[发明专利]水性光扩散涂料、水性低光损光扩散膜及制备方法和应用

说明书

本发明属于光学技术领域，具体涉及水性光扩散涂料、水性低光损光扩散膜及制备方法和应用。所述水性光扩散涂料包括适量水性聚氨酯乳液(或分散体)、有机和无机光扩散粒子、水性涂料表面活性助剂、水性涂料成膜助剂及溶剂。所述水性低光损光扩散膜组分包括水性光扩散涂料和密着剂，附着于所述LED灯具的玻璃基材上。本发明优化了水性光扩散涂料的配方及工艺，特别是关键的成膜树脂种类及其搭配使用方案，光扩散粒子、密着剂和其他助剂的种类和比例，以及膜层的生产工艺；由此，本发明实现了成膜树脂、光扩散粒子、基材玻璃之间的最佳光学匹配，得到了低光损高扩散可剥离微米级光学膜微结构，实现了LED照明玻璃灯具高透光高扩散率的兼容。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及水性光扩散涂料、水性低光损光扩散膜及制备方法和应用。

背景技术

随着LED照明的普及，人们对LED照明灯具的光效、光扩散率、显色性等的要求越来越高。但光效与光扩散率相互制约、此消彼涨，要实现高光效高扩散率兼顾十分困难。对于普通LED照明灯具，当灯珠、驱动、灯罩基材材质(通常是玻璃或PC)确定后，光扩散膜对光效与光扩散率起决定作用，光扩散膜透光率的高低决定了LED照明灯具光效高低。因此，如何获得高扩散率和高透光率兼顾的光扩散膜，成为LED照明灯具的一个主要的技术热点。

灯罩基材为玻璃的LED照明灯具(LED玻璃灯管/LED玻璃灯泡/LED玻璃平板灯)，光能量损失来源于以下几个方面：光扩散剂的反向散射，玻璃薄片前后两个表面的反射，材料中存在的光吸收(如光扩散剂、玻璃、LED灯板本身、灯具底板等均存在光吸收)。因此LED照明灯具存在光能量损失是不可避免的，尤其是使用了光扩散剂的灯具，光扩散剂的浓度越大，光学反射过程越复杂，光行进的路径越长，光能量损失越多。

现有技术中，用光扩散粒子制备水性光扩散涂料的方法主要有以下几种：(1)使用无机光扩散粒子；(2)钛白粉、硫酸钡、立德粉、滑石粉等无机颜料与有机硅树脂类、胶联苯乙烯类粒子、胶联丙烯酸类等有机类光扩散粒子混合使用；(3)使用含有极性基团的有机硅弹性体光扩散粒子和表面包覆硅树脂层并且硅树脂层含有羟基的有机硅弹性体光扩散粒子的一种或两种。但是发明人在实施过程中发现，第一种原料制备的水性光扩散涂料具有以下不足：光学不匹配，透光率低，树脂对无机粒子包裹性差，高温高湿涂层易开裂，且涂层耐碱性差，在10-20％NaOH溶液中浸泡溶解脱落；第二种原料制备的水性光扩散涂料具有以下不足：钛白粉和立德粉折射率大、遮光(吸光)严重、透光低，立德粉光照(紫外)变色，硫酸钡、立德粉、滑石粉高温高湿(双85实验，即85℃和85％湿度)变色，制得的光扩散膜透光率低、长期使用稳定性可靠性较差；第三种原料制备的水性光扩散涂料具有以下不足：光扩散粒子与有机树脂的折射率之差仅为0.03-0.08，差距太小，这一区间透光率很好，而光扩散能力较低，不能实现较佳光学匹配，并且该配比中未加入成膜助剂、密着剂，膜层与玻璃之间微观会出现微小“缝隙”，高温高湿(例如双85实验)下水蒸气会浸入玻璃和涂层界面引起局部溶胀、剥落等。

另外，现有技术制造的涂层没有找到合适的树脂和方法，不能得到可剥离、可测量和可验证的微米级薄膜；也未找到涂料表面张力、流平速度与涂层定型速度的匹配关系，不能形成薄厚一致均匀排列的膜层。

值得注意的是，现有技术所报告的LED水性光扩散涂料侧重于涂料理论技术，对涂料的配方、涂层的常规性能等研究较多。尽管现有技术中较多使用了有机、无机光扩散剂、水性树脂等，但对扩散膜的光学匹配的探究，特别是对其光学膜层微结构、光束角等研究甚少，对光扩散微粒子的结构、形貌、纯度等未进行研究，对粒径要求仅仅基于涂料的要求，达不到最佳光学要求。按照现有技术制造的LED玻璃灯管/LED玻璃灯泡/LED玻璃平板灯，若透光率高，扩散率就低；若扩散率高，透光率就低；无法达到高透光高扩散率兼容。另外，现有技术中的涂层双85测试、DLC标准测试，可靠性较低。

因此，提供一种水性低光损光扩散膜解决现有技术的缺点和不足具有重要意义。

发明内容