光擴散材料是指能將點、線光源轉(zhuǎn)化為線、面光源的材料，通俗來說，這類材料的作用就是使光源通過折射、反射與散射后，肉眼看起來沒那么刺眼。那小編就領(lǐng)大家一起來了解一下在LED中常見光擴散材料。

圖 PS光擴散燈罩（圖拍攝于金發(fā)展臺）

目前光擴散材料的制備方法主要有聚合法和共混改性法。

聚合法是根據(jù)光折射的原理，選擇折射率存在一定的差異、相容性不好的兩種聚合物單體共同聚合或者是采用分段聚合，用來進(jìn)一步制備光散射的光擴散材料。將兩種反應(yīng)活性不同的單體進(jìn)行聚合制備，因為散射體單體與形成基體的單體反應(yīng)活性不相同，散射體單體產(chǎn)生自聚或與基體單體嵌段共聚，這樣兩種單體對于各自聚合鏈內(nèi)所形成的凝聚核光學(xué)性質(zhì)是均勻，在凝聚核的邊界光發(fā)生反射和折射，因此形成了散射。聚合法在PMMA基光擴散的材料制備中應(yīng)用較廣泛。

圖 光擴散LED燈罩

共混改性法是在樹脂中添加光擴散劑，光擴散劑呈球形，均勻分散在透明樹脂中形成海島結(jié)構(gòu)，由于樹脂和光擴散劑的折射率不同，光線在光擴散劑表面類似鏡面反射，經(jīng)過多次反射達(dá)到光擴散效果。同時，光擴散劑的添加量，粒徑大小和分布，折射率決定了材料的光學(xué)性能。

圖 光擴散燈罩

目前，很多光擴散材料一般都是使用此方法產(chǎn)生的，因為這種方法類似聚合物摻雜，工藝簡單，尤其是在用量非常大的光擴散板材方而，這種方法能夠進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。

下面主要以共混改性法為例

光擴散材料的作用機理主要是在擴散板基材中加入有機或者無機粒子作為散射粒子，使光線在經(jīng)過散射層時不斷的在兩個折射率相異的介質(zhì)中發(fā)生折射、反射與散射，以此產(chǎn)生光學(xué)擴散的效果。如下圖所示：

圖 光擴散原理圖

作為光擴散材料的基材要求有很高的光透過率，常見基體材料主要有PPMMA、PS和PC，基光擴散率如下：

折射率決定著材料看上去的光亮程度，較大的折射率表明在材料與空氣的交界面上有更多的光線被反射。一般來說，折射率愈高，透光率愈低。

圖 PC光擴散燈罩（圖拍攝于萬華展臺）

按光擴散劑的成分來分可將其分為有機擴散劑和無機擴散劑。

這一類光擴散劑主要有丙烯酸型、有機硅型，聚乙烯型等，目前應(yīng)用最廣的是丙烯酸類和有機硅類光擴散劑。這一類光擴散劑具有很好的透過率。有機硅有添加量少和霧度好的優(yōu)點，丙烯酸的透過率較好。

圖 光擴散LED燈罩

無機光擴散劑主要有：納米硫酸鋇，二氧化硅、碳酸鈣等，這些無機型光擴散劑從微觀角度上講是個實心微珠球，光線很難透過實心球體，會影響很多光線的透過，只有部分光線透過折射通過，因此影響亮度或透光，目前用的比較少。

幾種光擴散劑的折射率如下：

圖 LED燈罩

粒子粒徑越小，同質(zhì)量的情況下，粒子數(shù)量越多，光線穿過時被偏轉(zhuǎn)次數(shù)越多，產(chǎn)生的擴散性越大，霧度也就越高。但是粒徑過小，粒徑分布難以控制，反而導(dǎo)致在相同霧度的情況下，透過率下降。粒徑和粒徑分布得當(dāng)，透光率和霧度才能同時達(dá)到較高值。粒徑一般在1-5微米左右。同時粒子的規(guī)整度、光潔度越好，霧度和透光率越好。

圖 LED燈

基材與擴散劑的折射率不宜過大，也不宜過小，當(dāng)擴散劑的相對折射率為0.91-0.97和1.03-1.09之間，擴散率透過率都比較好。相對折射率過小，兩都折射率差別不大，散射不明顯。相對折射率差異過大將導(dǎo)致全反射發(fā)生，將光線反射回內(nèi)部而無法有效導(dǎo)出。

圖 光擴散LED燈

隨著光擴散粒子增加，光在擴散板中得到散射的次數(shù)增加，背向散射增加，光子的自由程變小，霧度增加，但是透過率下降。在保證較高透過率和霧度的情況下合理選擇光擴散料子濃度，一般的添加量在2%以內(nèi)。

圖 光擴散LED燈

常見的LED燈光擴散材料要求如下：

1、高透光、高擴散、無眩光、無光影

2、光源隱蔽性要好

3、具有良好的流動加工性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性、耐熱性

4、高阻燃，同時具有高抗沖擊強度

5、透光率超過80%

圖 光擴散LED燈

光擴散材料優(yōu)點是在保證高透光率的前提下，又增加了產(chǎn)品的光擴散率和霧度，通過擴散板的作用，使整個板面形成了一個均勻的發(fā)光面而不形成暗區(qū)。目前光擴散板分為PC光擴散板，PMMA光擴散板及PS光擴散板。但是，PMMA不耐刮，PS耐熱阻燃性較差，目前在LED燈罩中PC的材質(zhì)用得較多。下面是幾種光擴散板的比較。

圖 LED光擴散板

下面附上目前進(jìn)口的光擴散劑的主要產(chǎn)家及產(chǎn)品

1、美國邁圖，代表產(chǎn)品有Tospearl120E，EP-2720

2、美國道康寧，代表產(chǎn)品有EP-2720、30-424、EP-5500
3、日本信越，代表產(chǎn)品有KMP590和X-52-7056A
4、韓國三星,代表產(chǎn)品有SL-200M
5、韓國ABC，代表產(chǎn)品有E+320
6、韓國科隆，代表產(chǎn)品有KS-200C，KS-1000

7、臺灣長興，代表產(chǎn)品有DF30B5、DF20A06、

圖 光擴散劑

1、日本積水，代表型號：EXM系列和SBX系列、MS10X-8D

2、日本綜研，代表型號：3EA和3TA

3、美國羅門哈斯，代表型號：EXL5136和5766
4、日本鐘淵，代表型號有MP59、MP90

光擴散材料在LED中的應(yīng)用最廣，近來來隨著LED照明產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，光擴散材料的發(fā)展也勢不可擋。光擴散材料的發(fā)展要更加注重品質(zhì)，品質(zhì)來源于技術(shù)！我們建立了光擴散材料和導(dǎo)熱塑料等的LED產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)交流群，快快加入我們吧！

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編輯/Jack

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