靜（jìng）電噴塗主要作用是（shì）使LED產品的光線更柔和、更均勻地向空間發散（sàn），而不會產生刺眼的狀況，可以有效保護眼睛，也使LED產品更（gèng）符（fú）合其（qí）使用功能。

借助掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、反射率（lǜ）測定儀、空間光（guāng）譜輻射計（Gonio）等對塗層質量和性能進行（háng）分（fèn）析，為尋找合適的材料和噴塗工藝參數（shù）提供有益的（de）參考。

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

近年來，我國LED照明技術發展迅速，LED球泡燈（dēng）作為最常見的照（zhào）明（míng）產品之一，市場需求量（liàng）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、電子（zǐ）節能燈的新型綠色照明產品。

但是，LED球（qiú）泡燈的（de）燈珠為點光源，這就要求LED球泡燈的擴散罩必須具備透光率（lǜ）高、照度均勻、出光（guāng）角度大、對眼睛無刺（cì）激性等特性。

目前球泡（pào）燈的擴散罩主流產（chǎn）品為乳（rǔ）白PC擴散罩、內塗白玻璃擴散罩等，而內塗白玻璃擴散（sàn）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量少、效率高、相對環（huán）保（bǎo）、可回收利用等優點，被廣泛（fàn）應用（yòng）於玻璃泡殼的塗覆。

二氧化矽是極（jí）其重要的材料之（zhī）一，由於其粒徑很小，因此比表麵積大，表麵吸附力強（qiáng），表麵能大，化學純度高，分散性能好，熱阻、電阻等方麵具有特異的性（xìng）能。

二（èr）氧化矽（guī）以其優越的穩定性（xìng）、補強性、增稠性和（hé）觸變性在眾多科學及領域內獨具特性，有著不（bú）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。

本文著重從靜電噴塗的（de）工藝參數控製、環境因素、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（xiǎn）微鏡（TEM）、X射線能譜儀（EDX）、反射率測定儀、空間光譜輻射計（Gonio）等對（duì）塗層質量和性（xìng）能（néng）進行分析，采用靜電噴塗工藝，製得透（tòu）光率（lǜ）≥97%且出光均勻（yún）擴散效果佳的LED球泡燈用擴散罩。

同時，通過對（duì）噴塗工藝參數和技術經驗總結，希望能為從（cóng）事該領域工作的研究（jiū）人員或技術人員提（tí）供有價值的參考（kǎo）。

1 粉末靜電噴塗工藝控製簡述

1.1 粉末靜電（diàn）噴塗的基本原理

靜電發生器（qì）通（tōng）過噴槍槍口的（de）電極針向玻璃泡殼方向的空間釋放（fàng）高壓靜電（負極）。當粉末粒子由噴針口噴（pēn）出經過放電（diàn）區時，便捕（bǔ）集了大量的電子（zǐ），成為帶負電的（de）微粒，在靜電吸引的作（zuò）用下，被吸附到帶正電荷（hé）的（de）泡殼上去。

當粉末附（fù）著（zhe）到一定厚度時，則會發生“同性相斥”的作（zuò）用，不能再吸附（fù）粉末（mò），從而使其在泡殼表麵形成1層均勻的塗層。利用泡殼表麵殘留的溫度進一步（bù）固化粉層，冷卻後即為（wéi）均勻牢（láo）固的塗層。

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（pēn）塗時（shí）間，放電針孔徑（jìng）大小，噴塗電壓，噴粉量，粉（fěn）末導電率，材料的電阻率，粉末顆粒度（dù），輔助材料壓縮空氣的溫度、濕度、潔（jié）淨度等，是（shì）影響塗層質（zhì）量的主要（yào）因（yīn）素。

1.3 噴塗（tú）作業的常見問題及解決方法

1.3.1 塗層雜質

常見（jiàn）雜質主要（yào）來源於噴粉（fěn）環境中的顆粒，以（yǐ）及其他各（gè）種因素引起（qǐ）的雜質，現概括如下。

1）泡殼內雜質（zhì）：解決方法是清（qīng）洗泡殼（ké）。

2）噴粉（fěn）室（shì）內雜質：主要（yào）是灰塵（chén）、衣物纖維、設備磨粒和噴粉係統積垢。解決（jué）方法是每天開工前使用壓縮空氣吹掃噴粉係統，用濕布和吸塵器徹（chè）底清（qīng）潔噴粉設（shè）備和噴粉室。

3）工位上雜質：解決方法是開（kāi）機前使（shǐ）用壓縮空氣吹掃工（gōng）位上的粉末或灰塵。

4）粉末雜質：主要是粉（fěn）末分散不均、粉末受擠壓（yā）造成的粉點、粉末吸水受潮等。解決方法是提高粉末質量，改進粉末儲存方式。

5）壓縮空（kōng）氣（qì）雜（zá）質：主要是壓縮空氣管道（dào）內粉塵雜質。解決方法是增加過濾器，開機前壓縮空氣管道先（xiān）排氣。

1.3.2 塗層（céng）縮孔

1）壓縮（suō）空氣含水量過大而引起（qǐ）的。解（jiě）決方法是及時排放（fàng）壓縮空氣冷凝水。

2）粉末受（shòu）潮而引起的（de）。解決方法是改（gǎi）善粉末在40℃烘箱中恒溫（wēn）保（bǎo）存，增加（jiā）除（chú）濕機以保證回收粉末及時（shí）使用。

1.3.3 塗層不均

1）粉末分散不均（jun1）勻引起的。解決方法是提高粉末質量，保（bǎo）證粉（fěn）末的顆粒度相差不大而且帶電正（zhèng）負（fù）統一。

2）泡殼受熱溫度不同引起的。解決（jué）方法是調整煤（méi）氣火頭大小及（jí）機台速度，以保持泡殼固（gù）化（huà）溫度和（hé）時間的一致性和穩定性。

3）噴粉不均（jun1）引（yǐn）起的。主要是供粉桶內粉末流（liú）化不均勻所（suǒ）致。應更換微孔板或調節（jiē）微孔板下的供氣係（xì）統（tǒng），使粉層（céng）恢（huī）複正常沸騰狀態，即可消除。

如果供粉（fěn）桶不是流化床型的，則需改善（shàn）攪拌（bàn）器（qì）或加裝振蕩（dàng）器，防止粉層（céng）出現空洞，供不上塗料。有的是氣壓偏低，則加大氣壓（yā）即可消除。另一可（kě）能是管道堵塞，則需清理管路。

4）玻璃壁（bì）厚（hòu）薄不均引起的。解決（jué）方法是控製泡殼的壁厚偏差值，做好（hǎo）入庫檢驗。

1.3.4 塗層附著力差

1）泡殼內表麵汙染而引起的。解決（jué）方法是加強泡殼清洗。

2）泡殼（ké）表麵溫度低引起的。解決方法是調大火頭，提（tí）高爐膛內的溫度

3）靜電噴塗（tú）粉顆粒大（dà）引起的（de）。解決方法是更換細粒度的材料。

1.3.5 粉末上粉率低

1）電壓低或無高壓是主要原因之一。需調高輸出電壓或維修（xiū）高壓靜電發生器（qì）。

2）工件接地不良引起。應更換接地線。

3）粉末荷電量過大或小也影響上粉率。一般是荷電量影響上粉率，荷電量小的原因（yīn），除了不同粉末塗料的（de）自身反電離效應有差別外，主要原因是由於高壓靜電發生器故障引起，需進行維修，使（shǐ）其恢複高壓。

4）氣壓過大，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 粉末材料的選擇

粉末靜電噴塗過程中，粉末（mò）材料對塗層的質量起到決定性作用（yòng）。本（běn）文著重從粉末材料的選擇、塗層質量、材料顆粒大小、形（xíng）貌等方麵進行係統地比對分析，並對球泡燈的出光角度、空間光譜分布（bù）均勻性等特性進行分析，為生（shēng）產（chǎn）高質量的產品提供有用的參考。

2 試驗部分

2.1 原材料

3種不同粒徑（jìng）的納米SiO2粉（分別記為A、B、C）。

2.2 儀器與設備

靜電塗粉機、透射電子顯微鏡（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

將A、B、C 3種粉末材料，按照靜電噴塗工（gōng）藝參數要求製成擴散罩並裝配成整燈樣品（pǐn），測試其相應的性能。

2.3.2 樣品（pǐn）測試

1）粉末樣品的形貌（mào）采用TEM分析儀測試，成分在特（tè）定（dìng）的區（qū）域內采用X射線能譜儀（EDX）附件測試。

2）塗層樣品的（de）形貌采（cǎi）用SEM分析儀測試。

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

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

5）空間光分布采用Gonio型空間光譜輻射計測試，樣燈預（yù）熱3h後，進行穩態測試。

3 結果與討論

3.1 反射率與（yǔ）透光率（lǜ）

不（bú）同材料具有不同的反射率，即使相同的材料，因顆粒大小、晶型結構、形狀等（děng）不同，反射率也略有差異。LED球（qiú）泡燈光（guāng）擴散效果是（shì）利用（yòng）材料（liào）的漫反射特性實現的。

為此，我們對比了3種不同粒徑的氧化矽材料（liào）反（fǎn）射率與透光率的關係，如圖（tú）1所示。

從圖（tú）1中可以得出（chū），反射率與透光率呈線（xiàn）性關係，且透（tòu）光（guāng）率隨著反（fǎn）射率的增加（jiā）呈線性下降（jiàng）趨（qū）勢。在相同反射率（lǜ）的條件下，透光率順序（xù）為B＞A＞C。

3.2 透射電鏡（TEM-EDX）分析

漫（màn）反射定（dìng）義為（wéi）當1束平行的入射（shè）光線射到粗（cū）糙的表麵時，表麵會把（bǎ）光線向著四麵八方反射（shè）。材料（liào）的晶型結構、顆粒大小、形狀等（děng）對漫反射率有影響。

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

從圖2中可以看（kàn）出，3種材（cái）料的顆粒大小、晶型結構存在明顯的（de）差異性。A樣品晶型呈類球形，原生粒徑為（wéi）20 nm左右，且粉體顆粒由多個單元的（de）SiO2晶粒團聚成（圖2中（zhōng）的A1）。

將A樣品進一步放大倍數，我們發現（xiàn）在SiO2單晶表麵上（shàng）2~3nm的晶粒材料，且結晶度（dù）高，可（kě）能為納米材料對SiO2表麵修飾。

B樣品（pǐn）由橢圓形、球形、棒狀結構組成，晶體原生粒徑（jìng）30~150 nm。C樣品由類球形（xíng）和（hé）類六（liù）方形組成，晶體原（yuán）生粒徑20~30 nm左右。

從EDX分析結果（表（biǎo）1）看，A樣品（pǐn）Si:O比例＜1:2，說明表麵修飾材料富含氧原子，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（qiú）形結（jié）構晶體Si:O比例接近1:2，說明該物質為SiO2。

3.3 球泡燈空間光強分布

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

3.4 塗層SEM分析

為了尋找3種樣品的光擴散效果的差異性，我們采用SEM對塗（tú）層的質量進（jìn）行分析，結（jié）果如圖3所示。從結果可以看出，B樣（yàng）品塗層有缺陷，存在孔洞，是導致出光均勻性差的原因。

其主要原因可能是因材料粒度範（fàn）圍相對較廣，塗層不致密。A、C樣品（pǐn）塗層相對致密，出（chū）光效果好（hǎo）。

4 結論

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

2）透光率隨著反射率的增加而降低。

3）不同的擴散材料，對透光率影響不同。

4）在相同的出光效（xiào）果下，塗層越致（zhì）密，出光均勻度效果越好。