Effetto dell'agente di diffusione della luce sulle proprietà delle materie plastiche a diffusione di luce

Come dispositivo semiconduttore allo stato solido che converte direttamente l'energia elettrica in energia luminosa, il diodo a emissione luminosa (LED) non solo ha una struttura solida, resistenza agli urti, risposta rapida alla luce, lunga durata, ma anche un basso consumo energetico. Il LED è una sorgente luminosa puntiforme. Nelle applicazioni pratiche, è solitamente necessario convertirlo in una sorgente luminosa lineare o in una sorgente luminosa superficiale per rendere la luce brillante e morbida. Per ottenere questa trasformazione, sono necessari materiali di diffusione della luce. I materiali fotodiffusivi sono generalmente composti da agenti di diffusione della luce e polimeri.

1. Agente di diffusione della luce

L'agente di diffusione della luce viene realizzato mediante una lavorazione speciale e un trattamento superficiale. La dimensione delle particelle è generalmente compresa tra 1 μ m e 10 μ m, e la dimensione media delle particelle è di circa 2 μ m. Le perle hanno la funzione di astigmatismo, buona fluidità e buona compatibilità con il substrato di resina ottica.

Attualmente, i diffusori ottici si dividono principalmente in tipo inorganico e tipo organico. L'agente di diffusione della luce inorganico include principalmente particelle inorganiche come il biossido di silicio, il biossido di titanio, il carbonato di calcio, l'idrossido di alluminio e le perle di vetro, mentre l'agente di diffusione della luce organico include principalmente polistirene reticolato, polimetacrilato e altre microsfere di polimeri organici.

Agente di diffusione della luce inorganico

Quando si aggiungono particelle inorganiche come il biossido di silicio, il biossido di titanio e il carbonato di calcio, la luce viene diffusa attraverso la superficie delle minuscole particelle per innumerevoli volte per ottenere l'effetto di una luce uniforme. Sebbene le particelle inorganiche abbiano una buona resistenza al calore, hanno forme diverse, una grande deviazione delle dimensioni delle particelle e una diffusività della luce non uniforme; l'agente di diffusione della luce inorganico è una microsfera solida da un punto di vista microscopico e la luce non può passare attraverso questa sfera solida. La trasmissione di molta luce viene compromessa e solo una parte della luce viene rifratta, con conseguenti ripercussioni sulla luminosità o sulla trasmissione della luce. Chi deve avere una trasmittanza luminosa superiore a 50% per i paralumi non può scegliere un agente di diffusione della luce inorganico.

Agente organico di diffusione della luce
Le microsfere di polistirene e polimetacrilato reticolato hanno una buona uniformità di forma, una deviazione controllabile delle dimensioni delle particelle, un'elevata trasmittanza luminosa, ma una bassa resistenza al calore. Durante la granulazione per estrusione del polimero di diffusione della luce e lo stampaggio a iniezione ad alta temperatura o lo stampaggio per estrusione dei dispositivi di guida della luce, le particelle di polimero sono soggette a deformazione, compromettendo così la diffusione uniforme della luce. Inoltre, la resistenza alla luce del diffusore di luce in polistirene è scarsa ed è facile all'ingiallimento, il che influisce sulla qualità del servizio e sulla durata dei LED.

Negli ultimi anni sono stati sviluppati diffusori di luce a microsfere organiche-inorganiche ibride di organosilicio. Il diffusore di luce a microsfere di silicone non solo ha le caratteristiche di elevata resistenza al calore, alla luce e all'invecchiamento delle particelle inorganiche, ma ha anche le caratteristiche di omogeneità della forma delle particelle organiche, elevata trasmittanza luminosa e buona uniformità di diffusione della luce; il suo indice di rifrazione può essere modificato con la variazione dei monomeri sintetici e la superficie delle particelle può essere modificata in situ dalla diffusione della luce. Ha un'ampia prospettiva di applicazione per migliorare la compatibilità e l'adattabilità delle particelle di diffusione della luce con il policarbonato (PC), il polimetilmetacrilato (PMMA), il polistirene (PS) e altre resine a matrice di piastra di guida della luce. Pertanto, si prevede che le microsfere di silicone diventeranno un diffusore ottico ad alte prestazioni per i LED. L'agente di diffusione della luce del silicone è solitamente un prodotto a microsfere formato da metiltrimetossisilano e fenil-trimetossisilano mediante idrolisi, condensazione e reazione di reticolazione. La distribuzione delle dimensioni delle particelle è compresa tra 1 μ m e 8 μ m, e la dimensione media delle particelle è di 2 μ 4 μ m.

2 plastiche per la diffusione della luce
Quando il diffusore di luce viene aggiunto alla resina PC, il diffusore di luce è sferico e uniformemente disperso nella resina PC per formare una struttura a isola. A causa del diverso indice di rifrazione della resina PC e del diffusore di luce, la luce è simile alla riflessione speculare sulla superficie del diffusore di luce e l'effetto di diffusione della luce si ottiene dopo molteplici riflessioni.

Esistono generalmente due metodi per la preparazione dei materiali per la fotodiffusione: uno è la polimerizzazione, l'altro è la modifica della miscela, ognuno dei quali ha le proprie caratteristiche. In base al principio della rifrazione della luce, il metodo di polimerizzazione consiste nel selezionare la copolimerizzazione di due tipi di monomeri polimerici con rifrazione diversa e scarsa compatibilità o la polimerizzazione a pezzi per preparare ulteriormente i materiali di diffusione della luce. Il metodo di polimerizzazione comunemente utilizzato consiste nel preparare due tipi di monomeri con diversa attività di reazione, poiché l'attività di reazione del monomero diffusore è diversa da quella del monomero matrice e il monomero diffusore produce un'auto-polimerizzazione o una copolimerizzazione a blocchi con il monomero matrice. in questo modo, le proprietà ottiche dei nuclei condensati formati nelle rispettive catene di polimerizzazione sono uniformi e la luce viene riflessa e rifratta al confine del nucleo condensato, formando così la diffusione. La polimerizzazione è ampiamente utilizzata nella preparazione di materiali per la fotodiffusione a base di poli (metacrilato di metile) (PMMA), ma è raramente utilizzata nella preparazione di materiali per la fotodiffusione a base di PC, e anche le relazioni e gli studi relativi sono molto rari.

Il metodo di modifica della miscelazione consiste nell'aggiungere il diffusore di luce alla resina PC. Il diffusore di luce è sferico e uniformemente disperso nella resina PC per formare una struttura a isola. A causa del diverso indice di rifrazione della resina PC e del diffusore di luce, la luce è simile alla riflessione speculare sulla superficie del diffusore di luce e l'effetto di diffusione della luce si ottiene dopo molte volte di riflessione. Allo stesso tempo, la quantità di diffusore ottico, la dimensione e la distribuzione delle particelle e l'indice di rifrazione determinano le proprietà ottiche del materiale. Attualmente, molti nuovi tipi di materiali per la diffusione della luce sono prodotti con questo metodo, perché è simile al drogaggio dei polimeri e il processo è semplice, soprattutto per le piastre di diffusione della luce con un consumo molto elevato, questo metodo può essere prodotto in modo continuo e ha un'elevata efficienza produttiva. .

L'agente di diffusione della luce viene aggiunto a PC, PMMA, PS e altre plastiche trasparenti per ottenere plastiche di diffusione della luce, che non solo coprono la sorgente luminosa e la luce abbagliante, ma fanno sì che l'intera resina trasparente emetta una luce più morbida, bella ed elegante, in modo da ottenere l'effetto confortevole di trasmissione della luce e opacità.
Per risolvere i problemi di abbagliamento e di luce blu dell'illuminazione a LED, partendo dai materiali di diffusione della luce in organosilicio, sono stati utilizzati il biossido di titanio (TiO2) e la ceria (CeO2) per modificare e funzionalizzare la superficie dell'agente di diffusione della luce, in modo da ottenere materiali di diffusione della luce con buone proprietà ottiche e funzione di schermatura della luce blu.

Qual è l'effetto dell'agente di diffusione della luce sulle proprietà delle materie plastiche a diffusione della luce?

I tipi di agenti di diffusione della luce possono essere suddivisi in tre categorie: particelle organiche, particelle inorganiche e materiali compositi. Le particelle diffondenti devono soddisfare i tre punti seguenti:
I risultati principali sono i seguenti:

(1) esistono alcune differenze tra le proprietà ottiche e i materiali della matrice.
(2) non ci dovrebbe essere alcun assorbimento, o meno, della luce trasmessa.
(3) la dimensione delle particelle deve soddisfare determinati requisiti.

All'inizio della ricerca, sono state ampiamente utilizzate le particelle inorganiche, ma queste particelle sono dure e irregolari, quindi è facile che danneggino le apparecchiature durante la lavorazione, e le particelle disperse non sono sufficientemente uniformi. Se la dimensione della particella è troppo grande, la superficie del materiale polimerico non sarà liscia. Pertanto, le particelle inorganiche vengono gradualmente sostituite nella pratica produttiva. La compatibilità tra le particelle organiche di diffusione e il substrato è migliore di quella delle particelle inorganiche, per cui queste ultime prendono gradualmente il posto delle particelle inorganiche. Le particelle diffondenti con struttura shell-core presentano maggiori vantaggi, poiché le particelle con questa struttura sono composte da nucleo e guscio e i materiali core-shell più esterni possono essere ben compatibili, migliorando così le caratteristiche di dispersione delle particelle diffondenti. Allo stesso tempo, grazie allo stretto legame tra le particelle, sono state migliorate anche le proprietà meccaniche dei compositi. Se si utilizza un materiale più duro per realizzare il nucleo, si migliorano le prestazioni di impatto del materiale.

Indice di rifrazione dell'agente di diffusione ottica
Secondo la teoria della diffusione della luce, l'effetto di diffusione della luce di diversi polimeri di diffusione della luce con lo stesso volume e lo stesso diametro dell'agente di diffusione della luce è direttamente correlato all'indice di rifrazione. Nei materiali di diffusione della luce per PC, la differenza di indice di rifrazione tra le particelle di agente di diffusione della luce e la resina della matrice determina direttamente l'effetto di diffusione e l'effetto di trasmissione della luce dei materiali di diffusione della luce.

Il diametro delle particelle dell'agente di diffusione della luce
Le particelle dell'agente di diffusione della luce sono disperse nei materiali resinosi della matrice e anche il diametro di queste particelle influisce sulle proprietà dei compositi. È emerso che, a una certa concentrazione di drogaggio, la trasmittanza luminosa aumenta gradualmente con l'aumento del diametro delle particelle dell'agente di diffusione della luce, mentre la diffusività aumenta rapidamente e inizia a diminuire dopo aver raggiunto il picco. Con l'aumento del diametro delle particelle dell'agente di diffusione della luce, l'effetto di diffusione inversa si indebolisce, mentre l'effetto di diffusione in avanti si rafforza e la trasmittanza luminosa aumenta.

Se nel PC sono mescolate particelle piccole come le nanoparticelle, la diffusività dipenderà principalmente dalla capacità di diffusione delle particelle dell'agente di diffusione della luce, nel qual caso il coefficiente di diffusione è piccolo e anche la diffusività è molto bassa. Quando il diametro delle particelle aumenta gradualmente, la capacità di diffusione delle particelle aumenta, con conseguente aumento della diffusività. Se il diametro delle particelle continua ad aumentare, la capacità di diffusione non viene più influenzata in modo significativo e la luce diffusa si concentra principalmente nella parte anteriore, per cui la diffusività mostra una tendenza alla diminuzione.

Quantità di drogaggio delle particelle di agente di diffusione della luce
Anche la quantità di particelle di agente di diffusione della luce è un fattore importante per determinare l'effetto di diffusione dei materiali. Nello studio di simulazione numerica, è emerso che la quantità di drogaggio delle particelle diffondenti può determinare l'uniformità della superficie luminosa in uscita. Se la quantità di drogaggio delle particelle diffondenti nel mezzo supera il punto critico, la parte più forte della luce in uscita apparirà lontana dalla sorgente luminosa, mentre quando la concentrazione delle particelle è appena al punto critico, la distribuzione dell'intensità della luce in uscita è molto uniforme. Con l'aumento della quantità di particelle diffusive, l'intensità massima della luce in uscita si sposta da lontano a vicino. Pertanto, se controlliamo efficacemente il numero di particelle droganti, possiamo ottenere una luce uniformemente distribuita.