Brydningsindeks for polycarbonat: værdier, spredning og designpåvirkning

Under en prototypekørsel af et LED-panellys skiftede ingeniørteamet PMMA-diffusoren ud med en polycarbonatversion for at opnå slagfasthed og flammehæmning. Det transmitterede lys faldt med omkring et procentpoint, og leverandøren fik først skylden. Årsagen var imidlertid ikke materialekvalitet, men brydningsindekset for polycarbonat, et tal, der stille styrer refleksion, brydning og ekstraktionseffektivitet i næsten enhver gennemsigtig optisk komponent.

Hvorfor dette nummer betyder noget i rigtige dele

Brydningsindeks n er forholdet mellem lysets hastighed i vakuum og dets hastighed inde i materialet. For polycarbonat betyder n = 1,586, at lyset bevæger sig med ca. 1,9 x 10^8 m/s gennem arket, omkring 37 % langsommere end i vakuum. Denne afmatning ændrer tre ting i praksis:

Referenceindeksværdier på tværs af spektret

Det er en fejl at behandle enhver plastik som havende et enkelt brydningsindeks. PC er dispersiv: indekset falder, når bølgelængden øges. Værdierne nedenfor er typiske publicerede referencepunkter, og nøjagtige tal varierer lidt med harpikskvalitet, additivpakke og målemetode.

Hvordan PC sammenligner med anden optisk plast

Når brydningsindekset for polycarbonat sammenlignes med andre transparente termoplaster, bliver design-afvejningen tydeligere:

PMMA og COC har langt lavere spredning (højere Abbe-tal), hvorfor de foretrækkes til billedbehandlingslinser. PC og PS har næsten identisk indeks og spredning, men PC vinder på slagstyrke, varmebestandighed og flammehæmmende muligheder. PET-films lavere Abbe-tal betyder mindre i tynde baggrundslysfilm, hvor den optiske vej er kort.

Skjulte metrics-dataark vises ikke altid

Dataarkindeksværdier besvarer det første spørgsmål, men tre skjulte parametre bestemmer den virkelige verdens ydeevne.

Dobbeltbrud

Ekstruderet PC kan udvikle molekylær orientering under produktionen, hvilket skaber dobbeltbrydning: brydningsindekset afviger derefter efter akse. For lyslederplader i displaykvalitet kan dette skabe ujævn lysstyrke. Udglødning eller valg af en korrekt kontrolleret ekstruderingslinje reducerer effekten.

Temperatur afhængighed

PC's termoptiske koefficient er i størrelsesordenen -1 x 10^-4 pr. K. Over et typisk indendørs temperaturudsving på 40 K skifter indekset med ca. 0,004. Det er irrelevant for diffusorer, men det kan have betydning for interferometriske systemer eller stramt toleranceret AR-belagt optik.

Per-Surface Fresnel Reflection

Beregnet fra n ved normal incidens viser refleksionstabet, hvor pc'en sidder blandt almindelige materialer:

Hvor brydningsindeks driver valget af pc

En praktisk måde at læse brydningsindekset for polycarbonat er gennem de applikationer, der er afhængige af det. Fordelingen nedenfor afspejler, hvordan pc-ark af optisk kvalitet typisk forbruges på tværs af belysnings- og displayindustrien:

PC vælges oftere til slagfasthed og varmetolerance end til minimal refleksion. Dens indeks er højt nok til at muliggøre effektiv lysudvinding med mikrostrukturer, hvilket er grunden til, at flammehæmmende bredtemperatur-pc-diffusorplader er almindelige i armaturer, der kombinerer optisk diffusion med UL-klassificeret brændbarhed. For en bredere sammenligning på materialeniveau, se vores diffuser materiale guide til LED belysning .

Valgvejledning: Arbejde med polycarbonatoptik

Brug brydningsindeksdataene som et screeningsværktøj, ikke det endelige svar. Praktisk optisk design med pc fungerer bedst, når indekset behandles sammen med mekaniske, termiske og behandlingsdata.

1

Definer bølgelængden

Vælg LED-spidsbølgelængden. Hvis der anvendes en 450 nm kongeblå pumpe, er indekset højere end ved 589 nm; brug den målte spredningskurve, når den er tilgængelig. Hvis slagfasthed og klarhed begge er påkrævet, en optisk kvalitet PC transparent ark er det praktiske udgangspunkt.

Sprængsikker letvægts flammehæmmende optisk kvalitet PC Transparent Sheet Manu Skånsom er brudsikker letvægts flammehæmmende optisk kvalitet pc-gennemsigtige ark, leverandører og producenter, engros brudsikker... Se produkt →

2

Estimer Fresnel-tab

For ubelagt pc-optik skal du tælle 5,1 % refleksion pr. overflade og gange med antallet af luftgrænseflader. Hvis det samlede tab overstiger budgettet, skal du overveje en AR-belægning eller et materiale med lavere indeks såsom PMMA.

3

Tjek spredning for billeddannelse

Hvis delen afbilder bredspektret hvidt lys, betyder et Abbe-tal omkring 30 mærkbar kromatisk aberration. PC er bedre egnet til belysning og belysningsoptik end til avancerede billedlinser.

4

Administrer dobbeltbrydning

Til kantbelyste lyslederplader skal du vælge ekstruderingslinjer med stram tykkelseskontrol og udglødning. A PC-lysstyreplade, der kan printes i silke, til lysbokse til biler er en praktisk mulighed, når det trykte mønster skal forblive på linje over store områder.

Silke-printbar pc-lysstyreplade til bil- og lysboksproducenter, S Gentle is Silke-Printable PC Light Guide Plate for Automotive & Lightboxes Leverandører og Producenter, Engros Silke-Printable PC Light ... Se produkt →

5

Valider med et refraktometer

Mål indgående materiale i henhold til ASTM D542 eller ISO 489. Sammenligning af målt indeks med dataarket er en billig indgående inspektion, der fanger harpikserstatninger, før de når produktion.

Vedligeholdelse, håndtering og overholdelse af pc-optik

Polycarbonatoptik bevarer kun deres optiske egenskaber, når de håndteres og vedligeholdes korrekt. Tre områder fortjener opmærksomhed:

Rengøring og opløsningsmiddelmodstand

Tør pc-overflader af med en blød mikrofiberklud og mildt sæbevand. Opløsningsmidler som acetone, benzen og mange affedtningsmidler kan forårsage spændingsrevner eller uklar overflade. Tør aldrig en varm pc-diffusor af med klude med opløsningsmiddel, fordi forhøjet temperatur fremskynder krakelering.

UV og vejrlig

Ubeskyttet PC gulner under langvarig UV-eksponering. Hvis applikationen er udendørs eller i nærheden af ​​LED'er med høj CCT, skal du bruge UV-stabiliserede kvaliteter og kontrollere transmissionsfastholdelse efter accelereret forvitring. Brydningsindeksforskydningen forårsaget af UV-nedbrydning er et advarselstegn på sent stadium; overvåg det, hvis delen er optisk kritisk.

Antændelighed og kemikalieoverholdelse

For belysningsarmaturer skal du bekræfte UL94-klassificeringen (V-2 eller V-0) og kontrollere REACH, RoHS og de gældende IEC 60598-krav. Flammehæmmende PC-kvaliteter findes i både transparente og diffusorformer, men additivpakken kan ændre brydningsindekset lidt, så genbekræft optiske data for FR-kvaliteter. For arkitektoniske eller bygningsrelaterede PC- og PMMA-valg, se vores materialevejledning til byggeri .

Brydningsindekset for polycarbonat er ikke en fast konstant, der skal huskes; det er et design input til at måle, sammenligne og verificere. Brugt korrekt, gør det ene tal forskellen mellem en lysarmatur, der blot transmitterer lys, og en, der styrer det effektivt.