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复合材料在LED中的应用 让全新汽车设计成为可能
发布日期:2015-07-06  来源:中国塑料机械网  浏览次数:1997
 
  近年来,LED技术经历了巨大的发展,并在各个生活领域得到了大量应用。由于LED设计紧凑,能效高,经久耐用,逐渐取代了传统照明。
  灯具行业同样也日渐采用LED技术。除了设计自由度高,经济性也是重要的考虑因素。LED只需要使用传统灯具一小部分能源即可获得同样水平的照度。因此,LED最终会对减少能耗做出重大贡献。
  设计及安全性
  在汽车行业,有了LED,全新的设计理念成为可能,对品牌和形式外观产生了重大影响。今天的制造商,采用LED技术,赋予车辆一种“脸面”,以便让人了解功能性操作元件或为汽车内部创造更为令人愉快的环境。
      
                                       LED技术进步 让全新汽车设计成为可能
  LED技术为用户和消费者带来了各种便利,因此,我们就不会对位于德国汉堡的Albis塑料公司内部的专家为何很早就开始关注这一趋势,并开发出合适的产品感到奇怪了。
  环境照明器件,用另一种说法,即汽车内部任何非直接形式的照明,吸引了设计师越来越多的兴趣。设计趋势从纯粹的搜寻功能走向“居家氛围”。以尽可能少的亮度损失,完成长距离的导光,同时,汽车内部也更多采用均匀的发光。为此,需要具有纯净、透明(光学波导器件)的到漫反射的、发散(柔光镜)的,甚至是高度反射和不透光(反射器)的完整的带宽。LED色彩的多样性和流明度可根据驾驶人员个人的感觉来调节氛围。这有望提高夜间驾驶的安全性和舒适性。
       车辆外部照明系统同样也得到了持续的改进,不仅提高了夜间行车的安全性,同时还为企业创造了独特的设计。LED日间行车灯、LED前大灯和复杂的导向灯所需的材料要求能满足当今灯具制造的高要求。特种聚碳酸酯制成的柔光镜可获得高的光输出率,却不会耀眼。非结晶和部分结晶塑料中添加智能填料降低了前后灯反射器的成本,但不会明显影响光的输出。Albis塑料公司还在开发更高端的复合材料,满足要求日渐提升的车灯的需求。
  信息的可视化
  在汽车应用中,照明扮演着重要的角色。特别在汽车内部元件和系统中,更是如此。如,为了让驾驶人员容易看清信息,应该尽可能提高汽车内部的仪器组照明度。而这可以通过在仪器组内部安装反射镜来实现。除了满足这个区域的机械和热性能要求,还必须具有特别高的尺寸稳定性,以及对所用光源具有高反射率。
  为了满足这种要求,Albis塑料公司开发出了基于多种热塑性塑料的特种Alcom LB(光阻)材料。该材料具有高光泽,白度很高,反光率达到97%。
  除了仪器组的光照度高外,为驾驶人员提供清晰的信息展示也非常重要。打个比方,如果,比如,当油量低的时候,触发显示“加油”信息,同时附近不会有其它符号亮起。越来越小的安装空间使得仪器组中各个不同指示灯空间只能用非常薄的墙壁隔离开来(有的时候只有0.5mm厚)。而且,“纯白色”材料的透光性相对高,特别容易让灯光中的红色波穿越到相邻灯所在的空间。Albis塑料公司接受了这一挑战,开发出以智能色彩配方为基础的产品,不会穿过哪怕是0.5mm的壁厚。光的整个透过率一般低于0.6%。
  汽车上使用照明的区域一般包括多个照明按钮,按钮采用不透明材料制成,在上面涂上所需的按钮颜色(如,黑色或银色)。实际的按钮标识再用激光进行处理,以便露出不透明的基材。Albis塑料公司开发出各种基于聚碳酸酯(PC)和其它不透明热塑性塑料的Alcom LD(光漫反散)牌号。
  这个领域的应用需求非常多样化。按钮没有亮(日间设计),标识与按钮所涂的颜色对比强烈,此时应特别小心。银色涂层按钮意味着需要用深色,同时应用不透明材料。另一方面,在灯亮的情况下(夜间设计),应小心标识与所选的LED的颜色一样,也要小心下方的热源产生“热点”。而且,还需要驾驶人员——不管其身高如何,以及前排乘客可以同样清楚地看到按钮上的信息。因此,所用材料应很不透明、光照均匀性非常好。灯的排放应能确保光能够均匀地向前发射,只有很少的损失。这可以通过不同分散剂的混合使用实现。如,必须使用一定的颜料,以确保在有黑色和银色按钮相邻排放时,夜间模式的灯光标识的亮度和色彩定位应一致。
  有这样的特例:使用了白色的LED来照亮按钮,使白天和夜间模式的按钮标识均呈现白色。由于白色LED元件包含各种不同波长的光元素,白色LED的光会在白色照明按钮中发生色彩变化,因为白色LED灯的蓝色元素被白色按钮材料“吞”掉了。在夜间模式,尽管使用的是白色的LED,但还是创造出了泛黄色的标识。为了让标识的颜色更多变回到白色,材料经受了“色彩变化发展”。通过一组精选的颜料组合,可以在白天模式的白色标志和夜间模式同样白色的标志之间取得最大的平衡。
  所获知识的转移
  汽车行业所获得的知识越来越向着家用电气和照明行业转移。如Alcom LB,也已经成功用于应急灯外壳罩安全灯。反射性好的阻燃聚碳酸酯可确保将光导向需要的地方:象形图。不需要采用任何辅助手段(如金属屏)就可以防止光源扰人地穿过外壳。光的遮蔽属性也是一个重要标准,这也是医院灯光解决方案开发商及供应商奥地利多恩比恩的Zumtobel集团公司为何选用防静电Alcom LB生产射灯联接环的原因。
  用Alcom光阻隔材料为替代金属化反射镜提供了创新应用解决方案。根据Alcom LB等级的不同,反射率最高可达97%,从而可以省去铝金属化生产化环节,同时也相应节约了大量的时间与成本。根据温度耐受能力的不同,Alcom LB可以采用各种不同塑料制成,如ABS、PC、(PC ABS)混合材料、PBT和PP。
  产品Alcom LB 和Alcom LD同时也是家电如咖啡机或洗衣机等图标和功能照明的理想组合。由于它们具有很高的反射性,Alcom LB的光照提高了光源的效率,与Alcom LD外壳相结合,确保照明的均匀性和标识的易见性,并可以与周围环境很好地隔离开来,即便壁厚很低,也是如此。
  Alcom LD具有高透明性,光的分布也均匀,这避免了LED的局部光渗透,或“热点”,并实现了均匀照明。由于聚碳酸酯具有高抗冲击性,Alcom LD特别适合生产抗冲击灯罩。因此用聚碳酸酯型Alcom LD制成的工作灯可以满足DIN EN 60598-1(VDE 0711-1)第4.13.4点关于严苛环境下灯的应用要求。
  通过利用Alcom LDM(不易产生光的漫反射)可以获得光亮的挤塑型材、片材和管材。而采用Alcom LC(集光)可以获得设计感。采用这些特种着色材料,可通过部件表面收集光,再将这些光通过边缘着色密度高的边或肋释放到需要的点。
  精细部件的防护
  LED反射镜和电子元器件将电能损失转化成热能。为了确保部件使用寿命长,或防止先行失效,必须使这些热量耗散出去。因此,现在的热管理系统中越来越多采用专门开发的导热性塑料。为此,隔热型塑料进行了导热改性。此处关键的是,在导热塑料复合材料中选用了导热性填料(如陶瓷、矿物填料、石墨或金属)。
  廉价填料如铝和锌氧化物的缺点是,其相对硬度较高,容易导致生产用挤塑头或注塑机或注塑模具在复合加工过程中的磨损。Albis塑料公司现在避免采用磨损性和有毒的填料,目的是保护机器和模具。公司主要使用可以获得高导热性能,同时机械性能又在可接受范围内、不会产生过高磨损的填料。
  尼龙6和尼龙66是成为这些填料基材的最常用导热性改性塑料。由于半结晶度高、填料吸收性好,这些塑料的导热性能高于添加了同样填料成分的非结晶塑料(如聚碳酸酯和PC ABS)。Albis公司导热塑料系列Alcom T-Conductive可以分成两大组:导热和导电型材料(Alcom TCE)以及隔热、绝缘材料(Alcom TCD)。Alcom TC的主要应用领域是或电子元器件和LED元件如反射镜的散热片或灯罩。
  导热性塑料的优势在于,避免了热点的形成,可以保护精细元件、延长使用寿命,提高了设计自由度。
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关键词: 聚碳酸酯 复合材料

 
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