la polyvalence. il offre. Le polycarbonate est maintenant présent dans une variété de domaines de l'éclairage LED, y compris les lentilles, les optiques, les couvercles, les lettres de canal, les panneaux de signalisation, les globes et les diffuseurs de lumière.

L'intégrité mécanique et la durabilité du produit sont les qualités qui ont amené l'industrie à se concentrer sur le polycarbonate. Certaines caractéristiques du polycarbonate, telles que la résistance à la chaleur et la transparence, sont importantes dans l'industrie de l'éclairage LED. Mais parce que la source lumineuse LED est relativement coûteuse à produire et peut durer jusqu'à dix ans, les fabricants et les concepteurs sont principalement préoccupés par le fait que le matériau utilisé pour la lentille lumineuse, ou le couvercle, résiste pendant la même durée que la source lumineuse LED. dure - afin de protéger la source de lumière coûteuse.

Cet article traite des considérations importantes lors de la sélection d'un matériau à utiliser avec des solutions d'éclairage LED. Il se concentre sur les avantages du polycarbonate et pourquoi les fabricants et les mouleurs considèrent le polycarbonate comme un choix idéal à utiliser avec l'éclairage LED.

Lors de la sélection du polycarbonate, il faut d'abord et avant tout tenir compte de l'application. Comment le polycarbonate sera-t-il utilisé ? Comment la source sera-t-elle hébergée ? Aujourd'hui, les utilisations des sources lumineuses LED sont presque infinies. Les lumières LED peuvent être vues dans les panneaux de vitrine et les lettres de canal, les feux de circulation, les éclairages encastrés, les lampes de travail, les présentoirs de vente au détail et réfrigérés, les éclairages de rue et de zone, les écrans et moniteurs de télévision LCD, les appareils mobiles et de nombreuses autres applications. Lors de la conception de couvercles, de lentilles ou d'optiques pour ces applications variées, il faut tenir compte des capacités des matériaux - la durabilité, les propriétés optiques, la stabilité thermique, la résistance à l'inflammation, la flexibilité de conception et la stabilité aux UV. Quel est l'environnement de la source LED ? Quels éléments doit-il supporter ? Ce sont quelques autres considérations.

La durabilité est le point de départ de la protection des sources lumineuses, en particulier à l'extérieur. Ce qu'il faut, c'est un matériau résistant. Étant donné que la source lumineuse LED elle-même, un semi-conducteur à l'état solide, est un produit beaucoup plus robuste que les sources lumineuses à incandescence traditionnelles, les matériaux utilisés pour recouvrir la source doivent être au moins aussi résistants.

Le polycarbonate est beaucoup plus résistant aux chocs et moins sujet à la casse que les autres matériaux disponibles. Il a une ténacité exceptionnelle, même sur une large plage de températures. Le polycarbonate, qui est utilisé pour des articles tels que les boucliers pare-balles et anti-émeute, les auvents d'avion et les panneaux anti-ouragan, peut résister à un impact énorme. En général, les résines de polycarbonate sont dix fois plus résistantes aux chocs que les acryliques et jusqu'à 30 fois plus résistantes aux chocs que le verre.

En raison de cette ténacité exceptionnelle, le polycarbonate est plus facile à travailler et moins sujet à la casse ou à l'écaillage lors de la découpe du matériau en formes. Dans de nombreuses applications, il est possible de réduire ou de diminuer l'épaisseur d'une pièce fabriquée lors de l'utilisation de polycarbonate par rapport à un autre matériau. Cela se traduit par des réductions de poids partiel et de coût des matériaux, qui offrent une solution plus respectueuse de l'environnement en raison du fait que moins de produit est utilisé et qu'une quantité d'énergie réduite est nécessaire.

Une LED peut être une source très lumineuse et unidirectionnelle, et les fabricants ont besoin de matériaux qui permettent à la lumière de briller directement à travers une surface pour une luminosité maximale, ou qui fournissent une distribution uniforme de la lumière sans aucune trace de la source lumineuse, pour une lumière plus diffuse. effet. Il s'agit souvent d'un équilibre minutieux pour ajuster les propriétés, car les additifs de matériaux pour la diffusion de la lumière peuvent avoir un impact sur la transmission de la lumière, et vice versa.

L'habillage d'une source LED régule la quantité de lumière qui est transmise ou diffusée. Les clients recherchent un matériau qui offre une grande clarté et une très grande pureté pour assurer la transmission optimale de la lumière possible. Selon l'application, les fabricants sont également soucieux de l'uniformité de la répartition de la lumière.

Le polycarbonate peut être adapté aux besoins spécifiques d'une application grâce au processus de composition. Une transmission lumineuse supérieure à 90 % peut être obtenue pour les résines de polycarbonate transparentes. Pour les résines de polycarbonate contenant un additif de diffusion de la lumière, une excellente uniformité de la lumière peut être obtenue sur toute la surface de la pièce tout en cachant la source de lumière LED brillante, éliminant les "points chauds".

Les applications d'éclairage génèrent de la chaleur et la proximité du matériau par rapport à la source lumineuse détermine les propriétés thermiques nécessaires. Bien que les lampes à LED soient très économes en énergie, elles génèrent toujours de la chaleur, en particulier pour les sources lumineuses à LED plus puissantes où les températures de fonctionnement peuvent atteindre 80 à 110 °C. Pour les applications d'optique et de lentille nécessitant un contact étroit avec la source LED, un matériau avec une excellente stabilité thermique est requis.

Les résines de polycarbonate offrent une stabilité thermique supérieure par rapport aux résines acryliques et peuvent être utilisées pour des températures d'utilisation continue jusqu'à 120 °C.

L'exigence de résistance à l'inflammation, ou d'ignifugation, dépend de la température de fonctionnement de l'appareil et de la distance entre le milieu diffusant, ou couvercle, et la source lumineuse. Les résines de polycarbonate offrent une résistance supérieure à l'allumage pour les sources lumineuses LED haute puissance. Pour les applications à basse tension telles que les luminaires de classe 2 nécessitant des exigences d'inflammabilité UL 94 HB et V-2, le polycarbonate, les acryliques et les résines à base de styrénique telles que la résine styrène-acrylonitrile (SAN) peuvent être considérés comme des matériaux pour les lentilles, les couvercles et les optiques . Pour les applications d'éclairage LED plus exigeantes telles que les luminaires de classe 1, les matériaux requis pour les optiques et les lentilles sont UL V-0 @ 1,5 - 2,0 mm d'épaisseur.

Le polycarbonate est l'une des seules résines plastiques transparentes qui offrent la transmission de la lumière, la stabilité thermique et la résistance à l'inflammation requises pour ces applications exigeantes à un coût raisonnable.

L'un des avantages de l'éclairage LED est la liberté qu'il offre aux fabricants d'être créatifs dans la conception de leurs produits. Contrairement à l'éclairage incandescent traditionnel, l'industrie de l'éclairage n'est plus limitée à la configuration esthétique. Les matériaux plastiques utilisés pour loger ou recouvrir la source LED peuvent être façonnés en d'innombrables formes et tailles en façonnant des résines/matériaux par moulage par injection et extrusion de feuilles/thermoformage.

Le polycarbonate offre cette option de traitement avec une large gamme de produits disponibles pour des exigences de traitement spécifiques. De plus, en raison de la résistance relative du polycarbonate, les pièces peuvent être réduites pour des économies de poids, d'énergie et de coûts.

L'exposition à une source lumineuse peut compromettre les propriétés d'un matériau. Dans un environnement LED, cette exposition peut provenir de deux directions : la source LED elle-même et également la lumière naturelle du soleil. Cette exposition constante peut entraîner une dégradation des propriétés au fil du temps. Il est donc particulièrement important de sélectionner le bon matériau pour les applications LED et, lors de la formulation des matériaux, de stabiliser correctement le produit aux UV afin de minimiser l'impact de ce phénomène.

Le polycarbonate offre un certain nombre de méthodes pour ce faire, y compris des additifs et des films en couches dans le produit extrudé.

La sélection d'un matériau est complexe et un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte pour garantir la bonne solution pour les applications d'éclairage LED. Le polycarbonate est un choix de matériau de premier plan car il a relevé efficacement certains des défis les plus difficiles de l'industrie de l'éclairage LED. La polyvalence du matériau et la possibilité de personnaliser les propriétés permettent de répondre parfaitement aux besoins des fabricants et des mouleurs.

Styron est une entreprise mondiale de matériaux avec un portefeuille de produits qui rassemble des entreprises de plastique, de caoutchouc et de latex qui partagent des matières premières, des opérations, des clients et des utilisateurs finaux. La société fournit des solutions durables dans des secteurs tels que les appareils électroménagers, l'automobile, le bâtiment et la construction, la moquette, le transport commercial, l'électronique grand public, les biens de consommation, l'électricité et l'éclairage, le médical, l'emballage, le papier et le carton, les articles en caoutchouc et les pneus. La société a annoncé son intention de changer son nom de société en Trinseo, à compter de fin 2011.

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de mai 2011 de Lighting Technology Magazine.

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