Indeks Biasan Polikarbonat: Nilai, Serakan dan Kesan Reka Bentuk

Semasa prototaip lampu panel LED dijalankan, pasukan kejuruteraan menukar penyebar PMMA kepada versi polikarbonat untuk mendapatkan rintangan hentaman dan kalis api. Cahaya yang dihantar menurun kira-kira satu mata peratusan, dan pembekal dipersalahkan pada mulanya. Puncanya, bagaimanapun, bukanlah kualiti bahan tetapi indeks pembiasan polikarbonat, nombor yang secara senyap mengawal pantulan, pembiasan dan kecekapan pengekstrakan dalam hampir setiap komponen optik lutsinar.

Polikarbonat mempunyai indeks biasan kira-kira 1.586 pada 589 nm (garisan natrium D), nilai yang dicetak pada kebanyakan lembaran data. Pada 632.8 nm ia jatuh kepada kira-kira 1.58132. Oleh kerana indeks berada di antara PMMA (kira-kira 1.491) dan polistirena (kira-kira 1.59), PC menawarkan kekuatan hentaman dengan pantulan Fresnel sederhana, sudut genting berhampiran 39 darjah dan serakan yang cukup kepada jirim dalam optik ketepatan.

Mengapa Nombor Ini Penting dalam Bahagian Nyata

Indeks biasan n ialah nisbah kelajuan cahaya dalam vakum kepada kelajuannya di dalam bahan. Untuk polikarbonat, n = 1.586 bermaksud cahaya bergerak pada kira-kira 1.9 x 10^8 m/s melalui helaian, kira-kira 37% lebih perlahan daripada dalam vakum. Kelembapan itu mengubah tiga perkara dalam amalan:

Pantulan Permukaan

Antara muka udara-ke-PC memantulkan kira-kira 5.1% cahaya kejadian biasa bagi setiap permukaan. Dua permukaan bermakna kira-kira 10% kehilangan sebelum penyerapan dikira, yang secara langsung menjejaskan kecekapan luminair.

Refleksi Dalaman Keseluruhan

Cahaya yang bergerak dari PC ke arah udara mencecah sudut genting pada kira-kira 39.1 darjah. Inilah yang membolehkan plat panduan cahaya bercahaya tepi memerangkap dan mengedarkan cahaya merentasi panel.

Biasan pada Sudut

Kanta atau prisma yang diperbuat daripada PC membengkokkan cahaya dengan ketara berbanding PMMA. Itu berguna untuk optik padat, tetapi ia juga meningkatkan pemisahan kromatik dalam sistem cahaya putih.

Nilai Indeks Rujukan Merentas Spektrum

Adalah satu kesilapan untuk menganggap mana-mana plastik sebagai mempunyai indeks biasan tunggal. PC tersebar: indeks jatuh apabila panjang gelombang meningkat. Nilai di bawah adalah titik rujukan yang diterbitkan biasa, dan angka tepat berbeza sedikit dengan gred resin, pakej tambahan dan kaedah pengukuran.

Kluster data indeks biasan PC yang diterbitkan berhampiran 1.58 hingga 1.59 dalam julat yang boleh dilihat. Sultanova et al. (2009) menyediakan set data berterusan dari 0.437 hingga 1.05 um; sentiasa mengesahkan terhadap lembaran data bahan anda.

Panjang gelombang

Indeks biasan

Nota rujukan

486.1 nm (garisan F)

~1.594

Titik rujukan penyebaran tinggi biasa

589.3 nm (garisan d)

1.585 hingga 1.586

Nilai yang paling biasa disebut pada lembaran data

632.8 nm

1.58132

Pengukuran rujukan KLA/Filmetrics

656.3 nm (garisan C)

~1.575

Titik rujukan penyebaran rendah biasa

Bagaimana PC Berbanding dengan Plastik Optik Lain

Apabila indeks biasan polikarbonat dibandingkan dengan termoplastik lutsinar lain, pertukaran reka bentuk menjadi lebih jelas:

Pantulan permukaan dikira untuk kejadian biasa dalam udara menggunakan persamaan Fresnel. Nilai sebenar beralih dengan panjang gelombang, sudut dan tekstur permukaan.

bahan

n pada 589 nm

Nombor Abbe

Pantulan/permukaan

Polikarbonat

1.586

~30

5.1%

PMMA

1.491

~58

3.9%

Polistirena

1.590

~31

5.2%

COC

1.533

~56

4.4%

Filem PET

1.575

~24

5.0%

PMMA dan COC mempunyai penyebaran yang jauh lebih rendah (nombor Abbe yang lebih tinggi), itulah sebabnya ia lebih disukai untuk kanta pengimejan. PC dan PS mempunyai indeks dan penyebaran yang hampir sama, tetapi PC menang dengan kekuatan hentaman, rintangan haba dan pilihan kalis api. Nombor Abbe bawah filem PET kurang penting dalam filem lampu latar nipis yang laluan optiknya pendek.

Helaian Data Metrik Tersembunyi Tidak Sentiasa Dipaparkan

Nilai indeks lembaran data menjawab soalan pertama, tetapi tiga parameter tersembunyi menentukan prestasi dunia sebenar.

Dwirefringence

PC tersemperit boleh membangunkan orientasi molekul semasa pengeluaran, mewujudkan birefringence: indeks biasan kemudian berbeza mengikut paksi. Untuk plat panduan cahaya gred paparan, ini boleh menghasilkan kecerahan yang tidak sekata. Penyepuhlindapan atau memilih talian penyemperitan yang dikawal dengan betul mengurangkan kesannya.

Ketergantungan Suhu

Pekali termo-optik PC adalah pada urutan -1 x 10^-4 per K. Sepanjang ayunan suhu dalaman biasa 40 K, indeks berubah sebanyak kira-kira 0.004. Itu tidak relevan untuk penyebar tetapi boleh menjadi masalah untuk sistem interferometrik atau optik bersalut AR yang bertoleransi ketat.

Refleksi Fresnel Per-Permukaan

Dikira daripada n pada kejadian biasa, kehilangan pantulan menunjukkan tempat PC berada di antara bahan biasa:

PC 5.1%

PS 5.2%

PMMA 3.9%

COC 4.4%

PET 5.0%

Di mana Indeks Biasan Memacu Pilihan PC

Cara praktikal untuk membaca indeks biasan polikarbonat adalah melalui aplikasi yang bergantung padanya. Pengedaran di bawah menggambarkan cara helaian PC gred optik biasanya digunakan merentas industri pencahayaan dan paparan:

Penyebar cahaya panel LED - 35%
Plat panduan cahaya - 25%
Kanta dan tingkap pelindung - 20%
Pencahayaan automotif - 12%
Penutup papan tanda dan paparan - 8%

PC dipilih untuk rintangan hentaman dan toleransi haba lebih kerap daripada untuk pantulan minimum. Indeksnya cukup tinggi untuk membolehkan pengekstrakan cahaya yang cekap dengan struktur mikro, itulah sebabnya helaian peresap PC suhu lebar kalis api adalah perkara biasa dalam lekapan yang menggabungkan resapan optik dengan kebolehbakaran bertaraf UL. Untuk perbandingan peringkat bahan yang lebih luas, lihat kami panduan bahan penyebar untuk pencahayaan LED .

Panduan Pemilihan: Bekerja dengan Optik Polikarbonat

Gunakan data indeks biasan sebagai alat saringan, bukan jawapan akhir. Reka bentuk optik praktikal dengan PC berfungsi paling baik apabila indeks dirawat bersama-sama dengan data mekanikal, haba dan pemprosesan.

1

Tentukan panjang gelombang

Pilih panjang gelombang puncak LED. Jika pam biru diraja 450 nm digunakan, indeksnya lebih tinggi daripada 589 nm; gunakan keluk serakan terukur apabila tersedia. Jika rintangan hentaman dan kejelasan kedua-duanya diperlukan, a lembaran telus PC gred optik adalah titik permulaan praktikal.

Shatterproof Lightweight Flame-Retardant Optical-Grade PC Transparent Sheet Manu

Manu Lembut adalah Pembekal dan Pengilang Helaian Lutsinar Kalis Api Ringan Kalis Api Optik Gred Optik Pembekal dan Pengilang, Borong Kalis Pecah... Lihat Produk →

2

Anggarkan kerugian Fresnel

Untuk optik PC yang tidak bersalut, kira 5.1% pantulan setiap permukaan dan darab dengan bilangan antara muka udara. Jika jumlah kerugian melebihi belanjawan, pertimbangkan salutan AR atau bahan indeks rendah seperti PMMA.

3

Periksa penyebaran untuk pengimejan

Jika bahagian itu memaparkan cahaya putih spektrum luas, nombor Abbe sekitar 30 bermakna penyimpangan kromatik yang ketara. PC lebih sesuai untuk optik pencahayaan dan pencahayaan daripada kanta pengimejan mewah.

4

Urus dwirefringence

Untuk plat panduan cahaya bercahaya tepi, pilih garis penyemperitan dengan kawalan ketebalan dan penyepuhlindapan yang ketat. A plat panduan cahaya PC yang boleh dicetak sutera untuk peti cahaya automotif adalah pilihan yang praktikal apabila corak yang dicetak mesti kekal sejajar di kawasan yang luas.

Silk-Printable PC Light Guide Plate for Automotive & Lightboxes Manufacturers, S

Plat Panduan Cahaya PC Boleh Cetak Sutera untuk Pengeluar Automotif & Peti Cahaya, S Plat Panduan Cahaya PC Boleh Cetak Sutera Gentle untuk Pembekal dan Pengilang Automotif & Peti Cahaya, Borong Lampu PC Cetak Sutera ... Lihat Produk →

5

Sahkan dengan refraktometer

Ukur bahan masuk mengikut ASTM D542 atau ISO 489. Membandingkan indeks yang diukur dengan lembaran data ialah pemeriksaan masuk kos rendah yang menangkap penggantian resin sebelum mencapai pengeluaran.

Penyelenggaraan, Pengendalian dan Pematuhan untuk Optik PC

Optik polikarbonat mengekalkan sifat optiknya hanya apabila dikendalikan dan diselenggara dengan betul. Tiga bidang patut diberi perhatian:

Pembersihan dan Rintangan Pelarut

Lap permukaan PC dengan kain mikrofiber lembut dan air sabun lembut. Pelarut seperti aseton, benzena, dan banyak penyahgris boleh menyebabkan keretakan tekanan atau jerebu permukaan. Jangan sekali-kali mengelap peresap PC panas dengan kain lap sarat pelarut, kerana suhu yang meningkat mempercepatkan kegilaan.

UV dan Luluhawa

PC yang tidak dilindungi menjadi kuning di bawah pendedahan UV yang berpanjangan. Jika aplikasi berada di luar rumah atau berhampiran LED CCT tinggi, gunakan gred penstabilan UV dan sahkan pengekalan penghantaran selepas luluhawa dipercepat. Peralihan indeks biasan yang disebabkan oleh degradasi UV adalah tanda amaran peringkat lewat; pantau jika bahagian itu kritikal secara optik.

Kemudahbakaran dan Pematuhan Bahan Kimia

Untuk lekapan lampu, sahkan penarafan UL94 (V-2 atau V-0) dan semak REACH, RoHS dan keperluan IEC 60598 yang berkenaan. Gred PC kalis api wujud dalam kedua-dua bentuk telus dan peresap, tetapi pakej aditif boleh menganjak sedikit indeks biasan, jadi sahkan semula data optik untuk gred FR. Untuk pilihan PC dan PMMA yang berkaitan dengan seni bina atau bangunan, lihat kami panduan bahan untuk pembinaan .

Indeks biasan polikarbonat bukanlah pemalar tetap untuk dihafal; ia adalah input reka bentuk untuk mengukur, membandingkan dan mengesahkan. Digunakan dengan betul, satu nombor itu membezakan antara lekapan lampu yang hanya menghantar cahaya dan nombor yang menguruskannya dengan cekap.