亞克力擴(kuò)散板,也叫PMMA擴(kuò)散板,是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯、別名亞克力、亞加力、有機(jī)玻璃)板材種類中一種帶有光擴(kuò)散性性質(zhì)的材料,是PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)等材質(zhì)擴(kuò)散板類別中的一種,具有高霧度、高透光率,高擴(kuò)散性等塑料板材的光學(xué)特征,能有效的將點(diǎn)或線光源轉(zhuǎn)化為柔和、均勻的面光源,在達(dá)到良好的透光率的前提下,同時(shí)具有良好的光源點(diǎn)陣遮蔽性,是解決LED燈具產(chǎn)品二次配光的理想性光學(xué)材料,是LED照明產(chǎn)品性光擴(kuò)散材料。
一,亞克力擴(kuò)散板產(chǎn)生背景
在LED照明燈具逐漸被市場接受的過程中,關(guān)于LED燈具面罩的問題一直困擾燈具生產(chǎn)廠商,既要有高的透光率做前提,同時(shí)又要做到具有相當(dāng)?shù)墓鈹U(kuò)散率和良好的光源隱蔽性,提高燈具的效果和把LED炫目的光源變成柔和的、健康的光源是目前研發(fā)人員正在研究的方向。初采用玻璃做燈罩,但不玻璃易碎,且光的擴(kuò)散效果也不是很好,很難達(dá)到照明要求。后來逐漸發(fā)展到用樹脂代替玻璃,但如果單單用透明樹脂做燈罩,雖然透光率高,基本能達(dá)到90%以上,但光的擴(kuò)散效果不理想,光源隱蔽性差。白色樹脂,其存在透光率過低,嚴(yán)重影響了LED燈的照明。如是就采用添加乳白色顏料,表面磨砂輔助等技術(shù)手段,這樣雖然解決了光源遮蔽性問題,但又存在透光率過低,嚴(yán)重影響了LED照明的光效,因此擴(kuò)散面罩的問題一直困擾在透光率和光源遮蔽性這樣一個(gè)矛盾的問題中。也就在這種背景下,以亞克力(PMMA)、PS、PC塑料板材為基材的擴(kuò)散材料應(yīng)運(yùn)而生。
透光率和霧度不同效果對比圖
二,亞克力擴(kuò)散板原理
擴(kuò)散板通過化學(xué)或物理的手段,利用光線在行徑途中遇到兩個(gè)折射率相異的介質(zhì)時(shí),發(fā)生折射、反射與散射的物理想象,通過在PMMA基材基礎(chǔ)中添加無機(jī)或有機(jī)光擴(kuò)散劑、或者通過基材表面的微特征結(jié)構(gòu)的陣列排列人為調(diào)整光線、使光線發(fā)生不同方向的折射、反射、與散射,從而改變光的行進(jìn)路線,實(shí)現(xiàn)入射光充分散色以此產(chǎn)生光學(xué)擴(kuò)散的效果。
擴(kuò)散板原理示意圖
A,傳統(tǒng)的擴(kuò)散板
傳統(tǒng)的亞克力(PMMA)擴(kuò)散板主要是在PMMA基材中加入化學(xué)顆粒作為散射粒子,使光線在經(jīng)過散射層時(shí)不斷的在兩個(gè)折射率相異的介質(zhì)中發(fā)生折射、反射與散射,以此產(chǎn)生光學(xué)擴(kuò)散的效果。然而這種方式,將不可避免地存在擴(kuò)散粒子對光的吸收,造成光能利用率低。
經(jīng)常添加的化學(xué)粒子包括:有機(jī)光擴(kuò)散劑 無機(jī)光擴(kuò)散劑 混合均勻性
B,新型微結(jié)構(gòu)擴(kuò)散板
新型微結(jié)構(gòu)亞克力擴(kuò)散板是通過其表面的微特征結(jié)構(gòu)的陣列排列,使光線經(jīng)過時(shí)發(fā)生不同方向的折射,改變光的行進(jìn)路線,實(shí)現(xiàn)入射光充分散色,實(shí)現(xiàn)更柔和、均勻的照射效果。常見的微特種結(jié)構(gòu)包括以下幾種:
A,V型凹槽陣列
B,U型凸槽陣列
C,金字塔陣列
D,圓環(huán)陣列
E,微透鏡陣列
微結(jié)構(gòu)亞克力擴(kuò)散板具有高透過率,通過改變微結(jié)構(gòu)的形狀和不同排布,可以調(diào)整擴(kuò)散角度、光場的空間和能量分布,實(shí)現(xiàn)對光擴(kuò)散片的均勻度和透光率的影響,因此已引起了研究人員的高度關(guān)注。
三,光擴(kuò)散板材料開發(fā)歷程
光擴(kuò)散板材料的開發(fā)經(jīng)歷過一下幾個(gè)階段:
1,添加具有擴(kuò)散效果的微粒子,提高光源遮蔽性和獲得性價(jià)比
2,改良擴(kuò)散效果,提高外觀性能,提高透光率
3,優(yōu)化光學(xué)性能,提高耐UV性,改善抗沖擊性能,提高光效,滿足配光要求,耐高溫,保持高透光率的前提下,提升產(chǎn)品霧度值,適合近距離照射環(huán)境使用。
四,亞克力擴(kuò)散板特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)
A,特點(diǎn)
高亮度:在相同的穿透率下,亮度可較傳統(tǒng)擴(kuò)散板提升。
優(yōu)良的遮蔽效果:光源擴(kuò)散及均勻化能力佳,遮蔽燈管效果優(yōu)異。
高尺寸安定性:吸水翹曲量小,尺寸安定性優(yōu)良。
優(yōu)異的耐久性:在紫外線老化加速試驗(yàn)中,不易有黃化現(xiàn)象。
優(yōu)異品質(zhì):全系列產(chǎn)品皆通過UL-94及RoHS禁用毒物測試。
B,技術(shù)指標(biāo)
性質(zhì) 檢測方法 單位 技術(shù)指標(biāo)
比重 ASTMD792 ---- 1.2
簡支梁沖擊強(qiáng)度 ASTMD256 KL/㎡ ≥16
斷裂伸長率 ASTMD638 % ≥2
拉伸屈服應(yīng)力 ASTMD638 MPa ≥66
熱變形溫度 GB1634 ℃ ≥85
縱向收縮率 WZ-YF-JYQB-025 % ≤5
橫向伸漲率 WZ-YF-JYQB-025 % ≤3
吸水率 GB1638 % ≤0.3%
透光率 光霧測試儀器 % 60%-90%(范圍可調(diào))
霧度(參考) 光霧測試儀器 % 88%-98%(范圍可調(diào))
備注: 以上數(shù)值由中山市健坤光學(xué)材料有限公司提供
五,亞克力擴(kuò)散板應(yīng)用
亞克力擴(kuò)散板憑借其明顯的性能綜合優(yōu)勢而廣泛的應(yīng)用于照明領(lǐng)域,主要體現(xiàn)在LED平板燈面板、LED筒燈、格柵燈、吸頂燈面罩,以及廣告燈箱、標(biāo)志標(biāo)牌等產(chǎn)品上,以下是應(yīng)用效果展示案例:
LED筒燈面罩用亞克力擴(kuò)散板
LED吸頂燈燈罩用亞克力擴(kuò)散板
LED面板燈用亞克力擴(kuò)散板