Brekingsindex van polycarbonaat: waarden, spreiding en ontwerpimpact

Tijdens een prototype van een LED-paneellamp verruilde het technische team de PMMA-diffusor voor een polycarbonaatversie om de slagvastheid en vlamvertraging te vergroten. Het doorgelaten licht daalde met ongeveer één procentpunt en in eerste instantie kreeg de leverancier de schuld. De oorzaak was echter niet de kwaliteit van het materiaal, maar de brekingsindex van polycarbonaat, een getal dat stilletjes de reflectie, breking en extractie-efficiëntie in bijna elke transparante optische component regelt.

Waarom dit aantal ertoe doet in echte delen

Brekingsindex n is de verhouding tussen de lichtsnelheid in vacuüm en de snelheid in het materiaal. Voor polycarbonaat betekent n = 1,586 dat licht met ongeveer 1,9 x 10^8 m/s door de plaat reist, ongeveer 37% langzamer dan in vacuüm. Die vertraging verandert in de praktijk drie dingen:

Referentie-indexwaarden over het hele spectrum

Het is een vergissing om elk plastic te behandelen alsof het een enkele brekingsindex heeft. PC is dispersief: de index daalt naarmate de golflengte toeneemt. De onderstaande waarden zijn typische gepubliceerde referentiepunten, en exacte cijfers variëren enigszins afhankelijk van de harskwaliteit, het additievenpakket en de meetmethode.

Hoe PC zich verhoudt tot andere optische kunststoffen

Wanneer de brekingsindex van polycarbonaat wordt vergeleken met andere transparante thermoplasten, worden de compromissen bij het ontwerp duidelijker:

PMMA en COC hebben een veel lagere dispersie (hogere Abbe-getallen), en daarom hebben ze de voorkeur voor beeldlenzen. PC en PS hebben een vrijwel identieke index en spreiding, maar PC wint het op het gebied van slagvastheid, hittebestendigheid en vlamvertragende opties. Het lagere Abbe-getal van PET-film doet er minder toe bij dunne tegenlichtfilms waarbij het optische pad kort is.

Gegevensbladen met verborgen statistieken worden niet altijd weergegeven

Datasheet-indexwaarden beantwoorden de eerste vraag, maar drie verborgen parameters bepalen de prestaties in de echte wereld.

Dubbele breking

Geëxtrudeerde PC kan tijdens de productie een moleculaire oriëntatie ontwikkelen, waardoor dubbele breking ontstaat: de brekingsindex verschilt dan per as. Bij lichtgeleiderplaten van displaykwaliteit kan dit een ongelijkmatige helderheid veroorzaken. Door gloeien of het kiezen van een goed gecontroleerde extrusielijn wordt het effect verminderd.

Temperatuurafhankelijkheid

De thermo-optische coëfficiënt van PC ligt in de orde van -1 x 10^-4 per K. Bij een typische binnentemperatuurschommeling van 40 K verschuift de index met ongeveer 0,004. Dat is niet relevant voor diffusers, maar kan wel van belang zijn voor interferometrische systemen of optica met een strenge tolerantie voor AR-coating.

Fresnel-reflectie per oppervlak

Berekend op basis van n bij normale invalshoek, laat het reflectieverlies zien waar PC zich tussen de gebruikelijke materialen bevindt:

Waar de brekingsindex de keuze voor een pc bepaalt

Een praktische manier om de brekingsindex van polycarbonaat af te lezen is via de toepassingen die ervan afhankelijk zijn. De onderstaande verdeling geeft weer hoe pc-platen van optische kwaliteit doorgaans worden verbruikt in de verlichtings- en display-industrie:

PC wordt vaker geselecteerd op slagvastheid en hittetolerantie dan op minimale reflectie. De index is hoog genoeg om efficiënte lichtextractie met microstructuren mogelijk te maken. Daarom zijn vlamvertragende PC-diffusorplaten voor hoge temperaturen gebruikelijk in armaturen die optische diffusie combineren met UL-gecertificeerde ontvlambaarheid. Voor een bredere vergelijking op materiaalniveau, zie onze diffusormaterialengids voor LED-verlichting .

Selectiegids: Werken met polycarbonaatoptiek

Gebruik de brekingsindexgegevens als screeningsinstrument, niet als definitief antwoord. Praktisch optisch ontwerp met pc werkt het beste wanneer de index samen met mechanische, thermische en verwerkingsgegevens wordt behandeld.

1

Definieer de golflengte

Kies de LED-piekgolflengte. Als een koningsblauwe pomp van 450 nm wordt gebruikt, is de index hoger dan bij 589 nm; gebruik de gemeten dispersiecurve indien beschikbaar. Als slagvastheid en duidelijkheid beide vereist zijn, transparant PC-blad van optische kwaliteit is het praktische uitgangspunt.

Onbreekbaar, lichtgewicht, vlamvertragend PC-transparant blad van optische kwaliteit Zacht is onbreekbaar Lichtgewicht vlamvertragend PC-transparant blad van optische kwaliteit Leveranciers en fabrikanten, groothandel Onbreekbaar... Bekijk Product →

2

Schat Fresnel-verliezen

Voor ongecoate pc-optieken tel je 5,1% reflectie per oppervlak en vermenigvuldig je dit met het aantal luchtinterfaces. Als het totale verlies het budget overschrijdt, overweeg dan een AR-coating of een materiaal met een lagere index, zoals PMMA.

3

Controleer de spreiding voor beeldvorming

Als het onderdeel wit licht met een breed spectrum afbeeldt, betekent een Abbe-getal rond de 30 merkbare chromatische aberratie. PC is beter geschikt voor verlichting en verlichtingsoptiek dan voor hoogwaardige beeldlenzen.

4

Beheer dubbele breking

Voor lichtgeleidingsplaten met randverlichting kiest u voor extrusielijnen met strakke diktecontrole en uitgloeien. EEN met zijde bedrukbare PC-lichtgeleidingsplaat voor auto-lichtbakken is een praktische optie wanneer het gedrukte patroon over grote oppervlakken uitgelijnd moet blijven.

Met zijde bedrukbare pc-lichtgeleiderplaat voor fabrikanten van auto's en lichtbakken, S Gentle is op zijde bedrukbare PC-lichtgeleidingsplaat voor leveranciers en fabrikanten van auto's en lichtbakken, groothandel op zijde bedrukbare PC-lichtgeleidingsplaat ... Bekijk Product →

5

Valideer met een refractometer

Meet inkomend materiaal volgens ASTM D542 of ISO 489. Het vergelijken van de gemeten index met het gegevensblad is een goedkope inspectie van inkomend materiaal, waarbij harsvervangingen worden opgespoord voordat deze in productie komen.

Onderhoud, behandeling en naleving van pc-optica

Polycarbonaatoptieken behouden hun optische eigenschappen alleen als ze op de juiste manier worden behandeld en onderhouden. Drie gebieden verdienen aandacht:

Reinigings- en oplosmiddelbestendigheid

Veeg pc-oppervlakken af met een zachte microvezeldoek en een mild zeepsopje. Oplosmiddelen zoals aceton, benzeen en veel ontvetters kunnen spanningsscheuren of oppervlaktewaas veroorzaken. Veeg een hete pc-diffusor nooit af met doekjes die met oplosmiddelen zijn beladen, omdat een hoge temperatuur het ontstaan ​​van haarscheurtjes versnelt.

UV en verwering

Onbeschermde PC vergeelt bij langdurige blootstelling aan UV. Als de toepassing buiten of in de buurt van LED's met een hoge CCT plaatsvindt, gebruik dan UV-gestabiliseerde kwaliteiten en controleer de transmissieretentie na versnelde verwering. De verschuiving van de brekingsindex veroorzaakt door UV-degradatie is een waarschuwingssignaal in een laat stadium; controleer het als het onderdeel optisch kritisch is.

Ontvlambaarheid en chemische naleving

Controleer voor verlichtingsarmaturen de UL94-classificatie (V-2 of V-0) en controleer REACH, RoHS en de toepasselijke IEC 60598-vereisten. Vlamvertragende PC-kwaliteiten bestaan ​​zowel in transparante als diffusorvorm, maar het additievenpakket kan de brekingsindex enigszins verschuiven, dus verifieer de optische gegevens voor FR-kwaliteiten opnieuw. Voor architecturale of gebouwgerelateerde PC- en PMMA-keuzes, zie onze materiaalgids voor de constructie .

De brekingsindex van polycarbonaat is geen vaste constante om te onthouden; het is een ontwerpinput om te meten, vergelijken en verifiëren. Correct gebruikt, maakt dat ene getal het verschil tussen een armatuur die alleen maar licht doorlaat en een armatuur die dit efficiënt beheert.