光扩散剂

光扩散剂
地球的不可资源越来越贫乏，越来越少，如何让我们子孙后代能有多一点资源利用，因此环保节能，是我们全球人面对的问题。

其中LED灯就是一种结能环保方式，也是未来发展成为一种趋势，但是LED灯光线很刺眼，可是光能很强，怎样才能让LED的光线变得柔和，光损又很小呢？这是我们要研发的方向。

目前的研究就是从灯罩着手，那是利用纳米材料填充PS,PC或PMMA，罩在LED灯的上面，就可以解决LED光刺眼的缺陷。

一、为何选择PC，PMMA树脂
PC和PMMA树脂本身的透明度很高，另外PMMA的透光率高于PC，当光线透过时，光能损耗较少，
二、如何解决怎么解决LED光线刺眼的缺陷
加入一些添加剂，这就是纳米微珠---光扩散剂
传统无机光扩散剂与有机扩散剂的比较：
A.传统的灯罩是加入无机的助剂，比如，硫酸钡，二氧化硅。

当加入这些无机的纳米颗粒，光会通过微小颗粒的表面进行无数次光折射达到光扩散即匀光的作用的。

但毕竟是无机物，光线是无法进入穿透无机分子的，当然光能损耗很大。

增亮效果不行，只能改变光的柔和性。

B.现在的机机纳米微珠，材质本身光线是可以透过的，很好的解决了匀光和透光的问题，这类光扩散剂是通过基材和微珠的折射率不同，经过多次的光线折射，达到柔和的光效果，透光能损失较少。

这种有机的纳米颗粒，是一种细小透明球体，加入PC，PMMA，PVC,灌封胶中，可以均匀的分散在树脂里，射入的光穿过玻璃球体，在玻璃体中经过无数次的折射，再穿透。

这样强烈的光经过折射，均匀的分散。

使点光源变成面光源，扩大了发光面，而且使光线变得很柔和。

同时光是可以穿透玻璃球体的，所以，光的损失极少。

起到了匀光，透光的作用。

三。

有机光扩散剂的选择
由于生产工艺和技术的不同，导致光扩散剂市场的产品差异比较大。

有的可以很好的解决扩散材料的雾度，可是不能很好的解决材料的透光率，如何选择适当的光扩散剂用在不同的材料，这就需要了解客户的基材，客户做的产品要求和充分了解目前各种光扩散剂的基本知识。

ESC™ AM05是一种有机氨类球形树脂，在灌封胶，PVC涂料、塑料薄膜等领域有良好的应用。

产品描述
具有较窄的粒径分布
容易分散
优良的耐温性（250O C）、耐溶剂性、耐酸碱性
良好的机械强度
目前节能环保灯具越发流行，LED 灯管灯罩料的开发也是有越来越多的人去关注，这些灯管灯罩料材质有PC（聚碳），PMMA（压克力）等，那用什么助剂做才能达到LED 灯既不刺眼，又能增加LED 灯的亮度呢？那就是大家常说的光扩散剂了，这种光扩散剂通过在基材中，多次改变光线的传播方向多次折射，达到LED 灯光线的柔和，同时也能改善过去只简单用色粉来调节光线刺眼程度的不足，因为色粉在基材中会遮挡掉很多光线，使亮度变暗，而不能象使用有机光扩散剂那样，不会档住很多光线通过。

有机型光扩散剂是PC，压克力等基材的灯管灯罩料用光扩散剂首选。

因有机型光扩散剂有不同种，其材质本身对光的折射率各不相同，所以会有PC 灯管灯罩用光扩散剂，PMMA 灯罩用光扩散剂等不同分类。

现在的机机光扩散剂纳米微珠，材质本身光线是可以透过的，很好的解决了匀光和透光的问题，这类光扩散剂是通过基材和微珠的折射率不同，经过多次的光线折射，达到柔和的光效果，透光能损失较少。

这种有机的纳米颗粒，是一种细小透明球体，加入到PC，PMMA，PVC,灌封胶中，可以均匀的分散在树脂里，射入的光穿过玻璃球体，在玻璃体中经过无数次的折射，再穿透。

这样强烈的光经过折射，均匀的分散。

使点光源变成面光源，扩大了发光面，而且使光线变得很柔和，同时光是可以穿透玻璃球体的，所以，光的损失极少，另起到了匀光，透光的作用。

PC 光学材料要想达到光扩散效果且有较好的雾度，应该如何选择光扩散剂呢？
光扩散剂的选择要注意以下几个方面
1.选择多组分光扩散剂，多组分光扩散剂大小不一，能更好的使光线多次，且雾度好。

单组分光扩散剂雾度没有多组分光扩散剂好，不过单组分光扩散剂透光率好。

应用范围
LED 灌封胶
LED 照明
光扩散剂 塑料薄膜
光扩散剂；抗粘连剂；耐磨抗刮。

其他 也可作为塑料、橡胶、黏合剂、压敏纸的填料
和改良剂。

主要技术参数
平均粒径mm 3-7
软化点℃ 无
外观 白色球形粉末
密度 1.3
含水量 4% max
吸油量cc/g 0.6 ~ 1.0
折射率 ~1.56
耐热//分解温度
250℃/300℃
储存 ESC ™ AM05系列球形微粉应存放在密封、不透光
的容器内，并且应避免阳光直接照射，避免高温和
潮湿
2.选择的光扩散剂材质的折射率要与基材的折射率要有差异，但不要差异太大，太大会导致全反射的发生，而达不到光扩散透光的要求。

3.做高质量的PC或PMMA光学材料，光扩散要选择有型号光扩散剂，这样光线遮盖严重，达不到较高的透光率，影响实际的需要。

一．LED光扩散剂到底是什么
光扩散剂的存在，是基于LED行业的发展，基于人类对环保、节约能源的观念的兴起，对更高美好物质生活的追求的产物。

LED材料可以说环保、节能、新颖结合体。

与之相关产品如PC之LED灯罩灯管、PMMA（压克力）之LED灯罩灯管、LED电视、LED灌封胶等。

那光扩散剂到底是什么，有这样的功效呢？ 我接下来都会慢慢说到，这里我们只阐述一下光扩散剂是什么？
作为用在光学材料上、有散光功能的光扩散剂是经过特殊加工和表面处理的有机类型或无机类型的化学产品，粒径大致分布1-8 μm之间，亦或更小或更大，平均粒径2-4μm左右的微珠、微观结构类似球型的一种化学产品，其表面有经过一定的特殊处理，自身有很好的流动性，与光学树脂基材相容性也较好。

光扩散剂从自身特性来说，有的光扩散剂本身是光线可以穿射通过的，有的光扩散剂本身是光线是不可通过性的
二、光扩散剂分类
光扩散剂主要有无机型光扩散剂和有机型光扩散。

无机光扩散剂主要有：纳米硫酸钡，碳酸钙，二氧化硅等，这些无机型光扩散剂，无机型光扩散剂从微观角度上讲是个实心微珠球，光线无法透过这个实心球体，会影响很多光线的透过，只有部分光线透过折射通过，因此影响亮度或透光。

目前做灯管灯罩要求透光率50%之上的都不能选择无机光扩散剂。

有机光扩散剂主要有压克力型，苯乙烯型，丙烯酸树脂型的等，这些树脂本身是透明或半透明，光线大部门可以通过，利用这些光扩散剂本身材质的折射率与基材的折射率的差异，光线多次折射后，通过基材的光线变得光亮柔和，且对材质的透光率影响较小，是做灯管灯罩等光学材料很好的选择。

三、光扩散剂微观结构
LED光扩散剂微观结构是多分散的微球状，下面就是直观的光扩散剂照片。

附上图片是让读者更直观的认识LED光扩散剂。

图片一：是多分散型的LED光扩散剂ESC-M05-1 电子显微镜下照片
图片二：是有机硅树脂光扩散剂电子显微镜下照片
通过上面二张电子显微下的图片，我可以可以看到光扩散剂，也就是个“球”，不是可望不可即的东西。

一般来说，作为光扩散功能的LED光扩散剂，是多分散体系的，也就是说粒径不是均匀一致的，见图片一。

这一点很多读者感到奇怪，为何不一样大小的球呢？这一点就要从LED光扩散材料的要求去考虑了，下面我都会说到。

另外他们也是有个粒径分布范围的，也就是有大球也有小球，但主要粒径分布在2-4 um之间！
四．光扩散剂的粒径范围，粒径分布
作为用在PC灯罩（或PMMMA灯罩）中的光扩散剂，并不是颗粒均匀的微珠光扩散剂，他们粒径分布是在一个范围，是个多分散体系，下面是光扩散剂的粒径分布图，从这光扩散剂粒径分布我们可以进一步了解光扩散剂。

下面我以有机硅光扩散剂ESC®MP5590为例，让大家看一下光扩散剂粒径分布。

其他光扩散剂，只有粒径大小范围的区别。

而光扩散剂ESC®MP5590光扩散剂粒径范围约在1-4μm，主要分布在2-3μm之间。

从上面光扩散剂粒径分布，可以清楚的了解到光扩散剂不是均匀的球体，而是个粒径不同的，不过是有个范围，基本上在2－15微米范围。

五、为什么有的光学材料会用到光扩散剂？光扩散剂的效果
我们之前很多灯罩只是简单的PC，PMMA ,PS或其他类型的原料做出来的，有的至多在灯罩原料中加一点色粉，简单改善一下灯罩内光线的柔和度，但亮度下降了很多。

并且之前很多灯罩内的灯是白炽灯泡，所以即使灯罩原料中不加色粉进去也不会给人非常刺眼的光线，让人不舒服。

可是，随着社会的进步，生活要求的提高，能量需求越来越多。

可是地球给我们人类可用的资源是越来越少。

所以节能环保是人类共同关注的话题。

在照明领域中，如日常生活照明用灯，工厂生产用灯，公路照明用灯等，能耗也是巨大的。

LED灯的引入，在照明领域就是个革命。

同时LED灯也可用在LED电视中等光电产品中。

LED灯也就是发光二极管，可用于照明，能耗低，亮度高，可是光线强烈，刺眼，让人没法直视，或者没法得到柔和视觉效果，而光扩散剂产品的引入就很好的解决了这些问题。

光扩散剂应用在各种灯罩中，可以解决点光源到面光源，光线柔和并且亮度够高。

光扩散剂应该在LED电视中背光模组中，可以达到电视能耗低，发热少，寿命长，同时色彩更加清晰。

光扩散剂还可应用在LED环氧封装中，发光字和其他色彩光亮的行业。

六、光扩散剂为什么会对透明材料有光扩散效果（光扩散原理）
光扩散原理
传统无机光扩散剂与有机扩散剂的比较
A.传统的灯罩是加入无机的助剂，比如，硫酸钡，二氧化硅。

当加入这些无机的近乎纳米颗粒，光会通过微小颗粒的表面进行无数次光折射达到光扩散即匀光的作用的。

但毕竟是无机物，光线是无法进入穿透无机分子的，当然光能损耗很大。

增亮效果不行，只能改变光的柔和性。

B.现在的有机纳米微珠光扩散剂，这些光扩散剂材质本身光线是可以透过的，很好的解决了匀光和透光的问题，这类光扩散剂是通过基材和微珠的折射率不同，经过多次的光线折射，达到柔和的光效果，透光能损失较少。

这种有机的纳米颗粒，是一种细小透明球体，加入PC，PMMA，PVC,灌封胶中，可以均匀的分散在树脂里，射入的光线可以穿过这些透明球体，在透明球体中经过无数次的折射，再穿透。

这样强烈的光经过折射，均匀的分散。

使点光源变成面光源，扩大了发光面，而且使光线变得很柔和。

同时光线是可以穿透“玻璃”光扩散剂球体的，所以，光的损失极少。

起到了匀光，透光的作用。

其中有机硅光扩散剂效果更明显！
七、光学材料（PC,PMMA,PS,灌封胶）如何选光扩散剂
光扩散剂的选择
光扩散剂有很多种类，很多材质，很多粒径分布，如何选择去应用在光学材料中呢？
从光扩散剂大类别上说就有无机类和有机类光扩散剂。

从光扩散剂材质上说就有很多种，如有机硅树脂光扩散剂，苯乙烯类光扩散剂，聚甲基丙烯酸类，二氧化硅，碳酸钙等等。

从光扩散剂粒径上说，就有1-3μm，2-5μm，2-8μm，5-15μm等等，各种光扩散剂产生的散光效果不一样，透光率不一样，对光线的透光率也不一样。

所以当我们做某一种光学材料时，我们需要了解清楚是什么原材料，要求透光率是多少，要求灯罩扩散料是泛白底还是泛浅黄底色，LED灯的数目、单个LED 灯瓦数、LED灯排列间距、LED灯与灯罩的距离以及LED灯罩的厚度、灯罩物理-机械性能等等。

了解这些基本信息，才可能给出相对应使用的光扩散剂种类以及光扩散剂添加量。

光扩散剂的选择
1.选择什么材料去灯罩或灯管料，如PC,PMMA,PS这三种常用灯罩灯管料，这个需要先确定下来。

只有确定了后我们才好去匹配相应种类光扩散剂，因为不同类别光扩散剂对光线的折射率是有差异的，不同原材料对光线的折射也是不同的。

2.要求灯罩材料的透光率是多少？如50%，75%还是93%的光线透光率，这个参数了解了，能更进一步帮助选择光扩散剂类别。

如果要求透光率不高的LED
灯罩，可以选择无机类光扩散剂（当然选择光扩散剂不是透光率唯一参考数据），这样选择成本低同，性价比高。

如果对透光率要求很高，只有选择有机类别的光扩散剂，如有机硅树脂光扩散剂、苯乙烯类光扩散剂。

3.不同客户需求不尽相同。

有的要求LED灯罩灯管制品，对着光看去，希望有点浅浅的黄（我常称作“泛黄底”），当然我说的这种泛黄底，不是肉眼随便就能分辨出来的，需要对着LED灯，才能分辨出来有点“浅浅黄”。

比如产品编号ESC®M05H和ESC®M05,就是用在PC灯罩中有点泛黄底的光扩散剂，而
ESC®M05-1用在PC灯罩中，表面看起很洁白，对着LED灯光线看，也很洁白。

目前很多客户可能喜欢这种。

这种光扩散剂用在灯罩中产生差异效果也根据客户需求而设定制造出的光扩散剂，并不是质量好次的区别。

4. LED灯的数目、单个LED灯瓦数、LED灯排列间距、LED灯与灯罩的距离以及LED灯罩的厚度，这几参数是很多生产制造厂电话咨询我时不怎么去问的，可我恰恰觉得非常重要的参数。

这个几个数据对灯罩其他参数的影响和光扩散剂添加量多少有很大的关联。

八．PC灯罩光扩散料中应用的光扩散剂比较
PC灯罩光扩散剂
PC材料透光率好，物理-机械性能高，较好的阻燃级别。

适合做高质量的光学材料。

这里仅以下四支用在PC灯罩光扩散料中的有机光扩散剂进行说明比较：
说明：
1. 添加量给出的数据是个范围，该参数与客户要求的透光率和光扩散材料的雾度决定。

2.透光率给出的数据是大约衡量，该参数与PC灯罩光扩散材料的厚度和LED 灯功率、排列、间距有关系。

3.定位的“泛黄底”概念，不是肉眼就能分辨出来的黄色，需要对着LED 灯，才能视觉分辨出来有点“浅浅黄”。