靜電噴（pēn）塗主要作用是使LED產品的光線更柔和、更均勻地向（xiàng）空間（jiān）發散（sàn），而不會產生刺眼的狀況，可以有效保護眼睛，也使（shǐ）LED產品更符合其使用（yòng）功能。

借（jiè）助掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子（zǐ）顯微鏡（TEM）、反射率測定儀（yí）、空間光譜輻射計（Gonio）等對塗層質量和性能進行分析，為尋找合適的材料和噴塗工藝參數提供有益的參考。

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

近年來，我國LED照明技術發展迅速，LED球泡燈作為最常見的照明產（chǎn）品之一，市場需求量正在迅猛發展。

隨著LED發（fā）光效率不斷提升（shēng），LED球泡燈成為替換白熾燈、鹵（lǔ）素燈、電子節能燈的新（xīn）型（xíng）綠色照明產品。

但是，LED球泡燈的燈珠為點光源，這就要求LED球泡燈的擴散罩必須具備透光率高、照度均勻、出（chū）光角度大（dà）、對眼睛無刺激性等特性（xìng）。

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

粉末靜（jìng）電（diàn）噴（pēn）塗技術因具有用粉量少、效率高、相對環（huán）保、可回收利用等（děng）優點，被廣泛應用於（yú）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，因此比（bǐ）表麵積大，表麵吸附（fù）力強（qiáng），表麵（miàn）能大，化學純度高，分散（sàn）性能好，熱阻、電阻等方（fāng）麵具有特異的性能。

二氧化矽以其優越的穩定性、補（bǔ）強性、增稠性和觸變性（xìng）在（zài）眾多科學及領域內獨具特性，有著不可（kě）取（qǔ）代的作用，因此，把它作為玻（bō）璃罩殼的光（guāng）擴散材料（liào）是首選。

本文著重從（cóng）靜電（diàn）噴塗的工藝（yì）參數控製、環（huán）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）、透射電子顯微（wēi）鏡（TEM）、X射線能譜儀（EDX）、反（fǎn）射率測定儀、空間光譜輻射計（Gonio）等對塗層質量（liàng）和（hé）性（xìng）能進行分（fèn）析，采用靜電噴塗工藝，製得透光率≥97%且（qiě）出光均勻擴散效果佳的LED球泡燈用擴散罩。

同時，通過對噴塗（tú）工藝參數和（hé）技術經驗總結，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。

1 粉末靜電噴塗工藝控製簡述（shù）

1.1 粉末靜（jìng）電噴塗（tú）的基本原理

靜電發生器通過（guò）噴槍槍口的電極針向玻璃泡殼方向（xiàng）的空間釋放高壓靜（jìng）電（負（fù）極）。當粉（fěn）末粒子由噴針口噴出經過放（fàng）電區時，便（biàn）捕（bǔ）集了大量的電子，成為帶負電的微粒，在靜電吸引的（de）作用（yòng）下，被吸附到帶正電荷的泡殼上去（qù）。

當粉末（mò）附著到一定厚度（dù）時，則會發生“同性相（xiàng）斥”的作用，不能再吸附粉末，從而使其在泡殼表麵形成1層均勻（yún）的塗層（céng）。利用泡殼表麵殘留的溫度進一（yī）步固化粉層，冷卻後即為均勻牢（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，噴塗時間，放電針孔徑大小，噴（pēn）塗電壓，噴粉（fěn）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（wēn）度、濕度、潔淨度等，是影響塗層質量的主要因素。

1.3 噴（pēn）塗作業的常見問題及解決方法

1.3.1 塗層雜質

常（cháng）見雜質主要來源於噴粉環境中的顆粒，以及其他（tā）各（gè）種因素引起的雜質，現概括（kuò）如下。

1）泡殼內雜質（zhì）：解決方法是清洗泡殼。

2）噴粉室內雜質：主要是灰塵、衣物纖維、設備磨（mó）粒和噴粉係統積垢。解決方（fāng）法（fǎ）是每（měi）天開工前（qián）使用壓縮空氣吹掃噴粉係統，用濕布和吸塵（chén）器徹底清潔噴（pēn）粉設備和噴粉室。

3）工位上雜質：解決方法是開機前使用壓縮空（kōng）氣吹掃工位（wèi）上的粉（fěn）末或灰塵。

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

5）壓（yā）縮（suō）空氣雜（zá）質：主要是壓縮空氣管道內粉塵雜質（zhì）。解決方法是增加過濾器，開機前壓縮空氣管道先排氣。

1.3.2 塗層縮孔（kǒng）

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

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

1.3.3 塗層不（bú）均

1）粉末分散不均勻引起的。解決方（fāng）法是提（tí）高粉末質量，保（bǎo）證粉末的顆粒（lì）度相差不大而且帶（dài）電正負統一。

2）泡殼受熱溫度（dù）不同引起的。解決方法（fǎ）是調整煤氣火頭大小及機台速度，以保持泡殼固化溫度和時間的（de）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勻所致。應更換微孔板或調節微（wēi）孔（kǒng）板下的供氣係統，使粉層恢複（fù）正（zhèng）常沸騰狀態，即可（kě）消除。

如（rú）果供（gòng）粉桶不是流化床型的，則需改善攪拌器或加裝振蕩器，防止粉層（céng）出（chū）現空洞，供不上塗料。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。

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（hǎo）入庫檢驗。

1.3.4 塗層附著力差（chà）

1）泡殼內表麵汙染而（ér）引起的。解決方法是加強泡殼清洗。

2）泡殼表麵溫度低引起的。解決方法是調大火頭（tóu），提高爐膛內的溫度

3）靜電噴塗粉顆（kē）粒大引起的。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（yā）低或無（wú）高壓是主要原因之一（yī）。需調高輸出電壓或（huò）維修高壓靜電發生器。

2）工件接地（dì）不良引起。應更換接地線。

3）粉末荷電量過大（dà）或小也影（yǐng）響上粉率。一般是荷電量影響上粉率，荷（hé）電量小的原因，除了不同粉末塗料的自身反（fǎn）電離效應有差（chà）別外，主要原因是由（yóu）於高壓靜電發生器故障引起，需進行維修，使其恢複高壓。

4）氣壓過（guò）大，會抵消靜電引（yǐn）力，使附在泡殼內（nèi）的粉末被吹（chuī）掉，降低上粉率。

1.4 粉末材料的選擇

粉（fěn）末靜電噴塗過程中，粉末材料對塗層的質量起到（dào）決定性作用。本（běn）文著重從粉末材料的選擇、塗層質量、材料顆粒大小、形貌等方麵進行係統地比對分析，並對球（qiú）泡燈的出光角度（dù）、空間（jiān）光（guāng）譜分布均勻性等特性進（jìn）行分析，為生產高質量的（de）產品提供有用的參考。

2 試驗（yàn）部分（fèn）

2.1 原材料

3種不同粒（lì）徑的納米SiO2粉（分（fèn）別記為A、B、C）。

2.2 儀器與設備

靜電塗（tú）粉機、透（tòu）射（shè）電（diàn）子（zǐ）顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（jìng）（SEM）、X射線能譜儀、空間光譜（pǔ）輻射計、反射率測定儀。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣品製（zhì）作

將A、B、C 3種（zhǒng）粉末材料，按照靜電噴塗工藝參數要求（qiú）製成擴散罩並裝配成（chéng）整（zhěng）燈樣（yàng）品，測試其相應的性能。

2.3.2 樣品測試

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

2）塗層樣品的形貌（mào）采用SEM分析儀（yí）測試。

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

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

5）空（kōng）間光分布采用Gonio型空間光譜輻射計測（cè）試，樣燈預熱3h後，進行穩態（tài）測試。

3 結果與討論

3.1 反射率與（yǔ）透光（guāng）率

不同材（cái）料具有不同的反射（shè）率，即使相同的材料，因顆粒（lì）大小、晶型結構、形狀等不同，反射率也略（luè）有差異。LED球泡燈光擴散效果（guǒ）是利（lì）用材料的漫反射特性實現的。

為此，我們對比了3種不同粒徑的（de）氧（yǎng）化矽材料反射率與透光率的（de）關係，如圖1所示。

從圖1中可以得出，反射率與（yǔ）透光率呈線性關係，且透光率（lǜ）隨（suí）著反射（shè）率的增加呈線性下降趨勢。在相同（tóng）反射率的條件下，透光率順序為B＞A＞C。

3.2 透射電鏡（TEM-EDX）分析

漫反射定義為當1束（shù）平行的入（rù）射光線射到粗糙的表（biǎo）麵時，表麵會把光線向著四麵（miàn）八方反射。材料的晶型結構、顆粒（lì）大小、形狀等對漫（màn）反射（shè）率有影響。

我們采用（yòng）高分辨透射電鏡，結合X射線（xiàn）能譜分析，分（fèn）析3種材料的晶型結構、粒徑、形貌和成分，結果如圖（tú）2和（hé）表1所示。

從圖（tú）2中可以看出，3種材料的顆粒大小、晶型結構存在明顯的差異性。A樣（yàng）品（pǐn）晶型呈類球形，原（yuán）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（jiāng）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（néng）為納米（mǐ）材料（liào）對SiO2表麵修飾。

B樣品由橢圓形、球形、棒狀結構（gòu）組成，晶體原生（shēng）粒徑30~150 nm。C樣品由類球形和類六方形組成，晶體原生粒徑20~30 nm左右。

從EDX分（fèn）析結果（表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（pǐn）Si:O=1:2，說明商品粉為純SiO2。

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

3.3 球泡燈空間光強分布

我們將3種不同材料噴塗的A19規格擴散罩製成（chéng）整燈（dēng）樣品，並用（yòng）Gonio型空間光（guāng）譜輻射計分析，從空間光光強分（fèn）布（bù）統計結果（如表2、表3）可以看出，B樣品的塗層光均勻度差，均勻度（dù）的順序為A＞C＞B。

3.4 塗層SEM分析

為了尋找3種樣品的（de）光擴散效果（guǒ）的差異性，我們采用SEM對塗層的質量進行分析，結果如（rú）圖3所示。從結果可（kě）以看出，B樣品塗層有缺陷，存在孔洞，是導致出光均勻性差的原因。

其主要（yào）原因可能（néng）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（chū）光效果好。

4 結論

1）粉末靜電噴（pēn）塗材料粒度級配合理、原生粒徑小，塗（tú）層致密（mì），出光均勻性（xìng）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（zài）相同的出光效果下，塗層越致密，出光均勻度效果越好。