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涌奇材料用于LED照明的产品有两大类,表1. PC和

时间:2019-09-12 16:46来源:www.9159.com
一、PC扩散板国内外技术现状及应用现状 随着LED照明市场的大规模启动,LED产业面临的机遇,而先进材料的应用无疑是推动LED照明提速发展的重要因素,为LED应对通用照明日益严苛的要

一、PC扩散板国内外技术现状及应用现状

随着LED照明市场的大规模启动,LED产业面临的机遇,而先进材料的应用无疑是推动LED照明提速发展的重要因素,为LED应对通用照明日益严苛的要求提供了有力支持。 作为国内大、规格全的有机硅基光扩散粒子生产企业涌奇材料,他们在先进材料领域的研发进展如何?在LED照明市场快速发展时期,如何应对所面临的机遇和挑战?新世纪LED网记者专访了涌奇材料技术有限公司总经理姜文先生。 与国际巨头角逐成本推动LED照明普及 据了解,涌奇材料技术有限公司主要创始人姜文先生从1995年9月进入有机硅行业,至今已超过18年,其中前16年是在前三名的有机硅公司工作,包括GE的4年、瓦克的4年以及道康宁的8年。 基本全程经历了国内有机硅工业从当初的十分弱小、品种单一到逐渐壮大、品种齐全的过程。姜文先生向新世纪LED网记者谈道。他表示,国内有机硅基础原材料近几年在质量、规模上的飞跃令人惊叹,目前在有机硅全产业链以及下游的大部分领域,国内有机硅生产企业正全面追赶传统国际巨头。 姜文先生向新世纪LED网记者讲道,用于LED行业的有机硅产品主要包括上游封装的密封胶、导热胶以及下游照明产品用的有机硅基光扩散粒子。在上游的LED密封领域,国外公司曾经长期处于垄断地位,价格奇贵无比,高折光率的产品曾经长期卖6000-7000元/公斤,但近期国内公司相关产品技术水平进步迅速,质量已经逐步赶上来,而价格只有进口产品的40-50左右,相信全面取代进口产品的时期正在到来。 有机硅光扩散粒子用于LED照明行业是从2009年下半年开始,至今仅仅只有4年的时间。而涌奇材料在2010年初开始研发,基本与国外公司同步。涌奇材料的产品在价格方面也占有的优势,并促使日、韩进口产品的价格大幅下降。 姜文先生表示,涌奇在原材料、生产技术、生产规模、产品稳定性、规格种类、成本、应用技术、反应速度等诸多方面都拥有优势,随着产品规模的不断扩大,希望在不久的将来进一步大幅降低成本和售价,为中国LED照明产业的快速普及提供大的支持,也希望为相关国家标准的制定做出贡献。 竞技透光率和光学效果综合提升产品性能 随着照明产品对光效的要求越来越高,对不同光学效果的追求也千变万化,同时成本也要求越来越低。这对材料应用产品形成一定的挑战,但同时也带来了巨大的机遇。 据了解,涌奇材料用于LED照明的产品有两大类:一类是光扩散剂产品,也称光扩散粒子,是微米级球型有机硅树脂,当这类微球产品被加入到PC、PMMA、PS等透明塑料中时,由于不同物质间折射率的差别,导致光线穿过两类物质界面时发生偏转,从而将LED刺眼、眩目的点光源变成明亮、均匀的面光源,并且透光率得以大程度的保持,使LED作为普通照明用光源成为可能。目前这种有机硅光扩散剂产品已经大面积被用于制作LED球泡灯、日光灯、面板灯、射灯等。 姜文先生向新世纪LED网记者介绍道,LED光扩散剂的关键技术在于如何把LED刺眼、眩目的点光源变成柔和、均匀的面光源的同时透光率不能过多下降,也就是光效要尽可能少的受损失。 这个行业刚开始时是用碳酸钙、硫酸钡、钛白粉等无机粉末作光扩散剂,虽然也能把点光源变成均匀的面光源,但透光率只有45左右,而涌奇的有机硅光扩散剂在同样条件下可以达到=90的透光率,光效损失极少。 达到这样的光学效果,要同时在材料纯度、折射率、球型规整性、球型表面洁净度、粒径分布等诸多方面控制得很好,尤其能规模化、稳定地批量重复生产,就不容易了。 姜文先生表示,涌奇一直在产品的透光率、雾度提升效率、光学效果以及成本上不懈努力,争取始终保持水平。目前以独有的三个国家发明专利为基础,实现规模化生产0.5微米到30微米范围内各种规格有机硅树脂基光扩散粒子产品,产品技术已达到国际水平,正大面积取代日本、韩国等进口产品。 而另一类是环保阻燃产品,传统照明产品的灯罩大多是玻璃的,用户不会担心这些灯罩会由于受热而燃烧,现在LED照明产品的灯罩变成PC等塑料材料,用户自然会有燃烧方面的担心,因为毕竟用于室内。所以我们开发了可以达到0.9-1毫米厚度的UL94-V0级阻燃解决方案,而这个厚度恰恰是大多数LED球泡灯、日光灯、面板灯、射灯等的塑料灯罩厚度。 姜文先生表示,环保阻燃产品的技术难点在于阻燃效果好的同时要保持高透光率、好的机械性能及加工性能,同时由于是民用产品,不能用卤素等不环保阻燃手段。目前我们的环保阻燃技术还主要用于出口LED照明产品,不过近期国内产品的类似要求也慢慢多起来。 综合满足客户需求加快市场布局 近期这个行业的应用也开始千变万化,客户频繁提出透光率、雾度的不同组合要求,这个过程不仅要求可以把产品规模化、稳定地生产出来的能力,更需要有塑料加工尤其是光学方面的综合知识。 据姜文先生介绍,涌奇材料的节能产品事业部恰恰是由具备以上不同能力的同事组合而成的,他们研发的从0.5um到30um几十种规格产品相对于国外公司的单一品种产品(大多数只提供2um规格产品)的优势日益明显,非常容易根据客户的具体要求提供有针对性的解决方案,大大缩短客户新产品开发进程。 谈及未来的发展,姜文先生表示,2013年7月以后涌奇已经是国内产能大、规格全的有机硅树脂基光扩散粒子生产企业,目前为止已有2um,3um,5um三种不同粒径分布的光扩散粒子产品通过国外客户的测试,不久将进行出口,所以在加大国内市场推广力度的同时,我们也会加快海外市场布局。 而在技术方面,会利用涌奇在有机硅产品合成方面的深厚积累以及塑料加工、光学方面的综合优势,与我们的客户一道继续开发新产品,满足客户越来越高的需求。

随着LED照明市场的大规模启动,LED产业面临前所未有的机遇,而先进材料的应用无疑是推动LED照明提速发展的重要因素,为LED应对通用照明日益严苛的要求提供了有力支持。

LED设计人员通过选择PC(而非玻璃和PMMA)实现了多项优势,包括更强的抗冲击性和耐热性、可燃性等级提高和增加设计灵活性。虽然玻璃和PMMA由于其高透光率和强耐候性而与PC保持竞争,但是新的专业PC正在迅速缩小差距。作为LED设备的候选 随着LED照明的采用率不断攀升,照明制造商正在追求照明应用传统材料之外的材料,以推动创新设计和外形、提高效率、克服持续的成本障碍。虽然传统上制造商在固态照明应用中使用聚甲基丙烯酸甲酯- 接着是玻璃。现在,聚碳酸酯树脂越来越多地成为透镜、灯罩、灯管、导管柱、扩散器和反射器。今天,大约90的替代白炽灯的改装LED灯由PC材料制成。 LED设计人员通过选择PC(而非玻璃和PMMA)实现了多项优势,包括更强的抗冲击性和耐热性、可燃性等级提高和增加设计灵活性。虽然玻璃和PMMA由于其高透光率和强耐候性而与PC保持竞争,但是新的专业PC正在迅速缩小差距。作为LED设备的候选材料,聚碳酸酯对玻璃和PMMA构成了巨大的挑战,并且正在推动住宅、商业和户外LED设计的进步。 PC打开住宅市场 许多国家已经开始过渡,远离传统照明源,这要归功于消费者对节能减排的高度关注,以及政府法规推动逐步淘汰低效率的灯泡。但是,要想全面替代白炽灯和紧凑型荧光灯 ,LED必须解决成本问题,成本仍然是其进入大众住宅市场的主要障碍之一。由于需求增长,消费者需要看到并了解投资有更长使用寿命的技术带来的好处。 耐用性和耐冲击性是住宅环境中的重要标准,因为居民安装灯时掉落或对更换灯处理不当的情况很常见。PC提供的耐冲击性,在实验室中抗弯冲击打破样品时用kJ/m2进行测量,明显高于玻璃和PMMA。在实际冲击测量中,PC的性能超过PMMA的10倍,玻璃的30倍。 使用PC生产的LED装置也比使用PMMA生产的更安全,后者在阻燃性和耐热性方面表现不佳。根据UL 94标准,某些PC获得了5VA等级,这是阻燃性的高等级。另一方面,PMMA获得UL 94评级的HB,这是排名中低的。此外,PC可以在高达130C的温度下连续使用,而PMMA只能达到90C。表1总结了PC和PMMA的重要特性,供固态照明产品开发人员参考。 表1. PC和PMMA的规格比较 产生更柔和的固态照明 为了在住宅环境中增加对LED的需求,照明设计师还必须解决LED照明设备的质量问题,使灯光更柔和,更接近于白炽灯泡。具有乳白色或磨砂效果的扩散材料可以屏蔽LED光源,有助于均匀分布光线并减少眩光。假如没有扩散,LED光源会产生刺眼的白色亮点。 同时,设计人员必须平衡柔和白光的美学需求与光传播之间的关系。太多的扩散可能意味着过度的光照度损失,使灯泡效率降低。 PC擅长在扩散与光传播之间取得微妙的平衡。新一代聚碳酸酯可以屏蔽热点而不影响光透射。当用于LED球罩或透镜盖时,PC提供有效的扩散,无需二次镜片或组件,从而消除成本、复杂性和重量。使用PMMA制造的扩散器通常需要多个组件,增加了LED设计的重量和复杂性。 表2显示了当今LED设计人员可用的PC级别提供的透射和光散射。透明级别的SABIC的LEXAN LUX C树脂产品提供了1 mm 91.5的光传输,比传统PC的89有显著的改善,仅次于92的PMMA。对于需要更大扩散的照明应用,LEXAN LUX C树脂扩散级可将光线扩散为光散射度,或观察到入射光亮度的一半的角度,而不显著减少光传输。 表2.透明和扩散PC等级的透光率和光散射度 创造照明均匀性和一致性也给工业和商业用LED带来困难,但PC已经证明在这些环境中是有效的。Intematix公司是一家LED照明荧光材料和光学器件的制造商,该公司选择了SABIC的透明、扩散和反射级别的LEXAN LUX树脂,来制作ChromaLit线性照明系统。 ChromaLit采用远程荧光粉技术,该技术使用与蓝色LED能源分离的荧光粉组件,以产生更好的光扩散。荧光粉与能量源的分离产生了更好的照明均匀性。ChromaLit线性系统提供自然均匀的高品质光,与有效率的蓝色LED一起使用时,系统的转换功效可高达215 lm/w或高达163 lm/W。 商业照明的设计灵活性 商业和工业用LED灯具制造商也面临许多与住宅市场相同的挑战。照明设计必须实用、有吸引力而且轻便,同时还提供高光效和光均匀性。

随着近十几年LED产业的飞速发展,LED照明已全面普及并被人们接受,作为LED照明关键材料的扩散板也不断的发展进步,PC扩散板作为高品质扩散材料在技术和应用方面也不断进步和提升。

作为国内最大、规格最全的有机硅基光扩散粒子生产企业涌奇材料,他们在先进材料领域的研发进展如何?在LED照明市场快速发展时期,如何应对所面临的机遇和挑战?记者独家专访了涌奇材料技术有限公司总经理姜文先生。

为了达到这些复杂的标准,制造商在寻找可以提供设计灵活性的材料,在这个领域玻璃和PMMA落后于PC。特别是,PC可以用于生产尖角和凹口

这种设计特点进一步强化了PMMA在冲击强度方面的弱点。此外,PMMA不能像PC那样在天花板LED应用中保持高度的耐久性和硬度,如图2所示。 与其他材料相比,PC也可用于卡扣配合应用。与粘合剂组件不同,使用卡扣连接制成的LED灯和灯具可以轻松地拆卸而不会破坏零件,从而降低生命周期成本和环境影响。有关生命周期影响的更多信息,请参见表3。 表3. LEXAN树脂与PMMA的环境影响和生命周期的比较 商业LED设计师面临的另一个根本障碍是释放光学系统内部的光,这种设计缺陷可减少光输出,同时产生不必要的热量,从而降低设备的可靠性和使用寿命。由PC制成的透镜具有高折射率,可以帮助优化光提取,并且还可以将反射器集成到LED模块中,从而实现更薄的透镜和更轻的设计。使用PC透镜,PC反射器也可以有效地集成到光学系统中。通过使用透镜和反射镜,将LED模块的照度大化,PC明显优于PMMA。 PC还为制造商提供了加工方法的选择,从注塑和吹塑成型到挤出,支持模内注色,形成动态的和弯曲的形状。虽然PMMA也可以通过各种方法进行处理,但是考虑到变暖和总能源需求,PC材料在可持续发展和生命周期影响方面优势更明显。 提高户外LED性能 LED越来越多地用于建筑照明、外部和街道照明以及汽车应用。在面临与住宅和工业环境相同的许多挑战的同时,室外LED设计必须解决长期暴露于太阳、雨、风、热、湿和寒冷的影响。 虽然PMMA对于天气和紫外线辐射抗性方面表现优于PC,但PC仍然在这些领域取得了进展。例如,SABIC的LEXAN SLX树脂专门设计用于缩小PC和PMMA之间在户外应用中的差距。LEXAN SLX树脂可以抵抗由于紫外线曝光而出现的变黄,并且保持其光泽度、颜色稳定性和机械性能的时间比标准PC长五倍以上。标准PC由于紫外线照射而降级,降低元件的延展性并使其变脆。图3中的室外照明透镜显示了用LEXAN SLX树脂和标准PC制成的组件在用紫外线曝光2900小时后的变黄比较。为了捕捉差异,将透镜放置在装有175W金属卤化灯的热室中,在折射器上在120℃下放置2900小时。 聚碳酸酯的演变 PC技术的进步显著提高了PC对于LED的适用性。材料制造商如SABIC已经投资开发PC材料,通过更轻的重量、更好的机械性能、更高的美观性和更少的次要操作来扩大设计自由度。 图4将SABIC的LEXAN LUX树脂等级与采用UV添加剂的标准PC的热老化进行比较。当在130℃下测试达5000小时时,与测试的两个等级的LEXAN LUX树脂(2180T和2110T)相比,标准PC显示出更大的色移 - 通过增量Yi的增加或黄色指数来表示。 由于LED器件寿命特别长,寿命也是LED元件和材料的一个关键因素。如图5所示,SABIC的LEXAN LUX树脂等级在热老化2000小时后,其传输百分比优于标准PC。 使用聚碳酸酯 虽然折射率的差异必须考虑在内,但是设计人员和OEM厂商可以用与PMMA和玻璃开发产品的方式开发产品。尽管可以使用相同的预测建模工具,SABIC还可以提供双向散射分布函数文件,使产品工程师可以预测其设计的透明材料和扩散材料的结果。此外,PC还可以使用与PMMA相同类型的模塑机

  • 注射成型机、挤出机和吹塑机 - 进行处理。使用符合UL 94阻燃等级的PC也可以缩短产品开发时间,并可能消除对设备燃烧测试的需求。 虽然LED技术的未来很光明,但仍处于相对较早的发展阶段,尚未实现大规模市场突破,进而成为住宅、商业和户外环境中的主要照明形式。但是,制造商和工程师们正在正面这些挑战,每天都会出现令人兴奋的新设计。解决LED行业复杂且不断变化的规格,需要不断投入新的和改进的PC材料。

PC扩散板的工艺技术水平:1.用光扩散树脂及PC树脂共混改性,将折射率不同的两种材质均匀分散成型,利用折射率差异实现光扩散;同时利用热成型技术在PC板材成型的过程中在板材表面成型不规则的几何表面,利用表面实现扩散。2.在实现光扩散的同时,为了保证透光率,选用的扩散材料和PC材料均为光学级材料。产品的表面成型使用设计的光学扩散表面而不是单纯的毛玻璃表面。

与国际巨头角逐成本推动LED照明普及

目前国内外PC扩散板的生产企业较少,主要以国外企业为主,整体生产技术水平如下表一:

据了解,涌奇材料技术有限公司主要创始人姜文先生从1995年9月进入有机硅行业,至今已超过18年,其中前16年是在全球前三名的有机硅公司工作,包括GE的4年、瓦克的4年以及道康宁的8年。

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“基本全程经历了国内有机硅工业从当初的十分弱小、品种单一到逐渐壮大、品种齐全的过程。”姜文先生向记者谈道。他表示,国内有机硅基础原材料近几年在质量、规模上的飞跃令人惊叹,目前在有机硅全产业链以及下游的大部分领域,国内有机硅生产企业正全面追赶传统国际巨头。

姜文先生向记者讲道,用于LED行业的有机硅产品主要包括上游封装的密封胶、导热胶以及下游照明产品用的有机硅基光扩散粒子。在上游的LED密封领域,国外公司曾经长期处于垄断地位,价格奇贵无比,高折光率的产品曾经长期卖6000-7000元/公斤,但近期国内公司相关产品技术水平进步迅速,质量已经逐步赶上来,而价格只有进口产品的40-50%左右,相信全面取代进口产品的时期正在到来。

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