專利名稱：一種用于led二次配光玻璃透鏡的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃表面處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于LED 二次配光玻璃透鏡的表面處理方法。
背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode),發(fā)光二極管，問世于20世紀(jì)60年代,是ー種固態(tài)的半導(dǎo)體器械，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。相對(duì)于傳統(tǒng)光源，LED具有體積小、耗電量低、使用 壽命長(zhǎng)、高亮度、低熱量、環(huán)保、堅(jiān)固耐用和可控性強(qiáng)等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)光源的理想替代光源，被譽(yù)為21世紀(jì)新光源，有著廣泛的用途。功率型LED用于普通照明愈來愈廣泛，但由于大部分LED光源輻射角分布為110度到120度的朗泊(Lambertian distribution)分布,照在地面的光型為單ー的圓形光斑且光強(qiáng)分布不夠均勻，為了提升LED光源的出光效率和改變LED光源在空間的光場(chǎng)分布達(dá)到好的光學(xué)效果而采用透鏡進(jìn)行LED光源二次配光，并可根據(jù)不同的要求而設(shè)計(jì)各種光學(xué)效果的透鏡，所以LED 二次配光透鏡是LED照明不可或缺的ー個(gè)重要部分。由于LED 二次配光透鏡直接暴露于大氣環(huán)境中或者某些特殊環(huán)境中，對(duì)透鏡的機(jī)械強(qiáng)度或耐高溫等性能有較高要求，透鏡需要面對(duì)各種腐蝕、污染和破壞，如果透鏡出現(xiàn)問題將影響到LED燈具的照明效果，這也是決定LED燈具使用好壞的ー個(gè)重要方面，所以對(duì)透鏡質(zhì)量的要求相對(duì)較高。透鏡的材質(zhì)一般采用PMMA、PC和玻璃，PMMA的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，3mm厚度時(shí)透光率大約在93%左右，缺點(diǎn)是熱變形溫度只有90°C ;PC的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，耐高溫(130°C以上)，缺點(diǎn)是透光率略低(3_厚度時(shí)87%左右)；光學(xué)玻璃透鏡的優(yōu)點(diǎn)是透光率高(3_厚度時(shí)97%左右，經(jīng)特殊處理后透光率可接近100% )，耐高溫200°C以上并且生產(chǎn)原料普通常見、造價(jià)低廉且整個(gè)過程對(duì)環(huán)境影響小等，缺點(diǎn)是玻璃是脆性材料所以容易碎裂、非球面精度不易實(shí)現(xiàn)和由于國(guó)內(nèi)模具以及エ藝方面的局限使玻璃透鏡生產(chǎn)效率低造成成本偏高；隨著玻璃エ業(yè)的發(fā)展和エ藝技術(shù)的進(jìn)步，玻璃透鏡的突出優(yōu)點(diǎn)使其具有更加廣闊的應(yīng)用前景，目前由于三種材料各有特點(diǎn)，應(yīng)用于不同要求的照明，對(duì)于它們的研究改進(jìn)可以促進(jìn)LED照明事業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于LED 二次配光玻璃透鏡的表面處理方法，它能使LED 二次配光玻璃透鏡的顯微硬度、脆裂溫度、化學(xué)穩(wěn)定性得到很大提高，同時(shí)使透鏡具有高的可見光透過率和良好的光照超親水效果，從而使透鏡具備降解污染物、抗菌殺菌和防霧自潔凈功能。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟①LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干；②配制包括鈉鹽、鉀鹽、鋇鹽的混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將步驟①處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿進(jìn)行離子交換，交換溫度420-450°C，交換時(shí)間14-17小時(shí)；③離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。本發(fā)明包括以下步驟采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度20-50nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。本發(fā)明所述混合熔鹽的重量配比鈉鹽10%-40%鉀鹽10% 40%鋇鹽20%-80%
本發(fā)明所述鈉鹽為NaN03、NaNO2、NaCl其中的ー種，或其中兩種以上的混合物。本發(fā)明所述鉀鹽為KN03、KN02、KC1其中的ー種，或其中兩種以上的混合物。本發(fā)明所述鋇鹽為Ba(NO3)2、BaSO4、BaCl2其中的ー種，或其中兩種以上的混合物。該方法采用ー價(jià)堿金屬硝酸鹽和硝酸鋇以一定比例配制而成的混合熔鹽對(duì)LED二次配光玻璃透鏡表面做離子交換，混合熔鹽組成可以為NaN03、Ba(NO3)2混合物，KNO3>Ba(NO3)2 混合物，NaNO3、KNO3 和 Ba(NO3)2 混合物。本發(fā)明在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法鍍20-50nm厚度的摻鑭或者摻鈰的ニ氧化鈦薄膜。離子交換后LED 二次配光玻璃透鏡的表面形成有效壓應(yīng)力層使透鏡機(jī)械強(qiáng)度能得到很大提高，同時(shí)Ba2+在高溫下能夠與透鏡表面不飽和鍵結(jié)合使表面更加緊湊，起到對(duì)表面鍵的修復(fù)從而改善表面的物理性能和化學(xué)性能；鍍的摻鑭或鈰ニ氧化鈦薄膜可以使透鏡具有高的可見光透過率和良好的光照超親水效果。經(jīng)本發(fā)明處理后的LED 二次配光玻璃透鏡具有高的顯微硬度、抗折強(qiáng)度、脆裂溫度、化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)具有降解污染物、抗菌殺菌和防霧自潔凈功能，故能廣泛應(yīng)用于增強(qiáng)LED ニ次配光玻璃透鏡的機(jī)械強(qiáng)度和使透鏡產(chǎn)生光照超親水性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I :離子交換使透鏡表面具有強(qiáng)的機(jī)械性能和穩(wěn)定的化學(xué)性。2 :透鏡表面鍍摻鑭或者鈰的薄膜提高透鏡的可見光透過率，同時(shí)使透鏡產(chǎn)生光照超親水性，即使透鏡具備降解污染物、抗菌殺菌和防霧自潔凈功能。離子交換后能形成較厚壓應(yīng)カ層阻止玻璃表面微裂紋的擴(kuò)張，本發(fā)明通過離子交換的方法對(duì)玻璃透鏡進(jìn)行處理提高其機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明使用ー價(jià)堿金屬硝酸鹽和ニ價(jià)堿金屬硝酸鹽相混合進(jìn)行離子交換，交換溫度較高，形成較厚表面壓應(yīng)カ層的同時(shí)Ba2+能結(jié)合磷酸鹽激光玻璃表面的不飽和鍵，對(duì)表面起到修復(fù)作用，改善透鏡表面的狀態(tài)，故其抗折強(qiáng)度、顯微硬度、脆裂溫度、化學(xué)穩(wěn)定性得到很大提高，同時(shí)采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜，使LED 二次配光玻璃透鏡具有高的可見光透過率和良好的光照超親水效果，從而具備降解污染物、抗菌殺菌和防霧自潔凈功能，該方法可以廣泛用于增強(qiáng)LED 二次配光玻璃透鏡的機(jī)械強(qiáng)度和使透鏡產(chǎn)生光照超親水性。


圖1-7為本發(fā)明實(shí)施例1-7處理后透鏡的可見光透過率示意圖。圖8-14為本發(fā)明實(shí)施例1-7處理后透鏡的紫外光照親水角變化示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :組成wt %NaNO310%KNO320%Ba (NO3) 2 70%交換溫度450°C 交換時(shí)間14小時(shí)其步驟如下第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第二步按所給比例配制NaN03、KN03、Ba(NO3)2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一歩處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿在溫度450°C交換14小時(shí)進(jìn)行離子交換。第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度20nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。實(shí)施例2 組成wt %NaNO320%KNO320%Ba (NO3) 2 60 % 交換溫度440°C交換時(shí)間15小時(shí)其步驟如下第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第二步按所給比例配制NaN03、KN03、Ba(NO3)2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一歩處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿在溫度440°C交換15小時(shí)進(jìn)行離子交換。第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度30nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。實(shí)施例3 組成wt %NaNO330 %
KNO330 %Ba (NO3) 2 40 %交換溫度430°C交換時(shí)間16小時(shí)其步驟如下第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。 第二步按所給比例配制NaN03、KN03、Ba(NO3)2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一歩處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿在溫度430°C交換16小時(shí)進(jìn)行離子交換。第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度40nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。實(shí)施例4 組成wt %NaNO325%KNO335%Ba (NO3) 2 40%交換溫度420°C交換時(shí)間17小時(shí)其步驟如下第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第二步按所給比例配制NaN03、KN03、Ba(NO3)2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一歩處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿在溫度420°C交換17小時(shí)進(jìn)行離子交換。第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度50nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。實(shí)施例5:組成wt %NaNO220 %KNO330%Ba (NO3) 2 50%交換溫度450°C交換時(shí)間14小時(shí)其步驟如下
第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第二步按所給比例配制NaN02、KN03、Ba(NO3)2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一歩處理后的LED 二次配光玻璃透 鏡放入離子交換器皿在溫度450°C交換14小時(shí)進(jìn)行離子交換。第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度20nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。實(shí)施例6 組成wt %NaNO330%KNO210%Ba (NO3) 2 60%交換溫度450°C交換時(shí)間14小時(shí)其步驟如下第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第二步按所給比例配制NaN03、KN02、Ba(NO3)2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一歩處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿在溫度450°C交換14小時(shí)進(jìn)行離子交換。第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度20nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。實(shí)施例7 組成wt %NaNO3 30%KNO3 40%BaCl2 30%交換溫度450°C交換時(shí)間14小時(shí)其步驟如下第一歩LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第二步按所給比例配制NaN03、KNO3> BaCl2混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將第一步處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿在溫度450°C交換14小時(shí)進(jìn)行離子交換。
第三步離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。第四步采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度20nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。表1、2是實(shí)施例1-7處理后的透鏡樣品的機(jī)械性能和相同材質(zhì)的未處理透鏡樣品機(jī)械性能之間的對(duì)比，顯示本發(fā)明處理后的碎裂溫度和顯微硬度有很大提高。表I本發(fā)明處理前后脆裂溫度對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種用于LED 二次配光玻璃透鏡的表面處理方法，其特征在于包括以下步驟 ①LED二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干； ②配制包括鈉鹽、鉀鹽、鋇鹽的混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將步驟①處理后的LED 二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿進(jìn)行離子交換，交換溫度420-450°C，交換時(shí)間14-17小時(shí)； ③離子交換后的LED二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于LED次配光玻璃透鏡的表面處理方法，其特征在干還包括以下步驟采用溶膠-凝膠法或真空蒸鍍法在離子交換后的LED 二次配光玻璃透鏡表面鍍厚度20-50nm的摻鑭或者鈰的ニ氧化鈦薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于LED次配光玻璃透鏡的表面處理方法，其特征在干所述混合熔鹽的重量配比 鈉鹽 10%-40% 鉀鹽 10%-40% 鋇鹽 20%-80%
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述用于LED二次配光玻璃透鏡的表面處理方法，其特征在于所述鈉鹽為NaN03、NaNO2、NaCl其中的ー種，或其中兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述用于LED二次配光玻璃透鏡的表面處理方法，其特征在于所述鉀鹽為KN03、KN02、KC1其中的ー種，或其中兩種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述用于LED二次配光玻璃透鏡的表面處理方法，其特征在于所述鋇鹽為Ba (N03)2、BaS04、BaCl2其中的ー種，或其中兩種以上的混合物。
全文摘要
一種用于LED二次配光玻璃透鏡的表面處理方法，包括①LED二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干；②配制包括鈉鹽、鉀鹽、鋇鹽的混合熔鹽放入離子交換器皿，然后將步驟①處理后的LED二次配光玻璃透鏡放入離子交換器皿進(jìn)行離子交換，交換溫度420-450℃，交換時(shí)間14-17小時(shí)；③離子交換后的LED二次配光玻璃透鏡用超聲波清洗并烘干。經(jīng)本發(fā)明處理后的LED二次配光玻璃透鏡具有高的顯微硬度、抗折強(qiáng)度、脆裂溫度、化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)具有降解污染物、抗菌殺菌和防霧自潔凈功能，故能廣泛應(yīng)用于增強(qiáng)LED二次配光玻璃透鏡的機(jī)械強(qiáng)度和使透鏡產(chǎn)生光照超親水性。
文檔編號(hào)C03C21/00GK102674708SQ20111006100
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者周崇嶺, 陳曉燕, 陳輝宇 申請(qǐng)人:上海衍易電氣設(shè)備科技有限公司