Влияние светорассеивающего агента на свойства светодиффузионных пластиков

Как полупроводниковый прибор, напрямую преобразующий электрическую энергию в световую, светоизлучающий диод (LED) обладает не только прочной структурой, ударопрочностью, быстрым световым откликом, длительным сроком службы, но и низким энергопотреблением. Светодиод является точечным источником света. В практических приложениях, как правило, необходимо преобразовать его в линейный или поверхностный источник света, чтобы сделать свет ярким и мягким. Для такого преобразования необходимы материалы, рассеивающие свет. Фотодиффузионные материалы обычно состоят из светорассеивающих агентов и полимеров.

1. Рассеиватель света

Светорассеивающий агент изготавливается путем специальной обработки и обработки поверхности. Размер частиц обычно составляет от 1 мкм до 10 мкм, а средний размер частиц - около 2 мкм. Бисер обладает функцией астигматизма, хорошей текучестью и совместимостью с подложкой из оптической смолы.

В настоящее время оптические рассеиватели в основном делятся на неорганические и органические. Неорганические светорассеиватели в основном включают неорганические частицы, такие как диоксид кремния, диоксид титана, карбонат кальция, гидроксид алюминия и стеклянные бусины, а органические светорассеиватели в основном включают сшитый полистирол, полиметакрилат и другие органические полимерные микросферы.

Неорганический агент для рассеивания света

При добавлении неорганических частиц, таких как диоксид кремния, диоксид титана и карбонат кальция, свет будет рассеиваться через поверхность крошечных частиц бесчисленное количество раз, чтобы достичь эффекта равномерного освещения. Хотя неорганические частицы обладают хорошей термостойкостью, они имеют различную форму, большое отклонение размера частиц и отсутствие равномерной диффузии света; неорганический светорассеивающий агент представляет собой твердую микросферу с микроскопической точки зрения, и свет не может пройти через эту твердую сферу. Это повлияет на передачу большого количества света, и только часть света преломляется, тем самым влияя на яркость или передачу света. Те, кому требуется светопропускание выше 50% для абажуров, не могут выбрать неорганический светорассеиватель.

Органическое средство для рассеивания света
Сшитые полистирольные и полиметакрилатные микросферы обладают хорошей однородностью формы, контролируемым отклонением размера частиц, высоким светопропусканием, но низкой теплостойкостью. Во время экструзионного гранулирования светопропускающего полимера и высокотемпературного литья под давлением или экструзионного формования светопроводящих устройств частицы полимера склонны к деформации, что влияет на равномерное распространение света. Кроме того, светостойкость полистирольного светорассеивателя плохая, и он легко желтеет, что влияет на качество обслуживания и срок службы светодиодов.

В последние годы были разработаны органические и неорганические гибридные кремнийорганические микросферы-рассеиватели света. Силиконовый микросферический светорассеиватель не только обладает такими характеристиками, как высокая термостойкость, светостойкость и устойчивость к старению неорганических частиц, но также имеет характеристики однородности формы органических частиц, высокого светопропускания и хорошей равномерности рассеивания света, а его показатель преломления может быть изменен с изменением синтетических мономеров, и поверхность частиц может быть изменена in situ путем рассеивания света. Он имеет широкие перспективы применения для улучшения совместимости и адаптации частиц для рассеивания света с поликарбонатом (ПК), полиметилметакрилатом (ПММА), полистиролом (ПС) и другими матричными смолами для световодных пластин. Поэтому ожидается, что силиконовые микросферы станут высокоэффективным оптическим рассеивателем для светодиодов. Силиконовый светорассеиватель обычно представляет собой микросферу, образованную из метилтриметоксисилана и фенилтриметоксисилана путем гидролиза, конденсации и реакции сшивания. Распределение частиц по размерам составляет от 1 мкм до 8 мкм, а средний размер частиц составляет 2 мкм 4 мкм.

2 светорассеивающих пластика
Когда светорассеиватель добавляется в смолу ПК, светорассеиватель приобретает сферическую форму и равномерно распределяется в смоле ПК, образуя островную структуру. Из-за разного коэффициента преломления смолы ПК и светорассеивателя свет отражается от поверхности светорассеивателя подобно спекулярному отражению, и эффект рассеивания света достигается после многократного отражения.

Как правило, существует два метода получения фотодиффузионных материалов: полимеризация и модификация смесью, каждый из которых имеет свои особенности. Согласно принципу преломления света, метод полимеризации заключается в совместной полимеризации двух видов полимерных мономеров с разной рефракцией и плохой совместимостью или в полимеризации по частям для дальнейшего приготовления светорассеивающих материалов. Часто используемый метод полимеризации заключается в подготовке двух видов мономеров с различной реакционной активностью, поскольку реакционная активность рассеивающего мономера отличается от реакционной активности матричного мономера, и рассеивающий мономер производит самополимеризацию или блок-сополимеризацию с матричным мономером. Таким образом, оптические свойства конденсированных ядер, образующихся в соответствующих цепочках полимеризации, являются однородными, и свет отражается и преломляется на границе конденсированного ядра, формируя рассеяние. Полимеризация широко используется для получения фотодиффузионных материалов на основе поли(метилметакрилата)-(ПММА)-, но редко используется для получения фотодиффузионных материалов на основе ПК, и соответствующие отчеты и исследования также очень редки.

Метод модификации смешивания заключается в добавлении светорассеивателя в смолу ПК. Светорассеиватель имеет сферическую форму и равномерно диспергирован в смоле ПК, образуя островную структуру. Из-за разного коэффициента преломления смолы ПК и светорассеивателя свет отражается от поверхности светорассеивателя подобно спекулярному отражению, и эффект рассеивания света достигается после многократного отражения. В то же время количество оптического рассеивателя, размер и распределение частиц, показатель преломления определяют оптические свойства материала. В настоящее время многие новые типы светорассеивающих материалов производятся с использованием методов, потому что этот метод похож на легирование полимера, и процесс прост, особенно в светорассеивающих пластинах с очень большим потреблением, этот метод может производиться непрерывно и имеет высокую эффективность производства. .

Светорассеивающий агент добавляется в PC, PMMA, PS и другие прозрачные пластики для получения светорассеивающих пластиков, которые не только закрывают источник света и ослепительный свет, но и заставляют всю прозрачную смолу излучать более мягкий, красивый и элегантный свет, чтобы достичь комфортного эффекта светопропускания и непрозрачности.
Для решения проблем бликов и вреда синего света светодиодного освещения, начиная с кремнийорганических светорассеивающих материалов, диоксид титана (TiO2) и церий (CeO2) были использованы для модификации и функционализации поверхности светорассеивающего агента, чтобы получить светорассеивающие материалы с хорошими оптическими свойствами и функцией экранирования синего света.

Как влияет светорассеивающий агент на свойства светодиффузионных пластиков?

Типы рассеивателей света можно разделить на три категории: органические частицы, неорганические частицы и композитные материалы. Рассеивающие частицы должны отвечать следующим трем требованиям:
Основные результаты заключаются в следующем:

(1) существуют некоторые различия между оптическими свойствами и материалами матрицы.
(2) поглощение проходящего света должно отсутствовать или быть минимальным.
(3) размер частиц должен соответствовать определенным требованиям.

В начале исследований широко использовались неорганические частицы-рассеиватели, но эти частицы твердые и неправильной формы, поэтому их легко повредить при обработке оборудования, а дисперсные частицы недостаточно однородны. Если размер самой частицы слишком велик, поверхность полимерного материала не будет гладкой. Поэтому неорганические частицы постепенно заменяются в производственной практике. Совместимость органических рассеивающих частиц с подложкой лучше, чем у неорганических, поэтому они постепенно занимают место неорганических. Установлено, что рассеивающие частицы с оболочечно-ядерной структурой имеют больше преимуществ, поскольку частицы с такой структурой состоят из ядра и оболочки, а внешние материалы ядра и оболочки могут быть хорошо совместимы, что улучшает дисперсионные характеристики рассеивающих частиц. В то же время, благодаря тесному сцеплению между частицами, механические свойства композитов также улучшаются. Если для изготовления сердцевины используется более жесткий материал, это улучшает ударные характеристики материала.

Показатель преломления оптического диффузионного агента
Согласно теории рассеяния света, эффект рассеяния света различных светорассеивающих полимеров с одинаковым объемом и одинаковым диаметром светорассеивающего агента напрямую зависит от показателя преломления. В светорассеивающих материалах для ПК разница в показателях преломления между частицами светорассеивающего агента и матричной смолой напрямую определяет эффект диффузии и эффект светопропускания светорассеивающих материалов.

Сайт диаметр частиц светорассеивающего агента
Частицы светорассеивателя диспергированы в матричных смолах, и диаметр этих частиц также влияет на свойства композитов. Установлено, что при определенной концентрации легирования светопропускание постепенно увеличивается с увеличением диаметра частиц светорассеивателя, в то время как диффузионная способность быстро возрастает и начинает снижаться после достижения пика. С увеличением диаметра частиц светорассеивателя эффект обратного рассеяния ослабевает, а эффект прямого рассеяния усиливается, и светопропускание повышается.

Если в ПК смешаны мелкие частицы, такие как наночастицы, диффузионная способность в основном зависит от способности частиц рассеивать свет, в этом случае коэффициент рассеяния мал, и диффузионная способность также очень низкая. Когда диаметр частиц постепенно увеличивается, рассеивающая способность частиц возрастает, что приводит к увеличению диффузионной способности. Если диаметр частиц продолжает увеличиваться, рассеивающая способность перестает сильно влиять, и рассеянный свет в основном концентрируется в передней части, поэтому диффузионная способность имеет тенденцию к снижению.

Количество легирующих частиц светорассеивающего агента
Количество легирующих частиц рассеивателя света также является важным фактором, определяющим эффект рассеивания материалов. В ходе численного моделирования было установлено, что количество легирующих частиц рассеивателя может определять однородность поверхности выходного света. Если количество рассеивающих частиц в среде превышает критическую точку, самая сильная часть выходного света будет появляться вдали от источника света, а когда концентрация частиц находится на уровне критической точки, распределение интенсивности выходного света очень равномерно. С увеличением количества рассеивающих частиц максимальная интенсивность выходного света смещается от дальнего к ближнему. Поэтому, если эффективно контролировать количество легирующих частиц, можно получить равномерно распределенный свет.