LED照明產品或將步入納米時代 擴大產品應用空間

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，大約等于頭發直徑的百分之一。這些納米顆粒可同時裝載各種東西,例如量子點和藥物。量子點是非常細微的半導體材料。當半導體材料被縮小至非常非常細小、直徑只有幾個納米大小的顆粒時，這些顆粒的特性出現很大的變化,變得很像原子。科學家把它們稱為量子點或人工原子。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域，從通常的關于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統，是一種典型人介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒(納米級)后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時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高的電阻系數，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(膜層厚度為1nm-1μm)，其絕緣性將會表現出來，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生、預防電器品電子電路塵爆及絕緣等特點。目前大多數LED燈板制造商會使用凡立水作為絕緣漆，凡立水的熱傳導效率遠不及納米二氧化鈦，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面影響。而且近年來對材料的特性也要求日益嚴苛，如抗濕性、抗化性、抗溶劑性、抗熱性以及環保要求等，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溶劑，對于操作人員及環境有潛在性的影響。

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。并可配備獨特的拋動、旋轉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，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作。以相同方法測試未經絕緣處理的印刷電路板，發現印刷電路板在水中發生短路無法運作。(見Fig.1及Fig.2)納米微粒由于小尺寸效應使它具有常規大塊材料不具備的光學特性，如光學非線性、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的依賴關系。由微觀觀點，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，有一部份的光會產生散射現象，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的光線變成穿透介質，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，可降低介質材料的相對折射率，使得整體反射率下降(見Fig.4);特別要強調的是，反射率雖下降 3.5%，但反射率相對質則下降40%以上。目前市場上現有的透鏡其材質良莠不齊，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。根據上述資料顯示，在LED專用透鏡表面涂布TiO2，即可改善有機玻璃透鏡的發光效率及光分布。納米TiO2可經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，除了在表面產生氧化性活性物質，以及氧化分解