LED照明產(chǎn)品或?qū)⒉饺爰{米時(shí)代 擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用空間

在談LED照明前，先就納米材料做一解釋。納米是長度單位，即10-9m。人體細(xì)胞大小介于5微米至20微米。1微米等于1000納米，大約等于頭發(fā)直徑的百分之一。這些納米顆?？赏瑫r(shí)裝載各種東西,例如量子點(diǎn)和藥物。量子點(diǎn)是非常細(xì)微的半導(dǎo)體材料。當(dāng)半導(dǎo)體材料被縮小至非常非常細(xì)小、直徑只有幾個(gè)納米大小的顆粒時(shí)，這些顆粒的特性出現(xiàn)很大的變化,變得很像原子。科學(xué)家把它們稱為量子點(diǎn)或人工原子。 　　納米材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在 1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點(diǎn)看，這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型人介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒(納米級)后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時(shí)相比將會有顯著的不同。 　　中性水基納米二氧化鈦(TiO2)納米溶膠，無毒無害，粒子尺度在0.1-100nm，為介電陶瓷材料具有相當(dāng)高的電阻系數(shù)，薄膜的電阻介于 106~1011Ω，因此在一般狀況下，介電陶瓷也常被視為絕緣體。所以只要將中性水基納米二氧化鈦(TiO2)溶膠涂布于基材表面且有一定厚度時(shí)(膜層厚度為1nm-1μm)，其絕緣性將會表現(xiàn)出來，又因可以形成一高介電層，可以改善閘間電場分布特性，又由于納米二氧化鈦的緊密堆積可使在空氣中加速的電子減少，因而減少對絕緣層的破壞。 　　具有防靜電、耐污易潔、防止粉塵沾附、抑制和減少基材表面靜電荷產(chǎn)生、預(yù)防電器品電子電路塵爆及絕緣等特點(diǎn)。目前大多數(shù)LED燈板制造商會使用凡立水作為絕緣漆，凡立水的熱傳導(dǎo)效率遠(yuǎn)不及納米二氧化鈦，商用型凡立水目前可以在200oC級以上的并不多，對LED燈板的散熱卻造成負(fù)面影響。而且近年來對材料的特性也要求日益嚴(yán)苛，如抗?jié)裥?、抗化性、抗溶劑性、抗熱性以及環(huán)保要求等，因此凡立水已漸漸不敷使用，且一般的凡立水成分多為樹酯，黏度較大，如果要降低黏度需使用專用溶劑或有機(jī)溶劑，對于操作人員及環(huán)境有潛在性的影響。 　　制備絕緣印刷電路板，操作方法采用提拉法，具體操作過程如下： 　　(1) 將印刷電路板表面用超聲波清洗，可再以電子紅外線烘干基材。并可配備獨(dú)特的拋動、旋轉(zhuǎn)等清洗工藝使工件表面各面更加潔凈干凈后，再浸泡在中性水基納米二氧化鈦(TiO2)溶膠中。 　　(2) 使用超聲波將該溶膠充分布滿在基板與電子零器件間隙中，5分鐘后以提拉法將印刷電路板垂直提起至脫離液面。這樣就可以在PC板外表面附著一層溶膠膜。 　　(3) 將涂布完成的電路板置入100℃的烘箱內(nèi)，30分鐘后干燥成膜。 　　(4) 將印刷電路板放置于水中，并接通印刷電路板的電源使通電，觀察印刷電路板仍能正常運(yùn)作。以相同方法測試未經(jīng)絕緣處理的印刷電路板，發(fā)現(xiàn)印刷電路板在水中發(fā)生短路無法運(yùn)作。(見Fig.1及Fig.2) 　　納米微粒由于小尺寸效應(yīng)使它具有常規(guī)大塊材料不具備的光學(xué)特性，如光學(xué)非線性、光吸收、光反射、光傳輸過程中的能量損耗等都與納米微粒的尺寸有很強(qiáng)的依賴關(guān)系。由微觀觀點(diǎn)，物體表面通常是不平坦的，因此光線入射至不平整的表面時(shí)，有一部份的光會產(chǎn)生散射現(xiàn)象，此為透明物體透光性不佳的主因。 　　Fig.3 TiO2納米材料處理前后變化(材質(zhì)為光盤片)，左邊是透明基板涂布二氧化鈦前，而右邊則是透明基板涂布二氧化鈦后。 　　Fig.4 TiO2納米材料處理前后變化(材質(zhì)為光盤片)，上圖表示處理前反射率平均值8.85，下圖表示處理后反射率平均值5.24。 　　利用納米材料，可改善表面粗糙度，使得散射率下降造成原來被散射出介質(zhì)的光線變成穿透介質(zhì)，因而提高透光度，處理前后比較如圖Fig.3(一般約提高3 %~7%)。搭配TiO2在基材表面涂布處理流程，可降低介質(zhì)材料的相對折射率，使得整體反射率下降(見Fig.4);特別要強(qiáng)調(diào)的是，反射率雖下降 3.5%，但反射率相對質(zhì)則下降40%以上。目前市場上現(xiàn)有的透鏡其材質(zhì)良莠不齊，透光率不佳且鏡面不平整容易造成光散射，影響到LED光輸出及光分布等效果。根據(jù)上述資料顯示，在LED專用透鏡表面涂布TiO2，即可改善有機(jī)玻璃透鏡的發(fā)光效率及光分布。 　　納米TiO2可經(jīng)處理后鍍覆于基材表面上，形成薄膜，利用TiO2的超親水性，可進(jìn)行表面自我潔凈過程。光觸媒吸收光線能量后，除了在表面產(chǎn)生氧化性活性物質(zhì)，以及氧化分解污染物之外，當(dāng)基材表面之二氧化鈦薄膜經(jīng)過紫外光照射，激發(fā)出電子-電洞對，電子會還原TiO2中的四價(jià)鈦(Ti4+)成為三價(jià)鈦(Ti3+)，而電洞會氧化負(fù)一價(jià)態(tài)的氧離子(O-)，當(dāng)再結(jié)合四個(gè)電洞，會形成氧分子(O2)脫離，結(jié)果在TiO2薄膜結(jié)構(gòu)上形成氧空缺(Vacancy)。 　　Fig.5 光觸媒涂布后的親水性試驗(yàn)比較圖 　　當(dāng)薄膜表面有水吸附時(shí)，水分子中的氧原子會填補(bǔ)氧的空缺，進(jìn)而產(chǎn)生OH基，由于薄膜表面OH基的增加，因而增進(jìn)二氧化鈦薄膜表面的親水性，所以可以藉由直接沖水的方式，將油污沖洗掉。另一種是進(jìn)行污染物光分解的反應(yīng)機(jī)制，有機(jī)污垢附著于TiO2薄膜上，經(jīng)過適當(dāng)光源照射，會使有機(jī)污垢氧化分解。親水性表面的特性，使TiO2有許多應(yīng)用的價(jià)值。 　　通常親水性的強(qiáng)弱是用水滴在表面的接觸角(Contact Angle)來定量，接觸角越小，代表親水性越強(qiáng)(見Fig.5)。在適當(dāng)?shù)墓庠凑丈浜?，TiO2表面水滴的接觸角會逐漸從原先的40~60度趨近于10 度以下，因而會使原本凝聚的水滴攤開形成薄膜。 　　與一般超親水性材料不同的是，TiO2薄膜經(jīng)紫外光照射后，表面不但會親水也會親油(有機(jī)溶劑)，呈現(xiàn)親油水雙性(Amphiphilic)。一顆水滴在表面的接觸角會趨近零度，稱為親水性表面(Hydrophilic);另一方面，一顆油滴在表面的接觸角也會趨近零度，稱為親油性表面(Oleophilic)。 　　此種現(xiàn)象經(jīng)研究觀察，TiO2的表面之所以具有雙重的親油和親水性，是在表面上會形成像西洋棋盤式的區(qū)塊(Domain)，每一區(qū)塊大小約為100 nm的長方形，親油和親水的區(qū)塊交錯排列。親水的區(qū)塊如上所述是氧空缺的位置(見Fig.6)，吸附的水分子而形成，而親油的區(qū)塊，則是的原本未照射前，就是非親水性(即親油性)區(qū)塊所組成。 　　Fig.6 反應(yīng)機(jī)制 　　根據(jù)前述說明，針對LED照明產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊現(xiàn)象，與納米新材料科技技術(shù)作結(jié)合，不論在LED燈板的制作工序、有機(jī)玻璃透鏡的光學(xué)效率以及燈具外觀上的涂層，均有很大的應(yīng)用空間。使用含納米TiO2的絕緣劑，可確保LED燈板及電子電路控制板等產(chǎn)品，應(yīng)用在戶外時(shí)不再受潮濕影響造成誤動作及損壞。 　　該納米材料更可取代現(xiàn)有的絕緣膠，改善LED燈板的散熱問題，降低LED因散熱不良而造成的光衰，并延長了LED本身的壽命。而將TiO2光觸媒液涂布在有機(jī)玻璃透鏡上，不僅改善光輸出率、光分布及光束角等光學(xué)特性，還可達(dá)到自潔易潔的效果，使透鏡表面的潔凈度不影響LED光輸出。 　　由于LED燈具小，強(qiáng)調(diào)它的長效及免維護(hù)功能，其燈具的外觀保潔更應(yīng)考慮周詳;利用TiO2光觸媒材料的超親水性，使燈具的外殼不易受空氣污染及臟垢附著，可藉由大自然雨水沖刷的力量將燈具外殼清洗干凈，永保燈具外觀的清新亮麗。相信未來還有多的納米新材料可以應(yīng)用在LED照明產(chǎn)品上，使LED照明產(chǎn)品真的達(dá)到燈源壽命長，減少維護(hù)次數(shù)降低維護(hù)成本，成為節(jié)能的綠色環(huán)保照明產(chǎn)品。