靜（jìng）電噴塗主要作用是（shì）使LED產（chǎn）品的光線更（gèng）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（hù）眼睛，也使LED產品更符合其使用功能。

借助掃描電子（zǐ）顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、反射率測定儀、空間光譜輻射（shè）計（Gonio）等對塗層（céng）質量（liàng）和性能進行分析，為尋找合（hé）適的材料和（hé）噴塗（tú）工藝參數提供（gòng）有益的（de）參（cān）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（kě）製備出透光（guāng）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（xùn）速，LED球（qiú）泡燈作（zuò）為最常見的照明產品之一，市場需求量正在迅猛發展（zhǎn）。

隨著LED發光效率不斷提升，LED球泡燈成為替（tì）換白熾燈、鹵素燈、電子節能（néng）燈（dēng）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球泡燈的擴散罩必須具備透光率高、照度均勻、出光（guāng）角度大、對眼睛無刺激性等特性（xìng）。

目前球（qiú）泡燈的擴散罩主流產品為乳白PC擴散罩、內塗（tú）白玻璃（lí）擴散罩（zhào）等（děng），而內塗白玻璃擴（kuò）散罩主要為水塗粉（fěn）擴（kuò）散罩、靜電塗粉擴（kuò）散罩。

粉末靜電噴塗技術因具有用粉量（liàng）少、效率高、相對環保、可回收利用等優點，被廣（guǎng）泛應用（yòng）於玻璃泡殼的塗覆。

二氧化矽（guī）是極其重要的材料（liào）之一，由於（yú）其粒徑很小，因（yīn）此比表麵（miàn）積大，表麵吸附力強，表麵能大，化學純度高，分散性能好，熱阻、電（diàn）阻（zǔ）等（děng）方（fāng）麵具（jù）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（hé）觸變性在眾多科學及領（lǐng）域內獨（dú）具特性，有著不可取代的作用，因此，把它作為玻（bō）璃罩殼的光擴散材料是首選。

本文著重從（cóng）靜電噴塗的（de）工藝參數控製、環境因素、粉末材（cái）料（liào）的選擇等方麵詳細闡述，並借助（zhù）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）輻射計（Gonio）等對塗層質量和性能進行分（fèn）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（de）LED球泡燈用（yòng）擴散罩。

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

1 粉末靜電噴塗工藝控（kòng）製簡述

1.1 粉末靜電噴塗的基本原理

靜電發生器通過（guò）噴槍槍口的（de）電極（jí）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）過放電區時，便捕集了大量的電子，成為帶負電的微（wēi）粒，在靜電吸引的作用下，被吸附到帶（dài）正電荷的泡殼上去。

當粉末附（fù）著到一定（dìng）厚度時，則會（huì）發生“同性相斥”的作用，不能再吸（xī）附粉末，從而使其在泡殼表麵形成1層均勻的塗層。利用泡殼表麵殘留的（de）溫度（dù）進一（yī）步（bù）固化粉層，冷卻後即為均勻牢固的塗層。

1.2 影響（xiǎng）塗層質（zhì）量（liàng）的主要因素

粉末靜電（diàn）噴塗中，泡殼的潔淨度，噴塗時間，放電針孔徑大小（xiǎo），噴（pēn）塗電壓，噴粉量，粉末導（dǎo）電率，材料的電阻率，粉末（mò）顆粒度，輔助材料壓縮空氣的溫度、濕度、潔淨度等，是影響塗層質量的主要因素。

1.3 噴塗作業的（de）常見問題及解決方法

1.3.1 塗層雜質

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

1）泡殼內雜質：解決（jué）方法是清洗泡殼。

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

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

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）壓縮空氣雜質：主（zhǔ）要（yào）是壓縮空氣管道內粉塵（chén）雜質。解決方法是增加過（guò）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（fāng）法是（shì）及時排放壓縮空氣冷凝水。

2）粉末受潮而引起的。解決方法（fǎ）是（shì）改善（shàn）粉末在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）法是提高粉末質（zhì）量，保證粉末的顆粒度相差不大（dà）而且帶電正（zhèng）負統一（yī）。

2）泡殼受熱溫度不同引起（qǐ）的。解決方法是調整煤（méi）氣火頭大小及機台速度，以保（bǎo）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。主要是供粉桶內粉末流化不均勻所（suǒ）致（zhì）。應（yīng）更（gèng）換微孔板（bǎn）或調節微孔板（bǎn）下的供氣係統，使粉層恢複正（zhèng）常沸騰狀態（tài），即可消除（chú）。

如（rú）果供粉桶不是流化（huà）床型（xíng）的，則需改善（shàn）攪拌器或加裝振蕩器，防（fáng）止粉層出現空洞，供（gòng）不（bú）上塗（tú）料。有的是氣壓偏低，則加（jiā）大氣（qì）壓即可消除。另一可能是管道堵塞，則需（xū）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（rù）庫檢驗。

1.3.4 塗層附著（zhe）力差

1）泡殼內（nèi）表麵汙染而引起的。解決方法是加強泡殼清洗。

2）泡殼（ké）表（biǎo）麵溫度（dù）低引起（qǐ）的。解決方法是調（diào）大火頭，提高（gāo）爐膛內的溫度（dù）

3）靜電噴塗粉顆粒（lì）大引起的。解決方法是更換細（xì）粒度的材料。

1.3.5 粉末上粉率低

1）電壓（yā）低或無高壓是主要（yào）原（yuán）因之（zhī）一。需調高輸出電壓（yā）或（huò）維修高壓靜電發生器。

2）工件接（jiē）地不良（liáng）引（yǐn）起。應更換接地線。

3）粉末荷電量過大或（huò）小也影響上粉率。一般是荷電量影響上粉（fěn）率（lǜ），荷電量小的原因（yīn），除了不（bú）同粉末塗料的自身（shēn）反（fǎn）電（diàn）離效應有差別外，主要原因是由於高壓靜電發（fā）生器故障引起，需（xū）進行維修（xiū），使其恢複高壓。

4）氣壓（yā）過大，會（huì）抵消靜電引力，使附在泡殼內的（de）粉末被吹掉，降低上粉率。

1.4 粉末（mò）材料的選擇

粉末靜電噴塗過程中，粉末材（cái）料對塗層的質量起到決定（dìng）性作用。本文著重從粉末材料（liào）的選擇、塗層質量、材料顆粒大小（xiǎo）、形貌等方麵進行係統地比對分析，並對球泡燈的出光角度、空（kōng）間光譜分布均勻性等特性進行分析，為生（shēng）產高質量的產品提供（gòng）有（yǒu）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（diàn）塗（tú）粉（fěn）機、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線（xiàn）能譜儀、空（kōng）間光譜輻射計、反射率（lǜ）測定儀。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣（yàng）品製作

將A、B、C 3種粉末材料，按照（zhào）靜電噴塗（tú）工藝參數（shù）要（yào）求製成擴散罩並裝配成（chéng）整燈樣品，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分析儀測（cè）試，成分在特定的區域內（nèi）采用X射線能譜儀（EDX）附件測試。

2）塗層（céng）樣品的形（xíng）貌采用SEM分析儀測試。

3）反射率采用（yòng）反射率測（cè）定儀，在最大（dà）半（bàn）徑處固定取6個點，求平均值（zhí）。

4）透光率采（cǎi）用PMS-80光譜分析係統測試（瞬態法）。透光率定義為LED光源帶罩時光通量（liàng）與不帶罩時光通量的比值，用百分數（%）表（biǎo）示。

5）空間光分布采用Gonio型（xíng）空間光譜輻射（shè）計測試，樣燈預熱3h後，進行（háng）穩態測試。

3 結果與討論

3.1 反射率與透光率

不（bú）同（tóng）材料具有（yǒu）不同的反射率，即使相同的材料，因顆粒大小、晶型結（jié）構、形狀等不同，反射率也略有差異。LED球（qiú）泡燈光擴散效果是利用材（cái）料的漫反射特性實現的。

為此，我們對（duì）比了3種不同（tóng）粒徑的（de）氧化矽材料反射率與透光率（lǜ）的關係，如圖1所示。

從圖1中可以得出，反射率與（yǔ）透光（guāng）率（lǜ）呈線性關係，且透光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，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束平行（háng）的入射光線射到粗糙的表麵時，表麵會把光（guāng）線向（xiàng）著四麵（miàn）八方反射。材料的晶型結構、顆粒大小、形狀等（děng）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中可以看出，3種材料的顆粒大小、晶型結構存在明（míng）顯的差異性。A樣品（pǐn）晶型呈類球形（xíng），原生粒徑為20 nm左右，且粉體顆粒由多個單（dān）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單晶表麵上（shàng）2~3nm的晶粒材料，且結晶度高，可能為納米材料對（duì）SiO2表麵修飾。

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

從EDX分析結果（guǒ）（表1）看，A樣品Si:O比例＜1:2，說明表（biǎo）麵修飾（shì）材料富含氧原子，B樣品Si:O=1:2，說（shuō）明商品粉為純SiO2。

C樣品存在兩種不同晶型結構，類（lèi）六方型結構（gòu）晶體和類（lèi）球形結構晶體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（men）將3種不同材料噴塗的A19規格擴散罩製（zhì）成整燈樣品，並用Gonio型空間光譜輻射計分析，從空間光光（guāng）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，均勻度的順序為A＞C＞B。

3.4 塗層SEM分析

為了尋找3種樣品的光（guāng）擴散效果的差異性，我們采用SEM對（duì）塗層的質量（liàng）進行分析，結果如圖3所示。從結果可以看出，B樣品塗層有缺（quē）陷，存在孔洞，是（shì）導致出光均勻性差的原因。

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

4 結論

1）粉末靜（jìng）電噴（pēn）塗材料粒（lì）度級配合理、原生（shēng）粒徑小，塗層致密，出光（guāng）均勻性好。

2）透光率（lǜ）隨著反射率的增加而降低。

3）不同的擴散材料，對透光（guāng）率影（yǐng）響不同。

4）在相同的（de）出光效果下，塗層越致密，出光均勻度效果越好。