Por qué el policarbonato es el material preferido para iluminación LED

El vidrio y los plásticos transparentes, especialmente resinas acrílicas, se han usado largo tiempo en la industria de la iluminación para diversos fines estéticos y funcionales. A medida que la industria ha evolucionado, la iluminación LED ha pasado de aplicaciones de nicho a uso comercial y residencial más generalizado, y ha habido un interés creciente en plásticos —especialmente policarbonato— debido a las propiedades del material y la versatilidad que proporciona. El policarbonato se ve ahora en una variedad de áreas en iluminación LED incluyendo lentes, ópticas, cubiertas, letras de canal, frontales de señales, globos, y difusores de luz.

Durabilidad: punto de partida para la protección de la fuente de luz

La durabilidad es el punto de partida para la protección de la fuente de luz, especialmente en exteriores. Lo que se necesita es un material resistente. Dado que la fuente de luz LED, un semiconductor de estado sólido, es un producto mucho más robusto que las fuentes de luz incandescentes tradicionales, los materiales usados para cubrir la fuente deberían ser al menos tan resistentes.

El policarbonato es mucho más resistente al impacto y menos propenso a rotura que otros materiales disponibles. Tiene una tenacidad excepcional, incluso en un amplio rango de temperaturas. El policarbonato, usado para artículos como escudos antibalas y antidisturbios, cabinas de aeronaves, y paneles antihuracán, puede soportar tremendo impacto. En general, las resinas de policarbonato son diez veces más resistentes al impacto que los acrílicos y hasta 30 veces más que el vidrio.

Gracias a esta tenacidad excepcional, el policarbonato es más fácil de trabajar y menos propenso a rotura o astillado al cortar el material en formas. En muchas aplicaciones, es posible reducir el calibre o disminuir el espesor de una pieza fabricada al usar policarbonato versus otro material. Esto resulta en reducciones de peso de pieza y coste de material, ofreciendo una solución más ecológica ya que se usa menos producto y se necesita menos energía.

Propiedades ópticas

Un LED puede ser una fuente muy brillante y unidireccional, y los fabricantes necesitan materiales que permitan que la luz brille directamente a través de una superficie para máximo brillo, o proporcionen distribución uniforme de luz sin evidencia de la fuente, para un efecto más difuso. A menudo es un equilibrio cuidadoso ajustar propiedades, porque los aditivos para difusión de luz pueden impactar la transmisión de luz, y viceversa.

La cubierta de una fuente LED regula la cantidad de luz transmitida o difundida. Los clientes buscan un material que ofrezca alta claridad y pureza muy alta para asegurar la transmisión óptima posible. Según la aplicación, los fabricantes también se preocupan por la uniformidad de la distribución de luz.

El policarbonato puede adaptarse a necesidades específicas de una aplicación a través del proceso de compounding. Transmisión de luz superior al 90% puede lograrse para resinas de policarbonato transparentes. Para resinas de policarbonato con aditivo de difusión de luz, se puede lograr excelente uniformidad de luz sobre toda la superficie de la pieza mientras se oculta la brillante fuente LED, eliminando "puntos calientes".

Estabilidad térmica

Las aplicaciones de iluminación generan calor, y la proximidad del material a la fuente de luz determina las propiedades térmicas necesarias. Aunque las luces LED son muy eficientes energéticamente, aún generan calor, particularmente para fuentes LED de mayor potencia donde las temperaturas de operación pueden alcanzar 80-110 °C. Para aplicaciones de ópticas y lentes que requieren contacto cercano con la fuente LED, se requiere un material con excelente estabilidad térmica.

Las resinas de policarbonato ofrecen estabilidad térmica superior comparada con resinas acrílicas y pueden usarse para temperaturas de uso continuo hasta 120 °C.

Resistencia a la ignición

El requisito de resistencia a la ignición, o retardancia a la llama, depende de la temperatura de operación del aparato y la distancia del medio difusor o cubierta de la fuente de luz. Las resinas de policarbonato ofrecen resistencia a la ignición superior para fuentes LED de alta potencia. Para aplicaciones de menor voltaje como Luminarias Clase 2 requiriendo UL 94 HB y V-2, el policarbonato, acrílicos, y resinas basadas en estireno como resina estireno-acrilonitrilo (SAN) pueden considerarse para lentes, cubiertas y ópticas. Para aplicaciones LED más exigentes como en Luminarias Clase 1, el requisito de material para ópticas y lentes es UL V-0@1.5-2.0mm de espesor.

El policarbonato está entre las únicas resinas plásticas transparentes que ofrecen la transmisión de luz, estabilidad térmica y resistencia a la ignición requeridas para estas aplicaciones exigentes a un coste razonable.

Flexibilidad de diseño

Una de las ventajas de la iluminación LED es la libertad que ofrece a los fabricantes para ser creativos en el diseño de producto. A diferencia de la iluminación incandescente tradicional, la industria ya no está restringida en configuración estética. Los materiales plásticos usados para alojar o cubrir la fuente LED pueden formarse en incontables formas y tamaños moldeando resinas/materiales mediante inyección y extrusión de chapa/termoformado.

El policarbonato ofrece esta opción de procesabilidad con una amplia gama de productos disponibles para requisitos de procesamiento específicos. Además, debido a la resistencia relativa del policarbonato, las piezas pueden reducirse de calibre para ahorro de peso, energía y coste.

Estabilidad UV

La exposición a una fuente de luz tiene el potencial de comprometer las propiedades de un material. En un entorno LED esta exposición puede venir de dos direcciones —la propia fuente LED, y también de la luz natural del sol. Esta exposición constante puede resultar en degradación de propiedades con el tiempo. Esto hace especialmente importante seleccionar el material adecuado para aplicaciones LED, y al formular materiales, estabilizar adecuadamente el producto contra UV para minimizar el impacto de este fenómeno.

El policarbonato ofrece varios métodos para hacerlo incluyendo aditivos y películas en capas en producto extruido.

Conclusión

La selección de un material es compleja y varios factores deben considerarse para asegurar la solución correcta para aplicaciones de iluminación LED. El policarbonato es una opción líder porque ha abordado eficazmente algunos de los desafíos más difíciles de la industria de iluminación LED. La versatilidad del material y la capacidad de personalizar propiedades resulta en una gran coincidencia para necesidades de fabricantes y moldeadores.

Sobre la empresa

Styron es una empresa global de materiales con una cartera que reúne negocios de plásticos, caucho y látex que comparten materias primas, operaciones, clientes y usuarios finales. La empresa proporciona soluciones sostenibles en industrias como electrodomésticos, automoción, construcción, alfombras, transporte comercial, electrónica de consumo, bienes de consumo, eléctrico e iluminación, médico, envases, papel y cartón, artículos de caucho, y neumáticos. La empresa anunció planes para cambiar su nombre a Trinseo, efectivo a finales de 2011.