積分球涂料原理和選用
本文根據Avian Technologies LLC 公司 CTO Art Springsteen Ph.D.在CORM 2009年的講座翻譯、整理。
CORM:Council for Optical Radiation Measurements
積分球公式
由積分球公式可知,如果積分球涂料的反射率較低,如80%左右的時候,測試結果對積分球反射率的變化最不敏感,也就是說,在80%反射率的涂料,當反涂層的反射率由于各種原因發生變化時,對測試結果的影響最小。這種涂料的缺點就是lower throughput,但是對于大多數的燈具、燈泡來講,這個不是問題。
80%反射率的涂料,相對于95%-99%的涂料只能說是“灰”涂料。
對于反射率涂料來講,需要經常更新涂層,以保持反射率。
理想的積分球涂料應該具備幾個性能:
- 高朗伯特性(較好的漫反射特性)
- 在波長較寬的范圍內具有高反射率
- 高度穩定
- 容易施工
- 容易去除
積分球的發展歷史:
Principle of Optics 在1934年提到了積分球的原理以及對內壁涂料的配方說明:對于積分球體內部涂層最重要的是涂料應該具有完美的漫反射特性,而且是非選擇性的漫反射。使得在球體內部反復的反射下而不會改變光的顏色,這個涂料含有標準的氧化鋅顏料。如下:
成分 比重
變性酒精: 100
無色賽璐珞: 10
樟腦 : 15
先將樟腦溶解在酒精中然后添加賽璐珞直到10個小時后賽璐珞溶解為止,并且將酒精蒸發。
后來,涂料配方改進如下
成分 比重
纖維素漆 4
酒精 1
氧化鋅 1
攪拌這種混合物直到一個合適的粘度為止,這大概需要一個多小時。然后再加兩份的酒精和一到兩份的水,松節油。酒精加到里面主要是為了延緩松節油的干燥。
常用的在噴涂白涂料的工藝,一般會推薦使用氧化鎂工藝,并對噴涂的表面進行霧化處理。這種工藝主要使用金屬鎂,利用其與氧氣燃燒,凝聚在球壁上。在處理氧化鎂涂層時,要特別小心防止變為黃色的MgN3
以上工藝在積分球上已經很少使用了。
常用噴涂型積分球涂料
硫酸鋇積分球涂料(市場上最常見的積分球涂料):
這種可以商業使用的經典積分球涂料由柯達公司 (Eastman Kodak)在上世紀70年代由Grum and Luckey 開發的,正式的商品名是“ Eastman 6080 White Reflectance Coating”,目前市場上可售的積分球涂料都是以此涂料為基礎改進的。
這種涂料的優點是:
- 高反射率
- 噴涂容易
- 容易清除
- 無毒
- 高朗伯特性(工藝正確)
缺點:
Avian-B是該種涂料的經典產品,下圖是Avian-B的反射率曲線
牢固性積分球涂料
采用特殊配方的積分球涂料,具有一定的牢固性,環境適應性號
主要有:
Avian Technologies 公司的Avian-D (可對外出售)
Optronic Laboratory公司的Optolon 1 / Optolon 2 (不出售)
優點:
缺點:
基于特氟龍(PTFE)的積分球涂料:
壓制的PTFE粉末 :
使用硅酮真空膠,將PTFE粉末壓制在一起,比重大約 1.0 g cm‐3
優點:非常高的反射率和朗伯特性
缺點:較脆,易碎 對溫度敏感、熱穩定性差, 容易污染
燒結的PTFE
優點:非常高的反射率和朗伯特性,非常穩定
缺點:比重大、價格高
典型產品是Fluorilon™ (Avian Technologies),
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