Led光白光二次光转换用荧光塑料母粒制备及应用的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】LED光白光二次光转换用荧光塑料母粒制备及应用
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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：
[0006] 1.由于采用目前的常规黄色荧光粉的粒径较大，一般为10 μ m至29 μ m)，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；
[0007] 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；
[0008] 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】
[0009] 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。
[0010] 本发明通过以下技术方案实现：
[0011] 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：
[0012] 有机高分子塑料 100PHR ; 纳米级荧光粉 0.01-2PHR ； 扩散粉 1-3 PHR ; 阻燃剂 0.2-1.0PHR ； 分散剂 0.1-2 PHR ; 助齐Ij 0.1-2.0PHR。
[0013] 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。
[0014] 包括以下步骤：
[0015] 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；
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 根据以上技术方案提出的LED发光器白光二次光转换用突光塑料母粒，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】
[0020] 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。
[0021] 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：
[0022] 有机高分子塑料 100PHR ； 纳米级荧光粉 0.01-2PHR ； 扩散粉 1-3 PHR ； 阻燃剂 0.2-1.0PHR ; 分散剂 0.1-2 PHR : 助齐 Ij 0.1-2.0PHR。
[0023] 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。
[0024] 包括以下步骤：
[0025] 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；
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 实施例1 (用于制作壁厚Imm的板材或管材的母粒）
[0030] 有机高分子塑料 100PHR ； 纳米级荧光粉 0.1PHR ； 扩散粉 2 PHR ； 阻燃剂 0.5PHR ; 分散剂 IPHR ; 助剂 1PHR。
[0031] 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。
[0032] 实施例2 (用于制作0· Imm厚的薄膜材料的母粒）
[0033] 有机高分子塑料 100PHR ; 纳米级荧光粉 0.6PHR ； 扩散粉 2.6PHR ; 阻燃剂 IPHR ; 分散剂 1.5PHR ; 助剂 1.5PHR。
[0034] 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。
[0035] 实施例3 (用于制作壁厚2mm的板材或管材的母粒）
[0036] 有机高分子塑料 100PHR ; 纳米级荧光粉 0.04PHR ； 扩散粉 1.2 PHR ; 阻燃剂 0.3PHR ; 分散剂 0.5PHR ; 助剂 0.5PHR。
[0037] 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。
[0038] 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%。
【权利要求】
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： 有机高分子塑料IOOPHR ; 纳米级荧光粉 0.01-2PHR ； 阻燃剂 0.2-1.0PHR ; 助剂 0.1-2.0PHR。
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，溶融后挤出、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。
【文档编号】H01L33/50GK104393157SQ201410680487
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】吴政明 申请人:上海祥羚光电科技发展有限公司