Por Que Policarbonato é o Material Preferido para Iluminação LED

Vidro e plásticos transparentes, especialmente resinas acrílicas, têm sido usados por muito tempo na indústria de iluminação para vários propósitos estéticos e funcionais. Conforme a indústria evoluiu, a iluminação por diodo emissor de luz (LED) passou de aplicações de nicho para uso comercial e residencial mais amplo, e houve um interesse crescente em plásticos — especialmente policarbonato — devido às propriedades do material e à versatilidade que proporciona. Policarbonato agora é visto em uma variedade de áreas em iluminação LED incluindo lentes, ópticas, coberturas, letras de canal, faces de sinais, globos e difusores de luz.

A integridade mecânica e durabilidade do produto são as qualidades que fizeram a indústria focar no policarbonato. Certas características do policarbonato, como resistência ao calor e transparência, são importantes na indústria de iluminação LED. Mas como a fonte de luz LED é relativamente cara de produzir e pode durar até dez anos, fabricantes e designers estão principalmente preocupados que o material usado para a lente ou cobertura da luz aguente pelo mesmo tempo que a fonte de luz LED dura — para proteger a fonte de luz cara.

Este artigo discute considerações importantes ao selecionar um material para uso com soluções de iluminação LED. Foca nos benefícios do policarbonato e por que fabricantes e moldadores consideram o policarbonato uma escolha ideal para uso com iluminação LED.

Ao selecionar policarbonato, primeiro e acima de tudo, precisa-se considerar a aplicação. Como o policarbonato será usado? Como a fonte será alojada? Hoje, os usos de fontes de luz LED são quase infinitos. Luzes LED podem ser vistas em letreiros de lojas e letras de canal, sinais de trânsito, luzes embutidas, luzes de tarefa, displays de varejo e refrigerados, luzes de rua e área, displays e monitores de TV LCD, eletrodomésticos móveis e muitas outras aplicações. Ao projetar coberturas, lentes ou ópticas para essas aplicações variadas, deve-se considerar as capacidades dos materiais — durabilidade, propriedades ópticas, estabilidade térmica, resistência à ignição, flexibilidade de design e estabilidade UV. Qual é o ambiente da fonte LED? Quais elementos ela precisa suportar? Estas são outras considerações.

Durabilidade

Durabilidade é o ponto de partida para proteção da fonte de luz, especialmente ao ar livre. O que é necessário é um material que seja resistente. Como a fonte de luz LED em si, um semicondutor de estado sólido, é um produto muito mais robusto que fontes de luz incandescentes tradicionais, os materiais usados para cobrir a fonte devem ser pelo menos tão resilientes.

Policarbonato é muito mais resistente a impacto e menos propenso a quebra que outros materiais disponíveis. Tem resistência excepcional, mesmo em uma ampla faixa de temperatura. Policarbonato, usado para itens como escudos à prova de balas e antidistúrbios, copas de aeronaves e painéis de furacão, pode suportar tremendo impacto. Em geral, resinas de policarbonato são dez vezes mais resistentes a impacto que acrílicos e até 30 vezes mais resistentes a impacto que vidro.

Devido a esta resistência excepcional, policarbonato é mais fácil de trabalhar e menos propenso a quebra ou lascamento ao cortar o material em formas. Em muitas aplicações, é possível reduzir a espessura ou diminuir a espessura de uma peça fabricada ao usar policarbonato versus outro material. Isso resulta em redução de peso da peça e custo de material, o que oferece uma solução mais ambientalmente amigável devido ao fato de que menos produto está sendo usado e uma quantidade reduzida de energia é necessária.

Propriedades Ópticas

Um LED pode ser uma fonte muito brilhante e unidirecional, e fabricantes precisam de materiais que tornem possível a luz brilhar diretamente através de uma superfície para brilho máximo, ou forneçam distribuição uniforme de luz sem evidência da fonte de luz, para um efeito mais difuso. Frequentemente é um equilíbrio cuidadoso ajustar propriedades, porque aditivos de material para difusão de luz podem impactar transmissão de luz, e vice-versa.

A cobertura de uma fonte LED regula a quantidade de luz que é transmitida ou difusa. Clientes buscam um material que ofereça alta clareza e pureza muito alta para garantir a transmissão de luz ótima possível. Dependendo da aplicação, fabricantes também se preocupam com a uniformidade da distribuição de luz.

Policarbonato pode ser adaptado a necessidades específicas para uma aplicação através do processo de compounding. Transmissão de luz maior que 90 por cento pode ser alcançada para resinas de policarbonato transparentes. Para resinas de policarbonato contendo aditivo de difusão de luz, excelente uniformidade de luz pode ser alcançada sobre toda a superfície da peça enquanto esconde a fonte de luz LED brilhante, eliminando "pontos quentes".

Estabilidade Térmica

Aplicações de iluminação geram calor, e a proximidade do material à fonte de luz determina as propriedades térmicas necessárias. Embora luzes LED sejam muito eficientes energeticamente, ainda geram calor, particularmente para fontes LED de maior potência onde temperaturas de operação podem alcançar 80–110 °C. Para aplicações de ópticas e lentes requerendo contato próximo à fonte LED, um material com excelente estabilidade térmica é requerido.

Resinas de policarbonato oferecem estabilidade térmica superior comparada a resinas acrílicas e podem ser usadas para temperaturas de uso contínuo até 120 °C.

Resistência à Ignição

A exigência para resistência à ignição, ou retardância a chamas, depende da temperatura de operação do aparelho e da distância do meio difusor, ou cobertura, da fonte de luz. Resinas de policarbonato oferecem resistência à ignição superior para fontes de luz LED de alta potência. Para aplicações de voltagem mais baixa como Luminárias Classe 2 requerendo requisitos de inflamabilidade UL 94 HB e V-2, policarbonato, acrílicos e resinas baseadas em estirênicos como resina estireno-acrilonitrila (SAN) podem ser considerados como materiais para lentes, coberturas e ópticas. Para aplicações de iluminação LED mais exigentes como em Luminárias Classe 1, a exigência de material para ópticas e lentes é UL V-0@1.5–2.0mm de espessura.

Policarbonato está entre as únicas resinas plásticas transparentes que oferecem a transmissão de luz, estabilidade térmica e resistência à ignição requeridas para estas aplicações exigentes a um custo razoável.

Flexibilidade de Design

Uma das vantagens da iluminação LED é a liberdade que oferece fabricantes para serem criativos em seu design de produto. Diferente da iluminação incandescente tradicional, a indústria de iluminação não está mais restrita em configuração estética. Materiais plásticos usados para alojar ou cobrir a fonte LED podem ser formados em incontáveis formas e tamanhos moldando resinas/materials através de injeção e processos de extrusão de chapa/termoformagem.

Policarbonato oferece esta opção de processabilidade com uma ampla gama de produtos disponíveis para requisitos específicos de processamento. Além disso, devido à resistência relativa do policarbonato, peças podem ser redimensionadas para economia de peso, energia e custo.

Estabilidade UV

Exposição a uma fonte de luz tem potencial para comprometer as propriedades de um material. Em um ambiente LED esta exposição pode vir de duas direções — a própria fonte LED, e também da luz natural do sol. Esta exposição constante pode resultar em degradação de propriedades ao longo do tempo. Isso torna especialmente importante selecionar o material certo para aplicações LED, e ao formular materiais, estabilizar UV adequadamente o produto para minimizar o impacto deste fenômeno.

Policarbonato oferece vários métodos para fazer isso incluindo aditivos e filmes em camadas em produto extrudado.

A seleção de um material é complexa e vários fatores devem ser considerados para garantir a solução certa para aplicações de iluminação LED. Policarbonato é uma escolha líder de material porque efetivamente abordou alguns dos desafios mais difíceis da indústria de iluminação LED. A versatilidade do material e a capacidade de personalizar propriedades resulta em uma ótima correspondência para necessidades de fabricantes e moldadores.