Index lomu polykarbonátu: hodnoty, rozptyl a vplyv na dizajn

Počas prototypovej prevádzky LED panelového svetla inžiniersky tím vymenil PMMA difúzor za polykarbonátovú verziu, aby získal odolnosť proti nárazu a spomaľovanie horenia. Prepustené svetlo kleslo zhruba o jeden percentuálny bod a vinu bol najskôr obviňovaný dodávateľ. Príčinou však nebola kvalita materiálu, ale index lomu polykarbonátu, číslo, ktoré ticho riadi účinnosť odrazu, lomu a extrakcie v takmer každej priehľadnej optickej súčiastke.

Prečo na tomto čísle záleží v skutočných častiach

Index lomu n je pomer rýchlosti svetla vo vákuu k jeho rýchlosti vo vnútri materiálu. Pre polykarbonát n = 1,586 znamená, že svetlo sa šíri rýchlosťou približne 1,9 x 10^8 m/s cez dosku, asi o 37 % pomalšie ako vo vákuu. Toto spomalenie mení v praxi tri veci:

Hodnoty referenčného indexu v celom spektre

Je chybou považovať akýkoľvek plast za plast s jedným indexom lomu. PC je disperzné: index klesá so zvyšujúcou sa vlnovou dĺžkou. Nižšie uvedené hodnoty sú typické publikované referenčné body a presné čísla sa mierne líšia v závislosti od triedy živice, balenia aditíva a metódy merania.

Ako sa PC porovnáva s inými optickými plastmi

Keď sa index lomu polykarbonátu porovná s inými priehľadnými termoplastmi, kompromisy v dizajne budú jasnejšie:

PMMA a COC majú oveľa nižšiu disperziu (vyššie Abbeho čísla), a preto sú preferované pre zobrazovacie šošovky. PC a PS majú takmer identický index a disperziu, ale PC vyhráva vďaka odolnosti proti nárazu, tepelnej odolnosti a možnosti spomaľovania horenia. Nižšie Abbeovo číslo PET filmu záleží menej na tenkých filmoch s protisvetlom, kde je optická dráha krátka.

Údajové hárky skrytých metrík sa nezobrazujú vždy

Hodnoty indexu údajového listu odpovedajú na prvú otázku, ale výkon v reálnom svete určujú tri skryté parametre.

Dvojlom

Extrudovaný PC môže počas výroby vyvinúť molekulárnu orientáciu, čím vznikne dvojlom: index lomu sa potom líši podľa osi. Pri svetlovodných doskách displeja to môže spôsobiť nerovnomerný jas. Žíhanie alebo výber správne riadenej vytláčacej linky znižuje účinok.

Závislosť od teploty

Termooptický koeficient PC je rádovo -1 x 10^-4 na K. Pri typickom kolísaní vnútornej teploty o 40 K sa index posunie približne o 0,004. To je irelevantné pre difúzory, ale môže to mať význam pre interferometrické systémy alebo optiku potiahnutú AR s vysokou toleranciou.

Fresnelova reflexia podľa povrchu

Vypočítané z n pri normálnom dopade, strata odrazom ukazuje, kde sa PC nachádza medzi bežnými materiálmi:

Kde index lomu riadi výber PC

Praktický spôsob čítania indexu lomu polykarbonátu je prostredníctvom aplikácií, ktoré sa naň spoliehajú. Nižšie uvedená distribúcia odzrkadľuje, ako sa PC listy optickej kvality zvyčajne spotrebúvajú v odvetviach osvetlenia a zobrazovania:

PC sa vyberá pre odolnosť proti nárazu a tepelnú toleranciu častejšie ako pre minimálny odraz. Jeho index je dostatočne vysoký na to, aby umožnil účinnú extrakciu svetla pomocou mikroštruktúr, a preto sú ohňovzdorné širokoteplotné PC difúzne dosky bežné v svietidlách, ktoré kombinujú optickú difúziu s horľavosťou UL. Širšie porovnanie materiálovej úrovne nájdete v našom článku sprievodca materiálmi difúzora pre LED osvetlenie .

Sprievodca výberom: Práca s polykarbonátovou optikou

Použite údaje o indexe lomu ako skríningový nástroj, nie konečnú odpoveď. Praktický optický dizajn s PC funguje najlepšie, keď sa index spracováva spolu s mechanickými, tepelnými a spracovateľskými údajmi.

1

Definujte vlnovú dĺžku

Vyberte špičkovú vlnovú dĺžku LED. Ak sa použije pumpa kráľovskej modrej 450 nm, index je vyšší ako pri 589 nm; použite nameranú disperznú krivku, ak je k dispozícii. Ak sa vyžaduje odolnosť proti nárazu aj čírosť, a priehľadný hárok pre PC v optickej kvalite je praktickým východiskom.

Nerozbitná ľahká priehľadná priehľadná fólia na počítač s optickou kvalitou spomaľujúca horenie Jemná je odolná voči rozbitiu Ľahká nehorľavá optická počítačová priehľadná fólia Dodávatelia a výrobcovia, veľkoobchodne odolná voči rozbitiu... Zobraziť produkt →

2

Odhadnúť Fresnelove straty

Pre PC optiku bez povrchovej úpravy počítajte 5,1 % odrazu na povrch a vynásobte ho počtom vzduchových rozhraní. Ak celková strata presiahne rozpočet, zvážte náter AR alebo materiál s nižším indexom, ako je PMMA.

3

Skontrolujte rozptyl pre zobrazovanie

Ak súčiastka zobrazuje širokospektrálne biele svetlo, Abbeho číslo okolo 30 znamená výraznú chromatickú aberáciu. PC je vhodnejšie pre optiku osvetlenia a osvetlenia ako pre špičkové zobrazovacie šošovky.

4

Ovládajte dvojlom

Pre svetlovodné dosky s okrajovým osvetlením zvoľte vytláčacie linky s prísnou kontrolou hrúbky a žíhaním. A PC svetlovodná doska pre automobilové svetelné boxy s možnosťou potlače na hodváb je praktická možnosť, keď vytlačený vzor musí zostať zarovnaný na veľkých plochách.

Hodvábne vytlačiteľné PC svetlovodné dosky pre výrobcov automobilov a svetelných boxov, S Jemná je hodvábna tlačená PC svetelná vodiaca doska pre dodávateľov a výrobcov automobilového priemyslu a svetelných boxov, veľkoobchodné hodvábne vytlačiteľné PC svetlo ... Zobraziť produkt →

5

Overte refraktometrom

Zmerajte prichádzajúci materiál podľa ASTM D542 alebo ISO 489. Porovnanie nameraného indexu s údajovým listom je nízkonákladová vstupná kontrola, ktorá zachytáva náhrady živice pred tým, ako sa dostanú do výroby.

Údržba, manipulácia a súlad s počítačovou optikou

Polykarbonátová optika si zachováva svoje optické vlastnosti len pri správnom zaobchádzaní a údržbe. Pozornosť si zaslúžia tri oblasti:

Čistenie a odolnosť voči rozpúšťadlám

Povrchy PC utrite mäkkou handričkou z mikrovlákna a jemnou mydlovou vodou. Rozpúšťadlá ako acetón, benzén a mnohé odmasťovače môžu spôsobiť praskanie alebo zahmlievanie povrchu. Nikdy neutierajte horúci PC difúzor utierkami naplnenými rozpúšťadlom, pretože zvýšená teplota urýchľuje popraskanie.

UV a poveternostné vplyvy

Nechránený PC žltne pri dlhšom vystavení UV žiareniu. Ak je aplikácia použitá vonku alebo v blízkosti LED s vysokým CCT, použite UV stabilizované triedy a overte zachovanie priepustnosti po zrýchlenom zvetrávaní. Posun indexu lomu spôsobený degradáciou UV žiarenia je varovným signálom v neskoršom štádiu; sledujte, či je diel opticky kritický.

Horľavosť a chemická zhoda

V prípade svietidiel potvrďte hodnotenie UL94 (V-2 alebo V-0) a skontrolujte REACH, RoHS a príslušné požiadavky IEC 60598. Typy PC spomaľujúce horenie existujú v priehľadnej aj difúznej forme, ale balík aditív môže mierne posunúť index lomu, takže znova overte optické údaje pre typy FR. Pre architektonické alebo stavebné možnosti PC a PMMA si pozrite naše materiálový sprievodca pre stavbu .

Index lomu polykarbonátu nie je pevnou konštantou na zapamätanie; je to návrhový vstup na meranie, porovnávanie a overovanie. Pri správnom použití toto jedno číslo robí rozdiel medzi svietidlom, ktoré iba prenáša svetlo, a tým, ktoré ho riadi efektívne.