LED照明光学的5种最佳材料

发表的Anatoli Trafimuk

2020年7月更新。

自由的镜头(包括热红外镜头)和光管是LED照明光学中最常见的两种类型。它们可以使用注塑成型,而且价格低廉。玻璃材料在一般照明中并不常见,但在诸如具有Abbe或Köhler照明的光学仪器中用于球形透镜或非球面。

在本文中,我们选择了LED照明光学的最佳材料。下面列出的“前5名”名单是根据我们使用常用塑料的经验编制的。根据材料的光学和机械性能、可制造性和成本进行评级。

5.有机硅树脂

首先是光学硅树脂,与广泛使用的PC和PMMA相比,这是一种新的光学材料。它们具有广泛的适用性,从水杀菌和显微镜照明到外部汽车应用。它们也经常被用作LED镜头材料。他们的优势包括:

  • 较高的紫外光黄变稳定性-高温和高紫外线照射而不发黄;

  • 耐高温度-耐温度低于PMMI塑料,它可以承受相当可怕的150°C;

  • 耐冲击和耐化学腐蚀-适用于工业应用和户外机械;

  • 低粘度-允许树脂轻松填充模具,使我们能够生产复杂形状的产品。更小的部件,如微阵列,可以轻松生产;

  • 生物相容性-硅胶适合与人体接触使用

光学硅树脂仍然不像PMMA或PC那样广泛,但它们的普及程度正在迅速增加,特别是在紫外线和医疗应用方面。

4.PMMI (polymethacrylmethylimid)

第四名是PMMI(注册商标为Pleximid),“PMMI塑料”。它是塑料,类似于PMMA,有一个明显的优势:

  • 很高的软化温度-软化温度约170°C。PMMI主要用于涉及重热负荷的应用;

  • 光学质量高

  • 耐磨耐紫外线

如上图所示,它的主要特点是高热阻,这使得它适合于高性能/高亮度镜头的生产。

3.Zeonex

由Zeon公司设计的Zeonex材料获得第三名。Zeonex是一种环烯烃共聚物,结合了玻璃和聚合物的性能。Zeonex可识别的特征包括:

  • 吸水率极低-与PC和PMMA相比,Zeonex的吸水率显著降低,因此无论湿度如何,Zeonex的尺寸都很稳定;

  • 成型精度高-可以制造非常小和非常薄的镜片,使其适合于现代电子设备的应用;

  • 生物相容性的-该材料适用于医疗应用。

其他有趣的特性包括高透光性、低黄变(在紫外线照射下)、高耐热性(软化温度在130°C到150°C之间)、低双折射和高阿贝数,以及良好的耐化学性。不幸的是,尽管Zeonex具有优异的光学和机械性能,但它有一个核心缺点——成本高得多。

2.PC(聚碳酸酯)

塑料材料组中排名第二的是聚碳酸酯(PC),其品牌名称为Macrolon和Lexan。与PMMA相比,PC为:

  • 更多的防刮-其硬度使其磨损明显降低;

  • 容易成型-降低制造复杂性和成本;

  • 在400 nm以下的紫外线透射率非常低-广泛用于户外运动安全眼镜。

与PMMA(130°C)相比,PC具有更高的折射率、更低的吸水率和更高的软化温度。它在其他方面的完美评分会因长时间暴露在紫外线下发黄而降低,最重要的是,缺乏生物相容性。聚碳酸酯是有毒的,因此不适合生物医学应用。

1.PMMA(有机玻璃)

最后,用得最多的是PMMA,又称亚克力、有机玻璃和Acrilite等品牌,是使用最广泛的塑料材料。第一名的优势有以下几点:

  • 低成本-让它变得非常实惠;

  • 易于成型成任何形状

  • 高的光传导- 93%,而聚碳酸酯为88%;

  • “绿色”材料-可回收,不含双酚a;

  • 高紫外线透射率

PMMA广泛应用于全内反射(TIR)镜头。需要指出的是,与其他塑料相比,有一些缺点,如长时间暴露在紫外线下会变黄,吸水率更高,划痕和耐热性更低。

最后,应该注意的是,没有“最好”的材料。最佳的材料将高度依赖于给定的应用和相关的技术要求。因此,最优材料也就不一样了医疗、消费、工业或科学应用。

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