Indicele de refracție a policarbonatului: valori, dispersie și impact de proiectare

În timpul unui prototip al unui panou cu LED, echipa de ingineri a schimbat difuzorul de PMMA cu o versiune din policarbonat pentru a câștiga rezistență la impact și ignifugare. Lumina transmisă a scăzut cu aproximativ un punct procentual, iar furnizorul a fost învinuit la început. Cauza, însă, nu a fost calitatea materialului, ci indicele de refracție al policarbonatului, un număr care guvernează în tăcere reflexia, refracția și eficiența extracției în aproape fiecare componentă optică transparentă.

De ce contează acest număr în părți reale

Indicele de refracție n este raportul dintre viteza luminii în vid și viteza acesteia în interiorul materialului. Pentru policarbonat, n = 1,586 înseamnă că lumina călătorește cu aproximativ 1,9 x 10^8 m/s prin foaie, cu aproximativ 37% mai lent decât în ​​vid. Această încetinire schimbă trei lucruri în practică:

Valori ale indexului de referință pe tot spectrul

Este o greșeală să tratezi orice plastic ca având un singur indice de refracție. PC este dispersiv: indicele scade pe măsură ce lungimea de undă crește. Valorile de mai jos sunt puncte de referință tipice publicate, iar cifrele exacte variază ușor în funcție de gradul de rășină, pachetul de aditivi și metoda de măsurare.

Cum se compară PC-ul cu alte materiale plastice optice

Când indicele de refracție al policarbonatului este comparat cu alte termoplastice transparente, compromisurile de proiectare devin mai clare:

PMMA și COC au o dispersie mult mai mică (numere Abbe mai mari), motiv pentru care sunt preferate pentru lentilele de imagistică. PC-ul și PS au indice și dispersie aproape identice, dar PC-ul câștigă în ceea ce privește rezistența la impact, rezistența la căldură și opțiunile de ignifugare. Numărul Abbe mai mic al filmului PET contează mai puțin în filmele subțiri cu iluminare de fundal, unde calea optică este scurtă.

Fișele de date cu valori ascunse nu se afișează întotdeauna

Valorile indexului fișei de date răspund la prima întrebare, dar trei parametri ascunși determină performanța în lumea reală.

Birefringență

PC-ul extrudat poate dezvolta orientare moleculară în timpul producției, creând birefringență: indicele de refracție diferă apoi în funcție de axă. Pentru plăcile de ghidare a luminii de calitate pentru afișaj, acest lucru poate crea luminozitate neuniformă. Recoacerea sau alegerea unei linii de extrudare controlată corespunzător reduce efectul.

Dependența de temperatură

Coeficientul termo-optic al PC-ului este de ordinul a -1 x 10^-4 per K. La o variație tipică a temperaturii interioare de 40 K, indicele se modifică cu aproximativ 0,004. Acest lucru este irelevant pentru difuzoare, dar poate conta pentru sistemele interferometrice sau optica acoperită cu AR cu toleranță strânsă.

Reflecție Fresnel pe suprafață

Calculată din n la incidență normală, pierderea de reflexie arată unde se află PC-ul printre materialele comune:

Unde indicele de refracție conduce alegerea PC-ului

O modalitate practică de a citi indicele de refracție al policarbonatului este prin aplicațiile care se bazează pe acesta. Distribuția de mai jos reflectă modul în care foile de PC de calitate optică sunt de obicei consumate în industria de iluminat și de afișare:

PC-ul este selectat pentru rezistența la impact și toleranța la căldură mai des decât pentru reflexie minimă. Indicele său este suficient de mare pentru a permite extracția eficientă a luminii cu microstructuri, motiv pentru care foile de difuzie PC cu temperatură largă ignifuge sunt comune la corpurile de iluminat care combină difuzia optică cu inflamabilitatea clasificată UL. Pentru o comparație mai largă la nivel de material, consultați Ghid de materiale difuzoare pentru iluminat cu LED .

Ghid de selecție: Lucrul cu optica din policarbonat

Utilizați datele indicelui de refracție ca instrument de screening, nu răspunsul final. Designul optic practic cu PC funcționează cel mai bine atunci când indexul este tratat împreună cu date mecanice, termice și de procesare.

1

Definiți lungimea de undă

Alegeți lungimea de undă de vârf a LED-ului. Dacă se folosește o pompă albastru regal de 450 nm, indicele este mai mare decât la 589 nm; utilizați curba de dispersie măsurată atunci când este disponibilă. Dacă sunt necesare ambele rezistență la impact și claritate, an folie transparentă pentru PC de calitate optică este punctul de plecare practic.

Folie transparentă pentru PC, ușoară, rezistentă la spargere, ignifugă, de calitate optică Manu Gentle is Shatterproof, ușoare, ignifuge, de calitate optică, furnizori și producători de foi transparente pentru PC, vânzare cu ridicata ignifugă... Vizualizare produs →

2

Estimați pierderile Fresnel

Pentru optica PC neacoperită, numărați 5,1% reflexie pe suprafață și înmulțiți cu numărul de interfețe de aer. Dacă pierderea totală depășește bugetul, luați în considerare o acoperire AR sau un material cu indice mai mic, cum ar fi PMMA.

3

Verificați dispersia pentru imagini

Dacă partea imaginează lumină albă cu spectru larg, un număr Abbe în jur de 30 înseamnă o aberație cromatică vizibilă. PC-ul este mai potrivit pentru iluminare și optica de iluminare decât pentru lentilele de imagistică de ultimă generație.

4

Gestionați birefringența

Pentru plăcile de ghidare a luminii iluminate pe margini, alegeți linii de extrudare cu control strâns al grosimii și recoacere. A Placă de ghidare a luminii PC imprimabilă cu mătase pentru casete luminoase pentru automobile este o opțiune practică atunci când modelul imprimat trebuie să rămână aliniat pe suprafețe mari.

Placă de ghidare a luminii PC imprimabilă cu mătase pentru producătorii de automobile și casete luminoase, S Gentle is Silk-Printable PC Light Guide Plate for Automotive & Lightbox Furnizori și producători, vânzare cu ridicata Silk-Printable PC Light... Vizualizare produs →

5

Validați cu un refractometru

Măsurați materialul de intrare conform ASTM D542 sau ISO 489. Compararea indicelui măsurat cu fișa de date este o inspecție la intrare cu costuri reduse care prinde substituții de rășină înainte ca acestea să ajungă la producție.

Întreținere, manipulare și conformitate pentru PC Optics

Optica din policarbonat își păstrează proprietățile optice numai atunci când este manipulată și întreținută corect. Trei domenii merită atenție:

Rezistență la curățare și la solvenți

Ștergeți suprafețele PC-ului cu o cârpă moale din microfibră și apă blândă cu săpun. Solvenții precum acetona, benzenul și mulți degresanți pot provoca fisurarea prin stres sau ceață la suprafață. Nu ștergeți niciodată un difuzor de PC fierbinte cu șervețele încărcate cu solvenți, deoarece temperatura ridicată accelerează zdrobirea.

UV și intemperii

PC-ul neprotejat îngălbenește la expunerea prelungită la UV. Dacă aplicația este în aer liber sau în apropierea LED-urilor cu CCT ridicat, utilizați calități stabilizate la UV și verificați reținerea transmisiei după intemperii accelerate. Deplasarea indicelui de refracție cauzată de degradarea UV este un semn de avertizare în stadiu avansat; monitorizați-l dacă piesa este critică optic.

Inflamabilitatea și conformitatea chimică

Pentru corpurile de iluminat, confirmați clasificarea UL94 (V-2 sau V-0) și verificați REACH, RoHS și cerințele IEC 60598 aplicabile. Gradele PC ignifuge există atât în ​​formă transparentă, cât și în formă de difuzor, dar pachetul de aditivi poate schimba ușor indicele de refracție, așa că verificați din nou datele optice pentru clasele FR. Pentru opțiuni arhitecturale sau legate de construcții PC și PMMA, consultați ghid de materiale pentru constructii .

Indicele de refracție al policarbonatului nu este o constantă fixă de memorat; este o intrare de proiectare pentru a măsura, compara și verifica. Folosit corect, acel număr face diferența între un corp de iluminat care doar transmite lumină și unul care o gestionează eficient.