{"id":1036,"date":"2021-07-24T18:00:54","date_gmt":"2021-07-24T10:00:54","guid":{"rendered":"https:\/\/wanda-chemical.com\/?p=1036"},"modified":"2025-08-08T18:00:07","modified_gmt":"2025-08-08T10:00:07","slug":"the-requirements-of-led-technology-for-optical-diffusion-materials-and-the-development-conditions-of-optical-diffusion-materials","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wanda-chemical.com\/pt\/the-requirements-of-led-technology-for-optical-diffusion-materials-and-the-development-conditions-of-optical-diffusion-materials\/","title":{"rendered":"Requisitos da tecnologia LED para materiais de difus\u00e3o \u00f3tica e condi\u00e7\u00f5es de desenvolvimento de materiais de difus\u00e3o \u00f3tica"},"content":{"rendered":"

1.1 Introdu\u00e7\u00e3o ao LED<\/strong> <\/span><\/h2>\n\n\n\n


Nos \u00faltimos anos, devido \u00e0 crise energ\u00e9tica mundial, o r\u00e1pido desenvolvimento do LED tem sido amplamente utilizado nos sectores da ilumina\u00e7\u00e3o, da retroilumina\u00e7\u00e3o, dos ecr\u00e3s e outros. Devido \u00e0s suas vantagens de prote\u00e7\u00e3o ambiental, poupan\u00e7a de energia e longa vida \u00fatil, o LED tem uma ampla perspetiva de aplica\u00e7\u00e3o. Com o desenvolvimento da ind\u00fastria de ilumina\u00e7\u00e3o LED, a placa de difus\u00e3o de luz LED tamb\u00e9m est\u00e1 a aumentar rapidamente. Atualmente, os materiais de difus\u00e3o da luz LED s\u00e3o monopolizados por v\u00e1rias grandes empresas estrangeiras (como a Teijin, a Asahi Huacheng, a sul-coreana LG, etc.), cujo custo \u00e9 bastante elevado.<\/p>\n\n\n\n

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1.1.1 Tecnologia LED e requisitos para materiais de difus\u00e3o \u00f3tica.<\/span><\/strong><\/h3>\n\n\n\n


A tecnologia de retroilumina\u00e7\u00e3o de televisores LED \u00e9 o dom\u00ednio de aplica\u00e7\u00e3o mais importante da ilumina\u00e7\u00e3o LED. A tecnologia de produ\u00e7\u00e3o de televisores LCD em LED-TV adopta principalmente a tecnologia de retroilumina\u00e7\u00e3o LED branca direta. A retroilumina\u00e7\u00e3o direta \u00e9 um conjunto de fontes de luz pontual composto por centenas de LED. A fim de proporcionar uma retroilumina\u00e7\u00e3o uniforme ao painel de cristais l\u00edquidos, \u00e9 necess\u00e1rio acrescentar uma placa de difus\u00e3o de luz \u00e0 frente do conjunto de LED. A elevada difusividade da placa de difus\u00e3o pode impedir eficazmente que a fonte de luz pontual LED produza imagens no painel de cristais l\u00edquidos. A ilumina\u00e7\u00e3o interior e exterior \u00e9 o dom\u00ednio de aplica\u00e7\u00e3o mais prometedor do LED. Quando \u00e9 utilizado em ilumina\u00e7\u00e3o interior e exterior, o encandeamento \u00e9 causado pela elevada temperatura da cor e pelo elevado desempenho de apontamento das fontes de luz LED, o que pode facilmente causar perda de luz para os olhos humanos. Por conseguinte, \u00e9 necess\u00e1rio utilizar a placa de difus\u00e3o de luz para transformar a fonte de luz pontual LED de elevado brilho ou a fonte de luz linear numa fonte de luz plana uniforme e suave para melhorar a uniformidade da intensidade da luz e a efici\u00eancia da utiliza\u00e7\u00e3o da energia luminosa e evitar o encandeamento.<\/p>\n\n\n\n

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1.1.2 Aplica\u00e7\u00e3o e perspectivas de mercado do LED<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

O material de revestimento utilizado na ilumina\u00e7\u00e3o LED, tanto o material de difus\u00e3o da luz, como o mostrado na figura 1.1, refere-se ao material que pode n\u00e3o s\u00f3 fazer passar a luz, mas tamb\u00e9m dispersar eficazmente a luz, o que pode transformar fontes de luz pontuais e lineares em fontes de luz lineares e superficiais. Avaliar o material atrav\u00e9s do qual a luz pode efetivamente dispersar a luz, o que pode converter fontes de luz pontuais e lineares em fontes de luz lineares e superficiais. Os dois \u00edndices mais importantes para avaliar as propriedades \u00f3pticas dos materiais de difus\u00e3o da luz s\u00e3o a transmit\u00e2ncia da luz e a neblina. Para que a luz seja suave e uniforme, \u00e9 geralmente necess\u00e1rio que a transmit\u00e2ncia da luz do material de difus\u00e3o da luz seja superior a 50% e a neblina seja superior a 90%.<\/p>\n\n\n\n

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Devido \u00e0 contradi\u00e7\u00e3o entre a transmit\u00e2ncia da luz e a n\u00e3o toxicidade, a neblina aumenta frequentemente e a transmit\u00e2ncia da luz diminui. Para equilibrar estes dois indicadores, a escolha do difusor \u00f3tico \u00e9 particularmente importante. Com o r\u00e1pido desenvolvimento da ind\u00fastria de ilumina\u00e7\u00e3o LED, \u00e9 necess\u00e1rio melhorar a efici\u00eancia da produ\u00e7\u00e3o de difus\u00e3o de luz para alcan\u00e7ar a produ\u00e7\u00e3o cont\u00ednua. A maior parte dos materiais de difus\u00e3o de luz s\u00e3o preparados atrav\u00e9s da mistura de materiais de matriz polim\u00e9rica transparente com part\u00edculas que dispersam a luz. As part\u00edculas dispersoras de luz incluem micross\u00edlica inorg\u00e2nica, esferas de vidro e part\u00edculas de pol\u00edmeros org\u00e2nicos, como polimetacrilato, poliestireno PS, poli (tereftalato de etileno), etc. Utilizamos o PC, que tem excelentes propriedades mec\u00e2nicas e resist\u00eancia ao calor, como material de matriz, e estudamos os efeitos de diferentes tipos de difusores \u00f3pticos com diferentes micro-morfologias nas propriedades \u00f3pticas dos materiais de difus\u00e3o da luz de ilumina\u00e7\u00e3o LED, de modo a fornecer dados de refer\u00eancia poderosos para a produ\u00e7\u00e3o industrial.<\/p>\n\n\n\n

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1.2 Estado de desenvolvimento dos materiais de difus\u00e3o \u00f3tica no pa\u00eds e no estrangeiro<\/h2>\n\n\n\n

O material de difus\u00e3o de luz refere-se ao material \u00f3tico com uma certa transmit\u00e2ncia de luz e neblina, que pode converter a fonte de luz pontual e a fonte de luz de linha em fonte de luz de linha e fonte de luz de superf\u00edcie, e conseguir o efeito de distribui\u00e7\u00e3o uniforme da intensidade da luz do feixe incidente. \u00c9 amplamente utilizado em ecr\u00e3s planos, engenharia de ilumina\u00e7\u00e3o, laser, imagens de proje\u00e7\u00e3o e outros campos t\u00e9cnicos. Atualmente, com a maturidade da tecnologia de fabrico de chips LED de d\u00edodos emissores de luz de alta pot\u00eancia e a sua vasta aplica\u00e7\u00e3o na ilumina\u00e7\u00e3o autom\u00f3vel, indicadores de sinaliza\u00e7\u00e3o, ecr\u00e3s exteriores, ilumina\u00e7\u00e3o interior e exterior e outros dom\u00ednios, a procura de part\u00edculas de difus\u00e3o de luz LED est\u00e1 a aumentar rapidamente.<\/p>\n\n\n\n

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Atualmente, os materiais de difus\u00e3o \u00f3tica com desempenho superior no mercado nacional prov\u00eam principalmente de empresas estrangeiras, como a Teijin e a Asahi Kasei, e o seu processamento \u00e9 mais dispendioso. A investiga\u00e7\u00e3o e o desenvolvimento independentes de marcas nacionais s\u00e3o a principal forma de quebrar o seu monop\u00f3lio. Al\u00e9m disso, uma vez que a neblina e a transmit\u00e2ncia s\u00e3o \u00edndices importantes para avaliar as propriedades \u00f3pticas dos materiais de difus\u00e3o da luz, contradizem-se mutuamente. Muitos factores afectam as propriedades \u00f3pticas dos materiais de difus\u00e3o da luz, e a intera\u00e7\u00e3o \u00e9 mais complexa, pelo que o desenvolvimento de materiais de difus\u00e3o da luz com elevada transmit\u00e2ncia e elevada nebulosidade se tornou o foco da investiga\u00e7\u00e3o atual.<\/p>\n\n\n\n

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A investiga\u00e7\u00e3o de materiais de difus\u00e3o de luz em pol\u00edmeros come\u00e7ou por ser feita nos Estados Unidos e rapidamente desencadeou um surto de investiga\u00e7\u00e3o e desenvolvimento de materiais de difus\u00e3o de luz em pol\u00edmeros em v\u00e1rios pa\u00edses. Em 1944, Yoshio Ohtsuka et al utilizaram PC como matriz e CaCO3 dopado, part\u00edculas de PMMA para preparar materiais de difus\u00e3o da luz para obter o efeito de dispers\u00e3o da luz. Em 2000, Mcneil LE et al prepararam pel\u00edculas de difus\u00e3o da luz atrav\u00e9s da dopagem de part\u00edculas de TiO2 em resina acr\u00edlica transparente e analisaram o coeficiente de dispers\u00e3o e a fun\u00e7\u00e3o de dispers\u00e3o m\u00faltipla em pormenor na teoria, o que constituiu uma refer\u00eancia para o trabalho de investiga\u00e7\u00e3o seguinte. Em 2004, Kim GH et al utilizaram PMMA como matriz, \u00e0 qual foi adicionada fibra de vidro para preparar a pel\u00edcula de difus\u00e3o da luz e aplicaram-na no m\u00f3dulo de retroilumina\u00e7\u00e3o do LCD, de modo a que a luz emitida pelo LCD fosse uniforme e tivesse boas propriedades f\u00edsicas. De 1998 a 2004, a Universidade de Keio, no Jap\u00e3o, come\u00e7ou a aplicar pol\u00edmero de dispers\u00e3o de alto desempenho \u00e0 placa de guia de ilumina\u00e7\u00e3o de retroilumina\u00e7\u00e3o de cristais l\u00edquidos e apresentou pela primeira vez o conceito de placa de guia de luz de dispers\u00e3o sem rede, mantendo inalterada a pot\u00eancia el\u00e9ctrica da fonte de luz. O brilho da retroilumina\u00e7\u00e3o de cristais l\u00edquidos duplicou, o que atraiu a aten\u00e7\u00e3o mundial. Em 2005, esta tecnologia foi adquirida pela SONY do Jap\u00e3o e industrializada, tendo sido utilizada na produ\u00e7\u00e3o de computadores port\u00e1teis ultra-finos. Em 2007, a Universidade de Tecnologia Qu\u00edmica de Pequim preparou materiais de difus\u00e3o de luz adicionando Pr-MMA e SBR (borracha de estireno-butadieno) ao PS por polimeriza\u00e7\u00e3o in-situ, com uma transmit\u00e2ncia de luz de 79,9% e neblina de 83,11%. Em 2009, Meng Qinghua et al sintetizaram um agente de dispers\u00e3o de luz nano-PMMA\/PS e adicionaram-no a materiais de matriz PMMA para preparar comp\u00f3sitos de difus\u00e3o de luz com neblina e transmit\u00e2ncia de luz de 70-80%. Em 2009, Wang et al prepararam pel\u00edculas de difus\u00e3o da luz com got\u00edculas de \u00e1gua dispersas em pol\u00edmeros de silicone, com uma transmit\u00e2ncia da luz de cerca de 88%. O efeito de dispers\u00e3o \u00e9 mostrado na figura 1.2. Com a crescente procura de LED e outros materiais \u00f3pticos, a investiga\u00e7\u00e3o sobre materiais de difus\u00e3o \u00f3tica continua a ter um significado positivo.<\/p>\n\n\n\n

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1.2.1 Como escolher o difusor \u00f3tico?<\/h3>\n\n\n\n

Os difusores de luz normalmente utilizados incluem part\u00edculas inorg\u00e2nicas, como TiO2, BaSO4, SiO2, CaCO3, Al2O3 e esferas de vidro, bem como part\u00edculas de pol\u00edmeros org\u00e2nicos, como PS e resina de silicone.<\/p>\n\n\n\n


Quais s\u00e3o os requisitos a cumprir<\/strong> ao escolher os materiais de dispers\u00e3o? <\/strong><\/span>
(1 ) O material de dispers\u00e3o e o material da matriz devem ter propriedades \u00f3pticas espec\u00edficas diferentes (como o \u00edndice de refra\u00e7\u00e3o).
(2) o material de dispers\u00e3o deve absorver pouca ou nenhuma luz.
(3) o tamanho das part\u00edculas dispersoras deve cumprir determinados requisitos, e as part\u00edculas n\u00e3o devem ser demasiado pequenas ou demasiado grandes, caso contr\u00e1rio o efeito de dispers\u00e3o n\u00e3o \u00e9 \u00f3bvio, o tamanho das part\u00edculas \u00e9 muito fraco, e a dispers\u00e3o da luz aumenta com o aumento do tamanho das part\u00edculas, mas quando atinge um determinado tamanho, esta rela\u00e7\u00e3o linear j\u00e1 n\u00e3o \u00e9 v\u00e1lida.<\/p>\n\n\n\n

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1.2.2 Como escolher os materiais de difus\u00e3o da luz?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Atualmente, os materiais de difus\u00e3o da luz produzidos no pa\u00eds e no estrangeiro dividem-se principalmente em materiais de dispers\u00e3o superficial e materiais de dispers\u00e3o em massa. Os materiais tradicionais de dispers\u00e3o de luz s\u00e3o materiais de dispers\u00e3o de superf\u00edcie, e a sua luz dispersa depende principalmente das estruturas de superf\u00edcie, tais como microlentes, pir\u00e2mides, superf\u00edcies rugosas e outras microestruturas. Os m\u00e9todos de prepara\u00e7\u00e3o dos materiais de dispers\u00e3o da luz \u00e0 superf\u00edcie incluem a texturiza\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie, a pulveriza\u00e7\u00e3o, a grava\u00e7\u00e3o a laser de velas, a prensagem a quente e a grava\u00e7\u00e3o ultra-s\u00f3nica. As vantagens dos m\u00e9todos de pulveriza\u00e7\u00e3o e texturiza\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie s\u00e3o a opera\u00e7\u00e3o simples e o baixo custo, e a desvantagem \u00e9 que \u00e9 dif\u00edcil obter uma transmiss\u00e3o de luz ideal. Os materiais de dispers\u00e3o de superf\u00edcie preparados por escultura de vela a laser e moldagem de cris\u00e2ntemo de tinta t\u00eam bom desempenho e podem at\u00e9 controlar com precis\u00e3o a forma do feixe, mas os requisitos para os instrumentos e moldes utilizados s\u00e3o muito altos e o custo \u00e9 muito alto. O custo do m\u00e9todo de prensagem a quente \u00e9 relativamente baixo, mas como o processo de aquecimento e arrefecimento \u00e9 moroso e a efici\u00eancia \u00e9 baixa, n\u00e3o pode ser utilizado na produ\u00e7\u00e3o em grande escala.<\/p>\n\n\n\n

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A maioria dos materiais de dispers\u00e3o de luz de dispers\u00e3o em massa s\u00e3o materiais polim\u00e9ricos transparentes com dispersores de luz espalhados, que atingem o objetivo de difus\u00e3o de luz adicionando difusores de luz que s\u00e3o diferentes da refra\u00e7\u00e3o da matriz nos materiais colectivos transparentes. Este material utiliza o mecanismo de dispers\u00e3o global, ou seja, o interior e a superf\u00edcie do material desempenham um papel de dispers\u00e3o, e a amostra tem uma elevada dispers\u00e3o de luz, elevada transpar\u00eancia e boas propriedades abrangentes.
Atualmente, os materiais de dispers\u00e3o de luz por volume, enquanto novo tipo de materiais de dispers\u00e3o de luz, substituem gradualmente os materiais de dispers\u00e3o de luz tradicionais em muitos dom\u00ednios de aplica\u00e7\u00e3o e come\u00e7am a ser amplamente utilizados na ilumina\u00e7\u00e3o LED, no ecr\u00e3 de cristais l\u00edquidos e noutros dom\u00ednios.<\/p>\n\n\n\n

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Os materiais que utilizamos s\u00e3o geralmente materiais de dispers\u00e3o de volume. O PC tem uma transmiss\u00e3o de luz de 89%, boas propriedades mec\u00e2nicas, baixa higroscopicidade e bom retardamento de chama, mas a irradia\u00e7\u00e3o ultravioleta ou da linha da pele pode facilmente torn\u00e1-lo amarelado. O PS tem uma transmiss\u00e3o de luz de 90%, baixa higroscopicidade e fraca resist\u00eancia ao calor. Devido \u00e0 sua baixa dureza superficial e fragilidade, \u00e9 f\u00e1cil produzir fissuras e gretas, e \u00e9 f\u00e1cil deteriorar a cor sob radia\u00e7\u00e3o ultravioleta a longo prazo. O PMMA \u00e9 extremamente transparente, com uma transmit\u00e2ncia de luz de 92% na gama vis\u00edvel, boa processabilidade e fortes propriedades anti-envelhecimento ultravioleta, mas tem uma forte absor\u00e7\u00e3o de humidade, fraca tenacidade e inflamabilidade. O ABS tem duas propriedades de resist\u00eancia ao impacto, resist\u00eancia ao calor e resist\u00eancia a baixas temperaturas, \u00e9 f\u00e1cil de processar, a escala do produto \u00e9 est\u00e1vel e o brilho da superf\u00edcie \u00e9 bom, mas como o ABS \u00e9 uma mistura, a sua transmiss\u00e3o de luz \u00e9 fraca. Considerando as propriedades \u00f3pticas, as propriedades mec\u00e2nicas, a processabilidade e outros factores da resina, o PC e o PMMA tornam-se a primeira escolha de materiais de matriz de dispers\u00e3o de luz.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Os difusores de luz normalmente utilizados incluem part\u00edculas inorg\u00e2nicas, como TiO2, BaSO4, SiO2, CaCO3, Al2O3 e esferas de vidro, bem como part\u00edculas de pol\u00edmeros org\u00e2nicos, como PS e resina de silicone.<\/p>\n

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