Design Tip

14 motivi per usare il silicone liquido ottico nel settore dell'illuminazione

Quella della plastica è essenzialmente una storia di sostituzione, di rimpiazzo di altri materiali, iniziando dall'avorio e dal guscio di tartaruga alla fine del 19° secolo. Oggi, con i LED che stanno sempre più soppiantando i filamenti metallici delle lampadine tradizionali, il silicone ottico (insieme a plastiche come il policarbonato e le resine acriliche) ha ormai sostituito il vetro in molte applicazioni ottiche, tra cui le coperture delle lenti e l’illuminazione a tubi.

Il silicone liquido ottico è un materiale termoindurente trasparente e flessibile che ha ormai preso il posto del vetro in numerose applicazioni ottiche.
Utilizzare il silicone liquido

Fin dai tempi di Edison, il vetro è sempre stato considerato il materiale ideale per il bulbo delle lampadine. È quasi completamente trasparente, è economico, ha un processo di produzione ben definito ed è più o meno resistente all'elevato calore generato come sottoprodotto della luce a incandescenza. La dissipazione termica, o perdita di energia, è la ragione principale del declino delle lampadine a incandescenza. Il calore stesso è il motivo per cui queste lampadine devono essere sostituite periodicamente. I LED, invece, anche se attualmente più costosi da produrre, permettono di ammortizzare ampiamente il costo iniziale grazie a un'elevata efficienza energetica e alla lunga durata. Il vetro può essere usato per racchiudere, coprire o orientare queste nuove lampadine, ma il silicone liquido ottico rappresenta comunque una scelta migliore praticamente da qualsiasi punto di vista. Ecco perché:

 

  • Il silicone liquido ottico ha quasi la stessa trasparenza del migliore vetro, sia nello spettro della luce visibile che dei raggi UV.
  • Non si opacizza e non perde trasparenza con il passare del tempo o con l'esposizione al calore o ai raggi UV.
  • È molto più leggero del vetro e di tante altre plastiche.
  • Il silicone liquido è molto più flessibile del vetro, perciò riduce il rischio di rottura. Pur essendo sufficientemente flessibile da non rompersi, è molto più rigido del silicone liquido usato per realizzare gli stampi da forno morbidi, che ha una durezza di 40-50 Shore A, contro i 70 Shore A del silicone liquido ottico (per farci un'idea, il tacco di una scarpa ha in genere una durezza di circa 80 Shore A). La rigidezza del silicone liquido ottico si dimostra particolarmente utile in diverse applicazioni, tra cui i fari dei veicoli, in cui le lampadine sono esposte a una varietà di vibrazioni e scossoni.
  • Il materiale è anche resistente alla scalfittura e alla fessurazione, perciò mantiene la propria integrità fisica e le proprietà ottiche. È possibile tagliare un pezzo in silicone liquido ottico con un rasoio, ma strofinandolo sul pavimento o su un'altra superficie accidentata, molto probabilmente si adatterà alla superficie senza rovinarsi.
  • Il silicone liquido dimostra stabilità ottica e meccanica fino a temperature di 150 °C, una caratteristica molto importante in quanto i LED generano calore, anche se in misura molto inferiore rispetto ai filamenti incandescenti.
  • L'ampio range di temperature di lavoro, la stabilità agli UV e la flessibilità rendono il silicone liquido il materiale ideale per applicazioni outdoor.
  • La flessibilità del materiale consente inoltre a progettisti e ingegneri di combinare lente e guarnizione per ridurre i costi di assemblaggio, le operazioni di controllo di inventario e le giunzioni degli assemblaggi.
  • In forma liquida, il silicone liquido ottico può essere mescolato con coloranti o fosfori per ampliare le capacità di illuminazione (questo processo non è ancora supportato da Proto Labs).
  • Lo stampaggio del silicone liquido è un procedimento ottimizzato che richiede meno energia e spazio di produzione rispetto a uno stabilimento di lavorazione del vetro. Ciò permette di realizzare prototipi e pezzi in volumi ridotti.
L'ampio range di temperature di lavoro, la stabilità agli UV e la flessibilità rendono il silicone liquido ottico il materiale ideale per applicazioni outdoor.
Il silicone liquido: un materiale ideale..

Oltre alle proprietà di ottimizzazione, il silicone liquido ottico ha diverse caratteristiche positive che semplificano la progettazione e lo stampaggio.

  • La bassa viscosità facilita lo scorrimento all'interno dello stampo, perciò il materiale può muoversi agevolmente nelle aree sottili riempiendo anche gli spazi più ristretti. Ciò dà al progettista maggiore libertà di creazione nella progettazione di dettagli funzionali o estetici molto piccoli e consente di stampare pareti con spessori inferiori a quelli normalmente supportati per altre resine. Nota: la bassa viscosità aumenta anche le probabilità di bava nelle aree di incontro dei due semistampi, che possono essere ridotte progettando pezzi con linee di giunzione nette e piatte.
  • Il materiale si raffredda senza creare particolari depressioni o sollecitazioni interne, e la sua stabilità dimensionale consente una maggiore precisione nella produzione delle lenti. La minore probabilità di depressioni rende possibili, inoltre, progetti con pareti di spessore maggiore rispetto a quanto accettato per altre resine.
  • Il materiale può essere stampato all'interno di stampi lucidati senza l'impiego dei processi di lucidatura secondari necessari per levigare i singoli pezzi, con un risparmio di tempo e denaro in fase di produzione. Un certo grado di lavorazione con utensili permette di ottenere diverse geometrie e finiture di superficie per pezzi ottici.
  • A causa della consistenza leggermente gommosa del materiale, le forme con piccoli sottosquadri e angoli di spoglia negativi, che sarebbero impossibili da riprodurre con un materiale più rigido, possono essere sformate a mano in tutta sicurezza ed essere trattate come estrattori o pick-out. 

Ricapitolando, il silicone liquido ottico è un materiale termoindurente ideale per numerose applicazioni ottiche. Ha una limpidezza inferiore soltanto a quella del vetro. È in grado di resistere al calore generato dai LED ad alta efficienza e di funzionare entro un ampio range di temperature ambiente. La sua flessibilità è indicata per applicazioni pesanti, automobilistiche e outdoor, e si adatta molto bene alle esigenze della progettazione, permettendo ad esempio una riproduzione accurata di dettagli molto piccoli. Questo materiale supporta piccoli sottosquadri e angoli di spoglia negativi senza dover ricorrere ad azionamenti laterali, e ammette la presenza di pareti spesse e sottili. I progetti che impiegano questo materiale possono spesso integrare più pezzi in un’unica struttura (combinando, ad esempio, una lente, una copertura trasparente e una guarnizione di tenuta), riducendo così la distinta base per l'assemblaggio finale. Proto Labs ha in stock il silicone liquido Dow Corning MS-1002, realizzato per lo stampaggio di pezzi straordinariamente dettagliati per applicazioni LED.

Proto Labs realizza attualmente pezzi in silicone liquido ottico in volumi ridotti per la prototipazione e in volumi maggiori, di 5.000+ pezzi, per la produzione di mercato. Per qualsiasi domanda sul materiale o sulle sue applicazioni, contatta i tecnici del Servizio Clienti al numero +39 0321 381211 o all'indirizzo customerservice@protolabs.it