Polykarbonaatin taiteindeksi: arvot, dispersio ja suunnitteluvaikutus

LED-paneelivalon prototyyppiajon aikana insinööritiimi vaihtoi PMMA-diffuusorin polykarbonaattiversioon iskunkestävyyden ja palonestokyvyn saavuttamiseksi. Läpäisevä valo putosi noin prosenttiyksikön, ja toimittajaa syytettiin aluksi. Syynä ei kuitenkaan ollut materiaalin laatu, vaan polykarbonaatin taitekerroin, luku, joka säätelee äänettömästi heijastusta, taittumista ja uuttotehokkuutta lähes kaikissa läpinäkyvissä optisissa komponenteissa.

Miksi tällä numerolla on väliä oikeissa osissa

Taitekerroin n on valon nopeuden suhde tyhjiössä sen nopeuteen materiaalin sisällä. Polykarbonaatille n = 1,586 tarkoittaa, että valo kulkee noin 1,9 x 10^8 m/s levyn läpi, noin 37 % hitaammin kuin tyhjiössä. Tämä hidastuminen muuttaa käytännössä kolme asiaa:

Vertailuindeksiarvot spektrin poikki

On virhe pitää mitä tahansa muovia sellaisena, että sillä on yksi taitekerroin. PC on dispersiivinen: indeksi laskee aallonpituuden kasvaessa. Alla olevat arvot ovat tyypillisiä julkaistuja vertailupisteitä, ja tarkat luvut vaihtelevat hieman hartsilaadun, lisäainepakkauksen ja mittaustavan mukaan.

Kuinka PC vertaa muihin optisiin muoveihin

Kun polykarbonaatin taitekerrointa verrataan muihin läpinäkyviin kestomuoviin, suunnittelun kompromissit tulevat selvemmiksi:

PMMA:lla ja COC:llä on paljon pienempi hajonta (korkeammat Abbe-luvut), minkä vuoksi niitä suositellaan kuvantamislinsseissä. PC:llä ja PS:llä on lähes identtinen indeksi ja hajonta, mutta PC voittaa iskunkestävyyden, lämmönkestävyyden ja palamista hidastavista vaihtoehdoista. PET-kalvon pienemmällä Abbe-luvulla on vähemmän merkitystä ohuissa taustavalokalvoissa, joissa optinen polku on lyhyt.

Piilotetut mittaustiedot eivät aina näy

Tietolomakkeen indeksiarvot vastaavat ensimmäiseen kysymykseen, mutta kolme piilotettua parametria määräävät todellisen suorituskyvyn.

Kahtaistaittavuus

Suulakepuristettu PC voi kehittää molekyylien suuntautumista tuotannon aikana, jolloin syntyy kahtaistaitetta: taitekerroin vaihtelee silloin akselin mukaan. Näyttötason valonohjainlevyjen kohdalla tämä voi aiheuttaa epätasaisen kirkkauden. Hehkutus tai oikein ohjatun suulakepuristuslinjan valinta vähentää vaikutusta.

Lämpötilariippuvuus

PC:n lämpöoptinen kerroin on luokkaa -1 x 10^-4 per K. Tyypillisessä 40 K:n sisälämpötilan heilahtelussa indeksi siirtyy noin 0,004. Tällä ei ole merkitystä diffuusoreille, mutta sillä voi olla merkitystä interferometrisissa järjestelmissä tai tiukasti toleranssissa AR-pinnoitetuissa optiikassa.

Pintakohtainen Fresnel-heijastus

Laskettuna n:stä normaalissa ilmaantuvuudessa, heijastushäviö osoittaa PC:n yleisten materiaalien joukossa:

Missä taitekerroin ohjaa tietokoneen valintaa

Käytännöllinen tapa lukea polykarbonaatin taitekerroin on siihen perustuvien sovellusten kautta. Alla oleva jakauma heijastaa sitä, kuinka optisia PC-levyjä tyypillisesti kulutetaan valaistus- ja näyttöteollisuudessa:

PC valitaan useammin iskunkestävyyden ja lämmönkestävyyden kuin minimiheijastuksen vuoksi. Sen indeksi on riittävän korkea mahdollistamaan tehokkaan valonpoiston mikrorakenteilla, minkä vuoksi paloa hidastavat laajan lämpötilan PC-hajotinlevyt ovat yleisiä valaisimissa, joissa yhdistyvät optinen diffuusio ja UL-luokiteltu syttyvyys. Katso laajempi materiaalitason vertailu diffuusorimateriaalien opas LED-valaistukseen .

Valintaopas: Työskentely polykarbonaattioptiikan kanssa

Käytä taitekerrointietoja seulontatyökaluna, ei lopullisena vastauksena. Käytännöllinen optinen suunnittelu PC:llä toimii parhaiten, kun indeksiä käsitellään yhdessä mekaanisten, lämpö- ja prosessointitietojen kanssa.

1

Määritä aallonpituus

Valitse LED-huipun aallonpituus. Jos käytetään 450 nm:n kuninkaallista sinistä pumppua, indeksi on suurempi kuin 589 nm:ssä; käytä mitattua dispersiokäyrää, jos se on saatavilla. Jos iskunkestävyyttä ja selkeyttä vaaditaan, a optinen PC läpinäkyvä levy on käytännön lähtökohta.

Särkymätön kevyt paloa hidastava optinen PC:n läpinäkyvä arkki Manu Gentle on särkymätöntä kevyttä paloa hidastavaa optista PC:n läpinäkyvien levyjen toimittajat ja valmistajat, tukkumyynti, iskunkestävä... Näytä tuote →

2

Arvioi Fresnel-tappiot

Päällystämättömälle PC-optiikalle lasketaan 5,1 % heijastus pintaa kohti ja kerrotaan ilmaliitäntöjen määrällä. Jos kokonaishäviö ylittää budjetin, harkitse AR-pinnoitetta tai alhaisemman indeksin materiaalia, kuten PMMA:ta.

3

Tarkista dispersio kuvantamista varten

Jos osa kuvaa laajaspektristä valkoista valoa, Abbe-luku noin 30 tarkoittaa havaittavaa kromaattista aberraatiota. PC sopii paremmin valaistus- ja valaistusoptiikkaan kuin huippuluokan kuvantamislinsseihin.

4

Hallitse kahtaistaitetta

Valitse reunavalaistuille valonohjainlevyille suulakepuristuslinjat, joissa on tiukka paksuussäätö ja hehkutus. A silkkipainettava PC-valonohjainlevy autojen valolaatikoihin on käytännöllinen vaihtoehto, kun tulostetun kuvion on pysyttävä kohdistettuna suurilla alueilla.

Silkkitulostettava PC-valonohjainlevy autojen ja valolaatikoiden valmistajille, S Gentle on silkkitulostettava PC-valonohjainlevy autojen ja valolaatikoiden toimittajille ja valmistajille, tukkumyynti silkkitulostettavalle PC-valolle... Näytä tuote →

5

Vahvista refraktometrillä

Mittaa saapuva materiaali ASTM D542:n tai ISO 489:n mukaan. Mitatun indeksin vertaaminen tietolomakkeeseen on edullinen saapuva tarkastus, joka havaitsee hartsikorvaukset ennen kuin ne saapuvat tuotantoon.

PC-optiikan huolto, käsittely ja vaatimustenmukaisuus

Polykarbonaattioptiikka säilyttää optiset ominaisuutensa vain, kun sitä käsitellään ja huolletaan oikein. Kolme aluetta ansaitsevat huomiota:

Puhdistuksen ja liuottimen kestävyys

Pyyhi PC-pinnat pehmeällä mikrokuituliinalla ja miedolla saippuavedellä. Liuottimet, kuten asetoni, bentseeni ja monet rasvanpoistoaineet, voivat aiheuttaa jännityshalkeilua tai pinnan sameutta. Älä koskaan pyyhi kuumaa PC-hajotinta liuotinainepitoisilla pyyhkeillä, koska kohonnut lämpötila nopeuttaa räjähtämistä.

UV ja sää

Suojaamaton PC kellastuu pitkäaikaisessa UV-altistuksessa. Jos sovellus on ulkona tai lähellä korkean CCT-LED-valoja, käytä UV-stabiloituja laatuja ja tarkista lähetyksen pysyminen nopeutetun sään jälkeen. UV-hajoamisen aiheuttama taitekertoimen muutos on myöhäisen vaiheen varoitusmerkki; tarkkaile sitä, jos osa on optisesti kriittinen.

Syttyvyys ja kemiallinen yhteensopivuus

Vahvista valaisimien UL94-luokitus (V-2 tai V-0) ja tarkista REACH-, RoHS- ja sovellettavat IEC 60598 -vaatimukset. Paloa hidastavia PC-laatuja on sekä läpinäkyvänä että diffuusorina, mutta lisäainepaketti voi muuttaa taitekerrointa hieman, joten tarkista FR-laatujen optiset tiedot. Katso arkkitehtoniset tai rakentamiseen liittyvät PC- ja PMMA-vaihtoehdot materiaaliopas rakentamiseen .

Polykarbonaatin taitekerroin ei ole kiinteä vakio, joka on muistettava; se on suunnittelusyöte mitata, vertailla ja todentaa. Oikein käytettynä tämä yksi numero tekee eron valoa vain läpäisevän valaisimen ja sitä tehokkaasti hallitsevan valaisimen välillä.