CN104393157A - Led光白光二次光转换用荧光塑料母粒制备及应用 - Google Patents
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Abstract
一种LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，包括有机高分子塑料、荧光粉、阻燃剂、助剂，其特征在于：所述的荧光粉为纳米级荧光粉；所述的有机高分子塑料为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；所述的阻燃剂为聚四氟乙烯；所述的助剂为亚磷酸类抗氧化剂、纳米二氧化硅中的任意一种；并且所述的荧光塑料母粒按以下重量百分比配制：有机高分子塑料100PHR；纳米级荧光粉0.01‐2PHR；阻燃剂0.2‐1.0PHR；助剂0.1‐2.0PHR。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料、无机发光材料和照明技术领域，尤其是涉及LED光白光二次光转换用荧光塑料母粒制备及应用，特别适用于降低蓝光辐射强度及光生物危害指标的面光源发光塑料母粒，将由LED灯白光中含有的蓝光通过激发荧光扩散罩(板)中的纳米黄色荧光粉产生黄光从而转换成白光的材料。
背景技术
随着LED灯具产品发光效率的不断提高，其蓝光辐射强度也随之不断提高，其强烈的眩光、中、短波长高强度的蓝光射入使用者的眼中，影响使用者的视网膜健康，同时由于LED光源为典型的点光源发光，相对集中的光束对人眼有很大的损伤；以及蓝光光源激发普通塑料罩的一次远程激发造成的光效较低、发光不均匀等光色质量问题。
传统的LED灯自问世以来，虽然普遍采用黄色荧光粉与有机硅胶混合后均匀地涂覆在LED发光芯片的表面进行封装，实现了LED发光片的第一次光的转换。同时也采用PC料、并加入一定量的助燃剂、抗氧化剂、分散剂解决高光效的光扩散问题。但没有解决光均匀性的问题，特别是蓝光辐射的危害和光生物危害问题。此外LED蓝光激发远程发光同样存在着发光效率和荧光粉大量增加所造成的成本问题，以及蓝光危害和光生物危害问题。为此本申请人提出了一些对LED发光器进行二次光转换的技术方案：即在现有的各种LED的发光器的前面或者壳体上增设一个二次光转换机构，具体的技术方案体现在已在中国国家知识产权公开的申请号为：201210214044.5的“一种白光LED封装结构及封装方法”、申请号为：201310040930.5的“一种可降低蓝光危害的白光LED照明二次封装工艺”和申请号为：201310040963.X的“一种蓝光LED二次激发转换白光封装工艺”。企望通过对经黄色荧光粉包裹后产生的LED白光进行二次光的转换，使LED最终发出的光亮能够对人眼危害降到最低的合适范围。
此外，考虑到有机高分子材料，如聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)其透光率较高，光线透过率最高可达到95％以上，而且成型工艺简单，且制成品厚度的可控性较好，可被制作成所需的各种形状和规格，加入荧光粉后，其荧光粉的分散性较好，制成的发光塑料片、发光塑料灯罩、发光塑料灯管可根据其厚度的调整荧光塑料母粒所含比例，控制照明器件的色温。因此已有人提出：以聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的人一种材料为基材，加入一定量的黄色荧光粉经造粒工艺制备LED灯用发光母粒(见中国专利文献CN103887412A)的方法；但此种方法获得的母粒产品由于采用的是普通的粒径的荧光粉，只能用于LED光源的一次封装使用。
在本申请人多年来应用普通粒径黄色荧光粉及聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制作的遮光薄膜、遮光板用于LED二次光转换结构的试验，发现采用上述技术制作的发光塑料灯板、灯罩或者灯管存在以下缺陷：
1.由于采用目前的常规黄色荧光粉的粒径较大，一般为10μm至29μm)，导致在将它和有机高分子材料混合时，使该类常规黄色荧光粉的分布极为不均匀，从而导致成型后的变光薄膜或者板材、灯罩内的黄色荧光粉的均布性受到限制，影响对蓝色光波的有效转换；造成色温偏差值过大(500K至1000K)，蓝光不能被有效激发，只有近60％蓝光实现了有效转换；
2.由于黄色荧光粉的粒径较大，因此在进行与聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合的过程中，掺入黄色荧光粉的用量比较大，导致制作成本难以降低；
3.由于黄色荧光粉的用量比较大，为使最终母粒内的黄色荧光粉含量及分布的均匀度，对它在双螺杆挤出造粒工艺加工中加工过程中的工艺要求也高。
发明内容
本发明的目的：旨在提出一种LED发光器白光二次光转换用荧光塑料母粒制备及应用，使该塑料母粒不仅满足塑料母粒的各种加工要求和物理性能外，还要求可以被白光中部分蓝光激发，转换成白光、形成面光源，具有低蓝光和低光生物危害值，以及视觉舒适度佳等特点，同时又不影响一次封装的光效和色温。
本发明通过以下技术方案实现：
这种LED发光器白光二次光转换用荧光塑料母粒，包括有机高分子塑料、荧光粉、扩散粉、阻燃剂、分散剂、助剂，其特征在于：所述的荧光粉为纳米级荧光粉；所述的扩散粉为纳米有机硅、纳米硫酸钡、碳酸钙、亚克力型、苯乙烯型、丙烯酸树脂型中的任意一种或几种的组合；所述的有机高分子塑料为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；所述的分散剂为纳米二氧化硅；所述的阻燃剂为聚四氟乙烯；所述的助剂为亚磷酸类抗氧化剂；并且所述的荧光塑料母粒按以下重量百分比配制：
其中的纳米级荧光粉为纳米级YAG或硅酸盐纳米黄色荧光粉。
包括以下步骤：
1)按重量配比称取有机高分子塑料、纳米级荧光粉、扩散粉、阻燃剂、分散剂及其它助剂；
2)将纳米级荧光粉和有机高分子塑料、扩散粉、阻燃剂、分散剂及其它助剂混合拌匀后投入双螺杆挤出机、按常规的造粒工艺经熔融、搅拌后挤出、造粒，形成能用于制作荧光板、罩灯塑料器件，直接用于LED二次蓝光转换形成面光源发光的荧光塑料母粒。
所述的荧光塑料母粒通过压塑、吹塑成型工艺直接制作成LED发光器用的荧光板、罩或者管。
所述的荧光塑料母粒掺入一定量的透明PC料和一定比例的扩散粉，通过压塑、吹塑成型工艺制成扩散荧光罩(板)等塑料器件；制成的扩散荧光罩(板)等塑料器件在白光中的部分蓝光激发下，通过光转换，形成面光源发光。
根据以上技术方案提出的LED发光器白光二次光转换用荧光塑料母粒，在掺入一定量的透明PC料和一定比例的扩散粉，通过压塑、吹塑成型工艺制成扩散荧光罩(板)等塑料器件；制成的扩散荧光罩(板)等塑料器件在白光中的部分蓝光激发下，通过光转换，形成能够较大地降低蓝光危害的面光源发光。
具体实施方式
以下结合实施例进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。
这种LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，包括有机高分子塑料、荧光粉、扩散粉、阻燃剂、分散剂、助剂，其特征在于：所述的荧光粉为纳米级荧光粉；所述的扩散粉为纳米有机硅、纳米硫酸钡、碳酸钙、亚克力型、苯乙烯型、丙烯酸树脂型中的任意一种或几种的组合；所述的有机高分子塑料为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；所述的分散剂为纳米二氧化硅；所述的阻燃剂为聚四氟乙烯；所述的助剂为亚磷酸类抗氧化剂；并且所述的荧光塑料母粒按以下重量百分比配制：
其中的纳米级荧光粉为纳米级YAG或硅酸盐纳米黄色荧光粉。
包括以下步骤：
3)按重量配比称取有机高分子塑料、荧光粉、扩散粉、阻燃剂、分散剂及其它助剂；
4)将纳米级荧光粉和有机高分子塑料、扩散粉、阻燃剂、分散剂及其它助剂混合拌匀后投入双螺杆挤出机、按常规的造粒工艺经熔融、搅拌后挤出、造粒，形成能用于制作荧光板、罩灯塑料器件，直接用于LED二次蓝光转换形成面光源发光的荧光塑料母粒。
所述的荧光塑料母粒通过压塑、吹塑成型工艺直接制作成LED发光器用的荧光板、罩或者管。
所述的荧光塑料母粒掺入一定量的透明PC料通过压塑、吹塑成型工艺制成扩散荧光罩(板)等塑料器件；制成的扩散荧光罩(板)等塑料器件在白光中的部分蓝光激发下，通过光转换，形成面光源发光。
实施例1(用于制作壁厚1mm的板材或管材的母粒)
所采用的纳米级荧光粉为纳米级YAG或硅酸盐纳米黄色荧光粉。
实施例2(用于制作0.1mm厚的薄膜材料的母粒)
所采用的纳米级荧光粉为纳米级YAG或硅酸盐纳米黄色荧光粉。
实施例3(用于制作壁厚2mm的板材或管材的母粒)
所采用的纳米级荧光粉为纳米级YAG或硅酸盐纳米黄色荧光粉。
经本发明人实际实验表明：采用上述技术方案提出的这种LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，能够使LED发光器的色温控制在±200K,使蓝光的发射量降低40％。
Claims (5)
1.一种LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，包括有机高分子塑料、荧光粉、阻燃剂、助剂，其特征在于：所述的荧光粉为纳米级荧光粉；所述的有机高分子塑料为聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；所述的阻燃剂为聚四氟乙烯；所述的助剂为亚磷酸类抗氧化剂、纳米二氧化硅中的任意一种；并且所述的荧光塑料母粒按以下重量百分比配制：
2.如权利要求1所述的一种LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，其特征在于：其中的纳米级荧光粉为纳米级YAG或硅酸盐纳米黄色荧光粉。
3.如权利要求1或所述的LED灯用塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量配比称取有机高分子塑料、荧光粉、阻燃剂及其它助剂；
2)将纳米级荧光粉和有机高分子塑料、阻燃剂及其它助剂混合拌匀后投入双螺杆挤出机的加料口，熔融后挤出、造粒。
4.如权利要求1、或2或3所述的LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，其特征在于：所述的荧光塑料母粒通过压塑、吹塑成型工艺直接制作成LED发光器用的荧光板、罩或者管。
5.如权利要求1、或2或3所述的LED发光器白光二次光转换用的荧光塑料母粒，其特征在于：所述的荧光塑料母粒掺入一定量的透明PC料和一定比例的扩散粉，通过压塑、吹塑成型工艺制成扩散荧光罩(板)等塑料器件；制成的扩散荧光罩(板)塑料器件在白光中的部分蓝光激发下，通过光转换，形成面光源发光。
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