Index lomu polykarbonátu: hodnoty, rozptyl a dopad na design

Během prototypu LED panelového světla vyměnil technický tým difuzor PMMA za polykarbonátovou verzi, aby získal odolnost proti nárazu a zpomalení hoření. Propuštěné světlo kleslo zhruba o jeden procentní bod a zprvu byl obviňován dodavatel. Příčinou však nebyla kvalita materiálu, ale index lomu polykarbonátu, číslo, které tiše řídí účinnost odrazu, lomu a extrakce v téměř každé průhledné optické součásti.

Proč na tomto čísle záleží ve skutečných dílech

Index lomu n je poměr rychlosti světla ve vakuu k jeho rychlosti uvnitř materiálu. Pro polykarbonát n = 1,586 znamená, že světlo se šíří přibližně 1,9 x 10^8 m/s skrz desku, asi o 37 % pomaleji než ve vakuu. Toto zpomalení mění v praxi tři věci:

Referenční indexové hodnoty napříč spektrem

Je chybou považovat jakýkoli plast za plast s jediným indexem lomu. PC je disperzní: index klesá s rostoucí vlnovou délkou. Níže uvedené hodnoty jsou typické publikované referenční body a přesné hodnoty se mírně liší podle typu pryskyřice, balení aditiva a metody měření.

Jak se PC srovnává s jinými optickými plasty

Při porovnání indexu lomu polykarbonátu s jinými transparentními termoplasty jsou kompromisy v designu jasnější:

PMMA a COC mají mnohem nižší rozptyl (vyšší Abbeho čísla), proto jsou preferovány pro zobrazovací čočky. PC a PS mají téměř identický index a disperzi, ale PC vítězí v rázové houževnatosti, tepelné odolnosti a nehořlavosti. Nižší Abbeovo číslo PET filmu záleží méně na tenkých filmech s protisvětlem, kde je optická dráha krátká.

Datové listy skrytých metrik se nezobrazují vždy

Hodnoty indexu datového listu odpovídají na první otázku, ale výkon v reálném světě určují tři skryté parametry.

Dvojlom

Extrudovaný PC může během výroby vyvinout molekulární orientaci a vytvořit dvojlom: index lomu se pak liší podle osy. U světlovodných desek na úrovni displeje to může způsobit nerovnoměrný jas. Žíhání nebo výběr správně kontrolované vytlačovací linky snižuje účinek.

Závislost na teplotě

Termooptický koeficient PC je řádově -1 x 10^-4 na K. Při typickém kolísání vnitřní teploty o 40 K se index posune zhruba o 0,004. To je irelevantní pro difuzory, ale může to mít význam pro interferometrické systémy nebo optiku potaženou AR s vysokou tolerancí.

Fresnelův odraz podle povrchu

Vypočteno z n při kolmém dopadu, ztráta odrazem ukazuje, kde je PC mezi běžnými materiály:

Kde index lomu řídí výběr PC

Praktický způsob, jak číst index lomu polykarbonátu, je prostřednictvím aplikací, které na něj spoléhají. Níže uvedená distribuce odráží, jak se optické PC listy obvykle spotřebovávají v odvětvích osvětlení a displejů:

PC se volí pro odolnost proti nárazu a tepelnou toleranci častěji než pro minimální odraz. Jeho index je dostatečně vysoký, aby umožnil účinnou extrakci světla s mikrostrukturami, a proto jsou nehořlavé širokoteplotní PC difuzorové desky běžné ve svítidlech, která kombinují optickou difuzi s hořlavostí podle UL. Pro širší srovnání materiálové úrovně viz naše průvodce materiály difuzoru pro LED osvětlení .

Průvodce výběrem: Práce s polykarbonátovou optikou

Použijte data indexu lomu jako screeningový nástroj, nikoli konečnou odpověď. Praktický optický design s PC funguje nejlépe, když je index zpracováván společně s mechanickými, tepelnými a zpracovatelskými daty.

1

Definujte vlnovou délku

Vyberte špičkovou vlnovou délku LED. Pokud se použije pumpa 450 nm královské modři, index je vyšší než při 589 nm; použijte naměřenou disperzní křivku, je-li k dispozici. Je-li požadována odolnost proti nárazu a průhlednost, an průhledný list pro PC optické kvality je praktickým výchozím bodem.

Nerozbitná, lehká, nehořlavá, optická, PC průhledná fólie Manu Jemná je odolná proti rozbití Lehká nehořlavá optická PC průhledná deska Dodavatelé a výrobci, velkoobchodní nerozbitná... Zobrazit produkt →

2

Odhadněte Fresnelovy ztráty

U nepotažené PC optiky počítejte 5,1 % odrazu na povrch a vynásobte počtem vzduchových rozhraní. Pokud celková ztráta překročí rozpočet, zvažte AR povlak nebo materiál s nižším indexem, jako je PMMA.

3

Zkontrolujte rozptyl pro zobrazení

Pokud díl zobrazuje širokospektrální bílé světlo, Abbeovo číslo kolem 30 znamená znatelnou chromatickou aberaci. PC je vhodnější pro optiku osvětlení a osvětlení než pro špičkové zobrazovací čočky.

4

Ovládejte dvojlom

Pro světlovodné desky s okrajovým osvětlením zvolte vytlačovací linky s přísnou kontrolou tloušťky a žíháním. A Hedvábně potisknutelná PC světlovodná deska pro automobilové lightboxy je praktickou možností, když tištěný vzor musí zůstat zarovnaný na velkých plochách.

Hedvábně potisknutelná PC světlovodná deska pro výrobce automobilů a světelných boxů, S Gentle is Silk-Printable PC Light Guide Plate for Automotive & Lightboxs Suppliers and Manufacturers, Velkoobchod Silk-Printable PC Light ... Zobrazit produkt →

5

Ověřte refraktometrem

Změřte vstupní materiál podle ASTM D542 nebo ISO 489. Porovnání naměřeného indexu s datovým listem je nízkonákladová vstupní kontrola, která zachytí náhražky pryskyřice před tím, než se dostanou do výroby.

Údržba, manipulace a dodržování předpisů pro optiku PC

Polykarbonátová optika si zachovává své optické vlastnosti pouze při správném zacházení a údržbě. Pozornost si zaslouží tři oblasti:

Čištění a odolnost proti rozpouštědlům

Otřete povrchy PC měkkým hadříkem z mikrovlákna a jemnou mýdlovou vodou. Rozpouštědla jako aceton, benzen a mnohá odmašťovadla mohou způsobit praskání nebo zamlžení povrchu. Nikdy neotírejte horký PC difuzér utěrkami napuštěnými rozpouštědlem, protože zvýšená teplota urychluje popraskání.

UV a povětrnostní vlivy

Nechráněné PC při dlouhodobém vystavení UV záření žloutne. Pokud je aplikace používána venku nebo v blízkosti LED s vysokým CCT, použijte třídy stabilizované proti UV záření a ověřte zachování propustnosti po zrychleném vystavení povětrnostním vlivům. Posun indexu lomu způsobený degradací UV zářením je varovným příznakem pozdního stádia; sledujte, zda je díl opticky kritický.

Hořlavost a chemická shoda

U svítidel potvrďte hodnocení UL94 (V-2 nebo V-0) a zkontrolujte REACH, RoHS a příslušné požadavky IEC 60598. Typy PC zpomalující hoření existují v průhledné i difuzní formě, ale balíček aditiv může mírně posunout index lomu, takže znovu ověřte optická data pro typy FR. Pro architektonické nebo stavební PC a PMMA volby viz naše materiálový průvodce pro stavbu .

Index lomu polykarbonátu není pevnou konstantou k zapamatování; je to návrhový vstup pro měření, porovnání a ověření. Při správném použití toto jedno číslo dělá rozdíl mezi svítidlem, které pouze propouští světlo, a svítidlem, které jej efektivně řídí.