Wie wirken sich das Dosierungsverhältnis und die Partikelgröße des Lichtstreumittels auf die Wirkung des Lichtstreuers aus?

Als Festkörper-Halbleiterbauelement, das elektrische Energie direkt in Lichtenergie umwandelt, hat die Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED) nicht nur eine solide Struktur, Stoßfestigkeit, schnelle Lichtreaktion, lange Lebensdauer, sondern auch einen niedrigen Energieverbrauch. Es wurde für die Beleuchtung verwendet, in der Theorie, nur 10% des Energieverbrauchs von Glühlampen, im Vergleich mit Leuchtstofflampen, LED kann auch 50% Energiespar-Effekt zu erreichen. Es wurde in der Anzeige verwendet, kann es nicht nur Energie sparen, sondern auch das Gerät ultra-dünn, leicht und lange Lebensdauer. Daher hat LED eine echte Quelle der grünen Beleuchtung und Display-Licht geworden, weit verbreitet in städtischen und Haushaltsbeleuchtung, elektronische Geräte, Automobil-und anderen Industrien verwendet, und hat in der modernen Gesellschaft allgegenwärtig gewesen.

Lichtdiffusionsmittel wurden transparenten Kunststoffen wie PC, PMMA, PS usw. zugesetzt, um eine optische Diffusion zu erreichen. Loser Kunststoff kann nicht nur die Lichtquelle und blendendes Licht abdecken, sondern auch das gesamte transparente Harz haarig machen. Erzeugt weicheres, schöneres und eleganteres Licht, um den komfortablen Effekt von transparentem und undurchsichtigem Licht zu erreichen.

PC hat eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit (Lichtdurchlässigkeit bis zu 89%), gute mechanische Eigenschaften, Isolationseigenschaften, flammhemmende und Anti-Aging-Eigenschaften, so dass es das bevorzugte Substrat für LED-Lichtstreumaterialien ist. Daher haben PC-basierte Lichtstreumaterialien große Aufmerksamkeit erregt. Wir fügten vernetzende PMMA-Mikrokügelchen-Lichtstreuer zu PC hinzu, untersuchten den Lichtstreumechanismus der PC-Lichtstreuplatte und die Wirkung der Partikelgröße des Lichtstreuers auf die Lichtdurchlässigkeit, die Trübung, den effektiven Lichtstreukoeffizienten und die mechanischen Eigenschaften der PC-Lichtstreuplatte. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lichtdurchlässigkeit von PC-Lichtdiffusionsplatte höher ist, wenn die Partikelgröße des Lichtdiffusors 20,0 μ m ist, die Trübung von PC-Lichtdiffusionsplatte ist größer, wenn die Partikelgröße des Lichtdiffusors 1.8um ist, wenn die Partikelgröße des Lichtdiffusors 3.0um ist, der effektive Lichtstreukoeffizient von PC-Lichtdiffusionsplatte ist größer und erfüllt die Anforderungen der mechanischen Energie, und die Partikelgröße des Lichtdiffusors erhöht, die Lichtdurchlässigkeit erhöht und die Trübung verringert.

Die LED ist eine Punktlichtquelle. In praktischen Anwendungen ist es in der Regel notwendig, sie in eine Linien- oder Flächenlichtquelle umzuwandeln, um das Licht hell und weich zu machen. Um diese Umwandlung zu erreichen, ist sie untrennbar mit einem Lichtstreumaterial verbunden. Lichtstreumaterialien bestehen im Allgemeinen aus Lichtstreumitteln und Polymeren, die in Form von Lichtstreukunststoffen, Lichtstreukapseln, Lichtstreubeschichtungen und Druckfarben auf den Markt gebracht werden. 

Lichtstreuungsmittel

Derzeit wird der Lichtdiffusor durch spezielle Verarbeitung und Oberflächenbehandlung hergestellt. Die Partikelgröße liegt in der Regel zwischen 1 μ m und 10 μ m, und die durchschnittliche Partikelgröße beträgt etwa 2 μ m. Die Perlen haben die Funktion des Astigmatismus, gute Fließfähigkeit und gute Kompatibilität mit optischen Harz Substrat.

Gegenwärtig werden optische Diffusoren hauptsächlich in anorganische und organische Typen unterteilt. Zu den anorganischen Lichtdiffusoren gehören hauptsächlich anorganische Partikel wie Siliziumdioxid, Titandioxid, Kalziumkarbonat, Aluminiumhydroxid und Glasperlen, während zu den organischen Lichtdiffusoren hauptsächlich vernetztes Polystyrol, Polymethacrylat und andere organische Polymermikrokugeln gehören. Obwohl anorganische Partikel eine gute Wärmebeständigkeit aufweisen, haben sie einige Nachteile, wie z. B. unterschiedliche Formen, große Abweichungen in der Partikelgröße, keine einheitliche Lichtstreuung, geringe Lichtdurchlässigkeit usw. Vernetzte Polystyrol- und Polymethacrylat-Mikrokugeln haben eine gute Formbeständigkeit, eine kontrollierbare Abweichung der Partikelgröße, eine hohe Lichtdurchlässigkeit, aber eine geringe Wärmebeständigkeit. Bei der Extrusionsgranulierung von Lichtstreupolymeren und beim Hochtemperatur-Spritzgießen oder Extrusionsgießen von Lichtleitern neigen die Polymerteilchen zur Verformung, was die gleichmäßige Lichtstreuung beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die Lichtbeständigkeit des Polystyrol-Lichtdiffusors schlecht, und er vergilbt leicht, was die Qualität und Lebensdauer der LED beeinträchtigt.

In den letzten Jahren wurden organisch-anorganische hybride Organosilizium-Mikrosphären-Lichtstreuer entwickelt. Silikon-Mikrokügelchen-Lichtdiffusionsmittel hat nicht nur die Eigenschaften der hohen Hitzebeständigkeit, Lichtbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit von anorganischen Teilchen, sondern auch die Eigenschaften der Homogenität der organischen Teilchenform, hohe Lichtdurchlässigkeit und gute Lichtdiffusionsgleichmäßigkeit, und sein Brechungsindex kann mit dem Wechsel von synthetischen Monomeren verändert werden, und die Oberfläche der Teilchen kann in situ durch Lichtdiffusion modifiziert werden. Es hat eine breite Anwendungsperspektive zur Verbesserung der Kompatibilität und Anpassungsfähigkeit von Lichtdiffusionspartikeln mit Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS) und anderen Lichtleiterplatten-Matrixharzen. Daher wird erwartet, dass Silikon-Mikrokugeln als leistungsstarke optische Diffusoren für LED verwendet werden.

Silicon-Lichtdiffusionsmittel sind in der Regel Mikrokügelchen, die durch Hydrolyse, Kondensation und Vernetzungsreaktion von Methyltrimethoxysilan und Phenyltrimethoxysilan entstehen. Die Partikelgrößenverteilung liegt zwischen 1 μ m und 8 μ m, und die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 2 μ m. In den letzten Jahren haben multinationale Silikonunternehmen in den Vereinigten Staaten, Japan und Deutschland verschiedene Arten von optischen Silikondiffusoren auf den Markt gebracht.

Unsere Silikonmikrokugeln für technische Anwendungen wurden durch Hydrolyse-Kondensation unter Verwendung von Dichlordimethylsilan (DMDCS) und Ethylorthosilikat (TEOS) als Monomere synthetisiert. Die Auswirkungen des Monomerverhältnisses, der Monomerkonzentration und des Kopplungsmittels auf die Morphologie der Produkte wurden erörtert, und die Hydrophobie und Wärmebeständigkeit der Produkte wurden weiter charakterisiert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das Monomerverhältnis, die Monomerkonzentration und die Verwendung von Silan-Kopplungsmittel haben wichtige Auswirkungen auf den Reaktionsprozess und die Partikelmorphologie des Produkts, das Produkt hat eine ausgezeichnete thermische Stabilität, und die Masse Wärmeverlustrate ist nur 10,5% bei 600 °C. das Produkt hat auch eine hohe Hydrophobie und der statische Kontaktwinkel beträgt 138,6 °.

Wie wirken sich das Dosierungsverhältnis und die Partikelgröße des Lichtstreumittels auf die Wirkung des Lichtstreuers aus?

Lichtdiffusionsmittel wurden transparenten Kunststoffen wie PC, PMMA, PS usw. zugesetzt, um eine optische Diffusion zu erreichen.
Loser Kunststoff kann nicht nur die Lichtquelle und blendendes Licht abdecken, sondern auch das gesamte transparente Harz weicher, schöner und eleganter machen, um die komfortable Wirkung von transparentem und undurchsichtigem Licht zu erreichen.

PC hat eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit (Lichtdurchlässigkeit bis zu 89%), gute mechanische Eigenschaften, Isolationseigenschaften, flammhemmende und alterungsbeständige Eigenschaften, so dass es das bevorzugte Substrat für LED-Lichtstreumaterialien ist. Daher haben Lichtstreumaterialien auf PC-Basis große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Wir fügten dem PC vernetzende PMMA-Mikrokugeln als Lichtdiffusor hinzu und untersuchten den Lichtdiffusionsmechanismus der PC-Lichtdiffusionsplatte sowie die Auswirkungen der Partikelgröße des Lichtdiffusors auf die Lichtdurchlässigkeit, die Trübung, den effektiven Lichtstreukoeffizienten und die mechanischen Eigenschaften der PC-Lichtdiffusionsplatte. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lichtdurchlässigkeit der PC-Lichtdiffusionsplatte höher ist, wenn die Partikelgröße des Lichtdiffusors 2.0μ m ist, die Trübung der PC-Lichtdiffusionsplatte ist größer, wenn die Partikelgröße des Lichtdiffusors 1.8um ist, wenn die Partikelgröße des Lichtdiffusors 3.0um ist, der effektive Lichtstreukoeffizient der PC-Lichtdiffusionsplatte ist größer und erfüllt die Anforderungen der mechanischen Energie, und die Partikelgröße des Lichtdiffusors erhöht, die Lichtdurchlässigkeit erhöht und die Trübung verringert.

Nach dem Mischen von Acrylsäure, Silicon-Lichtdiffusionsmittel und anderen Hilfsstoffen wurde das Lichtdiffusions-PC mit einem parallelen Doppelschneckenextruder hergestellt. Die Auswirkungen verschiedener Verhältnisse von Acrylsäure und Silikon-Lichtdiffusionsmittel auf die optischen Eigenschaften von PC wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Zugabe von Acrylsäure und Silikon-Lichtdiffusionsmittel unterschiedliche optische Eigenschaften des Lichtdiffusions-PCs erzielt werden können. Bei der Verwendung von PC als Substrat, Acrylharz und Silikonharz als Silikondiffusor wird festgestellt, dass die Zugabe von Silikon-Lichtdiffusionsmittel keinen Einfluss auf die Zugfestigkeit von Lichtdiffusoren auf PC-Basis hat, aber einen gewissen Einfluss auf die Kerbschlagzähigkeit. Die Partikelgröße des Lichtdiffusionsmittels hat einen Einfluss auf die Trübung von PC-basierten Lichtdiffusionsmaterialien in einem bestimmten Bereich, und die Trübung ist etwas höher, wenn die Partikelgröße größer ist. Die Menge des Lichtdiffusors hat einen großen Einfluss auf die Lichtdurchlässigkeit und die Trübung von PC-basierten Lichtdiffusionsmaterialien. Wenn 0,3 wt% Organosilizium-Lichtdiffusor C hinzugefügt wird, sind der effektive Lichtdiffusionskoeffizient, die Lichtdurchlässigkeit und die Trübung von PC-basierten Lichtdiffusionsmaterialien 76,7%, 80,8% und 94,9%, jeweils.

Unter Verwendung von PC-Pulver, Silikon-Lichtdiffusionsmittel und YAG:Ce-Leuchtstoffpulver als Rohstoffe wurden PC/YAG:Ce-Lichtdiffusionsmittel-Leuchtharzproben mit einem unterschiedlichen Massenanteil an Organosilizium-Lichtdiffusionsmittel durch Schmelzmischen, Hochtemperaturpressen und Verdünnungspolieren hergestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Leuchtstoffharzproben eine hohe Lichtdurchlässigkeit im Spektralbereich von 500 bis 800 nm aufweisen. Die Hauptphase der Probe ist Y3A15O12 und es gibt zwei Anregungsspitzen bei 342 und 448 nm. Das Emissionsspektrum weist einen breiten Peak bei 532 nm auf, der zu der 5d-4f-Übergangsemission von Ce3+ gehört, und die entsprechende Fluoreszenzlebensdauer beträgt etwa 61,5 ns. Die Lichtausbeute der fluoreszierenden Harzprobe, die für die Verpackung weißer LED-Geräte verwendet wurde, beträgt 81,12 Lm/W/100 mA, was darauf hindeutet, dass die PC/YAG:Ce-Photolumineszenz-Harzfolie für eine neue Art von fluoreszierendem Material für die Verpackung weißer LED geeignet ist.

Unter Verwendung von PMMA in optischer Qualität als Substrat wurden verschiedene Anteile von sphärischem Siliziumdioxid-Lichtdiffusionsmittel An und B hinzugefügt, um die Auswirkungen des optischen Diffusoranteils, der sphärischen Partikelgröße und der Partikelgrößenverteilung auf die Lichtdurchlässigkeit, die Trübung und die mechanischen Eigenschaften des Materials zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Zugabe von kugelförmigen Siliziumdioxid-Lichtdiffusionsmitteln zu PMMA gute Lichtdiffusionsmaterialien erhalten werden können. Bei einer durchschnittlichen Partikelgröße von 2 μ m und einem Massenanteil von 0,4% beträgt die Lichtdurchlässigkeit der Probe 88,0%, die Trübung 90,1% und der effektive Lichtdiffusionskoeffizient 79,3%, was den höchsten Wert unter den bekannten organischen Lichtdiffusoren darstellt. Es kann nicht nur die Zugfestigkeit von PMMA deutlich erhöhen, sondern hat auch nur geringe Auswirkungen auf die Biegefestigkeit und Kerbschlagzähigkeit, so dass es einen guten praktischen Anwendungswert hat. Mit Hilfe der Doppelschneckenextrusion und des Spritzgießens haben wir Lichtstreuplatten aus PMMA mit unterschiedlichem Lichtstreuungsanteil und Oberflächenzusatz von Mikrostruktur hergestellt. Die Wirkung des Lichtdiffusors und der Mikrostruktur auf die optischen Eigenschaften der Lichtdiffusionsplatte wird vorgestellt. Der Lichtdiffusor kann die Durchlässigkeit verringern und die Trübung verbessern. Wenn der Massenanteil des Lichtdiffusors 0,8% beträgt, ist die Durchlässigkeit der Probe 87,97%, die Trübung 94,45% und der Diffusionseffekt besser, wenn keine Mikrostruktur hinzugefügt wird. Wenn der Gehalt an Lichtdiffusor niedrig ist, ist die Trübung der Lichtdiffusionsplatte stark erhöht und die Durchlässigkeit sinkt sehr wenig.

Die PET-Lichtdiffusionsfolie wurde durch Hinzufügen von Lichtdiffusoren zu Polyethylenterephthalat (PET) durch Mischen hergestellt. Die Auswirkungen des Brechungsindex und der Partikelgröße der Lichtdiffusorteilchen auf die Lichtdiffusion wurden mit Hilfe der Mie-Streutheorie berechnet und die theoretischen Berechnungsergebnisse durch Experimente verifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Brechungsindex der Partikel des Lichtstreuungsmittels nur einen geringen Einfluss auf die Lichtstreuung hat, der Einfluss der Partikelgröße jedoch größer ist, was mit den theoretischen Berechnungsergebnissen übereinstimmt. Die Wirkung und der Grund der Menge des Lichtdiffusors auf den Lichtdiffusionseffekt wurden erörtert, und die PET-Lichtdiffusionsfolie mit einer Lichtdurchlässigkeit von 85,3% und einer Trübung von 90,86% wurde hergestellt.

Mit anderen Worten, je größer die Partikelgröße des Lichtdiffusionsmittels ist, desto besser ist die Durchlässigkeit, während die Trübung geringer ist; je höher das Dosierungsverhältnis des Lichtdiffusionsmittels ist, desto geringer ist die Durchlässigkeit, während die Trübung besser ist. Der Brechungsindex der Lichtdiffusionsmittelpartikel hat wenig Einfluss auf die Wirkung der Lichtdiffusion, aber der Einfluss der Partikelgröße ist größer, aber in der praktischen Anwendung ist es abhängig von Ihren Rohstoffen, Dünnheit und Detailanforderungen.

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