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    發(fā)光二極管(LED)作為一種直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的固態(tài)半導(dǎo)體器件，不僅具有結(jié)構(gòu)牢固，抗震耐沖擊、光響應(yīng)速度快，而且壽命長(zhǎng)、能耗低。用它來照明大概只有白熾燈10%的能耗，與熒光燈LED比較，也是其能耗的約50%。如果用于顯示器，不但可節(jié)能，而且能使器件超薄化及輕量化，也可長(zhǎng)壽命。因此，LED可稱為目前真正意義上的綠色照明和顯示光源，廣泛用于家庭照明、公共設(shè)置照明，在電子電器、汽車等各行各業(yè)，也已無處不在。但LED是點(diǎn)光源，在實(shí)際應(yīng)用中需要將其轉(zhuǎn)變成線光源或者面光源，使光線變得光亮柔和，而實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變就需要光材料。光擴(kuò)散材料一般是由光擴(kuò)散劑和聚合物構(gòu)成，以光擴(kuò)散塑料、光擴(kuò)散灌封膠、光擴(kuò)散涂料和油墨的產(chǎn)品形態(tài)供應(yīng)于市場(chǎng)。以下就國內(nèi)外光擴(kuò)散劑、光擴(kuò)散塑料、光擴(kuò)散灌封膠、光擴(kuò)散涂料和油墨的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹。

1光擴(kuò)散劑

光擴(kuò)散劑是經(jīng)過特殊加工和表面處理而成，粒徑一般在1~10μm 之間，平均粒徑2~4μm左右的球型微粉。它有散光功能，同時(shí)具有優(yōu)良流動(dòng)性，與光學(xué)基材相容性好的特點(diǎn)。目前光擴(kuò)散劑主要分為無機(jī)型和有機(jī)型。無機(jī)光擴(kuò)散劑主要有二氧化硅、、碳酸鈣、、玻璃微珠等無機(jī)粒子；有機(jī)光擴(kuò)散劑主要有交聯(lián)型聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯等有機(jī)聚合物微球。無機(jī)粒子雖然耐熱性好，但粒子形狀各異，粒徑偏差大，并且缺乏光的均一擴(kuò)散性，光透射率低等不足；交聯(lián)型聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯微球形狀均一性好，粒徑偏差可控，光透射率高，但耐熱性低，在光擴(kuò)散聚合物擠出造粒與導(dǎo)光器件高溫注射成型或擠出成型時(shí)，聚合物粒子容易發(fā)生形變，從而影響光的均勻擴(kuò)散性。而且聚苯乙烯類光擴(kuò)散劑耐光性差，容易發(fā)生黃變，從而影響LED的使用質(zhì)量和使用壽命。

微球光擴(kuò)散劑是近幾年才發(fā)展起來的。有機(jī)硅微球光擴(kuò)散劑是有機(jī)-無機(jī)雜化的球型有機(jī)硅樹脂微粉，不僅具有無機(jī)粒子的高耐熱性、耐光、耐老化，又具有有機(jī)粒子形狀均一性、光透射率高，光擴(kuò)散均勻性好等特點(diǎn)，而且其折光率可以隨合成使用單體的變化而改變，并且可以通過光擴(kuò)散粒子表面原位修飾，提高光擴(kuò)散粒子與聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等導(dǎo)光板基體樹脂的相容性，具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，有機(jī)硅微球有望成為L(zhǎng)ED用高性能光擴(kuò)散劑。有機(jī)硅光擴(kuò)散劑通常是以甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷等為原料，經(jīng)過水解、縮合交聯(lián)反應(yīng)生成的微球型產(chǎn)品，其粒徑分布在1~8μm 之間，平均粒徑2~4μm。

最近幾年美國、日本、德國的有機(jī)硅跨國公司相繼推出了不同型號(hào)的有機(jī)硅系光擴(kuò)散劑產(chǎn)品。日本出光興產(chǎn)株式會(huì)社、新日鐵化學(xué)株式會(huì)社、株式會(huì)社日本觸媒等公司相繼在中國申請(qǐng)了相關(guān)技術(shù)。九江優(yōu)美新材科技緊追國外有機(jī)硅光擴(kuò)散劑發(fā)展步伐，獨(dú)立研究，開發(fā)出可以同國外匹敵的有機(jī)硅光擴(kuò)散劑，主要以甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷為主要原料，分步滴入氨水溶液中，經(jīng)水解縮聚制得了有機(jī)硅光擴(kuò)散劑，該光擴(kuò)散劑外觀為粒徑約2μm 的球形微粒，透光率為56%，霧度94%。

2光擴(kuò)散塑料

將光擴(kuò)散劑添加到PC、PMMA、PS等透明塑料中獲得光擴(kuò)散塑料，在遮住發(fā)光源以及刺眼光線的同時(shí)，使整個(gè)透明樹脂發(fā)出更加柔和、美觀、高雅的光，達(dá)到透光不透明的舒適效果。PC具有優(yōu)異透光性能(透光率高達(dá)89%)、良好的力學(xué)性能、絕緣性能，同時(shí)還具備一定的阻燃和抗老化性能，是LED光散射材料的基材，因此，PC基光擴(kuò)散材料引起了人們廣泛的關(guān)注。沈辰等人[1]在PC中加入交聯(lián)型PMMA微球光擴(kuò)散劑，研究了PC光擴(kuò)散板的光擴(kuò)散機(jī)理以及光擴(kuò)散劑粒徑大小對(duì)PC光擴(kuò)散板光透過率、霧度、有效光散射系數(shù)及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果顯示：光擴(kuò)散劑粒徑為20.0μｍ時(shí)，PC光擴(kuò)散板光透過率較高；光擴(kuò)散劑粒徑為1.8μｍ時(shí)，PC光擴(kuò)散板霧度較大；光擴(kuò)散劑粒徑為3.0μｍ時(shí)，PC光擴(kuò)散板有效光散射系數(shù)較大且滿足使用時(shí)力學(xué)性能要求；光擴(kuò)散劑粒徑增大，光透過率增加，霧度減小。趙鋆沖等人[3]以PC為基材，丙烯酸類和有機(jī)硅類樹脂作光擴(kuò)散劑，研究認(rèn)為加入有機(jī)硅類光擴(kuò)散劑對(duì)PC基光擴(kuò)散材料的拉伸強(qiáng)度基本無影響，對(duì)缺口沖擊強(qiáng)度有一定影響。光擴(kuò)散劑用量對(duì)PC基光擴(kuò)散材料的透光率和霧度影響較大，添加0.3wt %的有機(jī)硅類光擴(kuò)散劑時(shí)，PC基光擴(kuò)散材料的有效光擴(kuò)散系數(shù)達(dá)到76.7%，透光率為80.8%，霧度為94.9%。段宇等人[8]以光學(xué)級(jí)PMMA為基材，分別添加不同比例的球形二氧化硅光擴(kuò)散劑Ａ和光擴(kuò)散劑Ｂ，研究了光擴(kuò)散劑含量、球形粒子大小及粒徑分布對(duì)材料的透光率、霧度及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，在PMMA中添加球形二氧化硅光擴(kuò)散劑能獲得良好的光擴(kuò)散材料。當(dāng)平均粒徑為2μｍ，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，試樣的透光率達(dá)88.0%，霧度可達(dá)90.1%，有效光擴(kuò)散系數(shù)可達(dá)79.3%，是目前已知的有機(jī)光擴(kuò)散劑中系數(shù)。不僅能明顯提高PMMA的拉伸強(qiáng)度，而且對(duì)彎曲強(qiáng)度，缺口沖擊強(qiáng)度的影響也不大，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。馮欣然等人[4]通過共混法在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)中添加光擴(kuò)散劑制備PET光擴(kuò)散膜。利用Mie散射理論計(jì)算了光擴(kuò)散劑顆粒的折射率和粒徑對(duì)光擴(kuò)散效果的影響，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。研究認(rèn)為光擴(kuò)散劑顆粒折射率對(duì)光擴(kuò)散效果的影響較小，而顆粒粒徑的影響較大，與理論計(jì)算結(jié)果相吻合。

3光擴(kuò)散封裝膠

LED芯片在工作時(shí)，不能暴露在空氣中，為了防水、防塵、提高其發(fā)光效率，在制作LED燈點(diǎn)時(shí)，必須對(duì)LED芯片進(jìn)行封裝，其封裝樹脂目前主要以環(huán)氧樹脂和硅膠樹脂基體為主，俗稱封裝膠。 在早期的 LED灌封膠中，除了環(huán)氧樹脂或硅膠樹脂外，還添加有稀釋劑、潤(rùn)濕劑、增粘劑、顏料、熒光粉等改善其性能，現(xiàn)在有人將光擴(kuò)散劑也加入其中，即在環(huán)氧樹脂或硅膠樹脂中，在加入固化劑混合之前，常溫下加入適量的光擴(kuò)散劑也加入其中，構(gòu)成光擴(kuò)散灌封膠，可以使 LED燈具制造更加簡(jiǎn)便和微小化。

4光擴(kuò)散涂料與油墨

玻璃是一種傳統(tǒng)的燈管、燈罩材料，透明度好，硬度高，耐熱性好，很容易為人們所接受。當(dāng)以玻璃作為L(zhǎng)ED燈管、燈罩時(shí)，光線極為刺眼。于是，人們想到了在透明玻璃、塑料制品表面涂上一層光擴(kuò)散涂料或油墨，就變成了光擴(kuò)散型制品，在一定程度上節(jié)省了光擴(kuò)散劑的使用量。玻璃管LED燈對(duì)光擴(kuò)散涂層的均勻性、透光率、霧度、安全性、附著力、穩(wěn)定性、無污染、價(jià)格等要求很高，滿足這些要求須從樹脂和光擴(kuò)散劑的選擇及制造工藝等多方面進(jìn)行研究。從環(huán)保性、安全性、透光性、耐老化性、加工難易程度和可操作性來看，以水性丙烯酸酯類樹脂和可UV固化樹脂是。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了光擴(kuò)散型水性丙烯酸酯涂料和油墨，也有UV固化型涂料和油墨，并在直管形玻璃LED燈的大規(guī)模開發(fā)推動(dòng)下得以迅速發(fā)展。康婧寧[5]以自制的增硬劑、丙烯酸酯類低聚物和活性稀釋劑，配合不同類型的光擴(kuò)散劑，制備了 UV固化型光擴(kuò)散涂料。通過對(duì)光擴(kuò)散劑種類、含量、粒徑及粒徑分布對(duì)涂層性能的影響，得到了一種新型的可UV固化的光擴(kuò)散涂料。蘇榮歡等人[6]通過對(duì)LED燈用水性光擴(kuò)散涂料在T8直管形LED燈用玻璃管中涂敷、烘烤工藝的研究，給出涂料黏度、過濾方式、噴涂用泵、噴嘴、流平時(shí)間、定型溫區(qū)與風(fēng)速的設(shè)置、烘烤溫度的選擇依據(jù)和優(yōu)選工藝。并針對(duì)涂料在施工過程中可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了探討與分析，提出了有效解決措施，有助于LED從業(yè)人員更好地認(rèn)識(shí)和使用 LED燈用水性涂料，促進(jìn)水性光擴(kuò)散涂料在LED照明行業(yè)中的應(yīng)用。

在面臨能源危機(jī)，人們高度重視節(jié)能環(huán)保的今天，LED產(chǎn)業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來，廣泛應(yīng)用于照明、顯示、背光源等行業(yè)，LED灌封膠及燈外殼材料的需求量也越來越大。目前，高質(zhì)量的LED用光擴(kuò)散材料幾乎被國外幾家大公司所壟斷，其價(jià)格較高，嚴(yán)重地阻礙了我國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，開發(fā)并推廣具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LED用光擴(kuò)散材料及其制品迫在眉睫。

[1]沈辰，蔡思怡，周康，等．光擴(kuò)散劑粒徑對(duì)PC光擴(kuò)散板性能的影響[J]．現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2015，27(1)：49-52．

[2]趙鋆沖，何杰，劉蘇芹，等．聚碳酸酯基光擴(kuò)散材料的制備[J]．工程塑料應(yīng)用，2013，41(5)：29-33．

[3]段宇，馬文石，萬兆榮，等．導(dǎo)光板用聚甲基丙烯酸甲酯基光擴(kuò)散材料的研究[J]．液晶與顯示，2012，27(1)：26-30

[4]馮欣然，馬寒冰，侯德發(fā)，等．共混型PET光擴(kuò)散膜的制備和性能研究[J]．工程塑料應(yīng)用，2013，41(12)：4-7

[5]康婧寧．PC表面UV固化有機(jī)-無機(jī)雜化光擴(kuò)散涂層材料制備及性能研究[D]．上海大學(xué)學(xué)位論文，2013，5．

[6]蘇榮歡，廖建良，廖輝，等．水性LED光擴(kuò)散涂料應(yīng)用工藝研究[J]．中國照明電器，2015(11)：32-37