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May 22, 2023

El policarbonato visto como la mejor opción para iluminación LED

William Marshall, Styron, Midland, MI Vidrio y plásticos transparentes,

William Marshall, Styron, Midland, MI

El vidrio y los plásticos transparentes, especialmente las resinas acrílicas, se han utilizado durante mucho tiempo en la industria de la iluminación con diversos fines estéticos y funcionales. A medida que la industria ha evolucionado, la iluminación de diodos emisores de luz (LED) ha pasado de aplicaciones de nicho a un uso comercial y residencial más convencional, y ha habido un interés creciente en los plásticos, especialmente el policarbonato, debido a las propiedades del material y la versatilidad. proporciona. El policarbonato ahora se ve en una variedad de áreas en iluminación LED que incluyen lentes, ópticas, cubiertas, letras de canal, letreros, globos y difusores de luz.

La integridad mecánica y la durabilidad del producto son las cualidades que han hecho que la industria se centre en el policarbonato. Ciertas características del policarbonato, como la resistencia al calor y la transparencia, son importantes en la industria de la iluminación LED. Pero debido a que la fuente de luz LED es relativamente costosa de producir y puede durar hasta diez años, a los fabricantes y diseñadores les preocupa principalmente que el material utilizado para la lente de luz, o cubierta, resista la misma cantidad de tiempo que la fuente de luz LED. dura — para proteger la costosa fuente de luz.

Este artículo analiza consideraciones importantes al seleccionar un material para usar con soluciones de iluminación LED. Se centra en los beneficios del policarbonato y por qué tanto los fabricantes como los moldeadores consideran que el policarbonato es una opción ideal para usar con iluminación LED.

Al seleccionar policarbonato, ante todo, se debe considerar la aplicación. ¿Cómo se utilizará el policarbonato? ¿Cómo se alojará la fuente? Hoy en día, los usos de las fuentes de luz LED son casi infinitos. Las luces LED se pueden ver en letreros de tiendas y letras de canal, señales de tráfico, luces empotradas, luces de trabajo, exhibidores minoristas y refrigerados, luces de calles y áreas, pantallas y monitores de TV LCD, electrodomésticos móviles y muchas otras aplicaciones. Al diseñar cubiertas, lentes u ópticas para estas diversas aplicaciones, se deben considerar las capacidades de los materiales: la durabilidad, las propiedades ópticas, la estabilidad térmica, la resistencia a la ignición, la flexibilidad del diseño y la estabilidad UV. ¿Cuál es el entorno de la fuente LED? ¿Qué elementos tiene que soportar? Estas son algunas otras consideraciones.

La durabilidad es el punto de partida para la protección de fuentes de luz, especialmente en exteriores. Lo que se necesita es un material resistente. Dado que la fuente de luz LED en sí misma, un semiconductor de estado sólido, es un producto mucho más resistente que las fuentes de luz incandescentes tradicionales, los materiales utilizados para cubrir la fuente deben ser al menos igual de resistentes.

El policarbonato es mucho más resistente a los impactos y menos propenso a romperse que otros materiales disponibles. Tiene una tenacidad excepcional, incluso en un amplio rango de temperatura. El policarbonato, que se utiliza para artículos como escudos antibalas y antidisturbios, capotas de aviones y paneles contra huracanes, puede soportar un impacto tremendo. En general, las resinas de policarbonato son diez veces más resistentes a los impactos que los acrílicos y hasta 30 veces más resistentes a los impactos que el vidrio.

Debido a esta extraordinaria tenacidad, el policarbonato es más fácil de trabajar y menos propenso a romperse o astillarse al cortar el material en formas. En muchas aplicaciones, es posible reducir el calibre o disminuir el grosor de una pieza fabricada cuando se utiliza policarbonato en lugar de otro material. Esto da como resultado reducciones en el peso de las piezas y en el costo de los materiales, lo que ofrece una solución más respetuosa con el medio ambiente debido al hecho de que se utiliza menos producto y se necesita una menor cantidad de energía.

Un LED puede ser una fuente unidireccional muy brillante, y los fabricantes necesitan materiales que permitan que la luz brille directamente a través de una superficie para obtener el máximo brillo, o que proporcionen una distribución uniforme de la luz sin evidencia de la fuente de luz, para una iluminación más difusa. efecto. A menudo es un equilibrio cuidadoso ajustar las propiedades, porque los aditivos de materiales para la difusión de la luz pueden afectar la transmisión de la luz y viceversa.

El recubrimiento de una fuente LED regula la cantidad de luz que se transmite o difunde. Los clientes buscan un material que ofrezca una gran claridad y una pureza muy alta para garantizar la transmisión de luz óptima posible. Dependiendo de la aplicación, los fabricantes también se preocupan por la uniformidad de la distribución de la luz.

El policarbonato se puede adaptar a las necesidades específicas de una aplicación a través del proceso de composición. Se puede lograr una transmisión de luz superior al 90 por ciento para las resinas de policarbonato transparente. Para las resinas de policarbonato que contienen un aditivo de difusión de la luz, se puede lograr una excelente uniformidad de la luz en toda la superficie de la pieza mientras se oculta la fuente de luz LED brillante y se eliminan los "puntos calientes".

Las aplicaciones de iluminación generan calor y la proximidad del material a la fuente de luz determina las propiedades térmicas necesarias. Si bien las luces LED son muy eficientes desde el punto de vista energético, siguen generando calor, especialmente para las fuentes de luz LED de mayor potencia, donde las temperaturas de funcionamiento pueden alcanzar los 80 – 110 °C. Para aplicaciones de lentes y ópticas que requieren un contacto cercano con la fuente de LED, se requiere un material con excelente estabilidad térmica.

Las resinas de policarbonato ofrecen una estabilidad térmica superior en comparación con las resinas acrílicas y se pueden usar para temperaturas de uso continuo de hasta 120 °C.

El requisito de resistencia a la ignición, o retardo de llama, depende de la temperatura de funcionamiento del aparato y de la distancia del medio difusor, o cubierta, de la fuente de luz. Las resinas de policarbonato ofrecen una resistencia superior a la ignición para fuentes de luz LED de alta potencia. Para aplicaciones de voltaje más bajo, como luminarias de Clase 2 que requieren requisitos de inflamabilidad UL 94 HB y V-2, el policarbonato, los acrílicos y las resinas a base de estireno, como la resina de estireno-acrilonitrilo (SAN), se pueden considerar como materiales para lentes, cubiertas y ópticas. . Para aplicaciones de iluminación LED más exigentes, como las luminarias de clase 1, el requisito de materiales para la óptica y las lentes es UL V-0@1,5 – 2,0 mm de espesor.

El policarbonato se encuentra entre las únicas resinas plásticas transparentes que ofrecen la transmisión de luz, la estabilidad térmica y la resistencia a la ignición requeridas para estas exigentes aplicaciones a un costo razonable.

Una de las ventajas de la iluminación LED es la libertad que ofrece a los fabricantes para ser creativos en el diseño de sus productos. A diferencia de la iluminación incandescente tradicional, la industria de la iluminación ya no está restringida en cuanto a configuración estética. Los materiales plásticos utilizados para albergar o cubrir la fuente de LED se pueden moldear en innumerables formas y tamaños moldeando resinas/materiales a través de procesos de moldeo por inyección y extrusión/termoformado de láminas.

El policarbonato ofrece esta opción de procesabilidad con una amplia gama de productos disponibles para requisitos de procesamiento específicos. Además, debido a la resistencia relativa del policarbonato, las piezas se pueden reducir para ahorrar peso, energía y costos.

La exposición a una fuente de luz tiene el potencial de comprometer las propiedades de un material. En un entorno LED, esta exposición puede provenir de dos direcciones: la propia fuente LED y también la luz natural del sol. Esta exposición constante puede resultar en la degradación de las propiedades con el tiempo. Esto hace que sea especialmente importante seleccionar el material adecuado para las aplicaciones de LED y, al formular materiales, estabilizar correctamente el producto frente a los rayos UV para minimizar el impacto de este fenómeno.

El policarbonato ofrece una serie de métodos para hacer esto, incluidos aditivos y películas en capas en productos extruidos.

La selección de un material es compleja y se deben considerar una serie de factores para garantizar la solución adecuada para las aplicaciones de iluminación LED. El policarbonato es una opción de material líder porque ha abordado con eficacia algunos de los desafíos más difíciles de la industria de la iluminación LED. La versatilidad del material y la capacidad de personalizar las propiedades dan como resultado una gran combinación para las necesidades del fabricante y del moldeador.

Styron es una empresa global de materiales con una cartera de productos que reúne negocios de plásticos, caucho y látex que comparten materias primas, operaciones, clientes y usuarios finales. La empresa brinda soluciones sostenibles en industrias como la de electrodomésticos, automotriz, construcción y construcción, alfombras, transporte comercial, electrónica de consumo, bienes de consumo, electricidad e iluminación, médica, embalaje, papel y cartón, artículos de caucho y llantas. La empresa ha anunciado planes para cambiar el nombre de su empresa a Trinseo, a partir de finales de 2011.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de mayo de 2011 de Lighting Technology Magazine.

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