发光二极管(LED)作为一种直接将电能转化为光能的固态半导体器件，不仅具有结构牢固，抗震耐冲击、光响应速度快，而且寿命长、能耗低。用它来照明大概只有白炽灯10%的能耗，与荧光灯LED比较，也是其能耗的约50%。如果用于显示器，不但可节能，而且能使器件超薄化及轻量化，也可长寿命。因此，LED可称为目前真正意义上的绿色照明和显示光源，广泛用于家庭照明、公共设置照明，在电子电器、汽车等各行各业，也已无处不在。但LED是点光源，在实际应用中需要将其转变成线光源或者面光源，使光线变得光亮柔和，而实现这一转变就需要光材料。光扩散材料一般是由光扩散剂和聚合物构成，以光扩散塑料、光扩散灌封胶、光扩散涂料和油墨的产品形态供应于市场。以下就国内外光扩散剂、光扩散塑料、光扩散灌封胶、光扩散涂料和油墨的研究及应用现状进行介绍。
1光扩散剂
光扩散剂是经过特殊加工和表面处理而成，粒径一般在1~10μm 之间，平均粒径2~4μm左右的球型微粉。它有散光功能，同时具有优良流动性，与光学基材相容性好的特点。目前光扩散剂主要分为无机型和有机型。无机光扩散剂主要有二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、氢氧化铝、玻璃微珠等无机粒子；有机光扩散剂主要有交联型聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯等有机聚合物微球。无机粒子虽然耐热性好，但粒子形状各异，粒径偏差大，并且缺乏光的均一扩散性，光透射率低等不足；交联型聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯微球形状均一性好，粒径偏差可控，光透射率高，但耐热性低，在光扩散聚合物挤出造粒与导光器件高温注射成型或挤出成型时，聚合物粒子容易发生形变，从而影响光的均匀扩散性。而且聚苯乙烯类光扩散剂耐光性差，容易发生黄变，从而影响LED的使用质量和使用寿命。
微球光扩散剂是近几年才发展起来的。有机硅微球光扩散剂是有机-无机杂化的球型有机硅树脂微粉，不仅具有无机粒子的高耐热性、耐光、耐老化，又具有有机粒子形状均一性、光透射率高，光扩散均匀性好等特点，而且其折光率可以随合成使用单体的变化而改变，并且可以通过光扩散粒子表面原位修饰，提高光扩散粒子与聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等导光板基体树脂的相容性，具有广阔的应用前景。因此，有机硅微球有望成为LED用高性能光扩散剂。有机硅光扩散剂通常是以甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷等为原料，经过水解、缩合交联反应生成的微球型产品，其粒径分布在1~8μm 之间，平均粒径2~4μm。
最近几年美国、日本、德国的有机硅跨国公司相继推出了不同型号的有机硅系光扩散剂产品。日本出光兴产株式会社、新日铁化学株式会社、株式会社日本触媒等公司相继在中国申请了相关技术专利。九江优美新材科技紧追国外有机硅光扩散剂发展步伐，独立研究，开发出完全可以同国外巨头匹敌的有机硅光扩散剂，主要以甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷为主要原料，分步滴入氨水溶液中，经水解缩聚制得了有机硅光扩散剂，该光扩散剂外观为粒径约2μm 的球形微粒，透光率为56%，雾度94%。
2光扩散塑料
将光扩散剂添加到PC、PMMA、PS等透明塑料中获得光扩散塑料，在遮住发光源以及刺眼光线的同时，使整个透明树脂发出更加柔和、美观、高雅的光，达到透光不透明的舒适效果。PC具有优异透光性能(透光率高达89%)、良好的力学性能、绝缘性能，同时还具备一定的阻燃和抗老化性能，是LED光散射材料的首选基材，因此，PC基光扩散材料引起了人们广泛的关注。沈辰等人[1]在PC中加入交联型PMMA微球光扩散剂，研究了PC光扩散板的光扩散机理以及光扩散剂粒径大小对PC光扩散板光透过率、雾度、有效光散射系数及力学性能的影响。研究结果显示：光扩散剂粒径为20.0μｍ时，PC光扩散板光透过率较高；光扩散剂粒径为1.8μｍ时，PC光扩散板雾度较大；光扩散剂粒径为3.0μｍ时，PC光扩散板有效光散射系数较大且满足使用时力学性能要求；光扩散剂粒径增大，光透过率增加，雾度减小。赵鋆冲等人[3]以PC为基材，丙烯酸类和有机硅类树脂作光扩散剂，研究认为加入有机硅类光扩散剂对PC基光扩散材料的拉伸强度基本无影响，对缺口冲击强度有一定影响。光扩散剂用量对PC基光扩散材料的透光率和雾度影响较大，添加0.3wt %的有机硅类光扩散剂时，PC基光扩散材料的有效光扩散系数达到76.7%，透光率为80.8%，雾度为94.9%。段宇等人[8]以光学级PMMA为基材，分别添加不同比例的球形二氧化硅光扩散剂Ａ和光扩散剂Ｂ，研究了光扩散剂含量、球形粒子大小及粒径分布对材料的透光率、雾度及力学性能的影响。研究结果表明，在PMMA中添加球形二氧化硅光扩散剂能获得良好的光扩散材料。当平均粒径为2μｍ，添加质量分数为0.4%时，试样的透光率达88.0%，雾度可达90.1%，有效光扩散系数可达79.3%，是目前已知的有机光扩散剂中系数最高。不仅能明显提高PMMA的拉伸强度，而且对弯曲强度，缺口冲击强度的影响也不大，具有很好的实际应用价值。冯欣然等人[4]通过共混法在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)中添加光扩散剂制备PET光扩散膜。利用Mie散射理论计算了光扩散剂颗粒的折射率和粒径对光扩散效果的影响，并通过实验对理论计算结果进行验证。研究认为光扩散剂颗粒折射率对光扩散效果的影响较小，而颗粒粒径的影响较大，与理论计算结果相吻合。
3光扩散封装胶
LED芯片在工作时，不能完全暴露在空气中，为了防水、防尘、提高其发光效率，在制作LED灯点时，必须对LED芯片进行封装，其封装树脂目前主要以环氧树脂和硅胶树脂基体为主，俗称封装胶。 在早期的 LED灌封胶中，除了环氧树脂或硅胶树脂外，还添加有稀释剂、润湿剂、增粘剂、颜料、荧光粉等改善其性能，现在有人将光扩散剂也加入其中，即在环氧树脂或硅胶树脂中，在加入固化剂混合之前，常温下加入适量的光扩散剂也加入其中，构成光扩散灌封胶，可以使 LED灯具制造更加简便和微小化。
4光扩散涂料与油墨
玻璃是一种传统的灯管、灯罩材料，透明度好，硬度高，耐热性好，很容易为人们所接受。当以玻璃作为LED灯管、灯罩时，光线极为刺眼。于是，人们想到了在透明玻璃、塑料制品表面涂上一层光扩散涂料或油墨，就变成了光扩散型制品，在一定程度上节省了光扩散剂的使用量。玻璃管LED灯对光扩散涂层的均匀性、透光率、雾度、安全性、附着力、稳定性、无污染、价格等要求很高，满足这些要求须从树脂和光扩散剂的选择及制造工艺等多方面进行研究。从环保性、安全性、透光性、耐老化性、加工难易程度和可操作性来看，以水性丙烯酸酯类树脂和可UV固化树脂是最佳选择。目前市场上已经出现了光扩散型水性丙烯酸酯涂料和油墨，也有UV固化型涂料和油墨，并在直管形玻璃LED灯的大规模开发推动下得以迅速发展。康婧宁[5]以自制的增硬剂、丙烯酸酯类低聚物和活性稀释剂，配合不同类型的光扩散剂，制备了 UV固化型光扩散涂料。通过对光扩散剂种类、含量、粒径及粒径分布对涂层性能的影响，得到了一种新型的可UV固化的光扩散涂料。苏荣欢等人[6]通过对LED灯用水性光扩散涂料在T8直管形LED灯用玻璃管中涂敷、烘烤工艺的研究，给出涂料黏度、过滤方式、喷涂用泵、喷嘴、流平时间、定型温区与风速的设置、烘烤温度的选择依据和优选工艺。并针对涂料在施工过程中可能出现的缺陷进行了探讨与分析，提出了有效解决措施，有助于LED从业人员更好地认识和使用 LED灯用水性涂料，促进水性光扩散涂料在LED照明行业中的应用。
在全球面临能源危机，人们高度重视节能环保的今天，LED产业如雨后春笋般发展起来，广泛应用于照明、显示、背光源等行业，LED灌封胶及灯外壳材料的需求量也越来越大。目前，高质量的LED用光扩散材料几乎被国外几家大公司所垄断，其价格较高，严重地阻碍了我国LED产业的发展。因此，开发并推广具有自主知识产权的LED用光扩散材料及其制品迫在眉睫。
[1]沈辰，蔡思怡，周康，等．光扩散剂粒径对PC光扩散板性能的影响[J]．现代塑料加工应用，2015，27(1)：49-52．
[2]赵鋆冲，何杰，刘苏芹，等．聚碳酸酯基光扩散材料的制备[J]．工程塑料应用，2013，41(5)：29-33．
[3]段宇，马文石，万兆荣，等．导光板用聚甲基丙烯酸甲酯基光扩散材料的研究[J]．液晶与显示，2012，27(1)：26-30
[4]冯欣然，马寒冰，侯德发，等．共混型PET光扩散膜的制备和性能研究[J]．工程塑料应用，2013，41(12)：4-7
[5]康婧宁．PC表面UV固化有机-无机杂化光扩散涂层材料制备及性能研究[D]．上海大学学位论文，2013，5．
[6]苏荣欢，廖建良，廖辉，等．水性LED光扩散涂料应用工艺研究[J]．中国照明电器，2015(11)：32-37
