تأثير عامل الانتشار الضوئي على خواص لدائن الانتشار الضوئي

كجهاز أشباه موصلات في الحالة الصلبة يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى طاقة ضوئية، فإن الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) لا يتمتع فقط بهيكل صلب، ومقاومة للصدمات، واستجابة سريعة للضوء، وعمر طويل، ولكن أيضًا استهلاك منخفض للطاقة. الصمام الثنائي الباعث للضوء هو مصدر ضوء نقطي. في التطبيقات العملية، عادةً ما يكون من الضروري تحويله إلى مصدر ضوء خطي أو مصدر ضوء سطحي لجعل الضوء ساطعًا وناعمًا. لتحقيق هذا التحويل، هناك حاجة إلى مواد نشر الضوء. تتكون مواد الانتشار الضوئي بشكل عام من عوامل انتشار الضوء والبوليمرات.

1. عامل الانتشار الضوئي

يتم تصنيع عامل نشر الضوء عن طريق المعالجة الخاصة والمعالجة السطحية. يتراوح حجم الجسيمات بشكل عام بين 1 ميكرومتر و10 ميكرومتر، ويبلغ متوسط حجم الجسيمات حوالي 2 ميكرومتر.

في الوقت الحاضر، ينقسم الناشر الضوئي بشكل أساسي إلى نوع غير عضوي ونوع عضوي. يشمل عامل نشر الضوء غير العضوي بشكل أساسي الجسيمات غير العضوية مثل ثاني أكسيد السيليكون وثاني أكسيد التيتانيوم وكربونات الكالسيوم وهيدروكسيد الألومنيوم والخرز الزجاجي، بينما يشمل عامل نشر الضوء العضوي بشكل أساسي البوليسترين المتصالب والبولي ميثاكريلات وغيرها من الكريات المجهرية البوليمرية العضوية.

عامل الانتشار الضوئي غير العضوي

عند إضافة الجسيمات غير العضوية مثل ثاني أكسيد السيليكون وثاني أكسيد التيتانيوم وكربونات الكالسيوم، ينتشر الضوء عبر سطح الجسيمات الصغيرة لعدد لا يحصى من المرات لتحقيق تأثير الضوء المنتظم. على الرغم من أن الجسيمات غير العضوية تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة، إلا أن لها أشكالًا مختلفة، وانحرافًا كبيرًا في حجم الجسيمات، وعدم وجود انتشار موحد للضوء؛ عامل انتشار الضوء غير العضوي هو عبارة عن كرة مجهرية صلبة من وجهة نظر مجهرية، ولا يمكن للضوء أن يمر عبر هذه الكرة الصلبة. سيؤثر ذلك على انتقال الكثير من الضوء، ولا ينكسر سوى جزء من الضوء من خلاله، مما يؤثر على سطوع الضوء أو انتقاله. أولئك الذين يُطلب منهم الحصول على نفاذية ضوء أعلى من 50% لأغطية المصابيح لا يمكنهم اختيار عامل نشر الضوء غير العضوي.

عامل نشر الضوء العضوي
تتميز كريات البوليسترين والبولي ميثاكريلات المجهرية المتصالبة المترابطة بتوحيد الشكل الجيد، وانحراف حجم الجسيمات الذي يمكن التحكم فيه، ونفاذية الضوء العالية، ولكن مقاومة منخفضة للحرارة. أثناء تحبيب بوليمر نشر الضوء بالبثق البوليمرية والقولبة بالحقن بدرجة حرارة عالية أو قولبة البثق لأجهزة توجيه الضوء، تكون جزيئات البوليمر عرضة للتشوه، مما يؤثر على الانتشار المنتظم للضوء. وعلاوة على ذلك، فإن مقاومة الضوء في ناشر ضوء البوليسترين ضعيفة، ومن السهل أن يتحول إلى اللون الأصفر، مما يؤثر على جودة الخدمة وعمر خدمة موجه الضوء.

تم تطوير ناشر ضوئي هجين عضوي-غير عضوي هجين من السيليكون العضوي المجهرية في السنوات الأخيرة. لا يتميز ناشر ضوء الكرات المجهرية السيليكونية المجهرية بخصائص مقاومة الحرارة العالية ومقاومة الضوء ومقاومة الشيخوخة للجسيمات غير العضوية فحسب، بل يتميز أيضًا بخصائص تجانس شكل الجسيمات العضوية، ونفاذية الضوء العالية وتوحيد انتشار الضوء الجيد، ويمكن تغيير معامل الانكسار مع تغيير المونومرات الاصطناعية، ويمكن تعديل سطح الجسيمات في الموقع عن طريق الانتشار الضوئي. لديها إمكانية تطبيق واسعة لتحسين التوافق والقدرة على التكيف لجزيئات الانتشار الضوئي مع البولي كربونات (PC) والبولي ميثيل ميثاكريليت (PMMA) والبوليستيرين (PS) وراتنجات مصفوفة لوحة توجيه الضوء الأخرى. ولذلك، من المتوقع أن تصبح كرات السيليكون المجهرية السيليكونية ناشرًا ضوئيًا عالي الأداء لمصابيح LED. وعادةً ما يكون عامل نشر الضوء السيليكوني عبارة عن منتج كريات مجهرية تتكون من ميثيل تريميثوكسي سيلان وفينيل تريميثوكسي سيلان عن طريق التحلل المائي والتكثيف وتفاعل الربط المتبادل، ويتراوح توزيع حجم الجسيمات بين 1 ميكرومتر و8 ميكرومتر، ويبلغ متوسط حجم الجسيمات 2 ميكرومتر و4 ميكرومتر.

2 بلاستيك نشر الضوء 2 بلاستيك نشر الضوء
عند إضافة ناشر الضوء إلى راتينج الكمبيوتر الشخصي، يكون ناشر الضوء كرويًا ومشتتًا بشكل موحد في راتينج الكمبيوتر الشخصي لتشكيل هيكل جزيرة. نظرًا لاختلاف معامل الانكسار لراتنج الكمبيوتر الشخصي وناشر الضوء، فإن الضوء يشبه الانعكاس المرآوي على سطح ناشر الضوء، ويتحقق تأثير انتشار الضوء بعد انعكاسات متعددة.

هناك عمومًا طريقتان لتحضير مواد الانتشار الضوئي، إحداهما البلمرة، والأخرى هي تعديل المزج، ولكل منهما خصائصه الخاصة. وفقًا لمبدأ انكسار الضوء، تتمثل طريقة البلمرة في اختيار البلمرة المشتركة لنوعين من مونومرات البوليمر ذات الانكسار المختلف والتوافق الضعيف أو البلمرة بالتجزئة لتحضير مواد الانتشار الضوئي. وتتمثل طريقة البلمرة الشائعة الاستخدام في تحضير نوعين من المونومرات ذات نشاط تفاعلي مختلف، لأن نشاط تفاعل المونومر المبعثر يختلف عن نشاط مونومر المصفوفة، وينتج المونومر المبعثر بلمرة ذاتية أو بلمرة مشتركة مع مونومر المصفوفة، وبهذه الطريقة، تكون الخواص البصرية للنوى المكثفة المتكونة في سلاسل البلمرة المعنية موحدة، وينعكس الضوء وينكسر عند حدود النواة المكثفة، وبالتالي يتشكل التشتت. تُستخدم البلمرة على نطاق واسع في تحضير مواد الانتشار الضوئي القائمة على البولي (ميثيل ميثاكريلات الميثيل) (PMMA)، ولكن نادرًا ما تُستخدم في تحضير مواد الانتشار الضوئي القائمة على PC، كما أن التقارير والدراسات ذات الصلة نادرة جدًا.

تتمثل طريقة تعديل المزج في إضافة ناشر الضوء إلى راتنج PC. يكون ناشر الضوء كرويًا ومشتتًا بشكل موحد في راتنج الكمبيوتر الشخصي لتشكيل هيكل جزيرة. نظرًا لاختلاف معامل الانكسار لراتنج الكمبيوتر الشخصي وناشر الضوء، فإن الضوء يشبه الانعكاس المرآوي على سطح ناشر الضوء، ويتحقق تأثير انتشار الضوء بعد عدة مرات من الانعكاس. في الوقت نفسه، تحدد كمية الناشر الضوئي وحجم الجسيمات وتوزيعها ومعامل الانكسار الخصائص البصرية للمادة. في الوقت الحاضر، يتم إنتاج العديد من الأنواع الجديدة من مواد نشر الضوء باستخدام طرق، لأن هذه الطريقة تشبه منشطات البوليمر، والعملية بسيطة، خاصة في ألواح نشر الضوء ذات الاستهلاك الكبير جدًا، يمكن إنتاج هذه الطريقة بشكل مستمر ولها كفاءة إنتاج عالية. .

يُضاف عامل نشر الضوء إلى أجهزة الكمبيوتر الشخصية وPMMA وPS وغيرها من المواد البلاستيكية الشفافة للحصول على بلاستيك نشر الضوء، والذي لا يغطي مصدر الضوء والضوء المبهر فحسب، بل يجعل الراتنج الشفاف بأكمله ينبعث منه ضوء أكثر نعومة وجمالاً وأنيقًا، وذلك لتحقيق التأثير المريح لنقل الضوء والعتامة.
من أجل حل مشاكل التوهج وضرر الضوء الأزرق لإضاءة LED، بدءًا من مواد نشر الضوء من السيليكون العضوي، تم استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) والسيريا (CeO2) لتعديل سطح عامل نشر الضوء وتوظيفه، وذلك للحصول على مواد نشر الضوء ذات الخصائص البصرية الجيدة ووظيفة حجب الضوء الأزرق.

ما هو تأثير عامل الانتشار الضوئي على خواص بلاستيك الانتشار الضوئي؟

يمكن تقسيم أنواع عامل نشر الضوء إلى ثلاث فئات: الجسيمات العضوية والجسيمات غير العضوية والمواد المركبة. ويجب أن تستوفي الجسيمات المبعثرة النقاط الثلاث التالية:
النتائج الرئيسية هي كما يلي:

(1) هناك بعض الاختلافات بين الخواص البصرية ومواد المصفوفة.
(2) يجب ألا يكون هناك امتصاص للضوء المنقول أو أقل من ذلك.
(3) يجب أن يفي حجم الجسيمات بمتطلبات معينة.

في بداية البحث، يتم استخدام الجسيمات المشتتة غير العضوية على نطاق واسع، ولكن هذه الجسيمات صلبة وغير منتظمة، لذلك من السهل أن تتلف المعدات أثناء المعالجة، والجسيمات المشتتة ليست موحدة بما فيه الكفاية. إذا كان حجم الجسيم نفسه كبيرًا جدًا، فلن يكون سطح مادة البوليمر أملسًا. لذلك، يتم استبدال الجسيمات غير العضوية تدريجيًا في ممارسة الإنتاج. يكون التوافق بين جسيمات التشتت العضوية والركيزة أفضل من توافق الجسيمات غير العضوية، لذلك تحل تدريجيًا محل الجسيمات غير العضوية. وقد وجد أن جسيمات التشتت ذات البنية القشرية النواة تتمتع بمزايا أكبر، لأن الجسيمات ذات هذه البنية تتكون من نواة وقشرة، ويمكن أن تكون المواد الخارجية ذات النواة والقشرة متوافقة بشكل جيد، وبالتالي تحسين خصائص تشتت جسيمات التشتت. وفي الوقت نفسه، نظرًا للترابط الوثيق بين الجسيمات، تم أيضًا تحسين الخواص الميكانيكية للمركبات. إذا تم استخدام مادة أكثر صلابة لصنع النواة، فسيؤدي ذلك إلى تحسين أداء تأثير المادة.

معامل الانكسار لعامل الانتشار البصري
ووفقًا لنظرية تشتت الضوء، يرتبط تأثير تشتت الضوء لبوليمرات انتشار الضوء المختلفة بنفس الحجم ونفس قطر عامل انتشار الضوء ارتباطًا مباشرًا بمعامل الانكسار. في مواد الانتشار الضوئي للكمبيوتر الشخصي، يحدد الفرق في معامل الانكسار بين جزيئات عامل انتشار الضوء وراتنج المصفوفة مباشرةً تأثير الانتشار وتأثير انتقال الضوء لمواد الانتشار الضوئي.

إن قطر جسيمات عامل الانتشار الضوئي
تتشتت جسيمات عامل الانتشار الضوئي في مواد راتنج المصفوفة، ويؤثر قطر هذه الجسيمات أيضًا على خصائص المركبات. وقد وجد أنه عند تركيز منشطات معين، تزداد نفاذية الضوء تدريجيًا مع زيادة قطر جسيمات عامل نشر الضوء، بينما تزداد قابلية الانتشار بسرعة وتبدأ في الانخفاض بعد الوصول إلى الذروة. مع زيادة قطر جسيمات عامل نشر الضوء، يضعف تأثير التشتت العكسي، بينما يتعزز تأثير التشتت الأمامي، وتتعزز نفاذية الضوء.

إذا تم خلط الجسيمات الصغيرة مثل الجسيمات النانوية في جهاز الكمبيوتر، فإن الانتشارية تعتمد بشكل أساسي على قدرة تشتت جسيمات عامل انتشار الضوء، وفي هذه الحالة يكون معامل التشتت صغيرًا وتكون الانتشارية منخفضة جدًا أيضًا. عندما يزداد قطر الجسيمات تدريجيًا، تزداد قدرة الجسيمات على التشتت، مما يؤدي إلى زيادة الانتشارية. إذا استمر قطر الجسيمات في الزيادة، فإن قدرة التشتت لن تتأثر بشكل كبير، ويتركز الضوء المشتت في الغالب في المقدمة، وبالتالي تظهر الانتشارية اتجاهًا تنازليًا.

كمية المنشطات من جزيئات عامل الانتشار الضوئي
كما أن كمية المنشطات من جسيمات عامل انتشار الضوء هي أيضًا عامل مهم لتحديد تأثير تشتت المواد. في دراسة المحاكاة العددية، وجد أن كمية المنشطات من جسيمات عامل الانتشار الضوئي يمكن أن تحدد انتظام سطح الضوء الناتج. إذا تجاوزت كمية المنشطات من الجسيمات المشتتة في الوسط النقطة الحرجة، سيظهر الجزء الأقوى من الضوء الناتج بعيدًا عن مصدر الضوء، وعندما يكون تركيز الجسيمات عند النقطة الحرجة فقط، يكون توزيع شدة الضوء الناتج موحدًا جدًا. مع زيادة كمية الجسيمات المبعثرة، تتحرك الشدة القصوى للضوء الناتج من بعيد إلى قريب. لذلك، ما دمنا نتحكم بفعالية في عدد الجسيمات المشتتة، يمكننا الحصول على ضوء موزع بشكل موحد.