CN110454692A - Led灯及其灯管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯及其灯管的制备方法，涉及照明灯具领域，其技术方案要点是，包括管体、LED灯片和设置在管体两端灯座，灯座上有电接柱，管体包括直径不同的第一灯管和第二灯管，第一灯管和第二灯管的两端插入灯座内，第一灯管的内部安装有PCB板，LED灯片均匀的布置在PCB板的两个板面上，LED灯片并联后与灯座导电连接，所述第一灯管和第二灯管由PC塑料材料制成，PC塑料材料中具有自制的有机硅微球颗粒。技术效果是，1、灯管的光散射性和透射性较佳，光源的光束照射后，整个灯具发出更加柔和的光，达到透光不透明的舒适效果；2、灯管的扩散效果佳、耐候性佳、抗紫外、不黄变、耐热性优异，长久照射无暗斑、暗影。

Description

LED灯及其灯管的制备方法
技术领域
本发明涉及照明灯具领域，特别涉及一种LED灯及其灯管的制备方法。
背景技术
为了使得LED灯的光效能够均匀，需要选取比较合适的光源，目前现有技术中比较多用的是采用LED灯珠，而LED灯珠的种类又有好几种。比如，草帽形LED灯、圆头LED灯、方形LED灯珠、贴片式LED灯珠，不同种类的灯珠发光角度又不同，所以要根据实际应用去做设计方案。贴片式LED灯珠为正或侧向发光，在LED灯具使用上较多。
目前，公开号为CN103256504A的中国专利公开了一种LED塑料灯管，包括管体、LED灯片和设置在管体两端灯座，灯座上有电接柱，管体的两端3插入灯座内；所述管体由塑料材料制成；还包括扩散膜和导光体，所述扩散膜环绕管体的内壁；所述导光体长度方向上的平行的二个平面上分别设置有LED灯片，LED灯片并联后与灯座上的电接柱连接。
这种灯管结构中的导光体呈片状，LED灯片设置在导光体的两个平面上，也就是说LED灯片采用的是正向出光的贴片式LED灯珠。由于灯管呈圆形，每一个LED灯珠距离管体的内壁长度不等，也就是说LED灯珠发射的光束传播至灯管内壁上的传输路径长度不同，光束反射的角度也不同，灯管位于LED灯珠侧向方向上的区域的亮度低于灯管位于LED灯珠正向方向上的区域的亮度，时间久了形成暗斑区域。
发明内容
本发明的目的是提供一种LED灯，其具有较佳的光扩散性能、较佳的透光率且无暗斑的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种LED灯，包括管体、LED灯片和设置在管体两端灯座，灯座上有电接柱，管体包括直径不同的第一灯管和第二灯管，第一灯管和第二灯管的两端插入灯座内，第一灯管的内部安装有PCB板，LED灯片均匀的布置在PCB板的两个板面上，LED灯片并联后与灯座导电连接，所述第一灯管和第二灯管由PC塑料材料制成，PC塑料材料中具有自制的有机硅微球颗粒；
其中，第一灯管中内侧和外侧之间的有机硅微球颗粒的粒径不同，第一灯管中的有机硅微球颗粒将光束于内部多次折射，并传导至第二灯管上；
第二灯管中微球粒径小于第一灯管中的最小有机硅微球颗粒粒径，且第二灯管中还具有若干微孔，微孔和有机硅微球颗粒将光束于内部多次折射和反射，并由第二灯管的外壁导出。
进一步设置：所述第一灯管朝向内侧的微球颗粒粒径小于朝向外侧的微球的粒径。
进一步设置：所述第一灯管的内侧的微球粒径为5μm，第一灯管的外侧的微球粒径为2μm。
进一步设置：所述第二灯管中的微球粒径为1μm。
进一步设置：所述第一灯管的直径为26mm，第二灯管的直径为40mm。
通过采用上述技术方案，上述的LED灯具有两个直径不同的灯管，直径较小的第一灯管具有的有机微球颗粒能够对LED灯片射出的光束进行折射，由于第一灯管的内外侧的有机微球颗粒的粒径大小不同，当球形粒子均匀分散在PC塑料中时，体系的散射光强与粒子粒径以及粒子相对周围介质折射率密切相关。在一定范围内，粒径越大，折射率差值越大，则散射光强越大，也就是说透光率随着粒径的增大而逐渐增加，第一灯管的大小粒径的有机微球颗粒能够确保一定的散射能力，根据自身的球形使得各向异性，光束经过形成无规律的折射，将正向出光的LED灯珠的光束经由第一灯管的折射，折射后的光束传导至第二灯管上的折射方向多、角度大，补偿LED灯珠侧向方向的光束。
第二灯管上的有机微球颗粒的粒径相对较小，折射率差值小，则散射光强越小，也就是说透光率随着粒径的减小而逐渐减小，也就是第二灯管的雾度相对提高，第二灯管的出光更为均匀和柔和，避免产生眩光、聚光和暗斑现象；由于第二灯管的内部具有微孔，光束进入由PC制成的第二灯管后进行折射，光束进入微孔后能够进行折射，光束进入有机微球颗粒后进行折射，光束能够在第二灯管内产生多次折射，使得第二灯管出光均匀。
本发明的另一目的是提供一种LED灯的灯管的制备方法，其制得的灯管具有较佳的光扩散性能、较佳的透光率且无暗斑的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种LED灯的灯管的制备方法，包括以下步骤：
S01，选取折射率为1.585的PC，选取自制的折射率为1.43的有机硅微球，选取粒径分别为1、2、5μm的微球；
S02，制备第一灯管，先将PC在106℃下烘干9h，选取粒径5μm的微球，称取PC，高速混合后，挤出造粒，制备3.8%和5%的母粒；将得到的母粒放入烘箱中102℃干燥6h，将烘干后的母粒再与纯PC按1:25的比例直接混合注塑制得；
S03，渗透，选取粒径2μm的微球，在制备第一灯管的挤出机上增加侧向喂料机，将粒径2μm的微球渗透至第一灯管的内部；
S04，制备第二灯管，先将PC在110C下干燥8h，再分别将选取粒径1μm的微球与烘干后的500g的PC按1:25的比例混合，加入其它试剂，将搅拌后的混合物加入注塑机直接注塑制得。
通过采用上述技术方案，按照上述方法，在第一灯管的成型需要借助侧向喂料机，方便渗透不同粒径的微球，制得的第一灯管一体成型，中间无明显分界线，确保无暗斑形成。
进一步设置：在步骤S02中，采用挤出机成型，具有多段加热区，一区温度：200℃，二区温度：220℃，三区温度：240℃，四区温度：240℃；注射压力：120MPa；注射速度：60cm3/s；
通过采用上述技术方案，注塑工艺中的加热参数决定了成型质量，该工艺条件下的PC力学性能最好，尤其是PC的弯曲性能和冲击强度。
进一步设置：所述侧向喂料机的侧向喂料的进料口均匀的布置在灯管的内壁或外壁处。
通过采用上述技术方案，方便在第一灯管成型的时候，于内侧或外侧渗透加入粒径不同的有机硅微球。
进一步设置：在步骤S04中，其它试剂包括4g抗氧剂、4g液体石蜡、荧光增白剂1g、发泡剂1g、紫外线吸收剂1g。
通过采用上述技术方案，耐候性佳、抗紫外、不黄变、耐热性优异，所采用的发泡剂使得微孔更易成型。
进一步设置：在步骤S01中，有机硅微球的制备方法是：在装有温度计、搅拌器的250mL的三口烧瓶中加入一定量的乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水、聚乙烯基吡咯烷酮，将反应瓶置于水浴锅中，控制温度；缓慢滴入盐酸控制体系pH值，开始水解反应。随后向三口烧瓶中加入适量的氨水，调节pH值，开始聚合反应；结束后，抽滤，洗涤，50℃真空干燥10h，制得有机硅微球，有机硅微球的折射率为1.43。
通过采用上述技术方案，自制折射率为1.43且粒径不同的有机硅微球。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1、灯管的光散射性和透射性较佳，光源的光束照射后，整个灯具发出更加柔和的光，达到透光不透明的舒适效果；
2、灯管的扩散效果佳、耐候性佳、抗紫外、不黄变、耐热性优异，长久照射无暗斑、暗影。
附图说明
图1是灯管的结构示意图；
图2是灯管的内部结构示意图；
图3是灯管的截面示意图；
图4是光线入射PC基体折射示意图；
图5是有机硅微球粒径对灯管光学性能的影响示意图；
图6是不同粒径有机硅微球对PC灯管雾度的影响示意图。
图中，1、管体；2、灯座；3、电接柱；4、第一灯管；5、第二灯管；6、PCB板；7、LED灯片；8、微球；9、微孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式：
一种有机硅微球的制备方法，在装有温度计、搅拌器的250mL的三口烧瓶中加入一定量的乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水、聚乙烯基吡咯烷酮，将反应瓶置于水浴锅中，控制温度；缓慢滴入盐酸控制体系pH值，开始水解反应。随后向三口烧瓶中加入适量的氨水，调节pH值，开始聚合反应；结束后，抽滤，洗涤，50℃真空干燥10h，制得有机硅微球8，有机硅微球8的折射率为1.43。
第二种优选实施方式：
一种灯管的制备方法，选取折射率为1.585的PC，选取自制的折射率为1.43的有机硅微球8，选取粒径分别为1、2、5、10μm的微球8。
一、制备第一灯管
先将PC在106℃下烘干9h，选取粒径5μm的微球8，称取PC，高速混合后，挤出造粒，制备3.8%和5%的母粒；将得到的母粒放入烘箱中102℃干燥6h，将烘干后的母粒再与纯PC按1:25的比例直接混合注塑制得；
二，渗透
选取粒径2μm的微球8，渗透至第一灯管4的内部。在挤出机中，具有多段加热区，一区温度：200℃，二区温度：220℃，三区温度：240℃，四区温度：240℃；注射压力：120MPa；注射速度：60cm3/s；
在制备第一灯管4的挤出机上增加侧向喂料机，侧向喂料过程中，添加粒径1μm的微球8的母粒，加料至挤出机内成型，侧向喂料的进料口需要均匀的布置在灯管的内壁或外壁处。
三、制备第二灯管
先将PC在110C下干燥8h，再分别将一定量自制的微球8与烘干后的500g的PC按1:25的比例混合，加入其它试剂，包括4g抗氧剂、4g液体石蜡、荧光增白剂1g、发泡剂1g、紫外线吸收剂1g，充分搅拌均匀；将搅拌后的混合物加入注塑机直接注塑制得；
第三种优选实施方式：
一种LED灯，包括管体1、LED灯片7和设置在管体1两端灯座2，灯座2上有电接柱3，管体1包括直径不同的第一灯管4和第二灯管5，第二灯管5套设在第一灯管4的外部，第一灯管4和第二灯管5的两端插入灯座2内，第一灯管4的内部安装有PCB板6，LED灯片7均匀的布置在PCB板6的两个板面上，LED灯片7并联后与灯座2导电连接。
第一灯管4和第二灯管5均由PC塑料材料制成，其中，PC塑料材料中混合有自制的有机硅微球8。
具体的说，第一灯管4的PC塑料材料中，混合有粒径不同的微球8，第一灯管4的内侧和外侧的微球8粒径不同，朝向内侧的微球8颗粒粒径小于朝向外侧的微球8的粒径。优选的是，第一灯管4的内层的微球8粒径为5μm，第一灯管4的外侧的微球8粒径为2μm，
第二灯管5的PC塑料材料中，含有粒径相同的微球8，其微球8粒径为1μm，第二灯管5中具有均匀分布的微孔9和微球8。
PC材料的光束透过第一灯管4时，第一灯管4中的有机硅微球8颗粒将光束于内部多次折射，并传导至第二灯管5上；第二灯管5中的微孔9和有机硅微球8颗粒将光束于内部多次折射和反射，并由第二灯管5的外壁导出。
具体的，参考图4，光线入射PC灯管时，有两种折射模式：当有机硅微球8颗粒与 基体之间存在孔隙时，以a模式进行折射；当孔隙减小直至消失时，以b模式进行折射。入 射光线以a模式进行折射时，会发生3次折射：1)进入PC基体时发生折射；2)在孔隙处 发生折射；3)与光扩散剂发生折射。入射光线以b模式进行折射时，会发生2次折射：1) 进入PC基体时发生折射；2)与有机硅微球8颗粒发生折射。由雾度的定义，光线偏离入射 光线的光透过率与透过材料的光通量之比的百分率可知，光线在PC基体中折射的次数越多， 则雾度越大。有机硅微球8颗粒粒径越大，其与PC基体之间的孔隙则越小，当粒径增大时， 折射模式由模式a向模式b转变，折射次数随之减少，于是雾度随着粒径的增大而减小。
根据上述较佳的第一、第二、第三优选实施方式，测试有机硅微球粒径对灯管光学性能的影响：由图5可知，随着有机硅微球8粒径的增加，灯管的透光率不断增大。使用粒 径为2μm的有机硅微球8制备的灯管的透光率相较于1μm光散剂制备的灯管，透光率显 著提升。同时，随着有机硅微球8粒径进一步增大时，灯管的透光率的提升幅度有所放缓。
对于灯管的透光率随着有机硅微球8粒径的增加而增大的现象，可以由如下理论做出 解释：测试中所用的有机硅微球8的粒径为1～10μm，均大于可见光波长(380～780nm)， 因此可用Mie散射理论来解释其对光的散射效应。根据Mie射理论，当球形粒子均匀分散 在PC中时，体系的散射光强(即总透光率)与粒子粒径以及粒子相对周围介质折射率密切 相关。在一定范围内，粒径越大，折射率差值越大，则有机硅微球8的散射光强越大。本实 验中均采用有机硅微球8，粒子相对周围介质折射率相同，故透光率随着粒径的增大而逐渐 增加。
根据上述较佳的第一、第二、第三优选实施方式，测试有机硅微球粒径对灯管光学性能的影响：如图6所示，随着有机硅微球8粒径的增大，PC灯管的雾度逐渐减小，下降 趋势表现为先慢后快。当有机硅微球8粒径在2μm及以下时，随着粒径的增加，PC灯管的 雾度缓慢下降，当有机硅微球8粒径大于2μm时，随着粒径的增加，PC灯管的雾度迅速下 降。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种LED灯，包括管体(1)、LED灯片(7)和设置在管体(1)两端灯座(2)，灯座(2)上有电接柱(3)，管体(1)包括直径不同的第一灯管(4)和第二灯管(5)，第一灯管(4)和第二灯管(5)的两端插入灯座(2)内，第一灯管(4)的内部安装有PCB板(6)，LED灯片(7)均匀的布置在PCB板(6)的两个板面上，LED灯片(7)并联后与灯座(2)导电连接，其特征在于：所述第一灯管(4)和第二灯管(5)由PC塑料材料制成，PC塑料材料中具有自制的有机硅微球(8)颗粒；
其中，第一灯管(4)中内侧和外侧之间的有机硅微球(8)颗粒的粒径不同，第一灯管(4)中的有机硅微球(8)颗粒将光束于内部多次折射，并传导至第二灯管(5)上；
第二灯管(5)中微球(8)粒径小于第一灯管(4)中的最小有机硅微球(8)颗粒粒径，且第二灯管(5)中还具有若干微孔(9)，微孔(9)和有机硅微球(8)颗粒将光束于内部多次折射和反射，并由第二灯管(5)的外壁导出。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述第一灯管(4)朝向内侧的微球(8)颗粒粒径小于朝向外侧的微球(8)的粒径。
3.根据权利要求2所述的LED灯，其特征在于：所述第一灯管(4)的内侧的微球(8)粒径为5μm，第一灯管(4)的外侧的微球(8)粒径为2μm。
4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述第二灯管(5)中的微球(8)粒径为1μm。
5.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述第一灯管(4)的直径为26mm，第二灯管(5)的直径为40mm。
6.如权利要求1～5任意一项所述的LED灯的灯管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，选取折射率为1.585的PC，选取自制的折射率为1.43的有机硅微球(8)，选取粒径分别为1、2、5μm的微球(8)；
S02，制备第一灯管(4)，先将PC在106℃下烘干9h，选取粒径5μm的微球(8)，称取PC，高速混合后，挤出造粒，制备3.8%和5%的母粒；将得到的母粒放入烘箱中102℃干燥6h，将烘干后的母粒再与纯PC按1:25的比例直接混合注塑制得；
S03，渗透，选取粒径2μm的微球(8)，在制备第一灯管(4)的挤出机上增加侧向喂料机，将粒径2μm的微球(8)渗透至第一灯管(4)的内部；
S04，制备第二灯管(5)，先将PC在110C下干燥8h，再分别将选取粒径1μm的微球(8)与烘干后的500g的PC按1:25的比例混合，加入其它试剂，将搅拌后的混合物加入注塑机直接注塑制得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤S02中，采用挤出机成型，具有多段加热区，一区温度：200℃，二区温度：220℃，三区温度：240℃，四区温度：240℃；注射压力：120MPa；注射速度：60cm3/s。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述侧向喂料机的侧向喂料的进料口均匀的布置在灯管的内壁或外壁处。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤S04中，其它试剂包括4g抗氧剂、4g液体石蜡、荧光增白剂1g、发泡剂1g、紫外线吸收剂1g。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤S01中，有机硅微球(8)的制备方法是：在装有温度计、搅拌器的250mL的三口烧瓶中加入一定量的乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水、聚乙烯基吡咯烷酮，将反应瓶置于水浴锅中，控制温度；缓慢滴入盐酸控制体系pH值，开始水解反应；随后向三口烧瓶中加入适量的氨水，调节pH值，开始聚合反应；结束后，抽滤，洗涤，50℃真空干燥10h，制得有机硅微球(8)，有机硅微球(8)的折射率为1.43。
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