LED照明用高透明光扩散材料_王世卿.pdf

照明用高透明光扩散材料王世卿，郑文耀，李秀贞（中国乐凯集团有限公司，保定 ）摘要：简要介绍了 照明、高透明光扩散材料及其应用。简明分析了 照明及 照明用高透明光扩散树脂材料的市场规模及其发展趋势，阐述了高透明光扩散树脂材料的制造工艺技术及其发展趋向；选择性的介绍了高透明光扩散树脂材料的专利技术。关键词：照明；高透明；光扩散；市场；技术；专利中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：王世卿（），男，保定人，高工，现主要从事项目与信息研究工作。产品及相关概念 照明 照明是以发光二极管为发光光源的一种新型高效固体光源，国内称半导体照明，国际叫法是固态照明（），其耗电量仅为白炽灯的，使用寿命是白炽灯寿命的 倍；不含重金属汞，所以具有节能、长寿命、环保、免维护和易控制等特点。因此 照明被公认为是 世纪最具发展前景的高新技术领域之一。照明灯罩 单位面积的发光强度过高，直视十分刺眼、产生眩光，视觉不适。为此，照明都需要一个透光罩，通过灯罩使光线变柔和、均匀。高透明光扩散树脂材料高透明光扩散树脂是制作 灯罩的主要材料，主要有 （聚苯乙烯）、（聚甲基丙稀酸甲酯）和（聚碳酸酯）等高透光率的树脂，其中 材料以其高透明、高韧性和高阻燃等优异的综合性能得到广泛应用。透光率和雾度是两个相互矛盾的材料指标，雾度越高，透光率就越低，而光扩散材料需要在两者之间找到一个平衡，既要有高透光率，同时要有高雾度。产品及应用示例图高透明光扩散树脂及其应用产品示例 光扩散树脂材料的光学性能要求与主要技术指标 光学性能要求（）具有高透光、高扩散、无眩光、无光影；（）光源隐蔽性要好（有效调整扩散率和透光率，在看不到灯珠的前提下透光率达到最大）；（）具有良好流动性，良好的模具脱模性质，优良的耐候性；（）透光率达到或超过；（）具有高 阻燃性；（）具有高抗冲击强度；（）适合于 灯罩、灯泡、灯管的使用。高透明光扩散树脂材料技术指标参考（表）表光扩散材料性能指标 测试方法单位测试条件产品指标拉伸强度 断裂延伸率 弯曲强度 弯曲模量 缺口冲击 ，”洛氏硬度 成型收缩率 熔融指数 阻燃性 ”热变形温度 高透明光扩散树脂材料的应用高透明光扩散树脂材料被广泛用于工业照明、商业照明、办公照明、家居照明、交通照明和公共照明领域。在不同的应用领域其应用的程度不尽相同，详见图。图高透明光扩散树脂材料的应用 照明用高透明光扩散树脂材料市场状况 世纪 年代 照明面世，目前已经成为世 界 新 兴 产 业，行 业 规 模 不 断 增 大，预计 年全球 照明市场规模将达到 亿 美 元，总 的 照 明 渗 透 率 达 到 ，年全球 照明产值渗透率可望达到，市场规模有望挑战 亿美元（见图）。全球 照明市场规模与发展趋势预测（亿美元年）图 年全球 照明市场规模及渗透率预测 中国 照明市场规模及发展趋势预测 年行业规模，突破 亿元，年达 到 亿 元，年 达 到 亿 元，照明行业渗透率左右。国家“十二五”规划，到 年 照 明 行 业 渗 透 率 将 达 到，行业规模超过 亿元人民币，年 照明行业渗透率将达到，行业规模将达到数千亿元人民币（图）。图中国 照明市场规模及增长率趋势预测 国家政策推动 照明行业渗透率不断提升国家的鼓励政策、技术的不断进步和制造成本持续下降将继续推动 照明行业的渗透率上升，并将在 年实现 照明替代白炽灯照明。高透明光扩散树脂材料市场规模与发展趋势 年市场规模 亿元，未来几年仍将高速增长，预计到 年有望达到百亿规模，见图。图高透明光扩散树脂材料市场规模与发展趋势 高透明光扩散树脂产品价格 年月份用于 灯罩的高透明光扩散树脂产品进口价格 元吨不等，国产产品价格 元吨。国内外高透明光扩散树脂主要制造企业（表）表国内外高透明光扩散树脂主要制造企业 外国企业序号企业名称主要产品日本帝人化成株式会社 光扩散树脂日本三菱化学株式会社 光扩散树脂美国 光扩散树脂韩国 光扩散树脂中国企业宁波市鄞州区绚彩塑染有限公司 光扩散树脂深圳晶材化工有限公司 光扩散树脂俊驰材料科技股份有限公司（台资）光扩散树脂东莞 市 得 亨 塑 胶 有 限公司 光扩散树脂扩散剂高透明光扩散树脂材料工艺技术与专利技术 透明光扩散树脂材料工艺技术概述 照明刺眼的点光源转变为视觉舒适的面光源，其技术解决方案有三种：（）添加功能：即在原有灯罩基础上添加色粉，如硫酸钡等，这些颗粒可使光线进行多次光折射达到光扩散的目的，但该方法光的扩散效果不明显，且严重影响透光率；（）外观设计：对材料进行表面处理，如磨砂处理、将成型模具做成磨砂或棱状、将挤出模头设计成瓦楞状，或是将压延辊表面做成喷砂效果。光线在经过这些复杂凸凹的表面后会发生一系列的反射和折射，达到光线的散射效果；（）树脂本体改性：利用材料折射率的不同，光线通过非均相材料相界面时会发生反射和折射，当分散相的粒度与可见光波长相当时，材料就会因为发生散射现象而同时具有高透光性和高雾度。技术方法是物理共混：将透明的基体树脂材料与散射体粒子共混。另一种技术方法为化学共混：利用折光率有一定差异、兼容性不太好的两种聚合物进行原位共聚，在整个材料内部形成微相分离状态，通过将分散相的粒径控制在一个适当的范围，使合成的树脂自身具备高透光和高雾度的特性。目前比较成熟的技术是树脂的物理共混改性技术，传统的树脂物理共混方法是以诸如 、等无机物作为扩散剂，由于矿物在树脂中易形成不透光的团聚相，因此会降低产品整体的透光率。为了避免这种现象发生，现在大多采用有机体作为光扩散剂，如苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂球型微珠等，由于这类扩散剂自身是透明的，即使发生部分团聚，也不会对透光率产生过大的影响。在这些透明、直径为 的微球体中，光线经过了无数次的折射后才透射出去，反复地折射让强烈的光线均匀地分散开来，使 的点光源变成面光源，且光线变得很柔和，从而在视觉上给人以舒适感。高透明光扩散树脂物理共混技术高透明光扩散树脂物理共混技术，由以无机粒子，如 、等无机物作为扩散剂的传统物理共混，到以无机和有机粒子共混，最终落脚在以有机物粒子为光扩散剂的物理共混技术，并成为当今的主流技术。配方组成模型（表）表高透明光扩散树脂材料配方模型 配方组分所占比份配方组分名称工程塑料（）双酚型聚碳酸脂光扩散剂 微珠，粒径 ；聚苯乙烯等分散剂 硬脂酸酰胺等色泽保护剂 季戊四醇硬脂酸脂等阻燃剂 氟类阻燃剂、有机硅阻燃剂等其它助剂（光热稳定剂）蓝粉，白油等 工艺示意流程 高透明光扩散树脂材料专利技术以光扩散材料为关键词在中国专利检索，涉及专利 项，其中 项与光扩散树脂材料密切相关，但仅有项专利直接对应高透明光扩散树脂材料；以 灯罩为关键词检索，涉及专利 项，绝大多数为外观设计专利，在此不做介绍，仅对光扩散树脂材料的四项专利予以概述。南京同辉新型材料科技有限公司发表专利 灯外罩专用聚碳酸脂光扩散材料及其制备方法：技术方法为物理共混方法。配方为：主体材料 树脂（密度 、透光率不低于 、折光率 ）；光扩散剂 （密度 、透光率不低于 、折 光 率 、（密 度 、透光率 、折光率 ）；相溶剂（马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物 ）；荧光增白剂 。工艺流程：深圳市 华 力 兴 工 程 塑 料 有 限 公 司 的 专 利 一种增亮光扩散材料及其制备方法，产品应用方向 背光模组，所采用的技术方法为物理共混法。配方：主体树脂 或 ；光致荧光材料（稀土：碱金属硫化物、铝酸盐等；有机荧光材料：恶二唑及衍生物、三唑及衍生物、罗 丹明及衍生物、香豆素类衍生物等）；光扩散剂（无机二氧化钛、氧化铝等；有机扩散剂包括 、硅 氧 烷 类 树 脂）；分散剂（或抗氧剂或多种）。工艺流程：天津大学的专利一种高效光扩散材料及其制备方法和华澳富通（天津）科技发展有限公司发表的专利 一种高效光扩散材料及其制备方法，技术十分相近，产品应用方向为光扩散板，专利的核心技术是光扩散粒子为壳体结构微小球珠。主体透光材料为有机树脂（、等）或玻璃占 以上，折射率；光扩散剂为壳体结构的微笑球珠，直径 ，球体各壳层的厚度是球体直径的，由外层向内层的光折射率依次为、，且满足 ，并且主体树脂与壳体结构的微小球珠的接口为光滑接口，壳体结构的微小球珠与主体透明材料的比例按 混合均匀即可得到高效光扩散材料。结语我国照明需求市场规模庞大，年白炽灯和节能灯的国内市场需求分别达到 亿只和 亿只，年的年复合增长率达到 ，这些传统照明光源和灯具都是 照明灯具的潜在市场，未来成长空间巨大。目前，国内还没有形成高透明光扩散树脂材料的既有规模又有技术实力的企业，产品市场规模在未来数年将保持高增长，是众多资本追逐的目标之一。参考文献 高蓓 照明技术中国专利态势分析 （）：陈燕生 中国的照明产业与 照明江苏 论坛论文集，叶耀宗，刘伟仁，张学明白光 用荧光材料发展现况工业材料，（）：王晓，张丽，周博 照明市场前景及推广全国新光源技术与市场研讨会论文集，欧阳星，陈大柱，汤皎宁 照明用光扩散 的制备合成树脂及塑料，（）：曹小影中国照明 产业发展现状研究分析中国行业研究网，许华南 京 同 辉 新 型 材 料 科 技 有 限 公 司 专 利号 欧阳星，赖华林，胡尚深圳市华力兴工程塑料有限公司专利号 李恩邦天津大学专利号 李恩邦，尚贵恩，傅克龙华澳富通（天津）科技发展有限公司专利号 ，（，）：，；：；