پراکندگی نور، انتشارات سخت دیودهای نوری (LED) را به نوری یکنواخت تبدیل میکند و کمرنگی را در مقایسه با دیودهای نوری بدون پوشش ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش میدهد (انجمن مهندسی روشنایی، ۲۰۲۳). این اثر پراکندگی راحتی بصری را در فضاهای کاری و زندگی بهبود میبخشد و در عین حال ۸۵ تا ۹۲ درصد از خروجی لومن اولیه را حفظ میکند؛ بنابراین، روشنایی پراکنده هم کارآمد است و هم کاربرپسند.
لولههای سیلیکونی شفاف ۹۲ تا ۹۵ درصد از نور را با حداقل شکست عبور میدهند و پرتوی متمرکزی تولید میکنند. در مقابل، انواع مات از ذرات ریز داخلی برای پراکندن فوتونها در زاویه وسیع ۱۲۰ تا ۱۶۰ درجه استفاده میکنند. این تفاوت ساختاری کاربردهای متمایز آنها را تعیین میکند:
| اموال | سیلن شفاف | سیلیکون مات |
|---|---|---|
| میزان عبور نور | 93% | 68% |
| زاویه پراکندگی | 15° | 140° |
| روشنایی درکشده | کنتراست بالا | یونیفرم |
انتخاب بین مواد به این بستگی دارد که آیا روشنایی یا نرمی اهمیت بیشتری دارد.
بر اساس مجله طراحی هتلها و مراکز اقامتی در سال گذشته، حدود سهچهارم متخصصان روشنایی که روی پروژههای هتل و خانه کار میکنند، برای ایجاد فضای مناسب از لولههای سیلیکونی مات استفاده میکنند. این لولهها واقعاً نقاط درخشان ناخواسته صادر شده از دیودهای نوری (LED) را تا حدود 90 درصد کاهش میدهند. این بدین معناست که بدون درخشش شدید و نامطبوع، نوری یکنواخت در فضا ایجاد میشود. بیشتر تولیدکنندگان دمای رنگی در محدوده زرد گرم 2700 کلوین تا سفید تیز و روشن 4000 کلوین ارائه میدهند. نور گرم فضایی دوستداشتنی و آرامشبخش ایجاد میکند که برای اتاقهای خواب یا سالنهای استراحت که مردم میخواهند در آن آرامش بگیرند، بسیار مناسب است. گزینههای سردتر در حمامهای معاصر یا آشپزخانهها عملکرد بهتری دارند که در آن خطوط تمیز و نورپردازی دقیق اهمیت بیشتری دارد.
فضاهای تجاری معمولاً به دنبال داشتن 70 تا 80 درصد پراکندگی نور هستند تا راحتی چشم را در طول قرار گرفتن طولانیمدت در معرض نور فراهم کنند. نصبهای معماری اغلب بخشهای شفاف و کدر را با هم ترکیب میکنند — تکنیکی که توسط تولیدکنندگان پیشرو معرفی شده است — تا ویژگیهای ساختاری را برجسته کرده و در عین حال نورپردازی محیطی یکنواختی ایجاد کنند. این رویکرد ترکیبی، دقت زیباییشناختی را با سلامت بصری متعادل میکند.
لولههای سیلیکونی شفاف الایدی در واقع حدود ۳۰ درصد نور بیشتری نسبت به نمونههای مات خود تولید میکنند و طبق آزمایشهای اخیر انجامشده توسط شرکت مواد نئون در سال ۲۰۲۴، به سطح چشمگیری معادل ۱۵۰ لومن بر وات میرسند. از آنجا که این لولههای شفاف نور بسیار زیادی را انتقال میدهند، در مکانهایی مانند ویترین فروشگاهها و کف کارخانهها که حداکثر نوردهی اهمیت زیادی دارد، عملکرد بسیار خوبی دارند. حال آنکه سیلیکون مات از نظر روشنایی کمی کمتر است و بازدهی آن حدود ۲۵ تا ۴۰ درصد پایینتر قرار دارد، اما آنچه را که از نظر خروجی خام از دست میدهد، با توزیع یکنواختتر نور جبران میکند. به همین دلیل بسیاری از فضاهای اداری و گالریهای موزه ترجیح میدهند از این نوع استفاده کنند، چرا که سایههای تیز کمتری ایجاد میکند و عموماً در طی دورههای طولانی مواجهه، برای چشم راحتتر است.
شفافیت نوری سیلیکون شفاف ناشی از ضریب شکست ۱٫۴۱ که پراکندگی داخلی را محدود میکند. لولههای کدر دارای سطوح ریزمتنجر شده (ضریب شکست: ۱٫۳۸) هستند که نور را بهطور مؤثری پراکنده میکنند اما خروجی خام را کاهش میدهند. تفاوتهای کلیدی در زیر خلاصه شدهاند:
| اموال | سیلن شفاف | سیلیکون مات |
|---|---|---|
| شاخص شکست | ۱٫۴۱ ±۰٫۰۲ | ۱٫۳۸ ±۰٫۰۳ |
| متنور سطح | 滑顺 | ریز-زبرشده |
| عبور لومن | 92–96% | 55–68% |
| الگوی پراکندگی | پرتو جهتدار | پراکندگی وسیع ۱۴۰° |
انتخاب ماده مستقیماً بر عملکرد و هدف طراحی تأثیر میگذارد.
در سال 2023، کنسرسیومهای تحقیقاتی سطوح نانوساختار سیلیکونی توسعه دادند که باعث کاهش 18 درصدی بازتابهای داخلی و دستیابی به شفافیت نوری 93 درصد میشوند. این فرمولبندیها انعطافپذیری خود را حفظ کرده و در برابر کدرشدگی ناشی از تابش UV مقاوم هستند—و بدین ترتیب یکی از ضعفهای عمده در نمایشگرهای نئون بیرونی را برطرف میکنند. طراحیهای ترکیبی جدید اکنون ذرات هدایتکننده نور را ادغام میکنند تا اثربخشی را بدون تضعیف شفافیت بهبود بخشند و راهحلهایی روشنتر و با دوامتر ارائه دهند.
مهندسان راههایی برای مقابله با لکههای درخشان آزاردهنده در لولههای شفاف با استفاده از این عدسیهای میکرو منشوری خاص یافتهاند. این ترفندهای نوری واقعاً حدود ۲۲ درصد از شدت نور مرکزی را جذب کرده و آن را به سمت نواحی تاریکتر پراکنده میکنند. آزمایشهای واقعی در انبارها در سال ۲۰۲۳ نیز نتایج بسیار قابل توجهی نشان دادند. روشنایی برای افرادی که در اطراف حرکت میکردند بسیار یکنواختتر به نظر میرسید، به طوری که از نظر یکنواختی ظاهری حدود ۴۰ درصد بهبود داشت، در حالی که همچنان بیشتر روشنایی اولیه (حدود ۸۵ درصد) حفظ شده بود. هنگامی که به چیزی نیاز داریم که بتواند دو کار را همزمان انجام دهد، رویکرد دیگری وجود دارد که ارزش بررسی دارد. سیستمهایی که لولههای شفاف را با یک لایه پراکننده اضافی ترکیب میکنند، عملکرد بهتری نسبت به راهحلهای کاملاً کدر دارند. آزمایشهای منتشر شده در مجله مواد نوری (Optical Materials Review) در سال گذشته نشان داد که این سیستمهای ترکیبی به طور کلی بین ۱۵ تا ۱۸ درصد بازده بهتری ارائه میدهند.
LEDهای بدون محافظ در فضاهای تجاری اغلب نور خیرگی با شدت بیش از 2500 کاندلای بر متر مربع ساطع میکنند—تقریباً سه برابر حد توصیهشده برای رفاه بصری (IESNA 2023). این امر مشکلات قابل توجهی ایجاد میکند: 58 درصد از کارکنان دفاتر به طور مکرر از کشیدگی چشم شکایت دارند و بهرهوری در فروشگاهها به طور متوسط 12 درصد در شرایط نورپردازی بدون پراکندهکننده کاهش مییابد.
پراکندهکنندههای سیلیکونی مات با ترکیب بافتهای ریز سطحی و ذرات داخلی، نور را بهصورت یکنواخت پراکنده میکنند. این فرآیند دو مرحلهای، خیرگی را نسبت به لولههای شفاف 87 درصد کاهش میدهد، در حالی که 92 درصد از لومنهای اولیه را حفظ میکند. نسخههای پیشرفتهتر با الگوهای دقیق هدایت نور، به رتبهبندی یکنواخت خیرگی (UGR) زیر 16 میرسند—معیار محیطهای عاری از خیرگی.
مطالعهای 18 ماهه در 23 دفتر بازسازیشده نشان داد که پس از نصب روکشهای سیلیکونی پراکننده، بهبود قابل توجهی حاصل شد:
| METRIC | قبل از پراکنندهها | پس از پراکنندهها |
|---|---|---|
| شکایات از خیرگی | 41 درصد از کارکنان | 6 درصد از کارکنان |
| خوانایی صفحه نمایش | 2.8/5 | 4.3/5 |
| مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع | مبنای 100٪ | 87 درصد سطح پایه |
کاهش انتشار حرارت، بارهای سرمایشی را کاهش داد، در حالی که شفافیت بصری بهبودیافته، عملکرد وظایف را افزایش داد.
طراحان کاهش اندک در انتقال نور (۸ تا ۱۵ درصد) را در مقابل مزایای ارگونومیک قابل توجه وزن میکنند. در سیستمهای روشنایی بهداشتی و معماری، نور پراکنده با شدت ۳۰۰ تا ۴۰۰ لوکس شفافیت بصری بهتری نسبت به بیش از ۵۰۰ لوکس از منابع بدون پراکندگی فراهم میکند، زیرا از خستگی شبکیه ناشی از کنتراست جلوگیری کرده و تمرکز طولانیمدت را پشتیبانی میکند.
لولههای سیلیکونی شفاف میتوانند تا ۴۰ درصد از شفافیت نوری خود را در عرض دو سال استفاده در فضای باز به دلیل اکسیداسیون از دست بدهند، بر اساس مطالعهای در سال ۲۰۲۲ درباره تخریب پلیمرها. بدون افزودنیهای ضد اشعه ماوراء بنفش، نور خورشید واکنشهای شیمیایی را تحریک میکند که منجر به زردشدگی میشود و وفاداری رنگ دیودهای نوری (LED) را تحریف کرده و کیفیت زیبایی آن را کاهش میدهد.
سیلیکون شفاف ۸۵ درصد بیشتر از گزینههای کدر، تابش ماوراء بنفش را جذب میکند و تجزیه مولکولی را در دمای بالاتر از ۱۰۴ درجه فارنهایت (۴۰ درجه سانتیگراد) تسریع میکند. برای مقابله با این مشکل، تولیدکنندگان پیشرو ذرات نانویی سیلیس را به فرمولاسیونهای با عبوردهی بالا اضافه کردهاند که این امر پایداری حرارتی را بهبود بخشیده و عمر مفید آن در فضای باز را به مدت ۱۸ تا ۲۴ ماه افزایش داده است.
آزمایشهای مستقل از نمایشگرهای LED سیلیکونی شفاف در مناطق گرمسیری نشان داد که پس از سه سال، سطح کدری (⊗HAZE ≥ 30%) ایجاد میشود. واحدهایی که در معرض نور مستقیم خورشید قرار داشتند، ترکهای ریز سطحی نیز نشان دادند که این امر باعث کاهش ۲۲ درصدی کارایی نوری نسبت به نصبهای جدید شد.
پلیمرهای سیلیکونی اصلاحشده با فنیل اکنون میزان زردشدگی را تا ۶۵٪ کاهش میدهند و در عین حال همچنان به ۹۲٪ شفافیت نوری دست یافتهاند. پوششهای ترکیبی که شامل نانوذرات اکسید سریم و لایههای مانع دارای ارگانوسیلان هستند، از لولههای سیلیکونی نورپرداز شفاف در برابر تابشهای UV-A و UV-B محافظت میکنند و به این ترتیب عوامل اصلی تخریب را هدف قرار میدهند. این نوآوریها بهطور قابل توجهی طول عمر را افزایش دادهاند بدون آنکه از شفافیت کاسته شود.
EN