陳鷗波
江西盛匯光學科技協同創新有限公司總經理
《2018阿拉丁照明產業調研白皮書》關鍵配套材料 顧問
一、PC擴散板國內外技術現狀及應用現狀
隨著近十幾年LED產業的飛速發展，LED照明已全面普及并被人們接受，作為LED照明關鍵材料的擴散板也不斷的發展進步，PC擴散板作為高品質擴散材料在技術和應用方面也不斷進步和提升[1]。
PC擴散板的工藝技術水平：1. 用光擴散樹脂及PC樹脂共混改性，將折射率不同的兩種材質均勻分散成型，利用折射率差異實現光擴散[2];同時利用熱成型技術在PC板材成型的過程中在板材表面成型不規則的幾何表面，利用表面實現擴散。2. 在實現光擴散的同時，為了保證透光率，選用的擴散材料和PC材料均為光學級材料[3]。產品的表面成型使用設計的光學擴散表面而不是單純的毛玻璃表面。
目前國內外PC擴散板的生產企業較少，主要以國外企業為主，整體生產技術水平如下表一：
表一國內外整體生產技術水平
鑒于PC擴散板極佳的穩定性和安全性，目前歐美日等發達國家在商用照明、公共安全照明、交通工具及設施等領域都有著廣泛的使用;在中國及其他發展中國家使用比例極低[4]。在家用、辦公等一般照明領域應用情況更少。一方面PC擴散板成本較高，另一方面一般用PC擴散板生產企業少，市場有需求但因貨源找不到而降低要求。
二、國內PC擴散板技術和應用與國外的差異
PC擴散板的技術發展起源于歐美日等發達國家的原料廠商，起初是以配套LED背光顯示為目的研發誕生，隨著LED照明的發展PC擴散板在照明領域的應用也應運而來[5]。
目前國內外PC擴散板產品技術水平和應用領域如下表二：
表二 國內外PC擴散板產品技術水平和應用領域
PC擴散板目前多用于高品質LED照明產品，而該類產品多以出口為主，幾個原料大廠均以功能性PC擴散板為主，用于特殊要求市場[6];韓國及中國企業以LED照明領域為主。
國內外市場應用情況也大不盡相同。國外在交通設施及公共照明領域有明確安全規范要求，PC擴散板廣泛使用，在家用及辦公照明領域有部分壽命要求，PC擴散板也有較好用量[7];國內在交通設施及公共照明領域沒有明確的要求，部分使用PC擴散板，家用及辦公等一般領域沒有規范，PC擴散板極少使用。
三、PC擴散板當前存在的市場瓶頸
PC擴散板經過近十幾年的發展，雖然在高端應用領域占有一席之地，但是在家用、辦公等一般領域并未得到廣泛使用[8]。影響PC擴散板廣泛使用的因素有三點：
1. PC作為綜合性能最穩定的光學樹脂，有著極為廣泛的使用領域和市場需求量，而PC原料的生產技術掌控在國際寡頭手中，PC原料價格是一般通用塑料的2-4倍，成本高影響市場推廣。好的是國產PC原料逐漸起步。
2. LED燈具發展僅十幾年，除了交通設施及公共安全領域有要求和標準，LED產品并未規范和普及使用壽命和安全等理念[9]，沒有高標準，作為高品質光源標配的PC擴散板也推廣困難。
3.PC作為光學級樹脂，對加工技術有較高要求，一般板材生產企業沒有技術積累和儲備，不具備生產能力，PC擴散板的市場供應也有一定瓶頸[10]。
四、PC擴散板對LED照明產業的價值
PC光擴散板的產品理念
在LED照明逐漸普及的大環境下，PC光擴散板作為高品質光源的伴侶，協助實現LED照明高光效、安全阻燃、環保耐候等品質保障[11]。因此PC光擴散板能助力LED照明產品實現長壽命，并為LED照明產品安全性保駕護航，滿足人們美好的生活需要。長壽命聚碳酸酯的耐溫區間是零下60攝氏度到零上120攝氏度[14]，低壓熱變形溫度達到了零上135攝氏度左右，如此高的溫度區間讓采用主原料聚碳酸酯生產的PC光擴散板的穩定性大大增加，不受潮濕以及高低溫的影響，通過工藝添加抗UV助劑對聚碳酸酯改性還能增加PC光擴散板的耐候性，相對于其他的PMMA、PS擴散板，改性的PC光擴散板能在5-10年的使用過程中保持色差穩定[15]，不老化變質，用在燈具外殼上，能助力LED照明產品實現長壽命(圖一是QUV 抗老化測試)。
圖一 五年抗VU測試 圖二 UL94 VO認證
高安全性
聚碳酸酯(圖三)性能穩定，由于其分子結構化學鍵的特點，他的耐沖擊性也非常優異，采用聚碳酸酯生產的PC光擴散板耐沖擊性是玻璃的250倍，是PMMA/PS的50倍[16]。
圖三 聚碳酸酯分子結構
聚碳酸酯氧指數高，本身就是B1級工程材料，生產出來的PC光擴散板可以達到V2防火等級[17]，起到不助燃的功能，性能優于那些助燃的PMMA/PS擴散板;進一步通過在原材料聚碳酸酯里添加進口復合阻燃劑改性處理，實現了厚度0.8mm-2.0mm擴散板的V0級阻燃特性[19]，突破傳統的僅原料廠商在樹脂制造過程中實現該特性的瓶頸，大大提高了PC光擴散板的應用范圍，為LED照明產品實現更高的安全性提供助力，滿足了越來越多客戶的需求，為LED安全照明行業保駕護航(圖二是UL 94V0認證)。
五、PC擴散板最新的技術突破和創新
隨著LED照明產業的發展，PC擴散板的技術也在不斷革新，近年來取得新的突破：實現了通過表面微結構實現擴散功能為主，擴散粒子為輔的技術，代替了傳統的以擴散粒子實現光擴散的技術，不僅滿足LED照明燈具的高光效的同時，還賦予LED燈具照明防眩光功能[18]。LED燈具點亮照明的同時，會散發眩光，影響人們的舒適度，同時易引起疲勞，PC光擴散板通過表面微結構調整，將眩光消除，保護人們的健康(圖四是PC光擴散板的表面結構)。
圖四 防眩光PC光擴散板表面結構
六、PC擴散板未來技術和應用的發展趨勢
隨著LED照明產業的高速發展，LED照明產品已日漸成熟穩定，產品的要求也有從追求高光效、低成本逐漸轉變為追求光品質、光健康，作為高品質長壽命LED光源的伴侶[20]，PC擴散板的未來發展是要配合LED光源快速實現光品質、光健康的提升。
光品質是在LED燈具點亮照明的同時追求光的舒適度，降低甚至消除燈具發出的眩光提高品質[21];光健康是追求在LED照明實現照明的同時控制藍光、紫外光輻射強度，提供附加功能，減少光污染及賦予燈具改善環境的功能，保護人們的健康，滿足人們的美好生活需要。
七、如何通過PC擴散板提升光品質、光健康
光品質、光健康理念已逐漸深入人心，目前燈具照明行業朝著提高燈光的的舒適性和保護性來提高光品質、光健康的方向發展。
舒適性
目前燈具照明影響人們舒適度的主要還是眩光和LED頻閃，易造成人們疲勞以及視覺不舒適感，有三種解決方案來提高燈光舒適性：
1. 通過控制光源出光角度，傳統的燈出光角度是360°，眩光很強，目前市面上大部分燈具出光角度降到120°甚至更低，來降低眩光[22]。
2. 通過控制導光材料/ 燈罩的光學傳遞角度，通過導光板內部結構，改變光的傳遞方向，通過燈罩的表面結構，改變光的傳遞角度，從而降低甚至消除眩光。
3. 通過防眩光燈罩/ 面板實現均光同時控制燈聚光分布，達到降低眩光的目的。LED頻閃性主要還是從LED光源解決。
保護性
燈具影響人們健康的主要是藍光危害和紫外危害。LED發光體作為光源的燈具400nm-450nm的高能藍光，長時感受不僅造成人體不舒適，對人眼視網膜也有損傷。LED光源紫外線可以忽略，日光燈、節能燈等傳統光源有較明顯的紫外線輻射，380nm以下的紫外會對人體皮膚健康造成損傷，需要防護。
藍光危害主要通過光源、燈罩、輔助三個方面來解決：
1.光源解決，通過在在LED燈珠添加藍光吸收材料;
2. 輔助解決，通過在燈珠外安裝具有藍光吸收功能的透鏡;
3. 燈罩解決，通過在燈罩，面罩等擴散材料添加吸收助劑，可以降低15%-30%的藍光輻照強度。
紫外光危害主要是日光燈、節能燈等傳統光源存在的，目前廣泛采用的是通過在燈罩，面罩等擴散材料添加紫外吸收助劑，可以降低90-95%的紫外光輻照強度，保護人體健康。
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