光拡散剤の添加比率と粒子径は、光拡散装置の効果にどのように影響しますか？

電気エネルギーを直接光エネルギーに変換する固体半導体デバイスとして、発光ダイオード（Light Emitting Diode、LED）は、強固な構造、耐衝撃性、速い光反応、長寿命だけでなく、低エネルギー消費を持っています。照明に使用され、理論上、白熱灯のエネルギー消費量の10%しかなく、蛍光灯と比べ、LEDは50%の省エネ効果もある。LEDはディスプレイにも使用され、エネルギーを節約できるだけでなく、デバイスを超薄型、軽量、長寿命にすることができる。そのため、LEDはグリーン照明とディスプレイの光源となり、都市照明、家庭照明、家電製品、自動車などの産業で広く使用され、現代社会に遍在している。

PC、PMMA、PSなどの透明プラスチックに光拡散剤を添加し、光拡散を得る。プラスチックがゆるいと、光源やまぶしい光をカバーするだけでなく、全体の透明樹脂の毛を作ることができます。より柔らかく、より美しく、エレガントな光を作り出し、透明な光と不透明な光の快適な効果を実現する。

PCは、優れた光透過率（光透過率89%）、良好な機械的特性、絶縁性、難燃性、抗老化特性を有しており、LED光散乱材料の基板として好まれているため、PCベースの光拡散材料が広く注目されている。その結果、光拡散板の粒子径が20.0μmの場合、PC光拡散板の光透過率がより高く、光拡散板の粒子径が1.8μmの場合、PC光拡散板のヘイズがより大きく、光拡散板の粒子径が3.0μmの場合、PC光拡散板の有効光散乱係数がより大きく、機械的エネルギーの要求を満たし、光拡散板の粒子径が大きくなるにつれて、光透過率が増加し、ヘイズが減少した。

LEDは点光源である。実用上、光を明るく柔らかくするためには、線光源や面光源に変換する必要がある。この変換を実現するためには、不可欠な光拡散材と切っても切れない関係にある。光拡散材料は一般的に光拡散剤とポリマーで構成され、光拡散プラスチック、光拡散封止剤、光拡散コーティング剤、インクなどの形で市場に供給されている。 

光拡散剤

現在、光拡散板は特殊加工と表面処理によって作られている。ビーズの粒径は一般的に1μm～10μm、平均粒径は約2μmで、非点収差の機能を持ち、流動性が良く、光学樹脂基板との相性が良い。

現在、光拡散板は主に無機系と有機系に分けられる。無機系光拡散板は主に二酸化ケイ素、二酸化チタン、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズなどの無機粒子を含み、有機系光拡散板は主に架橋ポリスチレン、ポリメタクリレートなどの有機高分子微小球を含む。無機粒子は耐熱性に優れているが、形状が異なる、粒径のばらつきが大きい、光の拡散性が均一でない、光透過率が低いなどの欠点がある。架橋ポリスチレンとポリメタクリレート微小球は、形状の均一性がよく、粒子径の偏差を制御でき、光透過率が高いが、耐熱性が低い。光拡散ポリマーの押出造粒、導光体の高温射出成形や押出成形の際、ポリマー粒子が変形しやすく、光の均一拡散に影響を与える。また、ポリスチレン光拡散板は耐光性が悪く、黄変しやすく、LEDの品質と寿命に影響を与える。

近年、有機-無機ハイブリッド型有機シリコン微小球光拡散剤が開発されている。シリコーン微小球光拡散剤は、無機微粒子の高い耐熱性、耐光性、耐老化性などの特徴を持つだけでなく、有機微粒子形状の均一性、高い光透過率、良好な光拡散均一性などの特徴を持ち、合成モノマーの変更により屈折率を変化させることができ、光拡散によりその場で微粒子表面を改質することができる。ポリカーボネート（PC）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリスチレン（PS）および他の導光板マトリックス樹脂との光拡散粒子の相溶性および適応性を改善する広い応用の見通しを持っている。従って、シリコーン微粒子はLED用の高性能光拡散体として期待されている。

シリコーン光拡散剤は通常、メチルトリメトキシシランとフェニルトリメトキシシランの加水分解、縮合、架橋反応によって形成される微小球製品である。粒度分布は1μmから8μmで、平均粒径は2μmである。近年、米国、日本、ドイツのシリコーン多国籍企業が様々なタイプのシリコーン光拡散剤を発売している。

ジクロロジメチルシラン(DMDCS)およびオルトケイ酸エチル(TEOS)をモノマーとして用い、加水分解縮合法によりシリコーン微小球を合成した。モノマー比,モノマー濃度,カップリング剤が生成物の形態に及ぼす影響を検討し、さらに生成物の疎水性と耐熱性を評価した。実験結果から、モノマー比、モノマー濃度、シランカップリング剤の使用は、反応プロセスと生成物の粒子形態に重要な影響を及ぼすことが示され、生成物は優れた熱安定性を有し、質量熱損失率は600℃でわずか10.5%である。

光拡散剤の添加比率と粒子径は、光拡散装置の効果にどのように影響しますか？

PC、PMMA、PSなどの透明プラスチックに光拡散剤を添加し、光拡散を得る。
プラスチックの緩みは、光源やまぶしい光をカバーするだけでなく、透明樹脂全体をより柔らかく、より美しく、エレガントな光にして、透明光と不透明光の快適な効果を実現することができる。

PCは、優れた光透過性（光透過率89%）、良好な機械的特性、絶縁性、難燃性、抗老化性を有し、LED光散乱材料の基板として好まれている。我々は、PCに架橋PMMA微小球光拡散材を添加し、PC光拡散板の光拡散メカニズム、光拡散材の粒径がPC光拡散板の光透過率、ヘイズ、有効光散乱係数、機械的特性に及ぼす影響を研究した。その結果、光拡散板の粒子径が2.0μmの場合、PC光拡散板の光透過率がより高く、光拡散板の粒子径が1.8μmの場合、PC光拡散板のヘイズがより大きく、光拡散板の粒子径が3.0μmの場合、PC光拡散板の有効光散乱係数がより大きく、機械エネルギーの要求を満たし、光拡散板の粒子径が大きくなるにつれ、光透過率が増加し、ヘイズが減少した。

アクリル酸、シリコーン光拡散剤およびその他の助剤を混合した後、平行二軸押出機により光拡散PCを調製した。アクリル酸とシリコーン光拡散剤の比率の違いがPCの光学特性に及ぼす影響を調べた。その結果、アクリル酸とシリコーン光拡散剤の添加量を変えることにより、光学特性の異なる光拡散PCが得られることがわかった。PCを基材とし、アクリル樹脂とシリコーン樹脂をシリコーン系光拡散剤とした場合、シリコーン系光拡散剤の添加はPC系光拡散剤の引張強度には影響を及ぼさないが、ノッチ付き衝撃強度には一定の影響を及ぼすことがわかった。光拡散剤の粒径は、PC系光拡散材料のヘイズに一定の範囲で影響を与え、粒径が大きいとヘイズが若干高くなる。光拡散剤の量は、PC系光拡散材料の光透過率とヘイズに大きな影響を与える。0.3wt%の有機シリコン光拡散剤Cを添加した場合、PC系光拡散材料の有効光拡散係数は76.7%、透過率は80.8%、ヘイズは94.9%であった。

PC粉末、シリコーン光拡散剤、YAG:Ce蛍光体粉末を原料として、有機ケイ素光拡散剤の質量分率が異なるPC/YAG:Ce光拡散剤蛍光体樹脂試料を、溶融混練、高温プレス、薄層化研磨工程を経て作製した。試料の主相はY3A15O12で、342nmと448nmに2つの励起ピークがある。発光スペクトルは532nmに広いピークを持ち、これはCe3+の5d 4f遷移発光に属し、対応する蛍光寿命は約61.5nsである。白色LEDデバイスのパッケージに適用した蛍光樹脂サンプルの発光効率は81.12 Lm/W/100mAであり、PC/YAG:Ceフォトルミネッセンス樹脂シートが白色LEDパッケージ用の新しいタイプの蛍光材料に適していることを示している。

光学グレードのPMMAを基材として、異なる割合の球状シリカ光拡散剤AnとBを添加し、光拡散剤の含有量、球状粒子径、粒度分布が材料の光透過率、ヘイズ、機械的特性に及ぼす影響を調べた。その結果、PMMAに球状シリカ光拡散剤を添加することにより、良好な光拡散材料が得られることがわかった。平均粒径が2μm、質量分率が0.4%の場合、試料の光線透過率は88.0%、ヘイズは90.1%、有効光拡散係数は79.3%となり、既知の有機光拡散剤の中で最も高い値を示した。PMMAの引張強度を明らかに向上させるだけでなく、曲げ強度とノッチ付き衝撃強度にもほとんど影響を与えないため、実用価値が高い。我々は、二軸押出混合と射出成形を使用して、異なる光拡散体の含有量と微細構造の表面添加を有するPMMAをベースとした光拡散板を作製した。光拡散板の光学特性に及ぼす光拡散剤と微細構造の影響を紹介する。光拡散板は透過率を下げ、ヘイズを改善することができる。微細構造を添加しない場合、光拡散板の質量分率が0.8%の時、試料の透過率は87.97%、ヘイズは94.45%、拡散効果はより良い。光拡散剤の含有量が少ないと、光拡散板のヘイズが大きく増加し、透過率がほとんど低下しない。

ポリエチレンテレフタレート(PET)に光拡散剤をブレンドしてPET光拡散フィルムを作製した。光拡散剤粒子の屈折率と粒径が光拡散に及ぼす影響をMie散乱理論を用いて計算し、理論計算結果を実験により検証した。その結果、光拡散剤粒子の屈折率は光拡散効果にほとんど影響しないが、粒子径の影響が大きく、理論計算結果と一致した。光拡散剤量が光拡散効果に及ぼす影響とその理由を考察し、光線透過率85.3%、ヘイズ90.86%のPET光拡散フィルムを作製した。

光拡散剤粒子の屈折率は光拡散効果にほとんど影響しないが、粒子径の影響はより大きいが、実際の応用では、それはあなたの原料、薄さと細部の要件に依存します。

何か質問やヘルプがありましたら、コメント欄にメッセージを残すか、私のEメールを送ってください： [email protected]