静电喷涂主要作用是使LED产品的光线更柔和、更均匀地向空间发散，而不会产生刺眼的状况，可以有效保护眼睛，也使LED产品更符合其使用功能。

借助扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、反射率测定仪、空间光谱辐射计（Gonio）等对涂层质量和性能进行分析，为寻找合适的材料和喷涂工艺参数提供有益的参考。

研究结果表明，采用颗粒度大小为20 nm左右的二氧化硅（SiO2），可制备出透光率＞97%，扩散效果佳且光线柔和的玻璃扩散罩。

近年来，我国LED照明技术发展迅速，LED球泡灯作为最常见的照明产品之一，市场需求量正在迅猛发展。

随着LED发光效率不断提升，LED球泡灯成为替换白炽灯、卤素灯、电子节能灯的新型绿色照明产品。

但是，LED球泡灯的灯珠为点光源，这就要求LED球泡灯的扩散罩必须具备透光率高、照度均匀、出光角度大、对眼睛无刺激性等特性。

目前球泡灯的扩散罩主流产品为乳白PC扩散罩、内涂白玻璃扩散罩等，而内涂白玻璃扩散罩主要为水涂粉扩散罩、静电涂粉扩散罩。

粉末静电喷涂技术因具有用粉量少、效率高、相对环保、可回收利用等优点，被广泛应用于玻璃泡壳的涂覆。

二氧化硅是极其重要的材料之一，由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高，分散性能好，热阻、电阻等方面具有特异的性能。

二氧化硅以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性在众多科学及领域内独具特性，有着不可取代的作用，因此，把它作为玻璃罩壳的光扩散材料是首选。

本文着重从静电喷涂的工艺参数控制、环境因素、粉末材料的选择等方面详细阐述，并借助扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线能谱仪（EDX）、反射率测定仪、空间光谱辐射计（Gonio）等对涂层质量和性能进行分析，采用静电喷涂工艺，制得透光率≥97%且出光均匀扩散效果佳的LED球泡灯用扩散罩。

同时，通过对喷涂工艺参数和技术经验总结，希望能为从事该领域工作的研究人员或技术人员提供有价值的参考。

1 粉末静电喷涂工艺控制简述

1.1 粉末静电喷涂的基本原理

静电发生器通过喷枪枪口的电极针向玻璃泡壳方向的空间释放高压静电（负极）。当粉末粒子由喷针口喷出经过放电区时，便捕集了大量的电子，成为带负电的微粒，在静电吸引的作用下，被吸附到带正电荷的泡壳上去。

当粉末附着到一定厚度时，则会发生“同性相斥”的作用，不能再吸附粉末，从而使其在泡壳表面形成1层均匀的涂层。利用泡壳表面残留的温度进一步固化粉层，冷却后即为均匀牢固的涂层。

1.2 影响涂层质量的主要因素

粉末静电喷涂中，泡壳的洁净度，喷涂时间，放电针孔径大小，喷涂电压，喷粉量，粉末导电率，材料的电阻率，粉末颗粒度，辅助材料压缩空气的温度、湿度、洁净度等，是影响涂层质量的主要因素。

1.3 喷涂作业的常见问题及解决方法

1.3.1 涂层杂质

常见杂质主要来源于喷粉环境中的颗粒，以及其他各种因素引起的杂质，现概括如下。

1）泡壳内杂质：解决方法是清洗泡壳。

2）喷粉室内杂质：主要是灰尘、衣物纤维、设备磨粒和喷粉系统积垢。解决方法是每天开工前使用压缩空气吹扫喷粉系统，用湿布和吸尘器彻底清洁喷粉设备和喷粉室。

3）工位上杂质：解决方法是开机前使用压缩空气吹扫工位上的粉末或灰尘。

4）粉末杂质：主要是粉末分散不均、粉末受挤压造成的粉点、粉末吸水受潮等。解决方法是提高粉末质量，改进粉末储存方式。

5）压缩空气杂质：主要是压缩空气管道内粉尘杂质。解决方法是增加过滤器，开机前压缩空气管道先排气。

1.3.2 涂层缩孔

1）压缩空气含水量过大而引起的。解决方法是及时排放压缩空气冷凝水。

2）粉末受潮而引起的。解决方法是改善粉末在40℃烘箱中恒温保存，增加除湿机以保证回收粉末及时使用。

1.3.3 涂层不均

1）粉末分散不均匀引起的。解决方法是提高粉末质量，保证粉末的颗粒度相差不大而且带电正负统一。

2）泡壳受热温度不同引起的。解决方法是调整煤气火头大小及机台速度，以保持泡壳固化温度和时间的一致性和稳定性。

3）喷粉不均引起的。主要是供粉桶内粉末流化不均匀所致。应更换微孔板或调节微孔板下的供气系统，使粉层恢复正常沸腾状态，即可消除。

如果供粉桶不是流化床型的，则需改善搅拌器或加装振荡器，防止粉层出现空洞，供不上涂料。有的是气压偏低，则加大气压即可消除。另一可能是管道堵塞，则需清理管路。

4）玻璃壁厚薄不均引起的。解决方法是控制泡壳的壁厚偏差值，做好入库检验。

1.3.4 涂层附着力差

1）泡壳内表面污染而引起的。解决方法是加强泡壳清洗。

2）泡壳表面温度低引起的。解决方法是调大火头，提高炉膛内的温度

3）静电喷涂粉颗粒大引起的。解决方法是更换细粒度的材料。

1.3.5 粉末上粉率低

1）电压低或无高压是主要原因之一。需调高输出电压或维修高压静电发生器。

2）工件接地不良引起。应更换接地线。

3）粉末荷电量过大或小也影响上粉率。一般是荷电量影响上粉率，荷电量小的原因，除了不同uedbet官网注册的自身反电离效应有差别外，主要原因是由于高压静电发生器故障引起，需进行维修，使其恢复高压。

4）气压过大，会抵消静电引力，使附在泡壳内的粉末被吹掉，降低上粉率。

1.4 粉末材料的选择

粉末静电喷涂过程中，粉末材料对涂层的质量起到决定性作用。本文着重从粉末材料的选择、涂层质量、材料颗粒大小、形貌等方面进行系统地比对分析，并对球泡灯的出光角度、空间光谱分布均匀性等特性进行分析，为生产高质量的产品提供有用的参考。

2 试验部分

2.1 原材料

3种不同粒径的纳米SiO2粉（分别记为A、B、C）。

2.2 仪器与设备

静电涂粉机、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪、空间光谱辐射计、反射率测定仪。

2.3 试验内容

2.3.1 样品制作

将A、B、C 3种粉末材料，按照静电喷涂工艺参数要求制成扩散罩并装配成整灯样品，测试其相应的性能。

2.3.2 样品测试

1）粉末样品的形貌采用TEM分析仪测试，成分在特定的区域内采用X射线能谱仪（EDX）附件测试。

2）涂层样品的形貌采用SEM分析仪测试。

3）反射率采用反射率测定仪，在最大半径处固定取6个点，求平均值。

4）透光率采用PMS-80光谱分析系统测试（瞬态法）。透光率定义为LED光源带罩时光通量与不带罩时光通量的比值，用百分数（%）表示。

5）空间光分布采用Gonio型空间光谱辐射计测试，样灯预热3h后，进行稳态测试。

3 结果与讨论

3.1 反射率与透光率

不同材料具有不同的反射率，即使相同的材料，因颗粒大小、晶型结构、形状等不同，反射率也略有差异。LED球泡灯光扩散效果是利用材料的漫反射特性实现的。

为此，我们对比了3种不同粒径的氧化硅材料反射率与透光率的关系，如图1所示。

从图1中可以得出，反射率与透光率呈线性关系，且透光率随着反射率的增加呈线性下降趋势。在相同反射率的条件下，透光率顺序为B＞A＞C。

3.2 透射电镜（TEM-EDX）分析

漫反射定义为当1束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射。材料的晶型结构、颗粒大小、形状等对漫反射率有影响。

我们采用高分辨透射电镜，结合X射线能谱分析，分析3种材料的晶型结构、粒径、形貌和成分，结果如图2和表1所示。

从图2中可以看出，3种材料的颗粒大小、晶型结构存在明显的差异性。A样品晶型呈类球形，原生粒径为20 nm左右，且粉体颗粒由多个单元的SiO2晶粒团聚成（图2中的A1）。

将A样品进一步放大倍数，我们发现在SiO2单晶表面上2~3nm的晶粒材料，且结晶度高，可能为纳米材料对SiO2表面修饰。

B样品由椭圆形、球形、棒状结构组成，晶体原生粒径30~150 nm。C样品由类球形和类六方形组成，晶体原生粒径20~30 nm左右。

从EDX分析结果（表1）看，A样品Si:O比例＜1:2，说明表面修饰材料富含氧原子，B样品Si:O=1:2，说明商品粉为纯SiO2。

C样品存在两种不同晶型结构，类六方型结构晶体和类球形结构晶体Si:O比例接近1:2，说明该物质为SiO2。

3.3 球泡灯空间光强分布

我们将3种不同材料喷涂的A19规格扩散罩制成整灯样品，并用Gonio型空间光谱辐射计分析，从空间光光强分布统计结果（如表2、表3）可以看出，B样品的涂层光均匀度差，均匀度的顺序为A＞C＞B。

3.4 涂层SEM分析

为了寻找3种样品的光扩散效果的差异性，我们采用SEM对涂层的质量进行分析，结果如图3所示。从结果可以看出，B样品涂层有缺陷，存在孔洞，是导致出光均匀性差的原因。

其主要原因可能是因材料粒度范围相对较广，涂层不致密。A、C样品涂层相对致密，出光效果好。

4 结论

1）粉末静电喷涂材料粒度级配合理、原生粒径小，涂层致密，出光均匀性好。

2）透光率随着反射率的增加而降低。

3）不同的扩散材料，对透光率影响不同。

4）在相同的出光效果下，涂层越致密，出光均匀度效果越好。