In che modo il rapporto di dosaggio e la dimensione delle particelle dell'agente di diffusione della luce influiscono sull'effetto del diffusore di luce?

Come dispositivo semiconduttore a stato solido che converte direttamente l'energia elettrica in energia luminosa, il diodo a emissione luminosa (Light Emitting Diode, LED) non solo ha una struttura solida, resistenza agli urti, risposta rapida alla luce, lunga durata, ma ha anche un basso consumo energetico. Utilizzato per l'illuminazione, in teoria solo 10% del consumo energetico delle lampade a incandescenza, rispetto alle lampade fluorescenti, il LED può raggiungere anche 50% di risparmio energetico. Utilizzato nei display, non solo permette di risparmiare energia, ma rende anche il dispositivo ultrasottile, leggero e di lunga durata. Pertanto, il LED è diventato una vera e propria fonte di illuminazione verde e di luce di visualizzazione, ampiamente utilizzato nell'illuminazione urbana e domestica, negli apparecchi elettronici, nel settore automobilistico e in altri settori, ed è stato onnipresente nella società moderna.

L'agente di diffusione della luce è stato aggiunto a plastiche trasparenti come PC, PMMA, PS e così via per ottenere una diffusione ottica. La plastica diffusa può non solo coprire la fonte di luce e la luce abbagliante, ma anche rendere l'intera resina trasparente più luminosa. Produce una luce più morbida, bella ed elegante per ottenere l'effetto confortevole della luce trasparente e opaca.

Il PC ha un'eccellente trasmittanza luminosa (trasmittanza luminosa fino a 89%), buone proprietà meccaniche, proprietà isolanti, ritardanti di fiamma e proprietà anti-invecchiamento, per cui è il substrato preferito per i materiali di diffusione della luce dei LED. Pertanto, i materiali di diffusione della luce a base di PC hanno attirato un'ampia attenzione. Abbiamo aggiunto al PC un diffusore di luce a microsfere PMMA a reticolazione, abbiamo studiato il meccanismo di diffusione della luce della piastra di diffusione della luce del PC e l'effetto della dimensione delle particelle del diffusore di luce sulla trasmittanza luminosa, sulla foschia, sul coefficiente di diffusione della luce effettiva e sulle proprietà meccaniche della piastra di diffusione della luce del PC. I risultati mostrano che la trasmittanza luminosa della piastra di diffusione della luce in PC è maggiore quando la dimensione delle particelle del diffusore di luce è di 20,0 μ m, la foschia della piastra di diffusione della luce in PC è maggiore quando la dimensione delle particelle del diffusore di luce è di 1,8um, quando la dimensione delle particelle del diffusore di luce è di 3,0um, il coefficiente di diffusione effettiva della luce della piastra di diffusione della luce in PC è maggiore e soddisfa i requisiti di energia meccanica, e con l'aumento della dimensione delle particelle del diffusore di luce, la trasmittanza luminosa aumenta e la foschia diminuisce.

Il LED è una sorgente luminosa puntiforme. Nelle applicazioni pratiche, di solito è necessario trasformarlo in una sorgente luminosa lineare o in una sorgente luminosa superficiale per rendere la luce brillante e morbida. Per realizzare questa trasformazione, è indispensabile un materiale di diffusione della luce. I materiali di diffusione della luce sono generalmente composti da agenti di diffusione della luce e polimeri, che vengono forniti al mercato sotto forma di plastica di diffusione della luce, incapsulante di diffusione della luce, rivestimento di diffusione della luce e inchiostro. 

Agente di diffusione della luce

Attualmente, il diffusore di 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 inorganici e organici. I diffusori di luce inorganici includono 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 i diffusori di luce organici includono principalmente polistirene reticolato, polimetacrilato e altre microsfere di polimeri organici. Sebbene le particelle inorganiche abbiano una buona resistenza al calore, presentano alcuni svantaggi, come la forma diversa, la grande deviazione delle dimensioni delle particelle, la mancanza di diffusività uniforme della luce, la bassa trasmittanza luminosa e così via. 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. L'agente di diffusione della 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 della luce e buona uniformità di diffusione della luce; il suo indice di rifrazione può essere modificato con il cambio di 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 saranno utilizzate come diffusori ottici ad alte prestazioni per i LED.

L'agente di diffusione luminosa del silicone è solitamente un prodotto a microsfere formato dalla reazione di idrolisi, condensazione e reticolazione del metil trimetossisilano e del fenil trimetossisilano. 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 m. Negli ultimi anni, le multinazionali del silicone negli Stati Uniti, in Giappone e in Germania hanno lanciato diversi tipi di prodotti per la diffusione ottica del silicone.

Le nostre microsfere di silicone per uso tecnico sono state sintetizzate con il metodo dell'idrolisi-condensazione utilizzando come monomeri il diclorodimetilsilano (DMDCS) e l'etil-ortosilicato (TEOS). Sono stati discussi gli effetti del rapporto di monomeri, della concentrazione di monomeri e dell'agente di accoppiamento sulla morfologia dei prodotti e sono state ulteriormente caratterizzate l'idrofobicità e la resistenza al calore dei prodotti. I risultati sperimentali mostrano che il rapporto monomero, la concentrazione monomero e l'uso dell'agente di accoppiamento silano hanno effetti importanti sul processo di reazione e sulla morfologia delle particelle del prodotto; il prodotto ha un'eccellente stabilità termica e il tasso di perdita di calore di massa è solo 10,5% a 600 °C. Il prodotto ha anche un'elevata idrofobicità e l'angolo di contatto statico è 138,6 °.

In che modo il rapporto di dosaggio e la dimensione delle particelle dell'agente di diffusione della luce influiscono sull'effetto del diffusore di luce?

L'agente di diffusione della luce è stato aggiunto a plastiche trasparenti come PC, PMMA, PS e così via per ottenere la diffusione ottica.
La plastica sfusa può non solo coprire la sorgente luminosa e la luce abbagliante, ma anche rendere l'intera resina trasparente più morbida, bella ed elegante per ottenere l'effetto confortevole della luce trasparente e opaca.

Il PC ha un'eccellente trasmittanza luminosa (trasmittanza luminosa fino a 89%), buone proprietà meccaniche, proprietà isolanti, ritardanti di fiamma e proprietà anti-invecchiamento, per cui è il substrato preferito per i materiali di diffusione della luce dei LED. Abbiamo aggiunto al PC un diffusore di luce a microsfere a reticolazione, ricercando il meccanismo di diffusione della luce della piastra di diffusione della luce in PC e l'effetto della dimensione delle particelle del diffusore di luce sulla trasmittanza della luce, sulla foschia, sul coefficiente di diffusione della luce effettiva e sulle proprietà meccaniche della piastra di diffusione della luce in PC. I risultati mostrano che la trasmittanza luminosa della piastra di diffusione della luce in PC è maggiore quando la dimensione delle particelle del diffusore di luce è di 2,0μ m, la foschia della piastra di diffusione della luce in PC è maggiore quando la dimensione delle particelle del diffusore di luce è di 1,8um, quando la dimensione delle particelle del diffusore di luce è di 3,0um, l'effettivo coefficiente di diffusione della luce della piastra di diffusione della luce in PC è maggiore e soddisfa i requisiti di energia meccanica, e con l'aumento della dimensione delle particelle del diffusore di luce, la trasmittanza luminosa aumenta e la foschia diminuisce.

Dopo aver miscelato acido acrilico, silicone per la diffusione della luce e altri ausiliari, il PC per la diffusione della luce è stato preparato con un estrusore a doppia vite parallela. Sono stati studiati gli effetti dei diversi rapporti tra acido acrilico e agente di diffusione del silicone sulle proprietà ottiche del PC. I risultati mostrano che il PC a diffusione luminosa con proprietà ottiche diverse può essere ottenuto aggiungendo un diverso dosaggio di acido acrilico e di agente di diffusione luminosa siliconica. Utilizzando il PC come substrato, la resina acrilica e la resina siliconica come diffusore di silicone, si è riscontrato che l'aggiunta dell'agente di diffusione luminosa del silicone non ha alcun effetto sulla resistenza alla trazione del diffusore di luce a base di PC, ma ha un certo effetto sulla resistenza all'impatto con intaglio. La dimensione delle particelle dell'agente di diffusione della luce ha un effetto sulla foschia dei materiali di diffusione della luce a base di PC in un certo intervallo, e la foschia è leggermente superiore quando la dimensione delle particelle è maggiore. La quantità di diffusore di luce ha una grande influenza sulla trasmittanza luminosa e sulla foschia dei materiali di diffusione luminosa a base di PC. Con l'aggiunta di 0,3 wt% di diffusore di luce in organosilicio C, il coefficiente di diffusione effettiva della luce, la trasmittanza e la foschia dei materiali di diffusione della luce a base di PC sono rispettivamente 76,7%, 80,8% e 94,9%.

Utilizzando la polvere di PC, l'agente di diffusione della luce del silicone e la polvere fluorescente YAG:Ce come materie prime, sono stati preparati campioni di resina fluorescente PC/YAG:Ce con una diversa frazione di massa di agente di diffusione della luce organosiliconica mediante fusione, pressatura ad alta temperatura e processo di lucidatura di assottigliamento. i risultati mostrano che i campioni di resina fluorescente hanno un'elevata trasmittanza luminosa nell'intervallo spettrale da 500 a 800 nm. La fase principale del campione è Y3A15O12 e sono presenti due picchi di eccitazione a 342 e 448 nm. Lo spettro di emissione presenta un ampio picco a 532 nm, che appartiene all'emissione della transizione 5d 4f di Ce3+, e il corrispondente tempo di vita della fluorescenza è di circa 61,5 ns. L'efficienza luminosa del campione di resina fluorescente applicato all'imballaggio di dispositivi LED bianchi è di 81,12 Lm/W/100 mA, indicando che il foglio di resina fotoluminescente PC/YAG:Ce è adatto a un nuovo tipo di materiale fluorescente per l'imballaggio di LED bianchi.

Utilizzando il PMMA ottico come substrato, sono state aggiunte diverse proporzioni di agenti di diffusione della luce di silice sferica An e B per studiare gli effetti del contenuto di diffusori ottici, delle dimensioni delle particelle sferiche e della distribuzione delle dimensioni delle particelle sulla trasmittanza luminosa, sulla foschia e sulle proprietà meccaniche del materiale. I risultati mostrano che è possibile ottenere buoni materiali per la diffusione della luce aggiungendo al PMMA un agente di diffusione della luce di silice sferica. Quando la dimensione media delle particelle è di 2 μ m e la frazione di massa è di 0,4%, la trasmittanza luminosa del campione è di 88,0%, la foschia è di 90,1% e il coefficiente di diffusione effettiva della luce è di 79,3%, il più alto tra i diffusori di luce organici conosciuti. Non solo è in grado di aumentare in modo evidente la resistenza alla trazione del PMMA, ma ha anche uno scarso effetto sulla resistenza alla flessione e all'impatto con intaglio, per cui ha un buon valore di applicazione pratica. Abbiamo utilizzato la miscelazione dell'estrusione a doppia vite e lo stampaggio a iniezione per preparare piastre di diffusione della luce a base di PMMA con diversi contenuti di diffusori di luce e aggiunta di microstruttura alla superficie. Viene presentato l'effetto del diffusore ottico e della microstruttura sulle proprietà ottiche della lastra di diffusione ottica. Il diffusore di luce può ridurre la trasmittanza e migliorare la foschia. Senza l'aggiunta di microstruttura, quando la frazione di massa del diffusore di luce è 0,8%, la penetrazione del campione è 87,97%, la velatura è 94,45% e l'effetto di diffusione è migliore. Quando il contenuto di diffusore di luce è basso, la foschia della piastra di diffusione della luce aumenta notevolmente e la trasmittanza diminuisce molto poco.

Il film di diffusione della luce in PET è stato preparato aggiungendo un diffusore di luce al polietilene tereftalato (PET) mediante miscelazione. Gli effetti dell'indice di rifrazione e delle dimensioni delle particelle del diffusore di luce sulla diffusione della luce sono stati calcolati utilizzando la teoria della diffusione di Mie e i risultati dei calcoli teorici sono stati verificati dagli esperimenti. I risultati mostrano che l'indice di rifrazione delle particelle dell'agente di diffusione della luce ha un effetto minimo sull'effetto della diffusione della luce, ma l'influenza della dimensione delle particelle è maggiore, il che è coerente con i risultati del calcolo teorico. Sono stati discussi l'effetto e il motivo della quantità di diffusore di luce sull'effetto di diffusione della luce ed è stato preparato un film di diffusione della luce in PET con una trasmittanza della luce di 85,3% e una foschia di 90,86%.

In altre parole, maggiore è la dimensione delle particelle dell'agente di diffusione della luce, migliore è la trasmittanza, mentre la foschia sarà inferiore; maggiore è il rapporto di dosaggio dell'agente di diffusione della luce, minore è la trasmittanza, mentre la foschia sarà migliore. l'indice di rifrazione delle particelle dell'agente di diffusione della luce ha poco effetto sull'effetto della diffusione della luce, ma l'influenza della dimensione delle particelle è maggiore, ma nell'applicazione pratica, dipende dalle vostre materie prime, dalla sottigliezza e dai requisiti dei dettagli.

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