Mengapa Polikarbonat Merupakan Bahan Pilihan untuk Lampu LED

William Marshall, Styron, Midland, MI

Kaca dan plastik transparan, khususnya resin akrilik, telah lama digunakan dalam industri pencahayaan untuk berbagai keperluan estetika dan fungsional. Seiring berkembangnya industri, pencahayaan dioda pemancar cahaya (LED) telah beralih dari aplikasi khusus ke penggunaan komersial dan residensial yang lebih umum, dan minat terhadap plastik – terutama polikarbonat – semakin meningkat karena sifat material dan keserbagunaan yang diberikannya. Polikarbonat kini terlihat di berbagai bidang pencahayaan LED termasuk lensa, optik, penutup, huruf saluran, permukaan tanda, bola dunia, dan penyebar cahaya.

Tanda menyala dan senter menggambarkan dua sifat yang dibutuhkan oleh produsen dan pembuat lampu LED saat memilih bahan — kejernihan agar memiliki transmisi cahaya yang baik, dan bahan yang memungkinkan sumber cahaya tersebar merata sehingga tidak ada bukti “titik panas” di permukaan.

Integritas mekanis dan daya tahan produk merupakan kualitas yang menyebabkan industri fokus pada polikarbonat. Fitur tertentu dari polikarbonat, seperti ketahanan panas dan transparansi, penting dalam industri pencahayaan LED. Namun karena sumber cahaya LED relatif mahal untuk diproduksi dan dapat bertahan hingga sepuluh tahun, produsen dan perancang terutama khawatir bahwa bahan yang digunakan untuk lensa cahaya, atau penutupnya, dapat bertahan dalam jangka waktu yang sama dengan sumber cahaya LED — untuk melindungi sumber cahaya yang mahal.

Berdasarkan pengujian Styron menggunakan ISO 180/A (tebal benda uji 2mm). Protokol lengkap dan hasil tersedia berdasarkan permintaan.

Artikel ini membahas pertimbangan penting saat memilih material untuk digunakan dengan solusi pencahayaan LED. Panduan ini berfokus pada manfaat polikarbonat dan alasan produsen dan pembuat cetakan menganggap polikarbonat sebagai pilihan ideal untuk digunakan dengan lampu LED.

Saat memilih polikarbonat, pertama-tama, kita perlu mempertimbangkan aplikasinya. Bagaimana polikarbonat akan digunakan? Bagaimana sumbernya akan ditempatkan? Saat ini, penggunaan sumber cahaya LED hampir tidak ada habisnya. Lampu LED dapat dilihat pada rambu etalase dan surat saluran, lampu lalu lintas, lampu tersembunyi, lampu tugas, tampilan ritel dan pendingin, lampu jalan dan area, tampilan dan monitor TV LCD, peralatan seluler, dan banyak aplikasi lainnya. Saat merancang penutup, lensa, atau optik untuk beragam aplikasi ini, kita harus mempertimbangkan kemampuan bahan — daya tahan, sifat optik, stabilitas termal, ketahanan terhadap pengapian, fleksibilitas desain, dan stabilitas UV. Apa lingkungan sumber LED? Elemen apa yang harus ditahannya? Ini adalah beberapa pertimbangan lainnya.

Daya Tahan

Daya tahan adalah titik awal perlindungan sumber cahaya, terutama di luar ruangan. Yang dibutuhkan adalah material yang tangguh. Karena sumber cahaya LED itu sendiri, yang merupakan semikonduktor solid-state, merupakan produk yang jauh lebih kuat dibandingkan sumber cahaya pijar tradisional, bahan yang digunakan untuk menutupi sumber setidaknya harus memiliki ketahanan yang sama.

Polikarbonat jauh lebih tahan benturan dan tidak mudah pecah dibandingkan bahan lain yang tersedia. Ia memiliki ketangguhan yang luar biasa, bahkan pada rentang temperatur yang luas. Polikarbonat, yang digunakan untuk barang-barang seperti perisai anti peluru dan anti huru hara, kanopi pesawat terbang, dan panel badai, dapat menahan benturan yang luar biasa. Secara umum, resin polikarbonat sepuluh kali lebih tahan benturan dibandingkan akrilik dan hingga 30 kali lebih tahan benturan dibandingkan kaca.

Karena ketangguhannya yang luar biasa ini, polikarbonat lebih mudah dikerjakan dan tidak mudah pecah atau terkelupas saat bahan dipotong menjadi bentuk. Dalam banyak aplikasi, dimungkinkan untuk menurunkan atau mengurangi ketebalan bagian fabrikasi saat menggunakan polikarbonat dibandingkan bahan lain. Hal ini menghasilkan pengurangan berat komponen dan biaya material, sehingga menawarkan solusi yang lebih ramah lingkungan karena lebih sedikit produk yang digunakan dan lebih sedikit energi yang dibutuhkan.

Properti Optik

Berdasarkan pengujian Stryon menggunakan ASTM D 1003. Protokol lengkap dan hasil tersedia berdasarkan permintaan.

LED bisa menjadi sumber yang sangat terang dan searah, dan produsen memerlukan bahan yang memungkinkan cahaya bersinar langsung melalui permukaan untuk kecerahan maksimum, atau memberikan distribusi cahaya yang seragam tanpa bukti sumber cahaya, untuk efek yang lebih tersebar. Penyesuaian properti sering kali memerlukan keseimbangan yang cermat, karena bahan tambahan untuk difusi cahaya dapat memengaruhi transmisi cahaya, dan sebaliknya.

Berdasarkan pengujian Stryon menggunakan metode sebagai berikut:Vicat Softening Point, ISO 306B (B/50); Suhu Deflecton Panas (HDT), ISO 75 (1,82 MPa, tidak dianil); Laju Aliran Massa Leleh (MFR), ISO 1133 (300°C/1,2 kg). Protokol lengkap dan hasil tersedia berdasarkan permintaan.

Penutup sumber LED mengatur jumlah cahaya yang ditransmisikan atau disebarkan. Pelanggan mencari material yang menawarkan kejernihan tinggi dan kemurnian sangat tinggi untuk memastikan transmisi cahaya seoptimal mungkin. Tergantung pada aplikasinya, produsen juga memperhatikan keseragaman distribusi cahaya.

Polikarbonat dapat disesuaikan dengan kebutuhan spesifik untuk suatu aplikasi melalui proses peracikan. Transmisi cahaya lebih dari 90 persen dapat dicapai untuk resin polikarbonat transparan. Untuk resin polikarbonat yang mengandung aditif difusi cahaya, keseragaman cahaya yang sangat baik dapat dicapai di seluruh permukaan komponen sekaligus menyembunyikan sumber cahaya LED yang terang, sehingga menghilangkan “titik panas”.

Stabilitas Termal

Aplikasi pencahayaan menghasilkan panas, dan kedekatan material dengan sumber cahaya menentukan sifat termal yang dibutuhkan. Meskipun lampu LED sangat hemat energi, namun tetap menghasilkan panas, terutama untuk sumber lampu LED bertenaga tinggi yang suhu pengoperasiannya dapat mencapai 80 – 110 °C. Untuk aplikasi optik dan lensa yang memerlukan kontak dekat dengan sumber LED, diperlukan material dengan stabilitas termal yang sangat baik.

Resin polikarbonat menawarkan stabilitas termal yang unggul dibandingkan resin akrilik dan dapat digunakan untuk suhu penggunaan terus menerus hingga 120 °C.

Ketahanan Pengapian

Persyaratan ketahanan penyalaan, atau ketahanan api, bergantung pada suhu pengoperasian peranti dan jarak media penyebaran, atau penutup, dari sumber cahaya. Resin polikarbonat menawarkan ketahanan penyalaan yang unggul untuk sumber cahaya LED bertenaga tinggi. Untuk aplikasi tegangan rendah seperti Luminer Kelas 2 yang memerlukan persyaratan mudah terbakar UL 94 HB dan V-2, polikarbonat, akrilik, dan resin berbahan dasar stirena seperti resin stirena-akrilonitril (SAN) dapat dianggap sebagai bahan untuk lensa, penutup, dan optik. Untuk aplikasi pencahayaan LED yang lebih menuntut seperti pada Luminer Kelas 1, persyaratan material untuk optik dan lensa adalah UL V-0@1.5 – ketebalan 2.0 mm.

Polikarbonat adalah satu-satunya resin plastik transparan yang menawarkan transmisi cahaya, stabilitas termal, dan ketahanan pengapian yang diperlukan untuk aplikasi berat ini dengan biaya yang wajar.

Fleksibilitas Desain

Salah satu keunggulan pencahayaan LED adalah kebebasan yang ditawarkan kepada produsen untuk berkreasi dalam desain produknya. Berbeda dengan lampu pijar tradisional, industri pencahayaan tidak lagi dibatasi pada konfigurasi estetika. Bahan plastik yang digunakan untuk wadah atau penutup sumber LED dapat dibentuk menjadi berbagai bentuk dan ukuran dengan membentuk resin/bahan melalui proses pencetakan injeksi dan ekstrusi lembaran/thermoforming.

Polycarbonate menawarkan opsi kemampuan proses ini dengan beragam produk yang tersedia untuk kebutuhan pemrosesan spesifik. Selain itu, karena kekuatan relatif polikarbonat, suku cadang dapat dikurangi bobotnya, energinya, dan penghematan biayanya.

Stabilitas UV

Paparan terhadap sumber cahaya berpotensi membahayakan sifat suatu material. Dalam lingkungan LED, paparan ini dapat datang dari dua arah — sumber LED itu sendiri, dan juga dari cahaya alami matahari. Paparan yang terus-menerus ini dapat mengakibatkan degradasi properti seiring berjalannya waktu. Hal ini menjadikan pemilihan bahan yang tepat untuk aplikasi LED menjadi sangat penting, dan ketika memformulasi bahan, produk harus distabilkan dengan baik oleh sinar UV untuk meminimalkan dampak fenomena ini.

Polikarbonat menawarkan sejumlah metode untuk melakukan hal ini termasuk aditif dan lapisan film dalam produk ekstrusi.

Pemilihan material merupakan hal yang rumit dan sejumlah faktor harus dipertimbangkan untuk memastikan solusi yang tepat untuk aplikasi pencahayaan LED. Polikarbonat adalah pilihan material utama karena secara efektif mengatasi beberapa tantangan tersulit dalam industri pencahayaan LED. Keserbagunaan bahan dan kemampuan untuk menyesuaikan properti menghasilkan kesesuaian yang baik untuk kebutuhan produsen dan pembuat cetakan.

Tentang Perusahaan

Styron adalah perusahaan material global dengan portofolio produk yang menyatukan bisnis plastik, karet, dan lateks yang berbagi bahan baku, operasi, pelanggan, dan pengguna akhir. Perusahaan ini menyediakan solusi berkelanjutan dalam industri seperti peralatan rumah tangga, otomotif, bangunan dan konstruksi, karpet, transportasi komersial, elektronik konsumen, barang konsumsi, listrik dan penerangan, medis, pengemasan, kertas dan kertas karton, barang karet, dan ban. Perusahaan telah mengumumkan rencana untuk mengubah nama perusahaannya menjadi Trinseo, efektif pada akhir tahun 2011.