一种防眩光低光损扩散板及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防眩光低光损扩散板及其制备方法和应用。本发明专利技术防眩光低光损扩散板由体积百分数为０．０５～２％的有机硅树脂微球粉体单分散填充在光学级聚甲基丙烯酸甲酯基质中而成。本发明专利技术涉及的扩散板具有高散射和低光损的特性，光源照明显色性不会发生变化，可以用于大功率ＬＥＤ照明领域，如室内外ＬＥＤ灯具、平板照明、艺术照明、柔光照明或ＬＥＤ－ＴＶ直下式液晶背光照明，获得亮度均匀的照明效果，消除高色温指向性强光对人眼造成的眩光不适和损伤，提高光学效率和照明质量，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明领域，具体涉及一种防眩光低光损扩散板及其制备方法和应用。
技术介绍
在照明工程领域，为了获得均勻柔和的照明效果，已广泛应用光扩散(光散射)材 料及技术。这些技术大体可分为两类面散射和体散射。面散射技术包括表面磨砂、压花、制 作微棱镜、喷粉、涂膜等等；体散射技术指在玻璃或有机玻璃内填充光扩散剂的工艺方法。 光扩散剂指与基质材料不互溶的透明陶瓷粉体或有机树脂粉体，或采用物理共混的方法将 不互溶的透明塑料制成塑料合金，由于其折射率与基质不相同，对光形成散射。对于光散射材料而言，光透过率和光扩射率(或雾度)是一对矛盾的技术指标，较 高的光扩散率通常是以牺牲光透过率为代价的，上述传统工艺制得的光散射材料的透光率 一般只有30 70%，大量的光能量被损失浪费掉了。大功率白光LED作为绿色照明光源，具有节能、环保、长寿命的优势，但它是高色 温高指向性强光光源，对人眼特别是儿童视力造成的眩光不适甚至永久伤害不容忽视，有 必要采用光扩散板将LED点光源变换成均勻的面光源才能达致较高的照明质量。为了保持 LED照明的节能优势，对光扩散板的光透过率的要求较普通照明的要求更为严格，要求开发 同时具有较高光透过率和光扩射率的光散射材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有大功率白光LED存在的对人眼造成的眩光不适甚至 永久伤害以及光透过率和光扩散率的矛盾等问题，提供一种有较高光扩散率且光透过率达 到最大，还可以消除高色温指向性强光对人眼造成的眩光不适和损伤的防眩光低光损扩散 板。本专利技术另一目的在于提供上述防眩光低光损扩散板的制备方法。本专利技术还有一个目的在于提供上述防眩光低光损扩散板的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案予以实现一种防眩光低光损扩散板，由体积百分数为0. 05 2%的有机硅树脂微球粉体填 充在光学级聚甲基丙烯酸甲酯基质中而成，厚度为0. 5 5mm。作为一种优选方案，上述扩散板的厚度为2 3mm。作为一种优选方案，所述有机硅树脂粉折射率为1. 38 1. 46。作为一种优选方案，所述有机硅树脂粉为具有不同交联程度和分子量的，粒径为 1 lOym的聚硅氧烷类微球粉体，球化率超过95%，这种粉体具有均一的粒径、较高的熔 点、稳定的理化性质、分散性和流动性好，不会因混练及注塑加工工艺中的高温过程改变形 状、大小及光学性能。有机硅树脂粉体与聚甲基丙酸甲酯基质材料具有良好的界面相容性。本专利技术防眩光低光损扩散板的制备方法包括如下步骤通过高温混炼将有机硅树 脂粉填充到基质中，再制成粒料，最终制成扩散板。所述有机硅树脂粉分散于基质中，不会发生团聚现象或者热加工变形。本专利技术防眩光低光损扩散板的具体制备过程可以如下将光学级聚甲基丙酸甲 酯粒料与经表面处理后的有机硅树脂粉体按照一定比例混练、拉丝、切粒，再采用常规注 塑工艺加工成光扩散板，即可获得试片和成品。对粉体进行表面处理是为了获得单分散 效果，具体方法及后续的注塑加工工艺已申请专利予以公开(中国国家专利技术专利申请号 200810030341. 8)。采用挤出、压塑等其它塑料加工工艺也可，由于硅树脂粉体的填充浓度 较低，对加工工艺无特殊要求，也没有显见的不良影响。在保证本专利技术目标不受影响的前提 下，可同时填充其它功能改性剂，如塑胶阻燃剂，防水剂，耐热剂，荧光剂，抗静电剂等等。采用日本岛津UV2550紫外可见分光光度计测量样品平行光透过率、总光透过率 及光扩散率，仪器自带积分球型号为25R-240A。平行光透过率以示，设强度为10的 平行光透过扩散板后，仍然平行向前的光强为11，则Tc 11/10*100 %。透射光中除平行 光II外，其余的光称之为扩散光12，则总光透过率Tt%= (11+12)/10*100%。本专利技术中将 光扩散率定义为Td%= 12/10*100%。接测量可得，Tt%采用积分球测量可得，光扩 散率通过简单计算可得，Td%= (1-Tc/Tt)*100%。平行光透过率，总光透过率及光扩散率 都与照明光源波长有关。因此，光扩散率与常用来表示半透明材料浊度的指标雾度(H%) 的定义虽然类似，但并不完全一样，其中包含了波长色散的信息，而且对光散射角的定义也 有所不相同。总光透过率Tt%用来评价光扩散板对LED光源能量的散射衰减损失程度。为了达 到节能的效果，Tt%应尽可能足够的大，其理论极限值不会超过聚甲基丙酸甲酯纯料试片 的总光透过率90 92%。填充光扩散剂后，总光透过率随填充浓度和板材厚度的增加而 下降。相应地，光扩散率Td%会增加。为了同时获得较高的Tt%*Td%，填充光扩散剂种 类、浓度、粒径及板厚需要进行细致入微的优化处理。本专利技术的优化范围内，般可达 88%左右，同时Td%大于90%，实现了低光损和高扩散的最佳平衡。提高Td%到85%以上，在大多数情况下可以消除大功率LED光源亮斑，而且保持 低光损。但对于超亮LED光源，即使Td%高达95%以上，光源亮斑可能仍然存在，其原因在 于一部分光平行穿透扩散板未被微球散射所致。虽然光源亮斑亮度一般不会超过近旁背景 光亮度的20%，人眼难以将亮斑从背景光中区分出来，仍可通过大幅提高填充浓度和扩散 板板厚来抑制或消除亮斑，但会带来Tt%值的大幅下降，最多可低至70%左右。还可以结 合面散射技术在扩散板表面制作棱形、半球形或波纹等图案来消除的抑制超亮LED光源亮 斑，竹％值也将会有一定幅度的下降。由于微球的散射系数与折射率、粒径和光源波长有关，材料参数选择不当会导致 LED光源的显色性发生变化。本专利技术经过光学理论计算和实验参数优化，采用两种及以上不 同粒径的硅树脂微球的混合填充，可实现LED光源的显色性基本不变，即保持光源的色温、 色坐标不发生改变。采用本专利技术的技术方案，还可根据照明配光的需要，在一定范围内调整LED光源 的漫透射峰形与半峰光束角，因此不会因采用扩散板使LED照明光束过于发散，造成有效 照明区域亮度的明显下降。扩散板的厚度可取0. 5 5mm。在其它材料参数相同的情况下，扩散板的厚度越 大，透光率越低，扩散率越高。如果以透光率和扩散率之乘积作为综合性能的评价指标，则厚度为2 3mm时该乘积具有最大值。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果(1)本专利技术防眩光低光损扩散板通过采用有机硅树脂粉填充聚甲基丙酸甲酯基质 材料中，实现了两者折射率的有效匹配，从而获得高透过率和高扩散率的最佳平衡；(2)本专利技术防眩光低光损扩散板采用两种及以上不同粒径的有机硅树脂粉体，LED 光源照明显色性不会发生变化；(3)本专利技术防眩光低光损扩散板可以消除和抑制LED光源亮斑，同时保持了较高 的光能量利用效率。具体实施例方式以下结合实施例来进一步解释本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。按专利文献(中国国家专利技术专利申请号=200810030341. 8)的方法将硅树脂粉体 进行表面处理，然后进行混练、拉丝、切粒，制成注塑粒料，再采用常规注塑工艺制得扩散板 试片，板厚1mm。按前述方法进行总光透过率Tt%和光扩散率Td%的测试。表1为样品编号、实验材料参数及测试结果。表中竹％和Td%均取波长400至 800纳米范围内的平均值，以竹％和Td%随波长的变化幅度来判断扩散板对照明显色性的 影响程度，具体计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防眩光低光损扩散板，其特征在于由体积百分数为０．０５～２％的有机硅树脂微球粉体单分散填充在光学级聚甲基丙烯酸甲酯基质中而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐振方，叶勤，栗万里，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]