靜電（diàn）噴塗主要作（zuò）用是（shì）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（cì）眼的狀（zhuàng）況，可以有效保護眼睛，也使LED產品更符合其使用功能。

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）等對塗層質量和性（xìng）能進行分析，為尋找合適的材料和噴塗（tú）工藝（yì）參數提供有益的（de）參考。

研究結果表明（míng），采用顆粒度大小為20 nm左右的（de）二氧化矽（SiO2），可製備出（chū）透（tòu）光率＞97%，擴散效果佳且光線柔和的玻璃擴（kuò）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（jiàn）的照明產品之一，市場需求量正在迅猛發展。

隨著（zhe）LED發光效率不斷提升，LED球泡燈成為替換白熾燈、鹵素燈、電子節（jiē）能燈的新型（xíng）綠色照明（míng）產品。

但是，LED球泡燈的燈珠（zhū）為點光源（yuán），這就要求LED球泡燈的擴（kuò）散（sàn）罩（zhào）必須具備透光率高、照度均勻、出光角度大、對眼睛無（wú）刺激性等特性。

目（mù）前（qián）球泡燈的擴散罩主（zhǔ）流產品為乳白PC擴散罩、內塗白玻璃擴散罩等，而內塗（tú）白玻璃擴散罩主要為水塗粉擴散罩（zhào）、靜（jìng）電塗粉擴散罩（zhào）。

粉末靜電噴塗技術（shù）因具有用粉量少、效率高（gāo）、相對環保、可回收利用等優點，被廣泛應用於玻璃泡殼的（de）塗覆。

二（èr）氧化矽是極其重要的材料之一，由於其粒徑很小，因此比表麵積大（dà），表麵（miàn）吸附力強（qiáng），表麵能大，化學純度高，分散（sàn）性能好，熱（rè）阻、電（diàn）阻等方麵具有（yǒu）特異的性能。

二氧（yǎng）化矽以其（qí）優越的穩定性、補強性（xìng）、增稠性和觸變性在眾（zhòng）多科學（xué）及領域內獨具特性（xìng），有（yǒu）著不可取代的作用，因此，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工藝參數控製、環境因素、粉（fěn）末材料的選擇等方麵詳細闡述，並借助掃描（miáo）電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微（wēi）鏡（TEM）、X射線能譜儀（EDX）、反射率測定儀、空間光譜輻射計（Gonio）等對塗層質量和性能進（jìn）行分析，采用（yòng）靜（jìng）電（diàn）噴塗（tú）工藝，製得透光（guāng）率（lǜ）≥97%且出光均勻擴散效果佳的LED球（qiú）泡燈用擴散罩。

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

1 粉（fěn）末靜電噴塗工藝控製簡（jiǎn）述

1.1 粉末（mò）靜電噴塗的基本原理

靜（jìng）電發生（shēng）器通（tōng）過噴（pēn）槍槍口的（de）電極針向玻璃泡殼方向的空間釋放（fàng）高壓靜電（負極）。當粉末粒子由噴針口噴出（chū）經過放（fàng）電區時，便捕集了（le）大量的電子，成為帶負電的（de）微粒，在靜電吸引的作用下，被吸附到帶（dài）正電荷的泡殼上去。

當粉末附著到一定厚度（dù）時，則會發生“同性相斥”的作用，不能再吸附（fù）粉末，從而使其在泡殼表麵（miàn）形成1層均勻的塗層。利用（yòng）泡殼表麵（miàn）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（liàng）的（de）主要因素（sù）

粉末靜電噴塗中，泡殼的潔淨度，噴塗時間，放電針孔徑大小，噴塗電壓，噴粉量，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（shì）影響塗層質量的主要因（yīn）素。

1.3 噴（pēn）塗作業的常（cháng）見問題及解決方法

1.3.1 塗層雜（zá）質

常見雜質主要來源於噴粉環（huán）境中的顆粒（lì），以及其他各（gè）種（zhǒng）因素引起的雜質，現概括（kuò）如下。

1）泡殼內雜質：解決方法是清洗泡殼。

2）噴粉室內雜質（zhì）：主要（yào）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（sǎo）噴粉係統，用濕（shī）布和吸塵器徹底（dǐ）清潔噴粉設備和噴粉室。

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

4）粉末雜質：主要是粉末分散（sàn）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量，改進粉末儲存方式。

5）壓縮空（kōng）氣雜質：主要是壓縮空（kōng）氣管（guǎn）道內粉塵雜質。解決方法是增加過濾（lǜ）器（qì），開機前壓（yā）縮空氣管道（dào）先排（pái）氣。

1.3.2 塗層縮孔

1）壓（yā）縮空氣含水量（liàng）過大而引起（qǐ）的。解決方法是及時排放壓縮空氣冷凝水。

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

1.3.3 塗層不均

1）粉末分（fèn）散不均（jun1）勻引起的。解決方法是提（tí）高粉末質量，保證粉末的（de）顆粒度相差不大（dà）而且帶電正負統一。

2）泡殼受熱溫（wēn）度不同引起的。解決方法是調整煤氣火頭大小及機台速度，以保持（chí）泡殼固化溫度和（hé）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（fěn）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，使粉層恢複正常沸騰狀態，即可消除（chú）。

如果供（gòng）粉桶不（bú）是（shì）流（liú）化床型的，則需改善攪拌器或加裝振（zhèn）蕩器，防止粉層出現空洞，供不上塗料（liào）。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（xū）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，做好入庫檢驗。

1.3.4 塗層附著力差

1）泡（pào）殼（ké）內表麵汙染而引起（qǐ）的。解決（jué）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（shì）調大火頭，提高（gāo）爐膛內的溫度

3）靜電噴塗（tú）粉顆粒大引起的。解決方法是更換細粒度的材料。

1.3.5 粉（fěn）末上粉率低（dī）

1）電壓低或無高壓是主要原因之一。需調高輸出電壓或維修（xiū）高壓靜電發生器。

2）工件接地（dì）不良引（yǐn）起。應更（gèng）換接地線。

3）粉末荷電量過大或（huò）小也影響上粉率（lǜ）。一般是荷電量影響上粉率，荷電量小的（de）原因，除了不（bú）同粉末塗料的自（zì）身反電離效應有差別（bié）外，主要原因是由於高壓靜電（diàn）發生器故障引起，需進行維修，使其恢複高壓。

4）氣壓過大，會抵消靜電引力，使附在泡殼內的粉末被吹掉，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量起（qǐ）到決定性作用。本文著重從粉末材料的選擇、塗（tú）層質量、材料顆粒大小、形貌等方麵進行係統地比對（duì）分析，並對（duì）球泡燈（dēng）的出光角度、空間光譜分布均勻性等特性進行分析，為生產高質量的產（chǎn）品提（tí）供有用的參考。

2 試驗部分

2.1 原材料

3種不同粒徑的納米SiO2粉（fěn）（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（xiàn）能譜儀、空間光譜輻射計、反射率測（cè）定儀。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣品製作

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

2.3.2 樣品（pǐn）測試

1）粉末樣品的形貌采用（yòng）TEM分析儀測試，成（chéng）分在特定的區域內采用X射線能譜（pǔ）儀（yí）（EDX）附件測試。

2）塗層樣品的形貌采（cǎi）用SEM分析儀測試（shì）。

3）反射率（lǜ）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（dài）罩時光通量與不帶罩時光通量的比值，用百分數（%）表示。

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

3 結果與討論

3.1 反射（shè）率與透光（guāng）率

不同材料具有不同的反射（shè）率，即使相同的材料，因顆粒大（dà）小、晶型結構、形狀等（děng）不（bú）同，反射率也略有差異。LED球泡燈光擴散效果（guǒ）是（shì）利用材料（liào）的（de）漫反射特性實現的。

為（wéi）此，我們對比了3種不同粒徑的氧化（huà）矽材（cái）料反射率與透光率的關係，如圖1所示。

從圖1中可以得出，反射率與透光率呈線性關係（xì），且透光率隨著反射率的（de）增加呈線性下降趨勢。在相同反射率（lǜ）的條（tiáo）件下，透光率順序（xù）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，表麵會把光線向著四麵八方（fāng）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（jìng），結合X射線能（néng）譜分析，分析3種材料的（de）晶型結構（gòu）、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（zhǒng）材料的顆粒大小、晶型結（jié）構存在明顯的差異性。A樣品晶型呈類（lèi）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（yī）步放大（dà）倍數，我們發現（xiàn）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（duì）SiO2表麵修飾。

B樣品（pǐn）由（yóu）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，說明表麵（miàn）修飾材料（liào）富含氧原子，B樣品Si:O=1:2，說明（míng）商品粉為純SiO2。

C樣品存在兩種不（bú）同晶型結構，類六方型結構晶體和類球形結構晶體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

我們將3種不同材料噴塗的A19規格擴散罩製成整燈（dēng）樣品，並用Gonio型空間光譜（pǔ）輻射（shè）計分析，從空間光光強分布統（tǒng）計結果（如表2、表3）可以看（kàn）出，B樣品的（de）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（yàng）品的光擴散（sàn）效果的（de）差（chà）異性，我們采用SEM對塗層（céng）的質量進行分析，結（jié）果（guǒ）如圖3所示。從結果可以看出，B樣品塗層有缺陷，存在孔洞，是導致出光均勻（yún）性（xìng）差的原因。

其主要原因可能是（shì）因材料粒度範圍相對較廣，塗層不致（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（hé）理（lǐ）、原生粒徑小，塗層致密，出光均勻性好。

2）透光（guāng）率隨著反射率的增（zēng）加而降低。

3）不同的擴（kuò）散材料，對透光率影（yǐng）響不同。

4）在相同（tóng）的出（chū）光效果下，塗層越致（zhì）密，出光均（jun1）勻度效果越（yuè）好。