靜電噴塗主要作用是（shì）使LED產品的光線更柔（róu）和、更均勻地向（xiàng）空間發散，而不會（huì）產生刺眼的狀況，可以有效保護（hù）眼睛，也使LED產品更（gèng）符合其使用功能。

借助掃描電（diàn）子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、反（fǎn）射率測定儀、空間光譜（pǔ）輻射計（Gonio）等對塗層（céng）質量和（hé）性能進行分析，為尋找合適的材料和噴塗（tú）工（gōng）藝參數提供有益的參考。

研（yán）究結果表（biǎo）明，采用顆（kē）粒度大小為20 nm左右的二氧化矽（SiO2），可製備出透光率＞97%，擴散效果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（dēng）作為最常見的照明產品之一，市（shì）場需求量正在迅猛（měng）發展（zhǎn）。

隨（suí）著LED發光（guāng）效率不斷（duàn）提升，LED球泡燈成（chéng）為替換（huàn）白熾（chì）燈、鹵素燈、電子節能燈的新（xīn）型綠色照明產品。

但是，LED球泡燈的燈珠（zhū）為（wéi）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、出光角度大、對眼睛無刺（cì）激性等特性。

目前球泡燈的擴（kuò）散罩主流產品為乳白PC擴散罩、內塗白玻璃擴散罩等，而內塗白（bái）玻璃擴散罩主要為水塗粉擴散罩、靜電塗（tú）粉擴散罩。

粉末靜電噴塗技術因具有（yǒu）用粉量少、效（xiào）率高、相對環保、可回收利用等優點，被廣泛應用於玻璃泡（pào）殼的塗覆。

二（èr）氧化矽是極其重要的材料之一，由於其粒徑很（hěn）小，因此比表麵積大，表麵吸附力（lì）強，表麵能大，化學純（chún）度高，分散性能好，熱阻、電阻等方麵具有特（tè）異的性能（néng）。

二氧化矽以（yǐ）其優越（yuè）的（de）穩定性、補強性、增稠性和觸變性在（zài）眾多科學及領域內獨具特（tè）性，有著不可取代的作用，因此（cǐ），把它作為（wéi）玻璃（lí）罩（zhào）殼的光（guāng）擴散材料是首選。

本文著重（chóng）從靜電噴塗的（de）工藝參數控製、環境（jìng）因素、粉末材料的選擇等方麵詳細闡述，並（bìng）借助掃描電子（zǐ）顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（jìng）（TEM）、X射線能譜儀（yí）（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（xī），采用靜電噴（pēn）塗工（gōng）藝，製得透光率≥97%且出光均勻（yún）擴散效果佳的LED球泡燈用擴散罩。

同時，通過對噴塗工藝（yì）參數和（hé）技（jì）術經驗總結（jié），希望能為從事（shì）該領域工作的研究人（rén）員或技術人員提供有價（jià）值的參考。

1 粉末靜（jìng）電噴塗工藝（yì）控製簡（jiǎn）述

1.1 粉末靜（jìng）電噴塗（tú）的基本原理

靜電（diàn）發生器通過噴槍槍口的（de）電極針向（xiàng）玻璃泡殼方向（xiàng）的空間釋放高壓靜電（負極）。當粉末粒子由噴針（zhēn）口噴出經過放電區時，便（biàn）捕集了大量的電子（zǐ），成為（wéi）帶負電的微粒，在靜電吸引的（de）作用（yòng）下，被吸附到帶正電荷（hé）的泡殼上去。

當粉末附著到一定厚（hòu）度時，則會發生“同（tóng）性相斥”的作用，不能再吸附粉末，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（liú）的溫度進一步固化粉層，冷卻後即為（wéi）均勻牢固的塗層。

1.2 影響塗層質量的主要因素（sù）

粉末靜電（diàn）噴塗中，泡（pào）殼的潔淨度，噴塗時間，放電針（zhēn）孔徑大小，噴塗電壓，噴粉量，粉末導電率，材料的電阻（zǔ）率，粉末顆粒度，輔助材料壓縮空氣的溫（wēn）度、濕度（dù）、潔淨度等，是影響塗層（céng）質（zhì）量的主（zhǔ）要因素（sù）。

1.3 噴塗（tú）作業的（de）常見問題及解（jiě）決方法

1.3.1 塗層雜質

常見雜質主要來（lái）源（yuán）於噴粉環境中的顆（kē）粒，以及其他各種因素引起（qǐ）的雜質，現概括如下。

1）泡（pào）殼內雜質：解決方法是（shì）清洗泡殼。

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

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

4）粉末雜質：主要（yào）是粉末分散不均、粉（fěn）末受擠壓造（zào）成的粉點、粉末吸水受（shòu）潮（cháo）等。解（jiě）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：主要是壓縮（suō）空氣管道內粉塵雜質。解決方法是增加過濾器，開機前壓縮空氣管道先排（pái）氣。

1.3.2 塗層縮孔

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

2）粉末受潮而引起（qǐ）的。解決方法是改善粉（fěn）末在40℃烘箱中恒溫保（bǎo）存，增加除濕機以（yǐ）保證回收粉末及時使用。

1.3.3 塗層不均

1）粉末分散不（bú）均勻引（yǐn）起的。解決方法是提高粉末質量，保證粉（fěn）末的顆粒度相差不大而且帶電正負統一。

2）泡殼受熱溫度不同引（yǐn）起（qǐ）的（de）。解決方法是調整煤氣（qì）火頭大（dà）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（fěn）桶內粉末流化不均勻所致。應更換微孔板或調節微孔板下的供氣係統，使粉層恢複（fù）正常沸騰狀態，即（jí）可消除。

如果（guǒ）供粉桶（tǒng）不是流化（huà）床型的，則需改善攪拌器或加裝振蕩器，防止粉層出現空洞（dòng），供不上塗料。有的是氣壓偏低，則加大氣壓即可消除。另一（yī）可能是管道堵塞（sāi），則需清理管（guǎn）路。

4）玻璃壁厚薄不均引（yǐn）起的。解決（jué）方法是控製泡殼的壁（bì）厚偏差值，做好入庫檢驗。

1.3.4 塗層附著力差

1）泡殼內表麵汙染而（ér）引起的。解決方法（fǎ）是加強泡（pào）殼清洗。

2）泡殼（ké）表（biǎo）麵溫度低引起的。解決方法是調大火頭，提高爐膛內的溫度

3）靜（jìng）電噴塗粉（fěn）顆粒大（dà）引起的。解決方（fāng）法是更換細粒度的材料。

1.3.5 粉末上粉率低

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

2）工件接地不良引起。應更換（huàn）接地線。

3）粉（fěn）末荷電量過大或小也影響上粉率。一般是（shì）荷電量影響上粉率（lǜ），荷電量小的原因，除了不同粉末（mò）塗料的自身反電離（lí）效應有差別外（wài），主要原因是由於高壓靜電發生器故（gù）障引起，需進行維修，使其恢複高壓。

4）氣（qì）壓過大，會抵消（xiāo）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（diàn）噴（pēn）塗過程中，粉（fěn）末材料對塗層（céng）的質量起到決定性作（zuò）用。本文著重從（cóng）粉末材（cái）料的選（xuǎn）擇、塗層（céng）質量、材料顆粒大小、形貌等方麵進行（háng）係統地比對分析，並對球泡燈的出光角度、空間光（guāng）譜分布均勻性等特性進行分析（xī），為生產高（gāo）質量的產品提供有用的參考。

2 試驗部分

2.1 原材（cái）料

3種不同（tóng）粒徑（jìng）的納米SiO2粉（分別記為A、B、C）。

2.2 儀器與設備

靜電塗（tú）粉機、透（tòu）射電子（zǐ）顯（xiǎn）微鏡（TEM）、掃描（miáo）電子顯微鏡（SEM）、X射線能譜儀、空間光譜（pǔ）輻射計、反（fǎn）射率測定儀。

2.3 試驗內容

2.3.1 樣品製作

將A、B、C 3種（zhǒng）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）粉末樣品的形貌（mào）采用TEM分析儀測試，成分在特定的區域（yù）內采用X射線能譜儀（EDX）附件測（cè）試。

2）塗層樣（yàng）品（pǐn）的（de）形貌（mào）采（cǎi）用（yòng）SEM分析儀測試。

3）反射率（lǜ）采用反射率測定儀，在最大半徑處固定取（qǔ）6個點，求平均值。

4）透光率采用PMS-80光譜分析係統測試（瞬態法）。透光率（lǜ）定義為LED光源帶罩時（shí）光通量與不帶罩時光通（tōng）量的比值（zhí），用百分數（%）表示。

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

3 結（jié）果（guǒ）與討論

3.1 反（fǎn）射率與透光率

不同材料具有不（bú）同的反射率，即使相同（tóng）的材（cái）料，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（shì）利用（yòng）材料的漫反射特性實現的。

為此，我（wǒ）們（men）對比了3種不同粒徑的氧化矽（guī）材（cái）料反射（shè）率與（yǔ）透光率的關係，如圖1所示（shì）。

從圖1中可以得出，反射率（lǜ）與透光率呈線性（xìng）關係，且透光率隨著反射率的增加呈線性下降趨勢。在相同反射率（lǜ）的條件（jiàn）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束平行的入（rù）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（xíng）結構、顆粒大小、形狀等對漫反射率有影響。

我（wǒ）們（men）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（jìng）、形貌和成分，結（jié）果如圖2和表1所（suǒ）示。

從圖2中可以（yǐ）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樣品晶型呈類球（qiú）形，原生粒徑為20 nm左右，且（qiě）粉體顆粒由多個單（dān）元的（de）SiO2晶粒團聚成（圖2中的A1）。

將A樣品（pǐn）進一步放大倍數，我們發現在SiO2單晶表麵上2~3nm的晶粒材料，且結（jié）晶度高，可能為納米材料對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（fāng）形組成，晶體（tǐ）原生（shēng）粒徑20~30 nm左右。

從EDX分析結果（表1）看（kàn），A樣（yàng）品Si:O比（bǐ）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（míng）商品粉為純SiO2。

C樣品存在兩種（zhǒng）不同晶型（xíng）結構，類六方型結構晶體和類球（qiú）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（bú）同材料噴塗的A19規格擴散罩製成整燈樣品，並用Gonio型空間光譜（pǔ）輻射計（jì）分（fèn）析，從空間光光強分布統計結果（如表2、表3）可以（yǐ）看出，B樣品的塗層光均勻度（dù）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（yàng）品的光擴散效果的差異性，我們采（cǎi）用SEM對塗層的質量進（jìn）行分析，結（jié）果如圖3所示。從結果可以看（kàn）出，B樣品塗層有缺陷，存在孔洞，是導（dǎo）致出光均勻性差的原因。

其主要（yào）原因（yīn）可能是因材料粒度範圍相對（duì）較廣，塗層不致密。A、C樣品塗層相對致（zhì）密，出光（guāng）效果好。

4 結論

1）粉末靜電噴塗材料粒度級配合理、原生粒徑小，塗（tú）層致密（mì），出光均勻性好。

2）透（tòu）光率隨著反射率的（de）增加而降低。

3）不同的擴散材料，對透光率（lǜ）影響不同。

4）在相同的出光效果下（xià），塗層（céng）越致（zhì）密，出光均勻度效果越（yuè）好。