聚合物分散液晶调光膜在通断电时 除了会有液晶翻转引起的视觉效果转变 外，也会产生一定的热量。聚合物分散 液晶调光膜的主要组成材料包括：PET、 ITO、PDLC 层、银浆、铜箔。聚合物分散 液晶调光膜采用的光学级 PET 长时间耐 温性一般在 90℃以上；常规的 PDLC 层 的长时间耐温性在 70-90℃；铜箔中用于 粘接的胶层，长时间处于温度高于 60℃的 环境下时，易脱离 ITO 引起接触不良。对 聚合物液晶分散调光膜进行电热性能分 析，有利于预防产品在使用过程中出现安 全隐患。 1 实验部分 将调光膜样品接入检测电路中，调至 指定电压，定时记录功率计显示的电学参 数，并用热像仪检测样品产热情况。 2 数据分析 2.1 调光膜通电时产热情况 将调光膜样品接入测试电路，调节调 压电源至指定电压，用热像仪测试样品产 热情况。图像显示，调光膜通电过程中在 电极长轴方向内侧出现发热点，其它电极 区域及非电极区域通电前后无明显变化。 2.2 调光膜通电过程中，发热与通电电压、 通电时间的关系 将样品接入电路，调压至预定电压， 保持电压 5s、60s、1800s 测试发热情况。 表 1 数据显示，随着使用电压的升 高，发热点温度升高。较低电压时，发热 点温度是逐步升高，直至饱和。当达到一 定的使用电压后，一经通电，发热点温度 即达到一个较稳定的值。当电源电压及 电流为理想正弦波时，调光膜热耗散功率 可用如下公式估算： /( 3 1) 1 2 2 P ≈U R + R + R ∥C 与电压成 正比。 在本实验中，调光膜散热主要靠与空 气的热交换及对相邻膜材的热传递。 传热速率 Q=BSΔt 式中，B 为总传热系数，单位 W/( ㎡ *K)；S 传热面积，单位 m2 ；∆t 传热温度 差，单位 K。 实验中，传热面积相等，其他条件相 同，传热速率主要受温差影响。低电压 时，传热温差较小，传热速率低，同时通电 过程持续产热，此时产热速率大于散热速 率，发热点温度逐渐升高；当温度升高到 一定大小时，产热速率等于散热速率，发 热点温度保持稳定，此段时间稍长。在 高电压通电时，产热速率较高，短时间内 即达到产热 - 散热平衡，发热点温度保持 稳定。 试验中的样品在 60s 内发热点均已 达到稳定温度，后续实验数据均为通电保 持 3-5min 后测试。 2.3 面积相等，电极边长度 / 非电极边长 度比值对产热情况的影响 制作不同长宽比，面积相等的调光膜 样品。分别接入测试电路，保持电压 3-5min 后，记录功耗数据、测量发热点温度。 表 2 中数据显示，在面积一定的情况 下，电极边越长，视在功耗越大。随着电 极边长度的增加，有功功耗先保持稳定， 后逐渐下降。发热点温度先升高后降低， 在电极边长度 / 非电极边长度比值 1：1 附近达到最大值。 视在功耗增加，说明电路中电流增大， 但由于其电极长度较大，需要经发热点流 入导电面的电流较少，所以发热量较低。 2.4 面积对发热情况的影响 电极边长度定为 1.5m，改变非电极边 长度制作样品。接入测试电路，保持电压 3-5min 后，记录功耗数据、测量发热点温度。 表 3 中数据显示，当电极边长度一致 时，随着面积的减小，单位面积有功功耗 先增加后降低；单位面积视在功耗逐渐增 大。电极边长度 / 非电极边长度比值介于 0.75-1 之间时，发热点温度较高。 3 结 语 此次试验所得数据显示，在该测试 条件下：(1) 电控液晶调光膜产品通电时，在电极的内侧端点处会出现一个发热点。 (2) 发热点温度随使用电压升高而升高； 面积相等或固定电极边长度的情况下，在 电极边 / 非电极边的比值处于 0.75-1 之 间时，发热点温度出现峰值。(3) 实验中， 样品上电后，在较短时间内达到发热 - 散 热平衡，且电压越高，达到平衡时间越短； 发热点的温度由产热 - 散热情况决定，具 体影响因素包括使用环境温湿度、空气流 通状况、测试电压及调光膜自身的电学性 能等。同时，在室温下使用，聚合物分散 液晶调光膜发热点温度低于 35℃，不对其 正常使用造成影响。
1 电压、通电时间 对发热点温度的影响 电极边 （m） 非电极 边（m） 输入电 压（V） 通电时 间（S） 发热点 温度 （℃） 1 2.25 24 5 25.44 60 27.11 1800 27.06 36 5 28.81 60 29.85 1800 29.83 45 5 30.35 60 30.31 1800 30.39 表 2 电极边长度对发热点温度的影响 电极边 （m） 非电极 边（m） 输入电 压（V） 有功 功耗 （mW） 视在 功耗 （mVA） 发热点 温度 （℃） 1 2.25 24 1373 1870 27.06 36 3030 4136 29.83 45 4911 6702 30.39 1.5 1.5 24 1361 2378 27.17 36 3115 5515 30.19 45 4931 8851 32.78 2 1.125 24 1150 2470 25.06 36 2738 5771 26.28 45 4278 9091 26.78 表 3 面积与发热的关系 电极边 （m） 非电极 边（m） 输入电 压（V） V/ ㎡ VA/ ㎡ 发热点 温度 （℃） 1.5 3 24 0.50 0.61 25.78 36 1.13 1.35 27.94 45 1.74 2.09 29.44 1.5 2 24 0.63 0.90 26.22 36 1.42 2.04 29.33 45 2.24 3.22 33.61 1.5 1.5 24 0.60 1.06 27.17 36 1.38 2.45 30.19 45 2.19 3.93 32.78 1.5 0.75 24 0.35 1.33 25.12 36 0.76 2.98 26.55 45 1.22 4.86 26.87
