靜（jìng）電噴塗主要作用是使LED產品的光線更柔和、更均勻地向空間發散，而不會產生刺眼的狀況，可以有效保護眼睛，也使LED產品更符合其使（shǐ）用功能。

借助掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、反射率測定儀、空間光譜輻射計（Gonio）等（děng）對塗層質量和性能進行分析，為尋找合適的材料和噴（pēn）塗（tú）工藝參（cān）數提供有益的參考。

研究結果（guǒ）表明，采用顆（kē）粒度大小為20 nm左右的（de）二（èr）氧化矽（SiO2），可製備出透光率（lǜ）＞97%，擴散（sàn）效果佳且光線柔和的玻璃擴散罩。

近年（nián）來，我國LED照明技術發展迅（xùn）速，LED球泡燈作為（wéi）最（zuì）常見的照明產品之一（yī），市場（chǎng）需求量正在迅（xùn）猛發（fā）展。

隨著LED發光效率不斷提升（shēng），LED球泡燈成為替換白（bái）熾燈、鹵素（sù）燈、電（diàn）子節能燈的新型綠色（sè）照（zhào）明產品。

但是，LED球（qiú）泡燈的燈珠為點（diǎn）光源，這就要求（qiú）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、對眼睛無刺激性等特性。

目前球泡燈的擴散罩主流產品為乳白PC擴散罩、內塗白（bái）玻璃擴散罩等，而內塗白玻璃擴散罩主（zhǔ）要為水塗粉擴散罩、靜電塗粉擴散罩。

粉（fěn）末靜電噴塗技術因（yīn）具（jù）有用粉量少、效（xiào）率高、相對環保、可回收利用等優點，被廣泛應（yīng）用於（yú）玻璃泡（pào）殼的塗（tú）覆。

二氧（yǎng）化矽（guī）是極其重要的材料之一，由於其粒徑很小，因此比表麵積大，表麵吸附力強，表麵能大，化學純（chún）度高，分散性能好，熱阻、電阻等方麵具有特異的性能。

二氧化（huà）矽以其優越（yuè）的穩（wěn）定性、補（bǔ）強性、增稠性和觸變性在眾多科學及領域內獨具特性（xìng），有著不（bú）可取代的作用，因此，把它（tā）作為玻璃罩殼的光擴散材料是首選。

本（běn）文著重從靜電噴塗的（de）工藝（yì）參數控製、環境因素（sù）、粉末材料（liào）的選擇等方麵詳（xiáng）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（guāng）譜輻射計（Gonio）等對塗層（céng）質量和性能進行分析，采用靜電噴塗工藝，製得透光率≥97%且出光均勻擴散效（xiào）果佳（jiā）的LED球（qiú）泡燈用擴散罩。

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

1 粉（fěn）末靜電噴塗工（gōng）藝控製簡述（shù）

1.1 粉末靜電噴塗（tú）的基本原理

靜電發生器通過噴槍槍口（kǒu）的電極針向玻（bō）璃泡殼方（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（qū）時，便捕集了大量的（de）電子，成為帶負電的微粒，在靜電（diàn）吸引的作用下，被（bèi）吸附到帶正電荷的泡殼上去。

當粉末附著到（dào）一定厚度時，則會發生“同性相斥”的（de）作用，不能再吸附粉末，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（cán）留的溫度進一步固化粉層，冷卻（què）後即為均勻牢固的塗層。

1.2 影響塗層質量的主要因素（sù）

粉末靜電噴塗中（zhōng），泡殼的潔淨度，噴塗時間，放電（diàn）針孔（kǒng）徑（jìng）大小，噴塗電壓，噴粉量，粉末導電率，材料的電阻率，粉（fěn）末顆粒（lì）度（dù），輔助材料壓（yā）縮空氣的溫度、濕度、潔淨度（dù）等，是影響塗層質量的主要因素。

1.3 噴塗作業的常見（jiàn）問題（tí）及解決方法

1.3.1 塗層雜質

常見雜質主要來源於（yú）噴粉環境中的顆粒（lì），以及其他各種（zhǒng）因素引（yǐn）起（qǐ）的雜質，現概（gài）括如下。

1）泡殼內雜質：解決方法（fǎ）是清洗泡殼。

2）噴粉（fěn）室內（nèi）雜質：主要是灰塵、衣物纖維、設（shè）備磨粒和噴粉係統積垢。解決方（fāng）法是每天開工（gōng）前使用壓縮（suō）空氣（qì）吹掃噴粉係統，用濕布和吸塵器徹底清潔（jié）噴粉設備和（hé）噴粉室。

3）工位上雜質：解決方法是開（kāi）機（jī）前（qián）使用壓縮空氣吹掃工（gōng）位（wèi）上（shàng）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、粉末吸水受潮等。解決方法是提（tí）高粉（fěn）末質量，改進（jìn）粉末（mò）儲存方式。

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

1.3.2 塗層縮孔

1）壓縮空氣含水量過大而引起的。解決方法是及時排放壓縮空氣冷（lěng）凝水。

2）粉末受潮而引（yǐn）起的。解決方法是改善粉末在40℃烘箱中恒溫保存，增加除（chú）濕機以保證回收粉末及時使用。

1.3.3 塗層不均

1）粉末分散不均勻引起（qǐ）的。解（jiě）決（jué）方法是（shì）提高粉末質量，保證粉（fěn）末的（de）顆（kē）粒度相（xiàng）差不（bú）大而且（qiě）帶電正（zhèng）負統（tǒng）一。

2）泡殼受熱溫度不同引起的。解決方法是調整煤氣火頭大小及機台（tái）速度，以保持泡（pào）殼（ké）固化（huà）溫度和時（shí）間的一致性和穩定性。

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

如果供粉桶不是流化床型（xíng）的，則需改善攪拌器（qì）或（huò）加裝振蕩器，防止粉層出現空洞，供（gòng）不上塗料。有的是氣壓偏低，則加大氣壓即可消除。另一可能是管道堵塞，則需清理管路（lù）。

4）玻璃壁厚薄不均引起的。解決方法是控製泡殼的壁厚偏差值，做好入庫（kù）檢驗。

1.3.4 塗層附著力差

1）泡殼內表麵汙染而引起的。解決方法是加（jiā）強泡殼清洗。

2）泡殼表麵溫度低引起的。解決方（fāng）法（fǎ）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。解決方法是更換（huàn）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（yīn）之一。需調高輸出（chū）電壓或維修高壓靜電發生器。

2）工件接地不良引起。應更換接地線（xiàn）。

3）粉末荷電量過大（dà）或小也影響上粉率。一（yī）般是荷電量影響上粉率，荷電量小的原因，除（chú）了不同粉（fěn）末塗料的自身反電離效應有差別外，主要原因是由於高（gāo）壓靜電發生器故（gù）障引起，需進（jìn）行維修，使其恢複高壓（yā）。

4）氣壓過大，會抵消（xiāo）靜電引力，使附（fù）在泡殼內的粉末被吹掉，降低上粉率（lǜ）。

1.4 粉末材料的選擇

粉末靜電噴塗過程中，粉末材料對塗層的質量（liàng）起（qǐ）到決定性作用。本文著重從（cóng）粉末材料（liào）的選擇、塗層質量、材料顆粒大小、形貌等（děng）方麵進行係統（tǒng）地比對分析，並對球泡燈的出光角度、空間光譜（pǔ）分布均勻性等特性進行分析，為生產高質量的產品提供有用的參考。

2 試驗部分

2.1 原材料

3種不同粒徑的（de）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（pǔ）儀、空間光譜輻射（shè）計（jì）、反射率測定儀（yí）。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣品製作

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

2.3.2 樣（yàng）品測試

1）粉末樣品的形貌采（cǎi）用TEM分析儀測試，成分在特定（dìng）的區域（yù）內采（cǎi）用X射線能（néng）譜儀（yí）（EDX）附件測試。

2）塗層樣品的形貌采用SEM分析儀測（cè）試。

3）反射率采用反射率測（cè）定儀，在最大半徑處固定取6個點，求平均值。

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

5）空間光分布采用Gonio型空間光（guāng）譜輻射計測試，樣燈（dēng）預熱3h後，進行穩態測試。

3 結果（guǒ）與討論

3.1 反射率與透光率

不同材料具有不（bú）同的反射率，即（jí）使相同的材料，因顆粒大小、晶型結構、形狀（zhuàng）等（děng）不同，反射率也略有差異。LED球泡（pào）燈光（guāng）擴散效果是利用材（cái）料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（huà）矽材料反射（shè）率與透光率的關係，如圖（tú）1所示。

從圖1中可以得出，反射（shè）率與透光率呈線性關（guān）係，且透（tòu）光率隨著反射率的增加呈線性下（xià）降（jiàng）趨勢。在相同反射率的條件下，透光率順序為B＞A＞C。

3.2 透（tòu）射電鏡（TEM-EDX）分（fèn）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，表麵會把光線向（xiàng）著四麵八（bā）方（fāng）反射。材料的晶型結構、顆（kē）粒（lì）大小、形狀等對漫反射率有影響。

我們采用高分辨（biàn）透射電鏡（jìng），結合X射線能（néng）譜分析，分析3種材（cái）料的晶型結（jié）構、粒徑、形貌和成分，結果如圖2和表1所示。

從圖2中可以看出（chū），3種（zhǒng）材料的顆粒大小、晶型結構存在明顯（xiǎn）的差異性（xìng）。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（gè）單元的SiO2晶粒團聚成（chéng）（圖（tú）2中的A1）。

將A樣品進一步放大倍數，我們發現在SiO2單晶表麵上2~3nm的晶粒材料，且結晶度高，可能為納米材料對SiO2表（biǎo）麵修飾。

B樣品（pǐn）由橢圓形、球形、棒（bàng）狀結構組成，晶體原生粒徑30~150 nm。C樣品由類球形和類（lèi）六方形組成，晶體原生粒徑20~30 nm左（zuǒ）右。

從EDX分析結果（表1）看，A樣品Si:O比例＜1:2，說明表麵修（xiū）飾（shì）材料富含氧原子（zǐ），B樣品Si:O=1:2，說明商品粉（fěn）為純（chún）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構晶體（tǐ）Si:O比例接近1:2，說明該物質（zhì）為SiO2。

3.3 球泡燈空間光強分（fèn）布

我們將3種不同材料噴塗的A19規（guī）格（gé）擴散罩製成整燈樣品，並用Gonio型空間光譜（pǔ）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（céng）光均勻度差，均勻度的（de）順序為A＞C＞B。

3.4 塗層SEM分析

為了尋找3種（zhǒng）樣品的光擴散效果的差異性（xìng），我們采用SEM對塗層的質量進行分析，結果（guǒ）如圖3所示。從結果可以看出，B樣品塗層有缺（quē）陷（xiàn），存在孔洞（dòng），是導（dǎo）致出光均勻性差的原因。

其主要（yào）原因可能是因材料粒度範圍相對較廣，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（jí）配合理、原生粒徑（jìng）小，塗層致密，出（chū）光均勻性好（hǎo）。

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（zài）相同的出光效果下，塗層越致密，出光均勻度（dù）效果越好。