靜電噴塗主要作用是使LED產品的光線更柔（róu）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產品更符合其使用功能。

借（jiè）助掃描（miáo）電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、反射率（lǜ）測定儀、空間光譜輻射計（Gonio）等對塗層質量和性（xìng）能進行分析，為尋找（zhǎo）合（hé）適的材料和噴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左右的二氧化矽（SiO2），可製備（bèi）出透光率＞97%，擴散效果佳且光線柔和的玻（bō）璃擴散罩。

近年來（lái），我國LED照明技術發展迅速（sù），LED球泡燈作為最常見的照明產品之一，市場需求量（liàng）正在迅（xùn）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（dēng）、鹵素燈、電子節能燈的（de）新型綠色照明產品。

但是，LED球泡燈的燈珠為點光源，這就要求LED球泡燈的擴（kuò）散罩（zhào）必須具備（bèi）透光率高、照度均勻、出光角度大、對（duì）眼（yǎn）睛無刺激性等特性。

目（mù）前球泡燈的擴（kuò）散罩主流產品為乳白PC擴散罩、內（nèi）塗白玻璃擴散罩等（děng），而內（nèi）塗白玻璃擴散罩主（zhǔ）要（yào）為水塗粉擴散罩、靜電塗粉擴散（sàn）罩。

粉末靜電（diàn）噴塗（tú）技術因具有用粉量少、效率高、相對環保、可回收利用等優（yōu）點，被廣泛應用於玻璃（lí）泡殼的塗覆。

二氧化矽是極其重要（yào）的材料之一，由於其粒徑很小，因此比（bǐ）表麵（miàn）積（jī）大，表（biǎo）麵吸附力強，表麵能大，化學純度高，分散性能（néng）好，熱阻、電阻（zǔ）等方麵具有特異的性（xìng）能。

二氧化矽以其優越的（de）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（yǒu）著不可取代（dài）的作用，因此，把（bǎ）它作（zuò）為玻璃罩殼的光（guāng）擴散材料是首（shǒu）選。

本（běn）文著重從靜電噴塗（tú）的工藝參數控製、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）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線能譜儀（yí）（EDX）、反射率測（cè）定儀、空間光譜輻射計（Gonio）等對塗層質量和性能（néng）進行分析，采用靜電噴塗工藝，製得透光率≥97%且出光均勻擴散效果佳的LED球泡燈用擴散罩。

同時，通過對（duì）噴（pēn）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技術人（rén）員提（tí）供有價值的參考（kǎo）。

1 粉末靜電噴塗工（gōng）藝控製簡述（shù）

1.1 粉末靜電噴塗的基本（běn）原理

靜電發生（shēng）器（qì）通過噴槍槍口的（de）電極針向玻璃泡殼方向（xiàng）的空間釋放（fàng）高（gāo）壓靜（jìng）電（diàn）（負極）。當粉末（mò）粒子由噴針口噴出經過放電區時，便捕集了大量的電（diàn）子，成為帶負電的微（wēi）粒，在靜電吸（xī）引的作用下，被吸附到帶正電荷的泡殼上（shàng）去。

當粉末附著到一定（dìng）厚度時，則會發生“同性相斥”的（de）作用（yòng），不能再吸附粉末，從而使其（qí）在泡殼表麵形成1層均勻的塗層。利（lì）用（yòng）泡殼表麵殘留的溫度進一步固化粉層，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（sù）

粉末靜電噴塗中，泡（pào）殼的（de）潔（jié）淨度，噴塗時間，放電針孔徑大小，噴塗電壓，噴粉量，粉末導電率（lǜ），材料的電阻率，粉末顆粒度，輔（fǔ）助材料壓縮空氣（qì）的溫度、濕度、潔淨度（dù）等，是（shì）影響塗層質量（liàng）的主要因素。

1.3 噴塗作業的常見問題及（jí）解決方法

1.3.1 塗層雜質（zhì）

常見雜質主要來源於噴粉環境中的顆粒，以及其他各種因素引起的雜質，現概（gài）括如下（xià）。

1）泡殼內雜質：解決方法是清洗泡殼。

2）噴（pēn）粉室內雜質（zhì）：主要是灰塵、衣（yī）物（wù）纖維、設備磨粒和噴粉係統積垢。解決方法是（shì）每天開工前使用壓（yā）縮空氣吹掃噴粉係（xì）統，用濕布和吸塵器徹底清潔噴粉設備和噴粉室。

3）工位上雜質：解決方法是開機前使用（yòng）壓縮空氣（qì）吹掃工位上的（de）粉末或（huò）灰塵。

4）粉末雜質：主（zhǔ）要（yào）是（shì）粉末分散（sàn）不均（jun1）、粉末受（shòu）擠壓造成的（de）粉點、粉末吸水受潮等。解決方法是提高粉末質（zhì）量，改進粉末儲存方式。

5）壓縮空氣雜質（zhì）：主要是壓縮空氣（qì）管道內（nèi）粉塵雜質。解決（jué）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（pái）放壓縮空氣冷凝水。

2）粉末受潮而引起（qǐ）的。解決方法（fǎ）是改善（shàn）粉末在40℃烘（hōng）箱中恒溫保存，增加除濕（shī）機以保證回收粉末及時使用（yòng）。

1.3.3 塗層不均

1）粉末分散不均勻（yún）引起的。解決方法是提高粉末質量，保證粉末的顆粒度相差（chà）不大而（ér）且帶電正負統一。

2）泡（pào）殼受熱溫度不同引起（qǐ）的。解決方法是調（diào）整煤氣（qì）火頭大小（xiǎo）及機台速度，以保持泡殼固化溫度和時間的一致性和穩定性。

3）噴粉不均引起的。主要（yào）是供粉桶內粉末流化不均（jun1）勻所致（zhì）。應更換微孔板或調節微孔板下的供氣（qì）係統，使粉（fěn）層（céng）恢（huī）複正常沸騰狀態，即可消除。

如（rú）果供粉桶（tǒng）不是流化床型的，則（zé）需（xū）改善攪拌器或（huò）加裝振蕩器，防止粉層出現（xiàn）空洞，供不（bú）上塗料。有的是（shì）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（shì）控製泡殼的壁厚偏差值，做好入庫檢驗。

1.3.4 塗層附著力差

1）泡殼內表麵汙染而引起（qǐ）的。解決方法是加強泡（pào）殼清洗。

2）泡殼（ké）表麵溫度低引起的。解決方（fāng）法是調（diào）大火頭，提高（gāo）爐膛內的溫（wēn）度

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

1.3.5 粉末上粉率低

1）電（diàn）壓低或無（wú）高壓是主要（yào）原因之（zhī）一。需調高輸出電壓（yā）或維修（xiū）高壓靜電發生器。

2）工件接（jiē）地不良引起。應更換接地線。

3）粉末荷電量過大或小也影（yǐng）響上粉（fěn）率。一般是荷電量影響上粉率，荷電（diàn）量小的原因，除了不同粉末（mò）塗料的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，使其恢複高壓（yā）。

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

1.4 粉末材料（liào）的選擇（zé）

粉末靜電噴塗過程中，粉末材料對塗層的質量起到（dào）決定性作用。本文著重從粉末材料的（de）選（xuǎn）擇、塗層質量、材料顆粒大（dà）小、形貌等（děng）方麵（miàn）進行係統地比對分析，並對球泡（pào）燈的出光角度、空（kōng）間光譜分布均勻性等特性進行（háng）分析，為生產高（gāo）質量的產品提供有用（yòng）的參（cān）考（kǎo）。

2 試驗部（bù）分

2.1 原材料

3種（zhǒng）不同（tóng）粒徑的納米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（kōng）間光譜輻射（shè）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（liào），按照靜電噴塗工（gōng）藝參數要求製成擴散罩並裝配成整燈（dēng）樣品，測試其相應（yīng）的性能（néng）。

2.3.2 樣品測試

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

2）塗（tú）層樣品的（de）形貌采用SEM分析儀測試（shì）。

3）反射率采用反射率測定儀，在最大半（bàn）徑處固定（dìng）取6個點，求（qiú）平均值。

4）透光率采用PMS-80光譜分析（xī）係統測試（瞬態法）。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（yòng）Gonio型空間光譜輻射（shè）計測試，樣燈預熱3h後，進行穩態測試（shì）。

3 結果與討論

3.1 反射率與透光率（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（xiǎo）、晶型結構、形（xíng）狀等不同，反射率也略（luè）有差異。LED球泡燈光擴散效果是利用材料的漫反射特性實現的。

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

從圖1中可（kě）以得出，反射率與透光（guāng）率呈線性關係，且透光率隨著反射率的增加呈線性下降趨（qū）勢。在相同反（fǎn）射率的條件下，透光率（lǜ）順序為B＞A＞C。

3.2 透射電鏡（TEM-EDX）分析

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

我們（men）采用高分辨透射電鏡，結合（hé）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，結果如圖2和表1所示。

從圖2中可（kě）以看（kàn）出（chū），3種材料的顆粒大小、晶型結構存在明顯的差異性。A樣品晶（jīng）型呈類球形，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樣品進一步放大倍數，我們（men）發（fā）現在SiO2單晶表麵上2~3nm的晶粒材（cái）料，且結晶度高，可能為納米材料對SiO2表麵修飾。

B樣品（pǐn）由橢圓形、球形、棒狀結構組成，晶（jīng）體原生粒徑30~150 nm。C樣品由類球形和類（lèi）六（liù）方形組成，晶體原生粒徑20~30 nm左右。

從EDX分析結果（表1）看，A樣品Si:O比例＜1:2，說明表（biǎo）麵修飾材料富含氧原（yuán）子，B樣品Si:O=1:2，說明（míng）商品（pǐn）粉為純SiO2。

C樣品（pǐn）存（cún）在兩種不（bú）同晶型結（jié）構，類（lèi）六方型結構晶體和（hé）類球形結構晶體Si:O比例接近（jìn）1:2，說（shuō）明該（gāi）物質為SiO2。

3.3 球（qiú）泡燈空間光強分布

我（wǒ）們將3種（zhǒng）不同材料噴塗的A19規格擴散罩製成（chéng）整燈樣品，並用Gonio型空間光譜輻射計分（fèn）析，從（cóng）空間光光強分布統計結果（如（rú）表2、表3）可以看出，B樣品的塗層光均勻度差，均勻度的（de）順序為A＞C＞B。

3.4 塗層SEM分析

為了尋找3種樣品的（de）光擴（kuò）散效（xiào）果的差異性，我們采用SEM對塗層的質量進行分析，結果如圖3所示。從結果可（kě）以看出，B樣品（pǐn）塗層有（yǒu）缺陷，存在孔洞，是導致出光均勻性差的（de）原因。

其主要原因可能是（shì）因材料粒度範圍相（xiàng）對較廣，塗層不致密。A、C樣品塗層相對（duì）致密，出光效果好。

4 結論

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

2）透光率隨（suí）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（xiàng）同的出光效果下，塗層越致密，出光均勻度效果越好。