靜電噴（pēn）塗（tú）主要作（zuò）用是使LED產（chǎn）品的光線更柔和、更均勻地向空間發（fā）散，而（ér）不會產生刺眼（yǎn）的狀況，可以有效保護眼睛，也使LED產品更符（fú）合其使（shǐ）用功能。

借助（zhù）掃描電子（zǐ）顯微鏡（SEM）、透（tòu）射（shè）電子顯微鏡（TEM）、反射率測定儀、空間（jiān）光譜（pǔ）輻射計（Gonio）等對塗層質量和性能（néng）進（jìn）行分（fèn）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（zuǒ）右的二氧化（huà）矽（guī）（SiO2），可製備出透光率＞97%，擴散效果（guǒ）佳且光線柔和的玻璃擴散罩。

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

隨著LED發（fā）光效率不斷提升，LED球泡燈成（chéng）為替換白熾（chì）燈、鹵素燈、電子節（jiē）能燈的新型綠色照明產品。

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

目前球泡燈的（de）擴散罩主流產品為乳白PC擴散罩、內（nèi）塗白玻璃擴散（sàn）罩（zhào）等，而內塗白玻（bō）璃擴散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（shǎo）、效率高、相對（duì）環保、可回收利用等優點，被廣泛應用（yòng）於玻璃泡殼的（de）塗覆。

二氧化矽是極其重要的材（cái）料之一，由於其粒徑很小，因此比表麵積大，表麵（miàn）吸附力強，表麵能大（dà），化學純度高，分散性能（néng）好，熱（rè）阻（zǔ）、電阻等方麵具有特（tè）異的性能。

二（èr）氧化矽以其優越（yuè）的穩定性、補強性、增稠性和觸變性在眾多科學及領域內獨具特性，有著不可取代的作用，因此（cǐ），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（yì）參數控製、環境因素、粉（fěn）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（EDX）、反射率測定儀、空間光譜（pǔ）輻射（shè）計（Gonio）等（děng）對塗層質（zhì）量和性能（néng）進行分析，采用（yòng）靜電（diàn）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，通過對噴塗工藝參數（shù）和（hé）技術經驗總結，希望能為從事（shì）該領域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（pēn）塗工藝控（kòng）製簡述

1.1 粉（fěn）末靜電噴塗的基本原理

靜電發生器通過噴槍（qiāng）槍口的電極針向玻璃泡殼方向的空間釋放高壓靜電（負極）。當粉末粒子由噴針口噴出經（jīng）過放電（diàn）區時，便捕（bǔ）集了大量的電子，成為帶負電的微粒，在靜電吸引的作用下，被吸附到帶正電荷的泡殼上去。

當粉末附著（zhe）到一定厚度時，則會發生“同性相（xiàng）斥”的作用，不能再吸附粉末，從（cóng）而（ér）使其在泡殼表麵形成（chéng）1層均勻（yún）的塗層。利用泡殼表麵殘留的溫度進一步固化粉層，冷卻後即為均勻牢固的塗層。

1.2 影響塗（tú）層質量的主要因素

粉末靜電噴塗中，泡（pào）殼的潔淨度，噴塗時間，放電針孔徑大小，噴塗電壓，噴粉量，粉末導電率，材料的電阻率，粉（fěn）末顆粒度，輔助材料壓（yā）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（sù）。

1.3 噴塗作業的常見問題及（jí）解決方法

1.3.1 塗（tú）層雜質

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

1）泡殼內雜（zá）質：解決方法是（shì）清洗泡殼。

2）噴粉室內雜質：主要是灰塵、衣物纖維、設備磨粒和（hé）噴粉係統積垢。解決方（fāng）法是每天開工前使用壓（yā）縮空（kōng）氣吹掃噴粉係統，用濕布和吸塵器徹底清潔噴粉設備和噴粉（fěn）室。

3）工位上雜（zá）質：解決方（fāng）法是開機前使用壓縮空氣吹掃工位上的粉末（mò）或灰塵。

4）粉末雜質（zhì）：主要是粉末分散不均、粉末受擠壓造（zào）成的粉點、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（yā）縮空氣（qì）雜質：主要是壓縮空（kōng）氣管道內粉塵雜質。解（jiě）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（céng）縮孔

1）壓縮（suō）空氣含水量過（guò）大而引起的。解決方法是及時排放壓縮空氣冷凝（níng）水。

2）粉末受潮而引起的。解決方法是改善粉末在（zài）40℃烘箱中恒溫保存，增加除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的。解決方（fāng）法是提高粉（fěn）末質量，保證粉末的顆粒（lì）度相（xiàng）差不大而且帶（dài）電正負（fù）統一。

2）泡殼受熱溫（wēn）度不同（tóng）引起的。解（jiě）決方法是調整煤氣火（huǒ）頭（tóu）大小及機台速度，以保持泡殼固化（huà）溫度和時間的一（yī）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勻所致。應更（gèng）換微孔板或調節微孔板下的供氣係統，使粉層恢（huī）複正常（cháng）沸騰狀態，即可（kě）消除。

如果供粉桶不是流化床型的，則需改善（shàn）攪（jiǎo）拌（bàn）器（qì）或加裝振蕩器，防止粉層出現空洞，供不上塗（tú）料。有的是氣壓偏低，則（zé）加大氣壓即可（kě）消除。另一可能是管道堵塞，則需清理管路。

4）玻（bō）璃（lí）壁厚薄不均引起的。解決（jué）方法是控製泡殼的壁厚偏差值，做好入（rù）庫（kù）檢驗（yàn）。

1.3.4 塗層附著力差

1）泡殼內表麵汙染而引（yǐn）起的。解決方法（fǎ）是加強泡殼清（qīng）洗。

2）泡殼表麵溫度低引（yǐn）起（qǐ）的。解決方法是（shì）調大火頭，提高爐膛內的溫度

3）靜電噴（pēn）塗粉顆粒大引起的（de）。解（jiě）決方（fāng）法是更換細粒度的（de）材料。

1.3.5 粉末上粉率低

1）電壓（yā）低（dī）或無高壓是主要原因之一。需調（diào）高輸出電壓或維修高（gāo）壓靜電發生器。

2）工件接地不良引起。應更換（huàn）接地線。

3）粉末荷電量過大或小也（yě）影響上粉率（lǜ）。一般是荷電量（liàng）影響上粉率，荷電量小的原因，除了不同粉末塗料的自身反電離效應有（yǒu）差別外，主要原因是由（yóu）於高壓靜（jìng）電發生（shēng）器故障引起，需進行維修，使其恢複（fù）高壓。

4）氣壓過大，會抵消靜電引力，使附在（zài）泡殼內的粉末被吹（chuī）掉，降低上粉率。

1.4 粉末材料的選擇

粉末靜電噴塗過程中，粉末材料對塗層的質（zhì）量起到決（jué）定性作用（yòng）。本文著重從粉（fěn）末材料的選擇、塗層（céng）質量、材料顆粒大小、形貌等方麵進行係統地比對分析，並對球泡燈（dēng）的（de）出（chū）光角度、空（kōng）間光譜分布均勻性等特（tè）性進行分析，為生產高質量的產品提（tí）供有用的參（cān）考。

2 試驗（yàn）部分

2.1 原材料

3種不（bú）同粒徑的納米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（pǔ）儀、空間光譜（pǔ）輻射計、反射率（lǜ）測（cè）定儀。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣品製作

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

2.3.2 樣品測試

1）粉末樣（yàng）品的形貌采用TEM分析（xī）儀測試，成分在特定的區域（yù）內（nèi）采用（yòng）X射線能譜儀（yí）（EDX）附件測試。

2）塗層樣（yàng）品的形貌采用SEM分析儀測試。

3）反射率采用反射率測定儀，在最大半徑處固定取6個點，求平均值。

4）透（tòu）光率采用PMS-80光譜（pǔ）分（fèn）析係統測（cè）試（shì）（瞬態法）。透光率定義為LED光源帶罩時光通量與不帶罩時光通量的（de）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（jì）測試，樣燈預熱3h後，進行（háng）穩態測試。

3 結（jié）果與討論

3.1 反射率與透光率

不同材料具有不同的反射率，即使相同的材料（liào），因顆粒大小、晶型結構、形狀等不同，反射率也略有差異。LED球泡燈光擴散效果是利用材料的漫（màn）反射特性實現的。

為此，我們（men）對比（bǐ）了3種不同粒（lì）徑的氧（yǎng）化矽材料反射率與透光率（lǜ）的關係，如（rú）圖1所示。

從圖1中可以得出，反射率與透光率呈（chéng）線性關係，且透（tòu）光（guāng）率隨著反射率的增加（jiā）呈線性下降趨勢。在相同反射率的條件下（xià），透（tòu）光率（lǜ）順（shùn）序（xù）為B＞A＞C。

3.2 透射電鏡（TEM-EDX）分析

漫反（fǎn）射（shè）定義為當1束（shù）平行（háng）的入射光線射到粗糙的表麵時，表麵會把光線向著四麵八方反射。材料的晶型結構、顆粒大小、形狀等對漫反射率有影響。

我們采用高分辨透射電鏡，結合X射線能譜分析，分析（xī）3種材料的晶型結構、粒徑、形貌和成分，結果（guǒ）如圖2和表1所示。

從圖2中可以看出，3種（zhǒng）材料的顆粒大小（xiǎo）、晶（jīng）型（xíng）結構存在明顯的差異性（xìng）。A樣品晶型呈類球形，原生粒徑為20 nm左右（yòu），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，我們發現在SiO2單（dān）晶（jīng）表麵上2~3nm的晶粒材料（liào），且結晶度高，可（kě）能為納米材（cái）料對（duì）SiO2表麵修飾。

B樣品由（yóu）橢（tuǒ）圓（yuán）形、球形、棒狀結構組成，晶體原生粒徑（jìng）30~150 nm。C樣品（pǐn）由類球形和類六方形組成，晶體原生粒徑20~30 nm左（zuǒ）右。

從EDX分（fèn）析結果（表1）看，A樣品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（cún）在兩種不同晶型結構，類六方型結構晶體（tǐ）和類球形結構晶體Si:O比例接近1:2，說明（míng）該物質為（wéi）SiO2。

3.3 球泡燈空間光強分布

我（wǒ）們將3種不同材料噴塗的A19規格擴散罩（zhào）製成整燈樣品，並用（yòng）Gonio型空間光譜輻射計分析（xī），從空間（jiān）光光強分布統（tǒng）計結果（如表2、表3）可以看出，B樣品的塗層光均勻度差，均勻度的順（shùn）序為A＞C＞B。

3.4 塗層SEM分析

為了尋找3種樣品（pǐn）的光擴散效果的差異性，我（wǒ）們采用SEM對塗層的質量進行分析（xī），結果如圖3所示。從結果（guǒ）可以看出，B樣品塗層有缺陷，存（cún）在孔洞，是導致出光均勻性（xìng）差的原因。

其主要原因可能是因材料粒度範圍相對較廣，塗（tú）層不致（zhì）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配合理（lǐ）、原生粒徑小，塗（tú）層致密，出光均勻性好。

2）透光率（lǜ）隨著反射率（lǜ）的增加而降低。

3）不同的擴散材料，對透光率影（yǐng）響不（bú）同。

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