靜電噴塗主要作用是使LED產品的光線（xiàn）更柔（róu）和、更（gèng）均勻地向空間發散，而不會（huì）產生刺眼的狀況，可以有效保護眼睛，也使LED產品更符合其使用功能。

借（jiè）助掃描電子顯微鏡（SEM）、透射（shè）電子顯微鏡（TEM）、反射率測（cè）定（dìng）儀、空間光譜（pǔ）輻（fú）射（shè）計（Gonio）等對塗層（céng）質（zhì）量和性能進行分析（xī），為尋找合適的材料和噴（pēn）塗工藝參數提供有益的參考。

研究結果表明，采用顆粒度大小為20 nm左右（yòu）的二氧化矽（SiO2），可製備出透光率（lǜ）＞97%，擴散效果佳且光線柔和的玻璃擴散罩。

近（jìn）年來，我國（guó）LED照明（míng）技（jì）術（shù）發展迅速，LED球（qiú）泡燈作為最常見（jiàn）的照明產品之（zhī）一，市場需求量正在迅猛發展。

隨著LED發光效率不斷提升，LED球泡燈成為替換白熾燈、鹵素燈、電（diàn）子節能燈的新型綠色照明產（chǎn）品。

但是，LED球泡燈的燈珠為點光源，這就要求LED球泡燈的（de）擴散罩必須具備透光率高、照度均勻、出光角度（dù）大、對（duì）眼睛無刺激性等特性。

目前球泡（pào）燈的擴散罩主（zhǔ）流產品為乳（rǔ）白PC擴散罩（zhào）、內（nèi）塗白玻璃擴散罩等（děng），而（ér）內塗（tú）白玻璃擴散罩主要為水塗粉擴散罩、靜電塗粉擴散罩。

粉末靜電噴塗技術因具有用粉（fěn）量少、效率（lǜ）高（gāo）、相對環保、可回收利用等優點（diǎn），被廣泛應（yīng）用於玻璃泡殼的塗覆。

二氧化矽是極其重要的材料之一，由於其粒徑很小，因此（cǐ）比表麵（miàn）積大，表麵吸附力強，表麵（miàn）能大，化學（xué）純度高，分散性能好，熱阻、電阻等方麵具有特異的性（xìng）能。

二氧化矽以其優越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性在眾多科學及領（lǐng）域內獨具特性，有著不可取代的作用，因此，把它作為玻璃罩殼的光擴散材料是首選。

本文（wén）著重從靜電噴塗的工藝參數控製、環境因（yīn）素、粉末材料的選擇等方麵詳細闡述，並借助掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線（xiàn）能譜儀（EDX）、反（fǎn）射率測定儀、空間光譜輻（fú）射計（Gonio）等對塗層質量和性（xìng）能進行分析，采用靜電噴塗工藝，製得透光率（lǜ）≥97%且出光均勻擴散效果佳的LED球泡燈（dēng）用擴散罩。

同（tóng）時，通過對噴塗工藝參數和技術經驗總結，希望能為從事該領域工作的研究人員或（huò）技術人員提供有價值的參考（kǎo）。

1 粉（fěn）末靜電噴塗工藝控製簡述

1.1 粉末靜電噴塗的基本原理

靜電發生器通過噴槍槍口的電極針向玻璃（lí）泡殼方（fāng）向的空間釋放高壓靜電（負極）。當粉末粒子由噴針口噴出經過放電區時，便捕（bǔ）集了大量的電子，成為帶負電的微粒，在靜電吸引的作（zuò）用下，被吸附（fù）到帶正電荷的泡殼上去。

當粉（fěn）末附著到一定厚度（dù）時，則會發生“同性相斥”的作（zuò）用，不能再吸附粉末，從而使（shǐ）其在泡殼表麵形成1層均勻的塗層。利用泡殼（ké）表麵殘留的溫度進一步固化（huà）粉層，冷（lěng）卻（què）後即為均勻牢固的塗層（céng）。

1.2 影響塗層質量的主要因素

粉末靜電噴塗中，泡殼的潔淨度，噴塗時間，放電針（zhēn）孔徑大小，噴塗電壓，噴粉量，粉末導電率，材料的電阻率，粉末顆粒度，輔助材料壓縮空氣的溫度（dù）、濕（shī）度、潔淨度等（děng），是影（yǐng）響塗層質量的（de）主要因素。

1.3 噴塗作業的常見（jiàn）問（wèn）題及解決方法

1.3.1 塗層雜質

常見雜質主要來源（yuán）於（yú）噴粉環境中的顆粒（lì），以（yǐ）及其他各種（zhǒng）因素引起的雜質，現概括如下。

1）泡殼內雜質：解決方法是清洗泡（pào）殼。

2）噴粉（fěn）室內雜質：主要是灰塵、衣物纖維（wéi）、設備磨粒和噴粉係統積（jī）垢。解決方法是每天開工前使用壓縮空氣吹掃噴粉係統，用濕布和吸塵（chén）器徹底清潔（jié）噴粉設備和噴粉室。

3）工位上雜質：解決（jué）方法是開機前使用壓縮空氣吹掃工（gōng）位（wèi）上的粉末或灰塵。

4）粉末雜質：主要是粉末分散不均、粉末受擠壓造成的粉（fěn）點、粉末吸水受潮（cháo）等。解決方（fāng）法是提高（gāo）粉末質量，改進粉末儲（chǔ）存方式。

5）壓縮空氣雜質：主要是壓（yā）縮空氣管道內粉塵雜質（zhì）。解決方法是增加過（guò）濾器，開機前壓縮空氣管道先（xiān）排氣。

1.3.2 塗層縮孔

1）壓縮空氣含水量過大而（ér）引起的。解決方法是及時排放壓縮空氣冷凝水。

2）粉末受潮而引起的。解決方法是改善（shàn）粉末在40℃烘箱中恒溫保存，增加除（chú）濕（shī）機以保證（zhèng）回收粉末及時（shí）使用（yòng）。

1.3.3 塗層不均

1）粉末分（fèn）散不均勻引起（qǐ）的。解決方法是提高粉（fěn）末質量，保證粉末的（de）顆粒度相差不大而且帶電正負（fù）統一。

2）泡殼受熱溫度（dù）不同引起的。解決方法是調整煤氣火頭大小及機台速（sù）度，以保持泡殼固化（huà）溫度和時間的一致性和穩定性。

3）噴粉不均引起的。主要是供粉桶內粉末流化不均（jun1）勻所致。應更換微孔板或調節微（wēi）孔板下的供氣係統，使粉層恢（huī）複正常沸騰狀態，即（jí）可消除。

如果供（gòng）粉桶（tǒng）不是流（liú）化床型的，則需改善攪（jiǎo）拌器或加（jiā）裝振蕩器，防止粉層出現空洞，供不上塗料。有的是氣壓（yā）偏低，則加大氣壓即可消除。另一可（kě）能是管道堵塞，則需清理管路。

4）玻璃壁厚薄不均引起的。解決方法（fǎ）是控製泡殼的（de）壁（bì）厚偏差值，做好（hǎo）入庫檢驗（yàn）。

1.3.4 塗層附（fù）著力差（chà）

1）泡殼內表（biǎo）麵汙染而引起的。解決方法是加強泡殼清洗（xǐ）。

2）泡殼表麵溫度低引起的。解決方法是調大火頭，提高爐膛內的溫度

3）靜電噴塗粉顆粒大引起的。解決方法（fǎ）是更換細粒度的材料。

1.3.5 粉末（mò）上粉率低

1）電壓低（dī）或無高壓（yā）是主要原因（yīn）之一。需調高輸出電壓或維修高壓（yā）靜電發生器。

2）工件（jiàn）接（jiē）地不（bú）良引起（qǐ）。應更（gèng）換接地線。

3）粉末荷電量過大（dà）或小也影響上粉率。一般是（shì）荷電量影（yǐng）響（xiǎng）上粉率，荷電量小的原因，除了（le）不同粉末塗料（liào）的自身反電（diàn）離效應（yīng）有差別外，主（zhǔ）要原因是由（yóu）於（yú）高（gāo）壓靜電發生器故障（zhàng）引起，需進行維修，使其（qí）恢複高壓。

4）氣壓（yā）過大，會抵消靜電引力，使附在泡殼內的粉末被吹掉，降低上粉率。

1.4 粉末材料的（de）選擇

粉（fěn）末靜（jìng）電（diàn）噴塗過（guò）程中，粉末材料對（duì）塗層的質量起到決定性作用（yòng）。本文著重（chóng）從粉（fěn）末材料的選擇、塗層質量、材料顆粒大小、形貌（mào）等（děng）方麵進行係統地（dì）比對分析，並對球泡燈的出光角度、空（kōng）間光（guāng）譜分布均勻（yún）性等特性進行分（fèn）析，為生（shēng）產高（gāo）質量的產品（pǐn）提（tí）供（gòng）有用（yòng）的參考。

2 試驗部分

2.1 原材料

3種不同粒徑的納米（mǐ）SiO2粉（fěn）（分別記為（wéi）A、B、C）。

2.2 儀器與設備

靜（jìng）電塗粉機、透（tòu）射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線能譜儀、空間光譜輻射計、反射率測定儀。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣品製作（zuò）

將A、B、C 3種粉末材料，按照靜電噴（pēn）塗工藝參數要（yào）求製成（chéng）擴散罩（zhào）並裝配成整燈樣品，測試其相應的性能。

2.3.2 樣品測（cè）試

1）粉末樣品的形貌采用TEM分析儀（yí）測試，成分在特（tè）定的區域內采用X射線能譜儀（EDX）附件測試。

2）塗層（céng）樣品的形貌采用SEM分析儀測試。

3）反射（shè）率采（cǎi）用反射率測定儀，在最大半徑處固定取6個點，求平均值。

4）透光率采用PMS-80光譜分析係統測試（瞬態法）。透光率定義為LED光源帶罩時光通量與不帶罩時光（guāng）通量（liàng）的比值，用百分數（%）表示。

5）空（kōng）間光分布采用Gonio型空間光譜輻射（shè）計測試，樣燈預熱3h後，進（jìn）行穩態測試。

3 結果與討論

3.1 反射率與透光率

不同材料（liào）具有（yǒu）不同的反射率，即使相同的材料，因顆粒大小、晶型（xíng）結構（gòu）、形狀等不同，反射（shè）率也略（luè）有差異。LED球泡（pào）燈光（guāng）擴散效果是利用材料的漫反射特性實現的。

為（wéi）此，我們對（duì）比了3種不同粒徑的氧化矽材料反（fǎn）射率與（yǔ）透光率的關係，如圖1所示。

從圖1中可以得出（chū），反射率（lǜ）與透光（guāng）率呈線性關係，且透光率隨（suí）著反射率（lǜ）的增加呈線（xiàn）性下（xià）降趨勢。在相同反射率的條件下，透光率順序為（wéi）B＞A＞C。

3.2 透射電鏡（TEM-EDX）分析

漫反射定義為當1束平行的入射光線射到粗糙的表麵時，表麵會（huì）把光線（xiàn）向著四麵八方反射。材料的晶型結構、顆粒大小（xiǎo）、形狀等對漫反射率（lǜ）有影響。

我們采用高分辨透射電鏡，結合X射線能譜分析，分析3種材料的晶型結構（gòu）、粒徑、形貌和成分，結果如圖2和表1所示。

從（cóng）圖2中可以看出，3種材料的顆粒大小、晶（jīng）型結構存在明顯的差異性。A樣品晶（jīng）型（xíng）呈類（lèi）球形，原生粒徑為20 nm左右，且粉體顆粒由多個單元的SiO2晶粒團聚成（圖2中的A1）。

將A樣（yàng）品進一步放大（dà）倍數，我們發現在SiO2單晶表麵上2~3nm的晶粒材料，且（qiě）結晶度高（gāo），可能為納米材料（liào）對SiO2表麵修飾。

B樣品由橢（tuǒ）圓形、球形、棒狀結構組成，晶體原生粒徑30~150 nm。C樣（yàng）品由類球形和類（lèi）六方形組成（chéng），晶體原生粒（lì）徑20~30 nm左右。

從EDX分析（xī）結果（表1）看，A樣品（pǐn）Si:O比例＜1:2，說明表麵修飾材（cái）料富含氧（yǎng）原子（zǐ），B樣品Si:O=1:2，說明商品粉為純SiO2。

C樣品存在兩種不同晶型結構，類六方型結構晶體和類球形結（jié）構（gòu）晶（jīng）體Si:O比例接（jiē）近1:2，說明該物質為SiO2。

3.3 球泡燈空間光（guāng）強分布

我們將3種不同材料噴（pēn）塗的A19規格擴散罩製成整燈樣品，並用Gonio型空間光譜輻射計分析，從空間光光強分布統計結果（guǒ）（如表2、表3）可以看出，B樣品的塗層光均勻度差，均（jun1）勻度的順序為A＞C＞B。

3.4 塗（tú）層SEM分析

為（wéi）了尋找3種樣品的（de）光擴（kuò）散效果的差異性，我（wǒ）們采用SEM對塗層的質量進行分析，結果如圖3所示。從結果可以看出，B樣品塗層有（yǒu）缺陷，存（cún）在孔洞，是導致出光均勻性差的原因。

其（qí）主（zhǔ）要原因可能是因材料粒度（dù）範圍相對較（jiào）廣，塗層不致密。A、C樣品塗層相對致密，出光效果好。

4 結論

1）粉末靜電噴塗材料粒度級配合理、原生粒徑小，塗層致（zhì）密，出光均勻性好。

2）透光率隨著反射率的增加而（ér）降低。

3）不同的擴散材料，對透光率影響不同。

4）在相（xiàng）同（tóng）的出光（guāng）效（xiào）果下（xià），塗層越致密，出光（guāng）均勻度效果越好。