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LED
塑料在LED照明市場的運用與現狀

半導體照明(LED發光二極管照明)具有節能、環保、壽命長等顯著技術優勢,與現有節能燈相比可以節能40%以上,被視為新一代照明器材,極具發展前景。 
作為現代工業的重要基礎材料,塑料在LED照明業的發展中也將發揮重要作用,如LED光學、封裝及散熱系統的應用等。 
炙手可熱的LED照明市場 
中國是世界照明燈具的生產第一大國,出口第二大國,但國內節能型燈具的應用量卻不及歐洲的一個小國,市場潛力亟待發掘。根據目前技術和市場的發展勢頭,行業的主流預測均傾向于LED照明將在2014-2015年間出現爆炸式發展,主要是進入家用照明,到2020年可望占據照明市場的半數以上。 
中國LED產業的80%在封裝領域,很多是OEM廠家,在上游核心技術方面,芯片、外延片的自有技術與國外先進水平差距還很大,而傳統的LED封裝無法滿足照明的要求,這為材料提供商提供了一展拳腳的大舞臺。
光學級PC受市場歡迎 
LED普通照明應用環境中面臨著一些問題,如散熱、能效、消除刺眼的眩光等,這些問題對燈罩提出了新的要求。LED燈罩可選用的材料有很多,如玻璃、聚碳酸酯(PC:透明PC、開有條紋的透明PC或磨砂PC)或鈦白粉+PC,但這些材料存在各種缺陷,玻璃易碎,透明或磨砂PC仍刺眼,加了鈦白粉的PC更脆、壽命更短。 
縱觀市場,通過改性而得的光學級PC能滿足LED照明的各種需求,成為當前市場新寵之一。PC材料本身具有優異的力學性能,如耐老化、不破裂、熱變形溫度高等,重要的是光學級PC對點光源的擴散能力強,能將點光源變成面光源,從而獲得柔和的照明效果。 
目前,沙伯基礎創新塑料、拜耳材料科技、日本帝人、三菱、韓國LG等是這一技術的主要提供商。另據了解,位于中國廣州的金園聚合物擠出成型科技有限公司也開發了光擴散PC,據介紹,其透光率在完全看不到LED分立燈珠的情況下達到85%,分散度為60°。 
高擴散PC營造宜人照明效果 
LED光線很刺眼,但是光能很強,采用光擴散材料,可使光線更柔和、更均勻的向空間發散(點光源變面光源),而不會產生刺眼的狀況。沙伯基礎創新塑料總裁兼首席執行官Charlie Crew曾在接受本刊采訪時指出:“隨著取代低效率白熾燈的趨勢在全球范圍內的興起,消費者正積極尋求物美價廉且耐用、節能的替代品。沙伯基礎創新塑料提供一些列全新的特種樹脂和復合材料產品系列,用以優化LED照明燈泡的性能、壽命及外觀,從而有力地推動全球LED照明產業的升級。” 
沙伯基礎創新塑料最新技術成果——各種規格的Lexan LUX PC樹脂專為滿足新一代LED照明設備不斷變化的要求而開發。Lexan LUX高擴散材料已被中國元暉光電有限公司選用,為其客戶奧的亮照明國際有限公司(Optiled)生產LED照明設備。 
由于Lexan LUX聚碳酸酯 (PC) 材料提供各種個性化的透光率、光通量和擴散效果,并且具有無氯無溴阻燃性,奧的亮公司正將這一剛剛商業化的材料用作住宅與辦公室照明設備的外罩。元暉光電有限公司高級總監Thomas Chaung表示,“這種特定高擴散規格可以有效地柔化這些燈管中的LED光斑,從而營造光線均勻且舒適宜人的燈光效果。另外,這些材料不添加有害物質就能提供先進的阻燃性。” 
為滿足內部新設計和減重的要求,燈罩變得愈來愈薄,同時隨著功率的增加,市場越來越需要能符合更嚴格阻燃性標準的材料。Lexan LUX9610、LUX9612 和LUX9616樹脂從同類產品中脫穎而出,所有顏色規格的材料都經過了UL 1.5毫米的黃卡認證,同時也符合歐盟的《限制使用有害物質指令》(RoHS) 與《報廢電子電氣設備指令》 (WEEE) 關于不使用溴化及氯化添加劑的要求。 
另外,這些材料還具有較高的RTI 值(高達125/115/125),能適應LED照明應用的較高溫度環境。 
客戶可以選擇透明的Lexan LUX 9610樹脂,這種樹脂在2毫米時具有89%的透光度和低霧度,也可以在兩種可定制光擴散規格的樹脂中進行選擇。Lexan LUX 9612樹脂具有較低的光擴散性,而Lexan LUX 9616樹脂則具有較高的光擴散性和與之平衡的透光率。 

透明PC透鏡集中光線通道照明優勢顯著 
在室內外照明應用領域,僅憑潛在成本和節能優勢就能使LED成為優于其它照明技術的明智之選。此外,LED技術還可以根據需要來調節光線色彩,顯著改善對比度和色彩渲染效果,從而在黑暗環境中實現更好的視覺效果。 
在拜耳位于奧地利維也納的分公司,其立面照明充分利用了這些特性。總部位于維也納的LEDworx股份有限公司開發的LED聚光燈取代了先前使用的金屬鹵化物燈。改用LED燈旨在改善建筑物前的照明狀況,建造更安全的人行通道。LED燈具自安裝以來收到許多積極的反饋。 
全新的LED燈具在通道亮度方面具備顯著優勢,且整個區域的照明也十分均勻。最為重要的是,接電負荷降低25%仍然可實現這些優勢。換言之,節能與提升質量并不相悖。 
與拜耳攜手合作,Carlco Optics公司目前正在試驗全新的透明聚碳酸酯模克隆LED2643材料,并將其用于生產該項目中使用的透鏡。該材料專為固態照明(SSL)器具開發,透光性極高,并可出色地抵抗LED燈發出的光線。針對LED照明燈具的透鏡應用,拜耳材料科技專門開發了模克隆LED專用的系列產品和其它產品。采用該材料制成的透鏡可確保光線被有效集中和定向。 
透明模克隆還可起到保護敏感燈具的作用。全球最大的城市歷史博物館倫敦博物館的賽克勒大廳內設有一面十分引人注目的橢圓形LED顯示墻,高1.6米,周長48米。該系統能夠將循環變化的消息和訊息流轉化為連續影像顯示效果。 
這面LED顯示墻采用了拜耳材料科技研發的透明模克隆管,其內裝有線性LED單元,能夠保護顯示墻免受外界的影響。 
更透亮的寶克力打造理想邊光照明 
贏創專為透明LED邊光照明模組設計了寶克力LED系列。這款材料是在寶克力LED牌號產品的基礎上開發而成的,與前一款產品相比,新產品更加清澈透亮并能透出更加明亮的光。 
前一款產品的優點在于可以使光線從四周均勻散開,但材料略微有些霧狀。而新款寶克力LED系列產品可使物體正面亮度提升高達250%,十分適合用于家具、店鋪貨架、展臺以及照明設計品的透明區域。 
當沒有光源的情況下,材質相對渾濁的產品不會呈現出完全透亮的特點。其他同類產品則需要耀眼的半色印刷、激光切割矩陣或內切結構才能達到相同的效果。而這款產品看上去是透明的,擁有92%的透光率。當采用RGB-LED進行邊光照明時,寶克力LED系列材料會以選定的LED色彩將光線均勻的散射到整個表面。 
此外,寶克力LED系列材料也可以用于非透明物體的邊光照明,比如表面積較大的扁平式照明物體,如顯示器、相框、發光天花板、墻壁和燈箱海報等。 
作為一種內部裝飾材料,寶克力材料的需求十分廣泛。發光壁和發光體將逐漸取代傳統的照明燈具。同樣備受矚目的還有漸變式寶克力紋理系列材料,這種帶有紋理的材料首次運用七彩效果并以一種獨特的方式對光線進行傳播。物體表面的色彩會隨著視角的變化而發生轉變,因此非常引人注目。 
帶有漸變效果的寶克力紋理系列材料尤其適用于需要突出展示效果的應用領域,比如店鋪和展臺。該材料同樣適用于酒吧、會所或休息室的內部裝飾。運用這種新型材料制作而成的照明體在應用于天花板、地板以及照明燈具時能起到十分顯著的視覺吸引效果。 
此外,贏創也提供包裹LED透鏡的塑料。贏創用聚甲 基甲 基丙烯酰胺(PMMI)制成的模塑化合物PLEXIMID是一種特別適合于制造透鏡和光導的材料,可應用于汽車前燈,能夠承受強力LED聚光燈產生的極端高熱。 
在這一應用中,良好的熱加工成型穩定性和穩定的光學性能是必要的前提條件。PLEXIMID材料能夠滿足這些要求。而且,這一特殊的模塑化合物和AEROSIL材料制成的二氧化硅玻璃為設計提供了無限可能。

LED已成為戶外燈箱必不可少的特色。由贏創獨特的設計材料寶克力制成的燈光招牌早已遍及現代大都市。而寶克力LED系列產品專為今天的LED技術而設計,切合LED的各個色坐標,透光率高,光均勻性好。這使得裝備了LED的電器與普通丙烯酸玻璃相比能耗降低多達40%。 
贏創工業集團的功能聚合物業務部是全球聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)產品制造商。該產品以寶克力( PLEXIGLAS)商標在歐洲、亞洲、非洲和澳洲市場進行銷售,并以ACRYLITE為商標在美洲銷售。 
全球首例大功率LED應用中的尼龍功臣 
燈具散熱系統一直以來都以鋁作為材料。塑料由于導熱系數很小,不能滿足散熱要求,所以不能用在LED散熱領域。 
目前,帝斯曼公司推出的新型導熱塑料在保持一般塑料材料的優點基礎上,增加了它的導熱系數,使其導熱系數達到一般塑料的10-50倍。 
在飛利浦和帝斯曼的共同努力下,飛利浦MASTER LED MR16新式燈具成為了全球首例大功率LED應用,其鋁質外殼被一種具有熱傳導性能的塑料Stanyl TC所取代。 
Stanyl還具有提高設計的靈活性,產品的耐久性,以及減輕產品重量等多個方面的優勢。將來,這一可持續性解決方案將應用到飛利浦的整個LED新式燈具系列。 
飛利浦MASTER LED MR16是一款4 瓦特的LED燈,可取代當前流行的低壓鹵素燈。它的光輸出量與20瓦特的鹵素MR16燈相當,因此,它最重要的優勢就是可以節約高達80%的能源,而且使用壽命比鹵素燈長40倍。 
金屬材料雖然作為散熱系統技術方面已經比較成熟,但是,仍然存在一些不足之處,塑料導熱材料相對金屬來說存在諸多優點,如質量輕、更加環保和安全、提高設計自由度、加工方便、效率更高、啟動系統簡化等。 
其他塑料供應商及材料 
斯泰龍也為照明市場提供了8種定制的無溴無氯的CALIBRE聚碳酸酯、EMERGE樹脂和TYRIL SAN樹脂,其中,CALIBRE 301-58 LT是最近針對LED照明發布的高性能樹脂。 
LED常用的塑料除PC、PMMA外,還有其他一些新的研究。日本工程塑料提供商寶理公司今年在CHINAPLAS上推出了耐溫LCP在LED燈杯的應用。寶理工程塑料貿易(上海)有限公司董事總經理中村雅昭介紹說:“將LCP用于LED燈杯,是不同于其他公司的解決方案。以往的材料不耐高溫,會老化變色,而使用耐溫LCP不會變色。” 
除以上案例外,塑料在LED照明市場的應用還有很多,如封裝材料、反光材料、光學透鏡、散射材料、勻光材料、散熱材料等,都為塑料制造業提供了新的、重大的發展機遇。


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