Иновативно приложение на компютърни материали в областта на светодиодите

PC (поликарбонат) е синтезиран за първи път от германския учен Алфред Айнхорн през 1898 г., тъй като не е намерил подходящо приложение и е" отгледан в boudoir" за повече от половин век. Но златото винаги ще блести. През 1955 г. ученият на Bayer Hermannschnell повторно синтезира компютъра и същата година кандидатства за патент. През същата година Bayer официално даде на собствения си компютър търговско наименование&"Makrolon &". През цялата история на пластмасовите технологии трябва да се каже, че 50 -те и 60 -те години са ерата на голямо развитие на пластмасовите технологии. В същото време, през 1953 г., Даниел Фокс, учен от GE (по -късно Джак Уелч от отдела за пластмаси стана главен изпълнителен директор на компанията), също самостоятелно синтезира компютър и също подаде заявка за патент в Патентното ведомство на САЩ през 1955 г., Започна война за интелектуална собственост ...

В крайна сметка Патентното ведомство на САЩ постанови, че технологичният патент принадлежи на Bayer, тъй като те са подали заявление една седмица по -рано от GE. Само за една седмица Bayer получи много роялти от GE. Времето е пари и то е перфектно отразено тук.

През 1958 г. Bayer започва масово производство и пуска на пазара&"Makrolon [GG". Две години по -късно, след като плати&„такса за защита &“, GE също започна масово производство на персонални компютри. Името на продукта на компютрите на GE' беше" Lexan" ;. Оттогава компютърът е на историческата сцена като инженерна пластмаса. Поради комбинацията си от добри оптични свойства, механични свойства и огнезащитни свойства, той бързо привлича вниманието на хората &.

Второ, структурата и производителността на компютърните материали

Поликарбонатът се отнася до вид полимер, чиято макромолекулна верига е съставена от повтарящи се структурни единици от карбонатен тип. Английското име е Polycarbonate или PC за кратко. Това е второто по големина разнообразие от пластмаси за общо инженерство. Според специфичния състав, PC могат да бъдат разделени на три типа: алифатни, алициклични и ароматни, но само ароматният компютър има практическа приложима стойност в инженерството.

PC е безцветен, прозрачен (или светложълт прозрачен), твърд и здрав материал, нетоксичен, без мирис и подобен на външен вид с плексиглас. Работата на компютъра е тясно свързана със структурните характеристики на неговите макромолекули. Основната верига на PC макромолекулата е линейна макромолекула, съставена от изопропиленова група и карбонатна група, взаимодействаща с бензенов пръстен. Молекулярната структура е симетрична, правилна и повтарящите се единици са дълги. Бензолният пръстен е твърд, а карбонатната група е полярна водопоглъщаща група. Въпреки че е гъвкав, той образува конюгирана система с два бензенови пръстена, което увеличава твърдостта и стабилността на главната верига. Изопропиленовата група е неполярна водопоглъщаща група, симетричното разпределение на метиловите групи намалява стеричната пречка и осигурява гъвкавост на главната верига. Следователно, макромолекулите на компютъра са предимно твърди и имат определена степен на гъвкавост. Полярността на поликарбонатната група се влияе от ароматната въглеводородна група и скоростта на загуба на вода не е висока (около 0,05%), но все пак има недостатъка на лесната хидролиза при висока влажност. PC има правилна структура и големи молекули могат да кристализират. Но всъщност кристалността на компютъра е много ниска и по същество той е аморфен полимер, което може да е свързано с неговата молекулна твърдост и твърде дълго повтаряща се единица.

Общи характеристики: PC е прозрачна, леко жълтеникава или бяла твърда и жилава смола, която изгаря миризмата на цветя и плодове при изгаряне, сама се гаси далеч от огъня, пламъкът е жълт и разтопени мехурчета.

Механични свойства: Механичните свойства на PC са много добри, с предимствата на твърдост и здравина. Неговото ударно представяне е един от най -добрите термопласти, 3 пъти по -висок от PA и POM и близо до нивото на PF и UP FRP. Якостта на опън и якостта на огъване на PC са добри, а влиянието на температурата е малко. Устойчивостта на пълзене на PC е по -добра от тази на PA и POM, а стабилността на размерите му е добра. Топлинни характеристики: PC има добра устойчивост на високи и ниски температури, може да се използва в температурния диапазон от -130 ～ 130 ℃, температурата на изкривяване на топлината може да достигне 130-140 ℃, а натоварването е малко, топлопроводимостта и линейната коефициентът на разширение са относително малки. Той има добро забавяне на горенето и е самозагасващ се материал.

Електрически свойства: Тъй като компютърът е слабо полярен полимер, изолационните му свойства са средни. Но ценното е, че електрическите му свойства се променят малко в широк температурен и температурен диапазон, като диелектричната константа и тангенсът на диелектричните загуби почти непроменени в диапазона 23-125 ° C. Но трябва да се отбележи, че с увеличаването на кристалността на PC продуктите, тяхното обемно съпротивление се увеличава.

Екологични показатели: PC е устойчив на органични киселини, разредени неорганични киселини, соли, масла, алифатни въглеводороди и алкохоли, но не е устойчив на хлорирани въглеводороди, разредени основи, австралийска вода, концентрирани киселини, амини, кетони и мазнини и др. Той е разтворим в два разтворители като метилхлорид, дихлоретан и крезол. Компютърът не е устойчив на гореща вода над 60 ℃ и дългосрочният контакт ще причини напукване на напрежението и загуба на здравина. UV устойчивостта на компютъра не е добра, трябва да се добави UV абсорбер, но компютърът има по -добра устойчивост на въздух и озон.

Оптични характеристики: Една от механичните пластмаси с отлична здравина на компютъра. Неговата пропускливост на светлина може да достигне до 93%, а индексът на пречупване е 1,587, което е подходящо за материали от лещи. Недостатъците на компютъра като оптичен материал от висок клас: един е ниската твърдост и лошата устойчивост на износване; другият е висока двулъчепречупване, което не е лесно да се използва в продукти с висока точност, като оптични инструменти.

3. Видове приложения и характеристики на компютърни материали в LED областта

В областта на оптичните материали, с развитието на оптоелектронни продукти в посока&"леки, тънки, къси и малки [GG", хората имат все по -всеобхватни изисквания за производителност за някои важни оптични компоненти като оптични лещи, оптични спойки, оптични дискове и светодиоди. Високо, оптичните компоненти стават все по -малки. В сравнение с неорганичното стъкло, компютърът има предимствата на леко тегло, висока якост, висока устойчивост на удар, лесна обработка и т.н., но също така има висока пропускливост на светлина (пропускливост до 90%), висок коефициент на пречупване и отлични характеристики на стабилността на размерите. Всички видове оптични лещи, изработени от компютър с оптичен клас, независимо дали са с устойчивост на удар или обработка при формоване, са несравними с традиционните неорганични стъкла, така че заемат все по -важна позиция в областта на оптичните материали.

3.1 Здравословно осветление-LED антирефлексна технология и технология за разсейване на синя светлина

3.1.1 Въздействието на LED синя светлина върху здравето

Като четвърто поколение източник на зелена светлина, LED (светодиод) има предимствата на висока светлинна ефективност, малък размер, дълъг живот, пестене на енергия и опазване на околната среда. Откакто през 1998 г. излезе първият практически светодиод, излъчващ бяла светлина (WLED), той се прилага за осветление, дисплей с течни кристали, външен дисплей и други области. Основното решение на WLEDs, приготвено понастоящем, е да разчита на високоенергийна синя светлина около 450 nm, за да възбуди жълтите фосфори (YAG: ce3+), за да произведе бяла светлина.

Източниците на светлина WLED като дисплей с течни кристали и осветление са повсеместни в живота, носейки на хората комфортна среда за живот и визуално удоволствие. В същото време, поради дългосрочната зависимост от този вид изкуствена светлина, хората постепенно осъзнават и обръщат все повече внимание на опасностите за здравето на HEV, стимулирани от светодиодите. Прекалено синята светлина на LED лампите може да причини структурни повреди и визуална умора на ретината. Синята светлина може да проникне в лещата, причинявайки макулна дегенерация или образуване на катаракта. Особено лещата на децата' е по -ясна и не може ефективно да устои на синята светлина, която е по -вероятно да причини макулна дегенерация и катаракта. Многобройни проучвания показват, че прекомерната синя светлина може да повлияе на циркадния ритъм. В ретината на човешкото око има трети тип фоторецепторни клетки-присъщо фоточувствителни ганглиозни клетки на ретината (ipRGCs), които са отговорни за регулирането на невизуални ефекти, различни от зрението на тялото, като например функцията за управление на времето, координиране и контролиране на хората Ритъмът и амплитудата на дейността в различни периоди от време. Дължината на вълната на синия светодиод е около 450 nm, което е абсолютно същото като ритъма на човешкото тяло' (циркаден ритъм/биологичен часовник). Синята светлина стимулира ipRGcs да произвежда сигнали, за да попречи на тялото да освобождава мелатонин. Мелатонинът е тясно свързан с нашия циркаден ритъм и повлиява съня. Много изследвания са доказали, че синята светлина може да причини влошаване на качеството на съня, безсъние и депресия.

През 2012 г. Международната електротехническа комисия IEC включи опасността от синя светлина на LED лампите в изискванията за безопасност, като направи опасността от синя светлина един от параметрите, които трябва да се имат предвид при лампите. Светлинната радиационна безопасност на светодиодните лампи трябва да отговаря на стандартните изисквания на EN62471&"Фотобиологична безопасност на лампите и ламповите системи &". След това, за опасност от синя светлина, беше добавен и въведен IEC/TR62778, а IEC60598-1, IEC62031 и т.н., бяха ревизирани през същата година. Източник на светлина и стандартна справка за безопасност на лампата. Последната версия на националния стандарт GB7000.1-2015" Лампи, част 1: Общи изисквания и изпитания" официално въведено на 1 януари 2017 г. в моята страна, също така предвижда, че лампите с вградени светодиоди или LED модули трябва да се извършват в съответствие с оценката на опасността от синя светлина IEC/TR62778. Опасността от синя светлина се превърна в параметър, който трябва да се има предвид при лампите.

3.1.2 Решения, които в момента са на пазара:

Понастоящем технологията за дифузия на светлината се използва главно на пазара за решаване на проблема с отблясъците на източника на светлина. Разсейващият светлината агент преобразува светодиодни точкови светлинни източници и линейни източници на светлина в линейни източници на светлина и повърхностни източници на светлина, за да се постигне &; ефект. Може да се добавя към прозрачни субстрати от смола като компютър, PVC, PS, PMMA, PET и епоксидна смола. Увеличете разсейването на светлината, пречупването и пропускането, така че цялата смола да излъчва по -мека, красива и елегантна светлина, постигайки комфортния ефект на пропускане на светлина и непрозрачност, а също така може да увеличи яркостта на светлината под ъгъла на видимост, но поглъщането на синята светлина от разсейващия агент е минимална. Не може да блокира синя светлина.

В отговор на обогатяването със синьо явление на LED светлинни източници с бяла светлина, абсорберите на синя светлина се използват за промяна на субстратите на компютъра, а абсорберите на синя светлина се използват за поглъщане на високоенергийна синя светлина и превръщането й в топлина или безвредно нискоенергийно излъчване и освободете го, за да премахнете високоенергийната синя светлина в светодиодния спектър на бялата светлина. Банда. В резултат на това абсорбаторът на синя светлина може ефективно да намали пропускането на синя светлина при всяка дължина на вълната след промяна на материала на компютъра, а ефектът на поглъщане на синя светлина се увеличава с увеличаването на дела на абсорбатора на синя светлина. Въпреки че този метод може ефективно да намали дела на синята светлина и да намали опасностите за здравето, причинени от синята светлина, той има и някои недостатъци.

Ъгъл на функция на продукта:

Използваният тонер има лоша спектрална селективност на абсорбция. Ефективно предотвратявайки HEV, той също така ще абсорбира голямо количество полезна синя светлина с дължина на вълната и част от жълто-зелена светлина. Следователно, в сравнение с оригиналния светлинен разсейвател, светлинният поток се намалява, светлинната ефективност се намалява и пропускливостта на светлината се намалява;

B Ъгъл на представяне на външния вид:

Поради прекомерното поглъщане на синия спектър, външният вид на продукта става жълтеникав, а поглъщането на част от зелената светлина и жълтата светлина води до намаляване на пропускливостта на светлината.

C Ъгъл на обработка:

Този метод трябва да смеси тонера и праха на основния материал преди леене под налягане, но тонерът е лесен за агломериране и е трудно да се разпръсне равномерно в основния материал, което води до неравномерно разпределение на тонера на продукта, ниска синя блокираща ефективност, което води до в разликата в цвета на продукта и оптичната нестабилност.

D Ъгъл на икономическа стойност:

Поради лошия дисперсионен ефект на тонера, количеството ще се увеличи, което ще доведе до по -високи разходи.

3.1.3 Синя технология против отражение

За да се осигури на потребителите по-здравословно LED осветление, ново поколение антирефлексна и антисиня технология е разработена в отговор на настоящите проблеми на технологията за блокиране на синьо, като се използват най-новите квантови светлинни дифузори за ефективно блокиране на високоенергийно синьо светлинни HEV без промяна на оригинала Въз основа на процеса се постигат ефектите от намаляване на дела на вредната синя светлина, премахване на пожълтяването, увеличаване на светлинния поток и подобряване на пропускливостта на светлината.

Квантовият дифузионен агент за светлина е вид хибридни нанокомпозитни микросфери, подобни на нар, в микро-наномащабна структура със сърцевина-черупка. Той съчетава функциите и предимствата на наномащабни материали с квантови точки и микроразмерни агенти за дифузия на светлина. Квантовите материали могат да абсорбират високоенергийна синя светлина. С функцията за компенсиране на преобразуването на светлината, микросферата има ефект на дифузия на светлината. Техническите характеристики на това антирефлексно синьо са следните:

Ъгъл на функция на продукта:

Квантовият дифузьор на светлина е проектиран за 450nm възбуждаща светлина от галиев нитрид. Той има специфичност в блокирането на синьото. Той блокира само високоенергийна синя светлина, която е полезна за преминаването на цялата синя светлина, а квантовите точки, които поглъщат високоенергийна синя светлина, могат да възбудят видимата светлина, като например зелената светлина и жълтата светлина. Следователно, антирефлексното и блокиращо синьо осветление от второ поколение не само постига ефекта на здравословно осветление, но също така може да увеличи светлинния поток, да намали светлинната ефективност и да увеличи пропускливостта на светлината дори в сравнение с оригиналния светлинен дифузьор.

B Ъгъл на изпълнение на външния вид

Поради селективното поглъщане на синия спектър и може да възбуди видима светлина като синя, зелена и жълта светлина с дълги вълни, външният вид на продукта няма да бъде жълтеникав.

C Ъгъл на обработка

Като сферичен прах с микро-нано структура, светлинният дифузьор от квантова точка има отлична дисперсия и съвместимост. Може да се смеси директно с основния прах и след това да се формова чрез инжектиране. Технологията на обработка е последователна и няма нужда да се променят параметрите на процеса.

D Перспектива на икономическата стойност

Тъй като количеството на самия дифузионен агент е малко и квантовите точки в наномащаб могат да бъдат равномерно разпръснати в микросферите, светлинните вълни се отразяват и пречупват многократно в дифузионния агент, оптичният път се увеличава, степента на използване на всеки квантовата точка се подобрява и отражението се увеличава. Ефективността на синьото блокиране се подобрява, така че е необходимо само малко количество квантов материал, за да се постигне желаната производителност, оптичното качество е по -стабилно, количеството на разсейващия светлината агент е намалено и цената е намалена.

3.1.4 Протокол от изпитването на платка за дифузьор на светлината от синя компютърна светлина срещу квантов тип

При същите експериментални условия бяха сравнени параметрите на изпитването на квантов тип антирефлексна синя светлинна дифузьор за компютър, обикновен светлинен дифузьор и LED гола светлина.

Фигура 1 е сравнение на спектрите на гола светлина, обикновен светлинен дифузьор и антиотражателен син дифузьор. Абсолютната спектрална стойност на антирефлексна синя дифузионна плоча при височина на синия пик на възбуждане 450nm е 14,96mW/nm, което е по -ниско от това на голата светлина (19,13mW/nm) и обикновените плочи (17,7mW/nm), а зоната на спектъра на високоенергийна синя светлина (по-малка от 450 nm) е значително намалена, а другите области на видимата светлина са подобрени, а съотношението на полезния спектър към високоенергийната синя светлина е значително по-голямо. Вижда се, че продуктът може да постигне идеални характеристики против отражение и блокиране на синьото.

Фигура 1 Сравнение на спектъра на LED гола светлина, обикновен компютър и антирефлексен син дифузьор за PC светлина

Трите спектъра тестват параметрите на сходни данни и сравняват данните на различни параметри. Както може да се види от Таблица 1, тестовите данни на много параметри на AR синия дифузьор за компютърна светлина, като например индекс на цветопредаване, P (W), PF, дължина на полувълната, CRI и т.н., са по същество същите като тези на гола светлина и обикновен компютър.

Характеристиките на антирефлексиращия син дифузьор за компютърна светлина са отразени в сравнението на данните в таблица 2. Абсолютният спектър на този продукт е по-малък от този на голата светлина и обикновения компютър, което показва, че е блокирал преминаването на високоенергийно синьо светлина, и Φe (mW) и обикновен дифузьор на компютърна светлина По същия начин съотношението на светлинния поток е по -голямо, което е близо до голата LED светлина. Това е така, защото продуктът може да възбуди по-полезна видима светлина и да компенсира намалената високоенергийна енергия на синята светлина. В същото време дълго вълновата синя светлина също се компенсира, което няма да доведе до пожълтяване на продукта. . Светлинната ефективност е близо до 95,95 lm/W на гола светлина, което е по -високо от 92,57 lm/W на обикновен PC дифузьор. Пропускливостта на светлината на антирефлексиращия дифузьор на синя светлина достига 98,4%, което е с 3,7% по-високо от 94,7% от обикновения дифузьор за компютър.

Данните за измерения абсолютен спектър се използват за графики, а данните за голата светлина се използват като ориентир за сравняване на производителността на обикновен компютър и светлинен дифузьор за синя компютър против отражение. От фигура 2 може да се види, че обикновените PC платки не могат да блокират синьото и видимата част на светлината ще бъде отслабена. Антирефлексният син дифузьор за компютърна светлина може не само ефективно да блокира синьото, но и да осигури полезен механизъм за компенсиране на светлината за подобряване на пропускането на светлина.

Фигура 2 Сравнение на спектъра на обикновен компютър и антирефлексен син дифузьор за компютърна светлина

Фигура 3 сравнява способността за блокиране на синьото на обикновения компютър и антирефлексиращия син светлинен дифузьор за компютър. От фигурата се вижда, че продуктът има висока ефективност на синя устойчивост, особено HEV в диапазона 420-460nm, който е най-вреден за човешкото здраве.

Фигура 3 Сравнение на HEV бариерната способност

Фигура 4 показва полезния механизъм за компенсиране на светлината на технологията за блокиране срещу отразяване на синьото. Може да се види, че увеличената полезна светлина и блокираната синя светлина се компенсират, а общата Φe остава непроменена. В същото време, поради добавянето на дълго вълнова благоприятна светлина, светлинната ефективност е по-висока от тази на обикновените PC платки.

Този компенсационен механизъм може частично да допълни липсващата част от бялата светлина на LED лампата в сравнение с липсващата част от слънчевия спектър, което прави спектъра повече

Непрекъснато, по -близо до видимата светлина на слънцето.

Фигура 4 Механизъм за спектрална компенсация

3.1.5 Резюме

Приемайки обикновената платка за разпръскване на светлина като еталон, технологията против отражение и антисиньо има очевидни предимства и недостатъци в сравнение с настоящата технология против синьо.

Въпреки че настоящата технология за блокиране на синьото може да блокира синята светлина, тя също така реже много друга видима светлина. В сравнение с обикновените PC дифузионни платки, всички индикатори са значително намалени, светлинната ефективност е намалена, пропускливостта на светлината е намалена, а цветът е жълт.

Антиотражателната синя технология използва отличните бариерни свойства на квантовите светлинни дифузори към HEV и използва благоприятен механизъм за компенсиране на светлината, за да получи антирефлексно синьо и здравословен светлинен ефект по-близо до слънчевия спектър. В сравнение с обикновената платка за дифузия на светлина, тя може да блокира не само половината от високоенергийната синя светлина, но и светлинния поток Φ=516.1lm, увеличение с 18.3lm (3.7%); светлинната ефективност е 95,95 lm/W, увеличение от 3,38 lm/W (3,7%); Светлинният процент е 98,38%, увеличение от 3,67%.