光擴(kuò)散材料是指能將點(diǎn)、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(kuò)散材料。

圖 PS光擴(kuò)散燈罩（圖拍攝于金發(fā)展臺）

目前光擴(kuò)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(kuò)散材料。將兩種反應(yīng)活性不同的單體進(jìn)行聚合制備，因?yàn)樯⑸潴w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(kuò)散的材料制備中應(yīng)用較廣泛。

圖 光擴(kuò)散LED燈罩

共混改性法是在樹脂中添加光擴(kuò)散劑，光擴(kuò)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(kuò)散劑的折射率不同，光線在光擴(kuò)散劑表面類似鏡面反射，經(jīng)過多次反射達(dá)到光擴(kuò)散效果。同時(shí)，光擴(kuò)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(kuò)散燈罩

目前，很多光擴(kuò)散材料一般都是使用此方法產(chǎn)生的，因?yàn)檫@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(kuò)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(kuò)散材料的作用機(jī)理主要是在擴(kuò)散板基材中加入有機(jī)或者無機(jī)粒子作為散射粒子，使光線在經(jīng)過散射層時(shí)不斷的在兩個(gè)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(kuò)散的效果。如下圖所示：

圖 光擴(kuò)散原理圖

作為光擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散燈罩（圖拍攝于萬華展臺）

按光擴(kuò)散劑的成分來分可將其分為有機(jī)擴(kuò)散劑和無機(jī)擴(kuò)散劑。

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

圖 光擴(kuò)散LED燈罩

無機(jī)光擴(kuò)散劑主要有：納米硫酸鋇，二氧化硅、碳酸鈣等，這些無機(jī)型光擴(kuò)散劑從微觀角度上講是個(gè)實(shí)心微珠球，光線很難透過實(shí)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(kuò)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(shí)被偏轉(zhuǎn)次數(shù)越多，產(chǎn)生的擴(kuò)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(shí)達(dá)到較高值。粒徑一般在1-5微米左右。同時(shí)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(kuò)散劑的折射率不宜過大，也不宜過小，當(dāng)擴(kuò)散劑的相對折射率為0.91-0.97和1.03-1.09之間，擴(kuò)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(kuò)散LED燈

隨著光擴(kuò)散粒子增加，光在擴(kuò)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(kuò)散料子濃度，一般的添加量在2%以內(nèi)。

圖 光擴(kuò)散LED燈

常見的LED燈光擴(kuò)散材料要求如下：

1、高透光、高擴(kuò)散、無眩光、無光影

2、光源隱蔽性要好

3、具有良好的流動(dòng)加工性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性、耐熱性

4、高阻燃，同時(shí)具有高抗沖擊強(qiáng)度

5、透光率超過80%

圖 光擴(kuò)散LED燈

光擴(kuò)散材料優(yōu)點(diǎn)是在保證高透光率的前提下，又增加了產(chǎn)品的光擴(kuò)散率和霧度，通過擴(kuò)散板的作用，使整個(gè)板面形成了一個(gè)均勻的發(fā)光面而不形成暗區(qū)。目前光擴(kuò)散板分為PC光擴(kuò)散板，PMMA光擴(kuò)散板及PS光擴(kuò)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(kuò)散板的比較。

圖 LED光擴(kuò)散板

下面附上目前進(jìn)口的光擴(kuò)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(kuò)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(kuò)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(kuò)散材料的發(fā)展也勢不可擋。光擴(kuò)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(kuò)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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