Arvutimaterjalide uuenduslik rakendamine LED -i valdkonnas

PC (polükarbonaat) sünteesis esmakordselt saksa teadlane Alfred Einhorn 1898. aastal, kuna see pole leidnud sobivat rakendusvaldkonda ja seda on&"; kasvatatud buduaaris &"; üle poole sajandi. Aga kuld särab alati. 1955. aastal sünteesis Bayeri teadlane Hermannschnell arvuti uuesti ja taotles sel aastal patenti. Samal aastal andis Bayer ametlikult oma arvutile kaubanime&"Makrolon [GG" ". Kogu plastitehnoloogia ajaloo jooksul tuleb öelda, et 1950. ja 1960. aastad olid plasttehnoloogia suure arengu ajastu. Samal ajal, 1953. aastal, sünteesis GE teadlane Daniel Fox (hiljem Jack Welch plastiosakonnast ettevõtte tegevjuhina) ka iseseisvalt personaalarvuti ja esitas 1955. aastal ka USA patendiametile patenditaotluse. Algas intellektuaalomandi sõda ...

Lõpuks otsustas USA patendiamet, et tehnoloogia patent kuulub Bayerile, kuna nad esitasid taotluse nädal varem kui GE. Vaid ühe nädalaga sai Bayer GE -lt palju autoritasusid. Aeg on raha ja see kajastub siin suurepäraselt.

1958. aastal alustas Bayer masstootmist ja turustas &, Makrolon &. Kaks aastat hiljem, pärast&kaitsetasu&maksmist, alustas GE ka personaalarvutite masstootmist. GE&39 arvutite tootenimi oli&"; Lexan &". Sellest ajast alates on PC olnud inseneriplastina ajaloo laval. Tänu heade optiliste omaduste, mehaaniliste omaduste ja leegiaeglustavate omaduste kombinatsioonile on see inimeste' tähelepanu kiiresti köitnud.

Teiseks, arvutimaterjalide struktuur ja jõudlus

Polükarbonaat viitab polümeeri tüübile, mille makromolekulaarne ahel koosneb karbonaat-tüüpi korduvatest struktuuriüksustest. Ingliskeelne nimi on Polycarbonate ehk lühendatult PC. See on suuruselt teine ​​üldiste inseneriplastide sort. Spetsiifilise koostise järgi võib PC jagada kolme tüüpi: alifaatne, alitsükliline ja aromaatne, kuid ainult aromaatsel arvutil on inseneriteaduses praktiline rakendusväärtus.

PC on värvitu, läbipaistev (või helekollane läbipaistev), kõva ja sitke materjal, mittetoksiline, lõhnatu ja välimuselt sarnane pleksiklaasiga. PC jõudlus on tihedalt seotud selle makromolekulide struktuuriomadustega. PC makromolekuli põhiahel on lineaarne makromolekul, mis koosneb isopropüleenrühmast ja karbonaatrühmast, mis interakteeruvad benseenitsükliga. Molekulaarne struktuur on sümmeetriline, korrapärane ja korduvad ühikud on pikad. Benseenitsükkel on jäik ja karbonaatrühm on polaarne vett neelav rühm. Kuigi see on paindlik, moodustab see kahe benseenirõngaga konjugeeritud süsteemi, mis suurendab põhiahela jäikust ja stabiilsust. Isopropüleenrühm on mittepolaarne vett neelav rühm, metüülrühmade sümmeetriline jaotus vähendab steerilisi takistusi ja tagab põhiahela paindlikkuse. Seetõttu on PC makromolekulid peamiselt jäigad ja neil on teatud paindlikkus. Polükarbonaatrühma polaarsust mõjutab aromaatne süsivesinikrühm ja veekadu ei ole kõrge (umbes 0,05%), kuid selle puuduseks on siiski lihtne hüdrolüüs kõrge niiskuse korral. PC -l on korrapärane struktuur ja suured molekulid võivad kristalliseeruda. Kuid tegelikult on PC kristallilisus väga madal ja see on põhimõtteliselt amorfne polümeer, mis võib olla seotud selle molekulaarse jäikuse ja liiga pika korduva ühikuga.

Üldine jõudlus: PC on läbipaistev, kergelt kollakas või valge kõva ja sitke vaik, mis eritab põlemisel lillede ja puuviljade lõhna, kustub tulest iseenesest, leek on kollane ja sulanud mullid.

Mehaanilised omadused: PC mehaanilised omadused on väga head, eelised on jäikus ja tugevus. Selle löögitulemus on üks parimaid termoplaste, 3 korda kõrgem kui PA ja POM ning lähedane PF ja UP FRP tasemele. PC tõmbetugevus ja paindetugevus on head ning temperatuuri mõju on väike. PC libisemiskindlus on parem kui PA ja POM ning selle mõõtmete stabiilsus on hea. Soojusvõimsus: arvutil on hea vastupidavus kõrgele ja madalale temperatuurile, seda saab kasutada temperatuurivahemikus -130 ～ 130 ℃, soojusmoonutuste temperatuur võib ulatuda 130-140 ℃ ja koormus on väike, soojusjuhtivus ja lineaarne laienemistegur on suhteliselt väike. Sellel on hea leegiaeglustus ja see on isekustuv materjal.

Elektrilised omadused: Kuna PC on nõrga polaarsusega polümeer, on selle isolatsiooniomadused keskmised. Kuid väärtuslik on see, et selle elektrilised omadused muutuvad laias temperatuuri ja temperatuurivahemikus vähe, näiteks dielektriline konstant ja dielektrilise kadu puutuja peaaegu muutumatuna vahemikus 23-125 ° C. Kuid tuleb märkida, et kui arvutitoodete kristallilisus suureneb, suureneb nende mahu takistus.

Keskkonnategevus: arvuti on vastupidav orgaanilistele hapetele, lahjendatud anorgaanilistele hapetele, sooladele, õlidele, alifaatsetele süsivesinikele ja alkoholidele, kuid ei ole vastupidav klooritud süsivesinikele, lahjendatud leelistele, Austraalia veele, kontsentreeritud hapetele, amiinidele, ketoonidele ja rasvadele jne. See on lahustuv kahes lahustis nagu metüülkloriid, dikloroetaan ja kresool. Arvuti ei ole vastupidav kuumale veele üle 60 ℃ ning pikaajaline kokkupuude põhjustab pinge pragunemist ja vastupidavuse vähenemist. Arvuti UV -vastupidavus ei ole hea, see peab lisama UV -neelaja, kuid arvutil on parem vastupidavus õhule ja osoonile.

Optiline jõudlus: üks mehaanilistest plastidest, millel on suurepärane arvuti tugevus. Selle valguse läbilaskvus võib ulatuda 93%-ni ja murdumisnäitaja on 1,587, mis sobib läätsematerjalidele. Arvuti kui tipptasemel optilise materjali puudused: üks on väike kõvadus ja halb kulumiskindlus; teine ​​on kõrge kahekordne murdumine, mida ei ole lihtne kasutada ülitäpsetes toodetes, näiteks optilistes instrumentides.

3. Arvutimaterjalide rakendustüübid ja jõudlusomadused LED -valdkonnas

Optiliste materjalide valdkonnas, optoelektrooniliste toodete arendamisel&"suunas; kerge, õhuke, lühike ja väike [GG"), on inimestel üha olulisemad optilised komponendid, nagu näiteks optilised läätsed, optilised joodised, optilised kettad ja valgusdioodid. Kõrge, optilised komponendid muutuvad üha väiksemaks. Võrreldes anorgaanilise klaasiga on arvutil eelised kerge kaal, kõrge tugevus, kõrge löögikindlus, lihtne töötlemine jne, kuid sellel on ka suur valguse läbilaskvus (läbilaskvus kuni 90%), kõrge murdumisnäitaja ja suurepärased mõõtmete stabiilsuse omadused. Igasugused optilise klassi arvutist valmistatud optilised läätsed, kas löögikindluse või vormimise töötlemisvõime poolest, on võrreldamatud traditsioonilise anorgaanilise klaasiga, nii et neil on optiliste materjalide valdkonnas üha olulisem koht.

3.1 Tervislik valgustus-LED-peegeldusvastane ja sinise valguse levitamise tehnoloogia

3.1.1 LED -sinise valguse mõju tervisele

Neljanda põlvkonna rohelise valgusallikana on LED (valgusdiood) eelised kõrge valgustõhusus, väikesed mõõtmed, pikk kasutusiga, energiasäästlikkus ja keskkonnakaitse. Kuna maailma esimene praktiline valge valgust kiirgav diood (WLED) ilmus 1998. aastal, on seda kasutatud valgustuses, vedelkristallkuvarites, väliekraanides ja muudes valdkondades. Praegu koostatud WLED-ide peamine lahendus on tugineda suure energiaga sinisele valgusele umbes 450 nm, et erutada kollast luminofoorlampi (YAG: ce3+) valge valguse tekitamiseks.

WLED -valgusallikad, nagu vedelkristallkuvar ja -valgustus, on elus kõikjal, pakkudes inimestele mugavat elukeskkonda ja visuaalset naudingut. Samal ajal on inimesed pikaajalise sõltuvuse tõttu sellistest kunstvalgustest järk-järgult aru saanud ja üha enam tähelepanu pööranud valgusdioodide poolt stimuleeritud HEV tervisele. LED -lampide liigne sinine valgus võib põhjustada võrkkesta struktuurseid kahjustusi ja visuaalset väsimust. Sinine valgus võib tungida läätsesse, põhjustades kollatähni degeneratsiooni või katarakti teket. Eriti laste läätsed on selgemad ega suuda tõhusalt vastu seista sinisele valgusele, mis põhjustab tõenäolisemalt kollatähni degeneratsiooni ja katarakti. Paljud uuringud on näidanud, et liigne sinine valgus võib mõjutada ööpäevast rütmi. Inimese silma võrkkestas on veel kolmas tüüpi fotoretseptorrakke-sisemiselt valgustundlikke võrkkesta ganglionrakke (ipRGC-sid), mis vastutavad muude mittevisuaalsete efektide reguleerimise eest kui keha nägemine, näiteks aja juhtimise, koordineerimise ja inimeste kontrollimine Tegevuse rütm ja amplituud erinevatel ajaperioodidel. Sinise LED -i lainepikkus on umbes 450 nm, mis on täpselt sama, mis inimkeha rütm (ööpäevane rütm/bioloogiline kell). Sinine valgus stimuleerib ipRGcs signaale tootma, et takistada kehal melatoniini vabanemist. Melatoniin on tihedalt seotud meie ööpäevase rütmitsükliga ja mõjutab und. Paljud uuringud on tõestanud, et sinine valgus võib põhjustada unekvaliteedi halvenemist, unetust ja depressiooni.

2012. aastal lülitas Rahvusvaheline Elektrotehnikakomisjon IEC ohutusnõuetesse LED -lampide sinise valguse ohu, muutes sinise valguse ohu üheks parameetriks, mida tuleb lampide puhul arvesse võtta. LED -lampide valguse kiirgusohutus peaks vastama standardi EN62471&"Lampide ja lambisüsteemide fotobioloogiline ohutus &" standardnõuetele. Seejärel lisati sinise tuleohu jaoks IEC/TR62778 ja võeti see kasutusele ning samal aastal vaadati üle standardid IEC60598-1, IEC62031 jne. Valgusallika ja lambi ohutusstandardi viide. Rahvusliku standardi GB7000.1-2015&"uusim versioon; Lambid 1. osa: Üldnõuded ja testid &"; ametlikult rakendatud 1. jaanuaril 2017 minu riigis näeb ka ette, et integreeritud LED -ide või LED -moodulitega lambid tuleks läbi viia vastavalt IEC/TR62778 sinise valguse ohuhinnangule. Sinise valguse oht on muutunud parameetriks, mida tuleb lampide puhul arvesse võtta.

3.1.2 Praegu turul olevad lahendused:

Praegu kasutatakse valgusallikate pimestamise probleemi lahendamiseks peamiselt valguse hajumise tehnoloogiat. Valgust hajutav aine muudab LED-punktvalgusallikad ja -valgusallikad lineaarseteks ja pindvalgusallikateks, et saavutada&", mitte-särav &"; mõju. Seda saab lisada läbipaistvatele vaigualustele nagu PC, PVC, PS, PMMA, PET ja epoksüvaik. Suurendage valguse hajumist, murdumist ja läbilaskvust, nii et kogu vaik kiirgaks pehmemat, ilusamat ja elegantsemat valgust, saavutades valguse läbilaskvuse ja hägususe mugava efekti ning samuti suurendades valguse heledust vaatenurga all, kuid hajutava aine sinine valgus on minimaalne. Ei saa sinist valgust blokeerida.

Vastuseks sinist rikastavale valge valguse LED-valgusallikate nähtusele kasutatakse sinise valguse neeldureid personaalarvutite substraatide muutmiseks ning siniseid valguse neelajaid kasutatakse suure energiaga sinise valguse neelamiseks ja selle muundamiseks soojuseks või kahjutuks väikese energiatarbega kiirguseks. vabastage see, et kõrvaldada suure energiaga sinine valgus valge valguse LED-spektris. Bänd. Selle tulemusena saab sinise valguse neelaja pärast PC materjali muutmist tõhusalt vähendada sinise valguse läbilaskvust igal lainepikkusel ja sinise valguse neeldumisefekt suureneb koos sinise valguse neelaja osakaalu suurenemisega. Kuigi see meetod võib tõhusalt vähendada sinise valguse osakaalu ja vähendada sinisest valgusest tingitud terviseohte, on sellel ka mõningaid puudusi.

A Toote funktsiooni nurk:

Kasutataval tooneril on nõrk spektraalse neeldumise selektiivsus. Kuigi see hoiab tõhusalt ära HEV, neelab see ka suure hulga lainepikkusega kasulikku sinist valgust ja osa kollakasrohelist valgust. Seetõttu väheneb valgusvoog võrreldes originaalvalgushajutiga, väheneb valgustugevus ja väheneb valguse läbilaskvus;

B Välimus jõudluse nurk:

Sinise spektri liigse neeldumise tõttu muutub toote välimus kollakaks ning osa rohelise ja kollase valguse neeldumine põhjustab valguse läbilaskvuse vähenemist.

C Töötlusnurk:

See meetod vajab tooneri ja alusmaterjali pulbri segamist enne survevalu, kuid toonerit on lihtne aglomeerida ja seda on raske ühtlaselt hajutada alusmaterjalis, mille tulemuseks on toote tooneri ebaühtlane jaotumine, madal sinine blokeerimise efektiivsus. toote värvide erinevuses ja optilises ebastabiilsuses.

D Majandusliku väärtuse nurk:

Tooneri halva hajutamise tõttu suureneb selle kogus, mis toob kaasa kõrgemad kulud.

3.1.3 Peegeldumisvastane sinine tehnoloogia

Selleks, et pakkuda tarbijatele tervislikumat LED-valgustust, on välja töötatud uue põlvkonna peegeldus- ja sinivastane tehnoloogia, mis on vastuseks sinise blokeerimise tehnoloogia praegustele probleemidele, kasutades uusimaid kvantvalgushajuteid, et tõhusalt blokeerida suure energiaga sinine kerged HEV -d, ilma originaali muutmata Protsessi põhjal saadakse kahjuliku sinise valguse osakaalu vähendamise, kollasuse kõrvaldamise, valgusvoo suurendamise ja valguse läbilaskvuse parandamise mõju.

Kvantvalguse difusiooniaine on omamoodi granaatõuna sarnane mikro-nanomõõtmelise südamiku-kesta struktuuriga hübriidne nano-komposiitmikrosfäär. See ühendab nanomõõtmeliste kvantpunktimaterjalide ja mikromõõduliste valguse difusiooniainete funktsioonid ja eelised. Kvantmaterjalid võivad neelata suure energiaga sinist valgust. Valguse muundamise kompensatsioonifunktsiooniga on mikrosfääril valguse difusiooni efekt. Selle peegeldusvastase sinise tehnilised omadused on järgmised:

A Toote funktsiooni nurk:

Kvantvalguse hajuti on mõeldud galliumnitriidi 450 nm ergutusvalguse jaoks. Sellel on sinise blokeerimisel spetsiifilisus. See blokeerib ainult suure energiaga sinise valguse, mis on kasulik kogu sinise valguse läbimiseks, ja suure energiaga sinist valgust neelavad kvantpunktid võivad ergastada nähtavat valgust, näiteks rohelist ja kollast valgust. Seetõttu ei saavuta teise põlvkonna peegeldusvastane ja blokeeriv sinise valguse hajuti mitte ainult tervisliku valgustuse efekti, vaid võib suurendada ka valgusvoogu, vähendada valgusefektiivsust ja suurendada valguse läbilaskvust isegi võrreldes algse valgushajutiga.

B Välimus jõudluse nurk

Sinise spektri selektiivse neeldumise tõttu ja see võib erutada nähtavat valgust, näiteks pika laine sinist, rohelist ja kollast valgust, ei ole toote välimus kollakas.

C Töötlemisnurk

Sfäärilise pulbrina, millel on mikro-nano struktuur, on kvantpunkti tüüpi valgushajutil suurepärane hajutatavus ja ühilduvus. Seda saab otse baaspulbriga segada ja seejärel süstida. Töötlemistehnoloogia on järjepidev ja protsessi parameetreid pole vaja muuta.

D Majandusliku väärtuse vaatenurk

Kuna valgust hajutava aine kogus ise on väike ja nanomõõdulisi kvantpunkte saab mikrosfäärides ühtlaselt hajutada, peegelduvad ja murduvad valguslained valguse hajutavas aines mitu korda, suureneb optiline tee ja iga kasutuskord. kvantpunkt paraneb ja peegeldus suureneb. Sinise blokeerimise efektiivsus on paranenud, nii et soovitud jõudluse saavutamiseks on vaja ainult väikest kogust kvantmaterjali, optiline kvaliteet on stabiilsem, valguse hajutava aine kogus väheneb ja kulud vähenevad.

3.1.4 Kvant-tüüpi peegeldumisvastase sinise PC-valguse hajuti plaadi katsearuanne

Samades katsetingimustes võrreldi kvant-tüüpi peegeldumisvastase sinise PC-valguse hajuti, tavalise valguse hajuti ja LED-palja valguse katseparameetreid.

Joonis 1 on võrdlus palja valguse, tavalise valguse hajuti ja peegeldusvastase sinise hajuti spektritega. Peegeldumisvastase sinise difusiooniplaadi absoluutväärtus sinise ergastuse tipukõrgusel 450 nm on 14,96 mW/nm, mis on madalam kui palja valgusega (19,13 mW/nm) ja tavaliste plaatidega (17,7 mW/nm) ning suure energiaga sinise valguse spektri ala (alla 450 nm) on oluliselt vähenenud ja muud nähtava valguse piirkonnad on paranenud ning kasuliku spektri ja suure energiaga sinise valguse suhe on oluliselt suurem. On näha, et toode võib saavutada ideaalse peegeldusvastase ja sinist blokeeriva jõudluse.

Joonis 1 LED-palja valguse, tavalise personaalarvuti ja peegeldusvastase sinise PC-valguse hajuti spektri võrdlus

Kolm spektrit testivad sarnaste andmete parameetreid ja võrdlevad erinevate parameetrite andmeid. Nagu tabelist 1 näha, on AR-i sinise PC-valguse hajuti paljude parameetrite, nagu värviedastusindeks, P (W), PF, poollainepikkus, CRI jne, katseandmed põhimõtteliselt samad, mis palja valguse ja tavalise arvutiga.

Peegeldusvastase sinise arvutivalguse hajuti omadused kajastuvad andmete võrdluses tabelis 2. Selle toote absoluutne spekter on väiksem kui tühjal valgusel ja tavalisel arvutil, mis näitab, et see on blokeerinud suure energiaga sinise läbipääsu valgus ja (e (mW) ja tavaline arvuti valgushajutis Sarnane, valgusvoo suhe on suurem, mis on palja LED -valguse lähedal. Seda seetõttu, et toode võib erutada kasulikumat nähtavat valgust ja kompenseerida vähenenud suure energiaga sinise valguse energiat. Samal ajal kompenseeritakse ka pika laine sinine tuli, mis ei muuda toodet kollaseks. . Valguse efektiivsus on peaaegu 95,95 lm/W tühja valguse korral, mis on kõrgem kui 92,57 lm/W tavalise arvuti valguse hajuti korral. Peegeldusvastase sinise valguse hajuti valguse läbilaskvus on lausa 98,4%, mis on 3,7% kõrgem kui tavalise personaalarvuti 94,7%.

Mõõdetud absoluutspektri andmeid kasutatakse graafikute joonistamiseks ning palja valguse andmeid kasutatakse võrdlusalusena tavalise personaalarvuti ja peegeldusvastase sinise arvuti valguse hajuti jõudluse võrdlemiseks. Jooniselt 2 on näha, et tavalised arvutiplaadid ei saa sinist värvi blokeerida ja nähtava valguse osa nõrgeneb. Peegeldusvastane sinine PC-valguse hajuti ei saa mitte ainult tõhusalt sinist värvi blokeerida, vaid pakub ka kasulikku valguse kompenseerimise mehhanismi valguse läbilaskvuse parandamiseks.

Joonis 2 Tavalise personaalarvuti ja peegeldusvastase sinise PC-valguse hajuti spektri võrdlus

Joonisel 3 on võrreldud tavalise personaalarvuti ja peegeldumisvastase sinise PC -valguse hajuti sinist blokeerimisvõimet. Jooniselt on näha, et tootel on kõrge sinise vastupidavuse kasutegur, eriti HEV vahemikus 420-460nm, mis on inimeste tervisele kõige kahjulikum.

Joonis 3 HEV barjäärivõime võrdlus

Joonis 4 näitab peegeldumisvastase sinise blokeerimistehnoloogia kasulikku valguse kompenseerimise mehhanismi. On näha, et suurenenud kasulik valgus ja blokeeritud sinine tuli on nihutatud ja koguhulk jääb samaks. Samal ajal on pika laine kasuliku valguse lisamise tõttu valgusefektiivsus suurem kui tavalistel arvutiplaatidel.

See kompenseerimismehhanism võib osaliselt täiendada LED -lambi valge valguse puuduvat osa võrreldes päikesespektri puuduva osaga, muutes spektri rohkem

Pidev, päikese nähtavale valgusele lähemal.

Joonis 4 Spektraalse kompensatsiooni mehhanism

3.1.5 Kokkuvõte

Võttes võrdluseks tavalise valgust hajutava PC-plaadi, on peegeldumisvastasel ja sinivastasel tehnoloogial praeguse sinivastase tehnoloogiaga võrreldes ilmsed eelised ja puudused.

Kuigi praegune sinine blokeerimistehnoloogia võib sinist valgust blokeerida, lõikab see ka palju muud nähtavat valgust. Võrreldes tavaliste valgust hajutavate PC-plaatidega on kõik indikaatorid oluliselt vähenenud, valgustugevus vähenenud, valguse läbilaskvus vähenenud ja värv kollane.

Peegeldusvastane sinine tehnoloogia kasutab HEV-i kvantvalgushajutite suurepäraseid tõkkeomadusi ja kasutab kasulikku valguse kompenseerimismehhanismi, et saada peegeldusvastane sinine ja tervislik valgusefekt päikesespektrile lähemal. Võrreldes tavalise valguse hajumise PC-plaadiga ei suuda see mitte ainult blokeerida poolt suure energiaga sinisest valgusest, vaid ka valgusvoogu Φ=516,1 lm, kasvades 18,3 lm (3,7%); valgustugevus on 95,95 lm/W, kasv 3,38 lm/W (3,7%); Valguskiirus on 98,38%, kasv 3,67%.