CN113308154A - 漫反射涂料及其在调节led灯光中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及漫反射涂料及其在调节LED灯光中的应用，属于涂料技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种漫反射涂料。该涂料包括以下重量份的组分：水性树脂45～65份、钛白粉10～20份、滑石粉2～10份、分子筛15～35份、水3～10份、铬锑钛棕0.01～0.2份、rot305 0.01～0.1份、钛钴绿0.01～0.1份、铝酸钴0.01～0.1份、固化剂0.1～0.5份。本发明漫反射涂料，能够使得不同的LED光源经过该涂料漫反射后，均可以在保证光的利用效率的同时，优化调节照射参数，从而获得更加柔和健康的照明环境，可应用在各种LED灯具中，成本低廉，适用范围广。

Description

漫反射涂料及其在调节LED灯光中的应用

技术领域

本发明涉及漫反射涂料及其在调节LED灯光中的应用，属于涂料技术领域。

背景技术

近年来各种光源越来越多，各种灯具越来越漂亮，越来越亮，尤其是LED灯的节能、寿命长、环保等特点，使LED照明在生活的得以广泛应用，正逐步取代常规照明光源。

现有室内公共场所的照明都是LED灯直射照明，基于LED灯的照明方式，LED灯在照明时光源过于极度集中，发光面很小，均匀度差，导致灯具部分发光面亮度过高，直视会使人眼处于眩晕的状态，如果灯具本身发出的光的参数不能达到最佳状态，那么长时间的照射不利于人的眼睛和身心健康。

此外，LED灯在组装时往往是生产企业在购得的现有材料的基础上进行装配组合，其生产出来的灯的参数往往取决于原材料，需要改变优化灯的参数时大多从原材料着手，无法同时优化灯的几个参数，生产出来的产品达不到最佳状态，发出的光线的均匀度、柔和度、舒适度较差，不利于人的健康，尤其是眼睛部位的健康。

现有的LED灯具，在生产时是机械的拼装，模组化操作，在组装LED灯具时，一旦选定了灯珠和其它配装材料，灯具的色温、色容差和显色指数是不可改变的，无法根据不同的LED灯珠进行针对性的生产，也不能兼顾到各个灯光的参数，比如，在兼顾到光效、光通量等指标的同时不能改变色温，不能提高显色指数，不能降低色容差。

随着人们生活水平的提高，人们对生活的品质和健康越来越关注。对LED灯光的要求也越高，亟需一种保证光的利用效率的同时，光线更加柔和健康的灯光。

申请号为201710971437.3的发明专利公开了一种防眩降蓝光高漫反射涂料，主要由如下原料组成：水性树脂、钛白粉、硫酸钡、氧化镁、分子筛、去离子水、铬锑钛棕、1，4-二酮吡咯并吡咯、防沉剂、消泡剂、流平剂。该专利采用了纳米、亚微米级材料和蓝光吸收剂使得光线反射更加的均匀柔和健康，但它主要是从蓝光吸收的角度进行考虑，吸收蓝光后，使得该光源更加柔和健康，该涂料无法做到兼顾灯具的光效和其他光的参数。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种漫反射涂料，该涂料在兼顾光效的同时，可以优化光的各种参数比如色温、色容差和显色指数，达到柔和健康的效果。

本发明漫反射涂料，包括以下重量份的组分：水性树脂45～65份、钛白粉10～20份、滑石粉2～10份、分子筛15～35份、水3～10份、铬锑钛棕0.01～0.2份、rot305 0.01～0.1份、钛钴绿0.01～0.1份、铝酸钴0.01～0.1份、固化剂0.1～0.5份；且该漫反射涂料中，按重量百分比计，铬锑钛棕0.013％～0.07％、rot305 0.013％～0.07％、钛钴绿0.013％～0.07％、铝酸钴0.013％～0.07％。

在本发明的一个具体实施方式中，所述水性树脂为丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少一种。

在本发明的一个实施方式中，所述钛白粉为金红石型钛白粉。可采用常规的硫酸法或氯化法生产得到，也可采用市售。

在本发明的一个实施方式中，分子筛为微孔分子筛。

在本发明的一个具体的实施方式中，分子筛的孔径为0.3～1nm。

在本发明的一个实施方式中，钛白粉的粒径为100～300nm；滑石粉粒径为50～300nm；分子筛的粒径为50～200nm；铬锑钛棕、钛钴绿、铝酸钴和rot305的粒径均为1～5μm。

在本发明的一个实施方式中，该涂料还包括防沉剂、流平剂和消泡剂中的至少一种。

在本发明的一个具体实施方式中，按重量份计，防沉剂0.1～0.3份、流平剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份。

本发明还提供本发明漫反射涂料在调节LED灯光中的应用。

本发明漫反射涂料，可以调节不同光源的LED灯光，在保证光的利用效率的同时，优化调节照射参数从而获得更加柔和健康的照明环境。

在本发明的一个实施方式中，采用喷涂或滚涂的方法，将漫反射涂料涂在LED灯具的反射板上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明漫反射涂料，能够使得不同的LED光源经过该涂料漫反射后，均可以在保证光的利用效率的同时，优化调节照射参数，从而获得更加柔和健康的照明环境，可应用在各种LED灯具中，成本低廉，适用范围广。

附图说明

图1是本发明实施例1中普通涂料的光色电参数图。

图2为本发明实施例1制备的漫反射涂料的光色电参数图。

图3为本发明实施例2制备的漫反射涂料的光色电参数图。

图4为本发明实施例3中普通涂料的光色电参数图。

图5为本发明实施例3制备的漫反射涂料的光色电参数图。

图6为本发明实施例4制备的漫反射涂料的光色电参数图。

图7为本发明对比例1制备的漫反射涂料的光色电参数图。

具体实施方式

本发明漫反射涂料，包括以下重量份的组分：水性树脂45～65份、钛白粉10～20份、滑石粉2～10份、分子筛15～35份、水3～10份、铬锑钛棕0.01～0.2份、rot305 0.01～0.1份、钛钴绿0.01～0.1份、铝酸钴0.01～0.1份、固化剂0.1～0.5份，且该漫反射涂料中，按重量百分比计，铬锑钛棕0.013％～0.07％、rot305 0.013％～0.07％、钛钴绿0.013％～0.07％、铝酸钴0.013％～0.07％。

本发明漫反射涂料，利用特殊颜料的调和配比，辅以其他原料，在保证光的利用效率的同时，优化调节照射参数从而获得更加柔和健康的照明环境，同时，该漫反射涂料可根据不同的LED灯珠进行针对性的优化调节，兼顾光效、色温，显色指数和色容差等参数，经该涂料漫反射后的灯光更加柔和健康。

其中，水性树脂可采用本领域常用的，在本发明的一个具体实施方式中，所述水性树脂为丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少一种。

钛白粉为常用的无机化工颜料，其主要成分为二氧化钛，在本发明的一个实施方式中，所述钛白粉为金红石型钛白粉。本发明钛白粉可采用常规的硫酸法或氯化法生产得到，也可采用市售。

在本发明的一个实施方式中，钛白粉为粒径100～300nm的颗粒，可以采用常规的研磨得到该粒径的颗粒。

滑石粉为硅酸镁盐类矿物滑石族滑石，主要成分为含水硅酸镁，经粉碎后，用盐酸处理，水洗，干燥而成。本发明涂料中加入滑石粉，能增加光效，而且能使涂料体系更加稳定。在本发明的一个具体实施方式中，滑石粉的粒径为50～300nm。

分子筛是一种具有立方晶格的化合物，具有均匀的微孔结构，这些孔穴能把比起直径小的分子吸附到孔腔的内部，并能够把极性程度不同、饱和程度不同、分子大小不同及沸点不同的分子分离开，即具有“筛”分子的作用，因此称为分子筛。根据孔径的大小，国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)定义了三类分子筛：微孔、介孔和大孔，其中，微孔分子筛的孔径小于2nm，介孔分子筛的孔径为2～50nm，而大孔分子筛的孔径大于50nm。本发明采用分子筛作为涂料的组成部分，可以提高光效，保证光的利用效率。

在本发明的一个实施方式中，所述分子筛为微孔分子筛。

在本发明的一个具体实施方式中，所述分子筛的孔径为0.3～1nm。

水可以作为本发明涂料的分散介质，为了减少杂质离子的含量，优选的，本发明所述的水采用去离子水。

铬锑钛棕也叫钛铬棕，是一种过渡金属氧化物，主要成份为铬/锑/钛氧化物，与树脂的相容好，化学性质稳定，易分散，是一种国际上公认的无毒环保型黄色颜料。本发明的铬锑钛棕可以采用市售的。

铝酸钴，别称氧化铝钴、钴蓝，是一种常见的蓝色颜料。钛钴绿，也叫钴绿或颜料绿，为一种常见的绿色颜料。

rot305为一种红色颜料，品牌为德国巴斯夫，即BASF Lumogen F Red 305。

本发明的涂料，加入这四种颜料，各成分相互配合，协同叠加，不仅可以调节色温，还能调节光的色容差以及显色指数。

在本发明的一个实施方式中，铬锑钛棕、钛钴绿、铝酸钴和rot305的粒径均为1～5μm。

固化剂，又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。本发明加入固化剂可以固化水性树脂。本领域常用的固化剂种类均适用于本发明，包括但不限于以异氰酸酯为主体的水性固化剂。

除了上述主要成分，本发明漫反射涂料，还包括防沉剂、流平剂、消泡剂等助剂，助剂可以为一种，也可以为多种。

防沉剂可以使涂料具有触变性，黏度大大提高。防沉剂可采用本领域常用的流变控制剂，比如膨润土、气象二氧化硅、或者水溶性防沉剂等。

流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。本发明添加流平剂是为了喷涂方便和稍微美化喷涂后的外观。本领域常用的流平剂均适用于本发明，所述流平剂包括但不限于表面活性剂、聚丙烯酸、羧甲基纤维素等。

消泡剂为能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成，或使原有泡沫减少或消灭的物质。本发明添加消泡剂，可以在制作的过程中消除料里面的气泡方便操作。消泡剂可以采用本领域常用的消泡剂，包括但不限于矿物油类、醇类、脂肪酸及脂肪酸酯类、酰胺类、磷酸酯类、有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂等。

助剂的用量为本领域的常规用量。在本发明的一个具体实施方式中，按重量份计，防沉剂0.1～0.3份、流平剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份。

本发明漫反射涂料，可以采用本领域常规方法进行制备。在本发明的一个实施例中，采用如下方法进行制备：按比例配料、搅拌、搅磨、砂磨、过滤，得到漫反射涂料。砂磨的主要用途是使材料更加均匀。通过搅磨、砂磨后才能使固体颗粒和液体充分的磨合，使液体充分的包裹在固体颗粒的表面，使得涂料体系更加稳定。

本发明还提供本发明漫反射涂料在调节LED灯光中的应用。

本发明漫反射涂料，可以调节不同光源的LED灯光，在保证光的利用效率的同时，优化调节照射参数从而获得更加柔和健康的照明环境。

其中，铬锑钛棕、铝酸钴、rot305、钛钴绿分别为黄色颜料、蓝色颜料、红色颜料和绿色颜料。加入某种颜料后会使得图谱中相应的光分布部分比重加重，从而影响色温的变化。而改变显色指数的主要指标是R1-R15数值，尤其是其中的饱和红色、饱和黄色、饱和蓝色和饱和绿色，R1-R15各个数值越高显色指数越大。一般的，普通LED灯发出的光中，一般来说红色偏少，反射涂料中加入rot305红色颜料后会使R9变大，红色光谱更加饱满，显色指数更大，但是，并不是越多越好，需要探索出较好的用量。色容差是光源发出的光谱与标准光谱之间的差别，色容差越小越好。根据光色谱图中的坐标图，我们需要做的是把测试的色坐标向中心坐标靠近使之尽量靠近中心坐标，越靠近中心坐标色容差越小。另一方面，在涂料中加入颜料会让光线在反射时能耗有所增加，从而光效有所降低，因此，需要进行兼顾。

本发明通过特定的四种颜料的加入，并调节特定的配比，辅以其他原料，比如钛白粉、滑石粉、分子筛等，使其色温、显色指数、色容差和光效均较好，从而在保证光的利用效率的同时，获得更加柔和健康的照明环境。

本发明漫反射涂料应用于LED灯中，可以采用常规的方法。在本发明的一个实施方式中，采用喷涂或滚涂的方法，将漫反射涂料涂在LED灯具的反射板上，等涂料干燥水分除掉后使涂料干基留在反射板上，灯具中的光源照射到反射板后再漫反射出来对周围事物照明，从而获得柔和健康的光线。

涂料的厚度为本领域常规厚度，在本发明的一个实施方式中，干燥后涂料的厚度为0.1±0.02mm。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

采用以下原料，通过配料、搅拌、搅磨、砂磨、过滤，制备得到漫反射涂料：

水性树脂52份、滑石粉10份、钛白粉12份、去离子水5份、rot305 0.01份、分子筛21份、流平剂0.14份、消泡剂0.15份、铬锑钛棕0.03份、防沉剂0.15份、固化剂0.4份、钛钴绿0.01份、铝酸钴0.01份。

选取同一个发光光源，选取该漫反射涂料和普通涂料(从市面上购买的，购买厂家为上海微清环保科技有限公司，型号为HDRC-V001)各一份，喷涂后干燥，以F5000K标准色温测试。其结果见图1和图2，具体的参数见表1。其中，图1为普通涂料的光色电参数图，图2为本实施例1漫反射涂料的光色电参数图。

图1的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3401 y＝0.3570/u’＝0.2060 v’＝0.4865

相关色温：Tc＝5206K(色差Duv＝0.0047) 主波长：λd＝564.8nm 色纯度：purity＝9.2％

峰值波长：λp＝455.5nm 半宽度：△λd＝193.3nm

显色指数：Ra＝84.7

R1＝83 R2＝93 R3＝95 R4＝81 R5＝84 R6＝90 R7＝86 R8＝66 R9＝8 R10＝82R11＝80 R12＝71 R13＝86 R14＝98 R15＝76

图2的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3423 y＝0.3598/u’＝0.2065 v’＝0.4882

相关色温：Tc＝5128K(色差Duv＝0.0052) 主波长：λd＝566.3nm 色纯度：purity＝10.7％

峰值波长：λp＝455.4nm 半宽度：△λd＝195.0nm

显色指数：Ra＝83.5

R1＝81 R2＝91 R3＝95 R4＝80 R5＝82 R6＝88 R7＝85 R8＝64 R9＝2 R10＝79R11＝79 R12＝70 R13＝84 R14＝98 R15＝74

表1

光学参数	普通涂料	实施例1漫反射涂料
			色温(K)	5206	5128
色容差	3.8	3.0
			光效(lm/w)	98	108
显色指数	84.7	83.5

实施例2

采用以下原料，通过配料、搅拌、搅磨、砂磨、过滤，制备得到漫反射涂料：

水性树脂52份、滑石粉8份、钛白粉10份、去离子水5份、rot305 0.05份、分子筛24份、钛钴绿0.03份、流平剂0.12份、铝酸钴0.05份、消泡剂0.15份、铬锑钛棕0.03份、防沉剂0.15份、固化剂0.37份。

选取同实施例1相同的发光光源，选取该漫反射涂料和普通涂料各一份，喷涂后以F5000K标准色温测试。其结果见图1和图3，具体的参数见表2。其中，图1为普通涂料的光色电参数图，图3为本实施例2漫反射涂料的光色电参数图。

图3的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3485 y＝0.3568/u’＝0.2117 v’＝0.4877

相关色温：Tc＝4891K 主波长：λd＝572.8nm 色纯度：purity＝11.6％

峰值波长：λp＝456.0nm 半宽度：△λp＝42.9nm

显色指数：Ra＝86.4

R1＝86 R2＝95 R3＝95 R4＝83 R5＝86 R6＝92 R7＝86 R8＝69 R9＝19 R10＝87 R11＝83 R12＝69 R13＝89 R14＝98 R15＝80

表2

光学参数	普通涂料	实施例2漫反射涂料
			色温(K)	5206	4891
色容差	3.8	2.7
			光效(lm/w)	98	110
显色指数	84.7	86.4

实施例3

采用以下原料，通过配料、搅拌、搅磨、砂磨、过滤，制备得到漫反射涂料：

水性树脂52份、滑石粉8份、钛白粉10份、去离子水5份、rot305 0.05份、分子筛24份、钛钴绿0.03份、流平剂0.12份、铝酸钴0.05份、消泡剂0.15份、铬锑钛棕0.03份、防沉剂0.15份、固化剂0.37份。

选取同一个高显色指数发光光源，选取该漫反射涂料和普通涂料各一份，喷涂后以F5000K标准色温测试。其结果见图4和图5，具体的参数见表3。其中，图4为普通涂料的光色电参数图，图5为本实施例3漫反射涂料的光色电参数图。

图4的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3429 y＝0.3519/u’＝0.2098 v’＝0.4845

相关色温：Tc＝5087K(色差Duv＝0.0010) 主波长：λd＝570.3nm 色纯度：purity＝8.5％

峰值波长：λp＝453.9nm 半宽度：△λd＝42.4nm

显色指数：Ra＝94.9

R1＝95 R2＝97 R3＝97 R4＝94 R5＝95 R6＝94 R7＝95 R8＝91 R9＝77 R10＝92R11＝94 R12＝79 R13＝96 R14＝98 R15＝94

图5的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3472 y＝0.3582/u’＝0.2103 v’＝0.4882

相关色温：Tc＝4942K(色差Duv＝0.0024) 主波长：λd＝571.2nm 色纯度：purity＝11.7％

峰值波长：λp＝454.3nm 半宽度：△λd＝224.3nm

显色指数：Ra＝93.6

R1＝94 R2＝97 R3＝98 R4＝91 R5＝92 R6＝94 R7＝95 R8＝89 R9＝73 R10＝91 R11＝91 R12＝72 R13＝95 R14＝99 R15＝92

表3

光学参数	普通涂料	实施例3漫反射涂料
			色温(K)	5087	4942
色容差	2.4	1.2
			光效(lm/w)	93	98
显色指数	94.9	93.6

实施例4

采用以下原料，通过配料、搅拌、搅磨、砂磨、过滤，制备得到漫反射涂料：

水性树脂52份、滑石粉10份、钛白粉12份、去离子水5份、防沉剂0.1份、分子筛19.9份、rot305 0.08份、钛钴绿0.05份、流平剂0.12份、铝酸钴0.1份、消泡剂0.15份、铬锑钛棕0.1份、固化剂0.37份。

选取同实施例3相同的发光光源，选取该漫反射涂料和普通涂料各一份，喷涂后以F5000K标准色温测试。其结果见图4和图6，具体的参数见表4。其中，图4为普通涂料的光色电参数图，图6为本实施例2漫反射涂料的光色电参数图。

图6的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3472 y＝0.3610/u’＝0.2092 v’＝0.4895

相关色温：Tc＝4954K(色差Duv＝0.0038) 主波长：λd＝570.0nm 色纯度：purity＝12.5％峰值波长：λp＝453.9nm 半宽度：△λd＝228.1nm

显色指数：Ra＝92.7

R1＝92 R2＝95 R3＝96 R4＝91 R5＝91 R6＝92 R7＝96 R8＝89 R9＝70 R10＝87 R11＝90 R12＝70 R13＝93 R14＝98 R15＝90

表4

光学参数	普通涂料	实施例4漫反射涂料
			色温(K)	5087	4954
色容差	2.4	0.7
			光效(lm/w)	93	95
显色指数	94.9	92.7

对比例1

采用以下原料，通过配料、搅拌、搅磨、砂磨、过滤，制备得到漫反射涂料：

水性树脂52份、滑石粉10份、钛白粉12份、去离子水5份、rot305 0份、分子筛21份、流平剂0.14份、消泡剂0.15份、铬锑钛棕0份、防沉剂0.15份、固化剂0.4份、钛钴绿0.01份、铝酸钴0.01份。

选取同实施例1相同的发光光源，选取实施例1漫反射涂料和对比例1漫反射涂料各一份，喷涂后以F5000K标准色温测试。其结果见图2和图7，具体的参数见表5。其中，图2为实施例1漫反射涂料的光色电参数图，图7为本对比例1漫反射涂料的光色电参数图。

图7的颜色参数：

色品坐标：x＝0.3388 y＝0.3589/u’＝0.2044 v’＝0.4872

相关色温：Tc＝5260K 主波长：λd＝562.6nm 色纯度：purity＝9.4％

峰值波长：λp＝456.0nm 半宽度：△λd＝194.0nm 色比：R＝16.1％ G＝78.8％ B＝5.1％

显色指数：Ra＝83.1

R1＝80 R2＝91 R3＝95 R4＝80 R5＝82 R6＝88 R7＝86 R8＝64 R9＝0 R10＝78R11＝79 R12＝69 R13＝83 R14＝98 R15＝74

分级：OUT白光分类：ANSI_5000K

表5

光学参数	实施例1漫反射涂料	对比例1漫反射涂料
			色温(K)	5128	5260
色容差	3	5.4
			光效(lm/w)	108	95
显色指数	83.5	83.1

可见，缺乏rot305和铬锑钛棕的涂料，其色容差较大，且光效明显降低。本发明漫反射涂料，利用特殊颜料的调和配比，辅以其他原料，在保证光的利用效率的同时，优化调节光效、色温，显色指数和色容差等照射参数，从而获得更加柔和健康的照明环境。

Claims (9)

1.漫反射涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：水性树脂45～65份、钛白粉10～20份、滑石粉2～10份、分子筛15～35份、水3～10份、铬锑钛棕0.01～0.2份、rot305 0.01～0.1份、钛钴绿0.01～0.1份、铝酸钴0.01～0.1份、固化剂0.1～0.5份；且该漫反射涂料中，按重量百分比计，铬锑钛棕0.013％～0.07％、rot305 0.013％～0.07％、钛钴绿0.013％～0.07％、铝酸钴0.013％～0.07％。

2.根据权利要求1所述的漫反射涂料，其特征在于：水性树脂为丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的漫反射涂料，其特征在于：钛白粉为金红石型钛白粉。

4.根据权利要求1所述的漫反射涂料，其特征在于：分子筛为微孔分子筛；优选分子筛的孔径为0.3～1nm。

5.根据权利要求1所述的漫反射涂料，其特征在于：钛白粉的粒径为100～300nm；滑石粉粒径为50～300nm；分子筛的粒径为50～200nm；铬锑钛棕、钛钴绿、铝酸钴和rot305的粒径均为1～5μm。

6.根据权利要求1所述的漫反射涂料，其特征在于：该涂料还包括防沉剂、流平剂和消泡剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的漫反射涂料，其特征在于：按重量份计，防沉剂0.1～0.3份、流平剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份。

8.权利要求1～7任一项所述的漫反射涂料在调节LED灯光中的应用。

9.根据权利要求8所述的漫反射涂料在调节LED灯光中的应用，其特征在于：采用喷涂或滚涂的方法，将漫反射涂料涂在LED灯具的反射板上。

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