CN102384372B - 覆盖有光学膜层的led面光源发光装置与制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，它包含LED点光源、发光器、散热器，其特征在于：所述的发光器，是指在外表面覆盖有光学膜层的光学透明实心几何体；所述的实心几何体，至少有一个外表面是入射面，至少有一个外表面是出光面；所述的光学膜层是指一种光学固态介质膜层；所述的LED点光源固定在散热器上，配置在发光器的入射面上。本发明覆盖光学膜层后，不仅能克服LED点光源产生的直接眩光，而且由于可以在发光器实心几何体外表面上直接生成光学膜层，极大的提高了面光源的发光强度，发光器导光效率可达到70％以上，而且拓展了LED面光源的功能。随着电子薄膜技术的发展，将会给LED面光源应用产品开拓更多的商机。

Description

覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置与制作方法
技术领域
本发明涉及一种LED光源，尤其是一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置与制作方法，可广泛应用于显示、照明、环保、医疗保健、背光源等与LED面光源相关的各技术领域。
背景技术
LED作为点光源发光体产生的直接眩光是一种严重的光污染源，为了克服点光源发光体产生的直接眩光，各种技术方案的LED面光源逐步进入照明领域。如用添加扩散剂技术制作的直下式LED面光源，用导光板技术(如用机械雕刻、印刷网点、激光雕刻、特殊导光板结构)制作的面光源。本人在“一种高照度面光源”(专利授权号200620101666.7)的专利中提出的一种面光源也是一种简单的技术方案。
正如中国发明专利CN100508222C披露的：现在已经出现的基于发光二极管的面光源器件的能量利用率仍然比较低。一方面是由于发光二极管制造技术本身还在不断发展，其功率效率(Wall-Plug Efficiency)尚有很大的提升空间；另一方面将发光二极管封装成实用的面光源器件的二次封装效率(简称二次效率)还比较低，而导光板的导光效率低是一个重要原因。导光板的导光效率定义为从导光板出光主面出射的总有效光通量占耦合进入导光板的总光通量的百分比。根据美国的Lumileds Lighting公司技术发布文档TP29中披露的数据，该公司的一种基于大功率发光二极管的面光源设计的二次效率最好为50％，其中导光板的导光效率约为60％。
导光效率主要决定于导光板的总体结构和散射机制层的散射原理和构造，美国专利U.S.Pat.No.5396350中提到传统的导光板的导光效率只有10％-20％。在这份专利和其他几份专利U.S.Pat.No.5461547、U.S.Pat.No.5359691、U.S.Pat.No.5854872中，分别提出了不同的导光板以及其散射机制层结构，并对导光板出射光的方向性和导光效率做出了不同程度上的改进。然而，根据学术期刊APPLIED PHYSICS LETTERS上第83期的文献《Highly-efficient backlight forliquid crystal display having no optical films》，现有的导光板的导光效率的最高水平只能够达到60％，其散射机制层为反射微棱镜阵列。这种导光板的无效出光更少，而且对有效出光的出光角度实现了更好的控制；但是它仍存在导光效率不高且制作困难、成本高等问题。现有的针对一次光源设计的导光板，都是在导光板与出射主面相对的主面上排列某种散射机制层，利用光线入射到散射单元改变原有的反射路径而从出射主面出射。尽管通过优化设计散射机 制层和散射单元可以最大化导光效率，但由于光线不可避免的会从与出射主面相对的主面透射出射而成为无效出射光，因此其导光效率存在一个原理性的上限而不能达到更高。现在已经出现的基于发光二极管的面光源装置，比如中国发明专利申请03101472.0和中国实用新型专利01267387.0中披露的面光源结构，其原理也和上述原理相似，因此难以突破上述的原理性导光效率上限。
而中国发明专利CN100508222C披露的面光源结构仍存在制作工艺复杂、成本高、功能单一、性价比低。在显示、照明、环保、医疗保健、背光源等与LED光源相关的各技术领 域还不能普遍推广使用。
本发明针对以上不足，根据几何光学、物理光学的透射、折射、反射原理及新电子 薄膜材料及薄膜制备工艺技术的迅速发展，提出了一种实施方便、能较大幅度的提高照度 及显色性能，制作工艺简单、成本低、性价比高，且还具有环保、杀菌、医疗保健、抗静电、多 功能的覆盖有光学膜层的LED面光源装置与制作方法。
发明内容
本发明是通过下述技术方案实施的：
—种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置,它包含LED点光源1、发光器2、散热器3，其特征在于：
所述的发光器2，是指在外表面覆盖有光学膜层的透明实心几何体4 ;实心几何体 4指的是由实体所填充的空间是实的空间的立体物（许超、黄丹编著2002年08月第1版 《立体构成》P10页）。
所述实心几何体4 :至少有一个外表面是入射面5，至少有一个外表面是出光面6 ； 入射面5指的是LED点光源1发光体的光线入射到实心几何体4内部的外表面。出光面6 指的是发光器2的光线从实心几何体4内部出射的外表面。
所述发光器2的实心几何体4外表面上，至少含有一层亚微米或纳米颗粒的介质膜材料 光学膜层，膜层厚度在91nm-5mm。
所述光学膜层是指一种固态光学介质厚膜层或功能性光学介质薄膜层；由于任何 光学膜层对光都会产生损失，从而降低了出光面6的发光效率及显示性能。为了减小光学 膜层光的损失，特别是对光的吸收损失，按现有的公知技术已可制作吸收率很小数值的光 学膜层应用在光学器件上，如浙江大学学报（自然科学版）P536页（第23卷第4期1989 年7月，《光热偏转光谱技术检测光学膜层的吸收率及其定标》陈文斌、施柏煊、黄学波）披 露的光学薄膜吸收率的测试结果：
特别是介质光学膜材料如《玻璃镀膜》(科学出版社出版1988年5月第1版〔列支敦士登〕H.K.普尔克尔著，仲永安、谢于深、吴予似译)P356页披露的数据：介质光学膜材料的基本特性是在光谱的相关区域内，其吸收很低(α＜103cm-1)。因此本发明的光学膜层是选用介质光学膜材料制成的光学膜层，在可见光时呈现α＜103cm-1的低数值光吸收系数，可基本满足各种不同LED面光源的要求。光学介质膜的材料及制作技术在高等学校教材《薄膜技术》(1991年10月第1版，王力衡、黄运添、郑海涛编著，清华大学出版社)、《光学薄膜》(1976年出版，《光学薄膜》编写组编写，上海人民出版社)、《光学薄膜技术》(2005年10月第1版，卢进军、刘卫国编著，西北工业大学出版社)、《新型电子薄膜材料》(2002年9月第1版，陈光华、邓金祥等编著，化学工业出版社)、《薄膜科学与技术手册》(1991年3月第1版，清华大学田民波、沈阳真空技术研究所刘德令编译，机械工业出版社)都有公开详细介绍，不再复述。本发明一个目的是将介质光学膜材料直接覆盖在LED面光源发光装置的发光器2外表面上，制成功能性光学介质薄膜层。另一个目的是发明一种将光学介质膜材料按不同的重量比分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体的聚合物中，覆盖在LED面光源发光装置的发光器2的外表面上，经过固化在发光器2外表面上制成固态光学介质厚膜层。
所述的LED点光源1固定在散热器3上，配置在发光器2的入射面5上。
随着LED技术的发展，LED点光源1可以是预制的LED点光源如SMD贴片，也可以用预制的LED线光源模组，焊接在印刷板上再固定在散热器上，配置在发光器的实心几何体入射面上。为了降低热阻、减少光衰，最优化的方法是直接将LED芯片集成绑定在散热器3上的LED线光源或扩展光源。作为白光照明应用，LED点光源可以用蓝光芯片激发黄色荧光粉，或用R、G、B芯片进行混光产生白光。
本发明的核心是用发光器2替代传统的导光板，因此需要对发光器2的制作给予详细说 明：
发光器2中实心几何体4的外表面，由于LED点光源1配置在发光器的位置及发光器2出光面出光的原理不同时，具有不同的功能。如图1：我们按功能将实心几何体4的外表面分为入射面5、出光面6、反射面7，反射面指的是实心几何体4将发光器2内部光线重新反射回发光器2内部的外表面。
本发明制作时实心几何体4不同的外表面必须覆盖不同的光学膜层。同样是出光面6，由于LED点光源1配置的位置不同，也必须覆盖不同的光学膜层。按目前业界对背光源入射光的位置不同所采用的侧入式与直下式两种背光方案所区分的方法，我们将发光器2按LED点光源1配置在发光器的位置不同，也分为侧入式发光器与直下式发光器两种，并说明如下：如图1a：实心几何体4是用有机玻璃板材制成的发光器，其几何形状为实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面。如LED点光源发光体配置在六面体的侧面，则此侧面为入射面5(如不配置LED点光源则作为反射面，因此图中只有两个入射面，其余两个侧面均为反射面)。六面体的两个平行外表面为出光面6(也可将其一个平行外表面作为出光面，则另一个平行外表面作为反射面)。发光器2为侧入式发光器，其指的是入射光线利用光的全反射进行传播，而通过破坏光的全反射条件从出光面出射光线的发光器。图1b中的发光器以侧面入射光线、利用光的全反射进行传播、几何体的平行面破坏光的全反射条件出射光则是侧入式发光器，其出光面6称为侧入式发光器出光面。
如图2a：实心几何体4是有机玻璃板材制成的出光器，其几何形状为实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面。如LED点光源发光体配置在六面体的一个平行面则此平行面为入射面5，另一个平行面为出光面6(其余侧面均为反射面7)。发光器2为直下式发光器，其指的是入射光线按直线进行传播，而将偏离入射光方向的散射光线出射的发光器。图2b中的发光器以几何体一个平行面按直线入射光线、几何体的另一个平行面的散射光线出射则是直下式发光器，其出光面6称为直下式发光器出光面。
本发明的又一目的是对不同光学功能的实心几何体4外表面，用公知的涂膜方法覆盖相匹配的光学膜层，使实现更高效率、更多功能的LED面光源成为可能。
1)本发明所述的入射面5是将发光体的有效光入射到实心几何体4内部，用普通的光耦合方法也可将大部分光入射到实心几何体4内部。但根据光学透射原理在入射面5还存在光的反射损失，当入射面5在实心几何体4的外表面中占的比例不大时可以不覆盖光学膜层；但是当入射面5光反射的损失影响了出光面6的发光效率及显示性能时，就需要覆盖光学膜层，提高LED点光源1发光体入射光的利用率，增加透射光，减少入射面5反射光的损失。这种性能的光学膜层按现有的公知技术已完全可实施，如光学器件中常用的增透膜、减反射 膜……。如图10，根据高等学校教材《薄膜技术》(1991年10月第1版，王力衡、黄运添、郑海涛编著，清华大学出版社)P111页披露的：早在1817年夫琅和费(Fraunhofer)就用酸蚀的方法制成了光学上的减反射膜，……最简单的增透膜是在玻璃表面上镀一层低折射率的薄膜……。P122页披露的：由以上讨论可得如下结论：
(2)n1d为λ/4时，反射率R有极值，且
R = ( n 0 n 2 - n 1 2 n 0 n 2 + n 1 2 ) 2
当n0＜n1＜n2时，R为极小值。n0＜n1＞n2时，R为极大。即镀低折射率的λ/4膜，可使R变小，达到增加透射光强的目的，所以这种膜称为增透膜。
(3)对于单层λ/4光学膜在光线从空气中垂直入射的情况，膜层材料的折射率n1是控制R的唯一因素，n1大则R大，n1小则R也小。且n1＝n2是增透或增反的一个分界线，n1＜n2时，膜的作用是增透……。P124页披露的：对于膜层光学厚度为λ/4的薄膜来说，如果 则可使反射率降为零。……如果镀在折射率为1.65的玻璃上，则中心波长的表面反射率可从6％降到0.5％左右。……P125页的介绍：对于折射率为1.52的基片，先沉积一层折射率为1.70、厚度为λ0/4的一氧化硅薄膜，这时n1＝n2 2/n3＝1.90，相当于基片的折射率从1.52提高到1.90。再镀上n1＝1.38的氟化镁膜刚好满足理想减反射的条件，使波长为λ0的反射光减至接近于零，光线几乎100％的透过玻璃。……如需要在较宽的范围或者在预定的几个波长消除反射，就需要制备宽带增透膜。……常用的三层增透膜其光学厚度为λ0/4-λ0/2-λ0/4……通常选择n1、n3使之满足n3 2＝n1 2n4，而n2可以根据情况适当选择。
由以上公知技术知道：反射损失理论上可接近于零，也可在较宽的范围或者在预定的几个波长消除反射损失。为了消除光波λ的反射损失，膜层的光学厚度必须是λ/4奇数倍(高等学校教材《薄膜技术》1991年10月第1版，王力衡黄运添郑海涛编著，清华大学出版社)。
另外根据公开的数据知道，人眼视觉在明亮的条件下，人眼对波长λ＝555nm的黄绿光最敏感；而在昏暗的条件下，人眼对波长λ＝507nm的光最敏感(《彩色电视照明原理与布光技巧》北京农业大学出版社1988年09月第1版施克孝于宝富著)。
本发明为了消除人眼视觉最敏感的光波λ的反射损失。对于实心几何体4外表面作为入射面则覆盖光学膜层的折射率小于实心几何体材料折射率的低折射率膜层8，膜层的光学厚度控制在(126nm-139nm)的奇数倍。就可以减少入射面对人眼视觉最敏感的光波的损失，使得LED点光源的有效入射光线经过光耦合极大部分进入发光器，从而提高了LED点光源的利用率，特别当入射面较大时更显得重要。
本发明进一步优选：覆盖的低折射率膜层8是宽带增透膜。宽带增透膜指的是多层增透膜，例如，选择MgF2(n1＝1.38)、ZrO2(n2＝2.1)、CeF3(n3＝1.62)的三层增透膜，膜的光学厚度为λ/4-λ/2-λ/4(λ为507nm-555nm)即膜的光学厚度为(126.75nm-138.75nm、253.5nm-277.5nm、126.75nm-138.75nm)的三层宽带增透膜。考慮到生产成本可将膜的光学厚度分别控制在126nm到139nm、253nm到277nm、126nm到139nm的三层宽带增透膜。在整个可见光范围可以减少入射面对人眼视觉最敏感的光波的反射损失。
2)本发明所述的反射面7在实心几何体4的外表面中主要是根据光学反射原理将发光器2内部的无效出光反射回实心几何体4的内部，然后再从出光面二次出射，而且还可对有效出光的出光角度实现更好的控制，使得出光更加均匀，进一步提高出光面的发光强度。这种性能的光学膜层按现有的公知技术已完全可实施，反射效率理论上可高达100％。
根据《光学薄膜》(《光学薄膜》编写组编写，上海人民出版社，1976年出版)P116页公布的数据：
表4.3ZrO2+SiO2多层反射膜的反射率nH＝1.90  nL＝1.46
原则上，这种膜系对某一波长，可以获得无限接近100％的反射率。
根据《光学薄膜技术》(西北工业大学出版社2005年10月第1版卢进军、刘卫国编著)P24页公开的研究结果：在讨论单层膜特性时已知道，在折射率为nG的基片上镀以光学厚度为λ0/4的高折射率(n1)膜层后，反射率增大。
如图10，根据高等学校教材《薄膜技术》(1991年10月第1版，王力衡、黄运添、郑海涛编著，清华大学出版社)。P122页披露的：由以上讨论可得如下结论：
(1)在光学零件上镀单层膜可改变其反射率。在光束垂直入射，膜的光学厚度n1d＝λ/4(或λ/4的奇数倍)时，反射率R随膜层折射率的变化最大。而光学厚度n1d＝λ/2(或λ/4的偶数倍)时，反射率R保持不变。……，镀高折射率的λ/4膜，可使R变大，达到增加反射光强的目的，这种膜就称为增反膜。
本发明采用的反射膜12，是ZrO2+SiO2多层反射膜膜系，其每层膜的光学厚度分别是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍。
本发明经过优选采用每层光学厚度均为λ/4(λ为507nm-555nm)即(507nm-555nm)/4，即(126.nm-138.75nm)的高、低折射率交替的介质多层膜，考虑到生产成本可将膜的光学厚度分别控制在126nm到139nm。这是因为从膜层所有界面上反射的光束，当它们回到前表面时具有相同位相，从而产生相长干涉。对这样一组介质膜系，能够得到更高的反射率，在理论上有望得到十分接近于100％的反射率。特别是增加了反射面对人眼视觉最敏感的光波的反射率。(《光学薄膜技术》西北工业大学出版社2005年10月第1版卢进军、刘卫国编著P24页)。
目前反射膜还常用玻璃微珠型反光膜，为使得出光更加均匀，根据《微棱镜型反光膜及其应用前景》(公路交通科技1998年3月第1期，王智和、王涪新、单明正(北京航空材料研究院))披露的原理，反射膜还可以用棱镜反射膜控制光的出光角度，达到出光更加均匀的目的。
本发明制作中如对反射膜要求不高，反射膜也可直接将预制成的反射率大于90％的反射膜片嵌入实心几何体反射面内，或粘贴在反射面上。
3)本发明所述的侧入式发光器出光面，根据光学原理，从图12光路可知，侧入式发光器是利用光的全反射原理进行光的传播，由光全反射原理知道当光线从折射率高的介质向折射率低的介质(如PMMA材料到空气)折射时，被折射的光以比入射光线较斜的角度发射，当入射角大于某一角度时，光线不能折射入空气中而会在出光面全部发生向内反射的现象。LED点光源1的光线经过光入射面全光耦合大部分直接透射入发光器内，在此过程中仅损耗较小的传输能量，同时根据光的全反射原理有效地传输光能。对于PMMA材料其透光率高达92％，雾度很小，具有很小的光吸收性，光可以沿着材料传递很长距离而衰减很小。但是光无法从出光面引出，因此侧入式发光器一方面是利用光的全反射原理进行光的传输，另一方面要求发光器的出光面反其道而用之，破坏光全反射的条件，干扰光的全反射光学要素改变光线的光路，才能使光线从出光面引出，形成光亮均匀的面光源。目前实际应用光学膜层还较少。
本发明的发光装置上，通过实验最简单的方法：对于实心几何体4外表面作为侧面入射式出光面。覆盖的是膜层折射率大于实心几何体的折射率，透光率＞90％，光学厚度是(507nm-555nm)/4的奇数倍。即(507nm-555nm)/4＝(126.75nm-138.75nm)奇数倍的高折射率膜层9，破坏了光全反射的条件，干扰光的全反射光学要素改变光线的光路(《光学薄膜》【光学薄膜】编写组编写，上海人民出版社，1976年出版，P5页)。使光线从出光面引 出，就可以提高出光面的发光强度。特别是增加了出光面对人眼视觉最敏感的光波的发光强度。
本发明经过多次试验的优化，选择折射率大于实心几何体的折射率，膜层光学厚度是126nm的奇数倍或139nm的奇数倍，透光率＞90％的功能性光学介质薄膜层；或是含有比面积大于50-250(m2/g)，平均粒径在5nm-15nm，考虑到生产成本可将膜的光学厚度分别控制在126nm的奇数倍到139nm的奇数倍，透光率＞90％的纳米二氧化钛光学膜层；或是将平均粒径在5nm-15nm、比面积大于50m2/g-250m2/g的纳米二氧化钛，按0.1％-5％的重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体中形成的聚合物光学固态介质厚膜层其膜层厚度在0.01mm-1mm，透光率＞90％，作为高折射率膜层9覆盖在实心几何体上。经检测膜层呈现1.8以上的折射率。出光面的透光率＞90％，发光强度大大提高。
4)本发明所述的直下式发光器出光面，与侧入式发光器的出光面完全不同，从图11光路可知，直下式发光器出光面6是利用光的直接透射进行光的传输，点光源发光体直接透射必然会产生直接眩光的光污染，因此直下式发光器出光面6应对透射光进行散射而将偏离入射光方向的散射光线作为出射光线的发光器，克服了直接眩光的光污染。
扩散膜又称散射膜在背光源上已开始应用如发明专利公开说明书公开号CN1453359A披露的光扩散膜就是其中的一种。
本发明通过实验对于实心几何体4外表面作为直下式出光面，最简便的方法是采用覆盖含有比环氧树脂或硅树脂折射率高，粒径大于可见光波长(0.38μm-0.78μm)的光扩散剂(如高纯度二氧化硅粉末、轻质硫酸钡)添加到环氧树脂等透明树脂。根据产品厚度规格及要求可以适当控制，按重量比1％-5％的比例分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体中成为聚合物，混合搅拌后覆盖在实心几何体出光面上进行固化，形成膜层厚度在1mm-3mm的扩散膜层10。增加光的散射，遮住发光源以及刺眼光源的同时，又能使整个出光面发出更加柔和，达到透光不透明的舒适效果。经检测膜层雾度＞80％，扩散率＞0.6，透光率＞80％。基本满足LED面光源的要求。
为了进一步提高面光源的光学性能在光学膜层中加入含有特殊波长的微粒，如荧光粉，可改善面光源的光学性能及物理性能。通过实验对实心几何体4的直下式发光器的出光面，覆盖的是将荧光粉(中心粒径D50是8μm-20μm)按重量比5％-30％的比例分散于光学透明环氧树脂或光学透明硅树脂母体的聚合物的厚膜层，膜层厚度在0.1mm-3mm。经检测膜层的出光面白光色温可得到控制，显色指数可达到90以上。进一步扩展了面光源的光学性能及物理性能。
5)本发明为了进一步扩展LED面光源发光装置的功能，在LED面光源发光装置的LED点 光源1中含有365nm-410nm波长的LED芯片时，对实心几何体4的出光面覆盖光触媒光学膜层11，就可以制成光触媒组件。LED面光源就是极好的光触媒灯具。
根据《照明手册》(科学出版社，2005年7月第1版[日]照明学会编，李农、杨燕译)P103～P105的公开披露：对于光触媒的研究，从20多年前开始至今，研究方向发生了多次变化。当光照射到TiO2上如果利用光触媒的强力氧化分解能力，可以抗菌、防尘、脱臭、净化环境。……为了使材料表面具有TiO2的自身清洁功能，可以将TiO2膜涂在玻璃等表面，或用含有分散TiO2粉末的涂料，钛的有机化合物溶液涂敷在玻璃等表面上……。
本发明经过试验对于实心几何体4外表面的光触媒膜膜层11采用的是含有比外表面积大于140m2/g、平均粒径5nm-15nm的纳米二氧化钛的光学膜层，其膜层的光学厚度为91.25nm的奇数倍到102.5nm的奇数倍。此时LED面光源发光装置的LED点光源1中含有365nm-410nm波长的LED芯片才会有明显的效果。
本发明通过实验经过优化在LED点光源1中含有365nm-410nm波长的LED芯片时，实心几何体4的出光面覆盖光触媒膜层11是将平均粒径5nm-25nm、比外表面积＞140(m2/g)的纳米二氧化钛，按0.1％～10％的重量比分散于环氧树脂或硅树脂母体的聚合物厚膜层，其膜层厚度在0.1mm-3mm。
经检测覆盖光触媒光学膜层的发光器：干燥后硬度为≥5H，净化效果达到：甲苯浓度降低80％，氨降解率≥80％，甲醛降解率≥80％，硫化氢≥90％以上，杀菌率≥98％。是极好的光触媒组件，可以净化空气、杀菌，成为极好的环保发光器。
综上分析，实心几何体4外表面覆盖不同的光学膜层。给提高LED面光源的发光强度及显色性能，扩展LED面光源的功能提出了一种可行方法。
近年来随着电子薄膜技术和探测、制备手段的提高，各种新的薄膜材料越来越多，人们的研究视野开始从宏观的微米量级扩展到介于宏观与微观(原子与分子)的纳米量级范围。当物质的颗粒处于几个到几十个纳米尺度时，其结构和性质既不同于单个原子和分子，也不同于有大量原子或分子组成的大块物质，出现了许多新的物理学效应。由于纳米颗粒与光波的波长及其他物理特性尺寸相当或更小，周期性边界条件遭到破坏，光的特性会呈现出新的小尺寸效应。纳米颗粒外表面原子数与体原子数之比增加，外表面与界面效应显著增强，特别是颗粒尺寸下降到很小时能带结构将发生改变，进而产生所谓的量子尺寸效应。本发明通过实验证明选择含有0.1％-10％亚微米或纳米颗粒复合材料的光学膜层，在波长507nm-555nm时的光特性呈现出新的物理学效应，基本上可达到基本满足各种不同LED面光源的要求。
随着电子薄膜技术的迅速发展，薄膜生成的方法也越来越多。本装置光学膜层的生成，均可采用常用的公知制备方法，如物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、喷射法、 溅射法、……等方法给予实现。(《薄膜科学于技术手册》机械工业出版社1991年3月第一版清华大学田民波、沈阳真空技术研究所刘德令编译)。
本发明的发光器实心几何体材料及几何形状的选择是按照光学原理及照明灯具的配光曲线需要进行选择的，一般均采用光学塑料如PMMA、PC、PS、SAN、CR-39、TPX、PET等光学玻璃、光学陶瓷。其几何形状是实心多面体、实心旋转体或实心多面体与实心旋转体相互结合成的实心几何体，如板状、管状、棒状及曲板状。
附图说明
图1a为本发明第一实施例一种无眩光LED平面光源的结构示意图，
图1b为本发明第一实施例覆盖高折射率膜层的侧入式发光器纵向剖视图。
图2a为本发明第二实施例一种多功能LED平面光源的结构示意图，
图2b为本发明第二实施例覆盖扩散膜层的直下式发光器纵向剖视图；
图2c为本发明第二实施例覆盖荧光粉扩散膜层的直下式发光器纵向剖视图；
图2d为本发明第二实施例覆盖光触媒膜层的直下式发光器纵向剖视图。
图3a为本发明第三实施例一种管状LED面光源结构示意图，
图3b为本发明第三实施例侧入式发光器纵向剖视图。
图4a为本发明第四实施例一种LED曲面光源的结构示意图，
图4b为本发明第四实施例侧入式发光器横向剖视图。
图5a为本发明第五实施例一种多功能LED柱状面光源的结构示意图，
图5b为本发明第五实施例覆盖反射膜的侧入式发光器纵向剖视图；
图5c为本发明第五实施例覆盖扩散膜层的侧入式发光器纵向剖视图；
图5d为本发明第五实施例覆盖光触媒膜层的侧入式发光器纵向剖视图。
图6为本发明第六实施例一种LED多面体面光源的结构示意图，
图7a为本发明第七实施例一种LED异形面光源发光器的结构示意图。
图7b为本发明第七实施例LED点光源的结构示意图。
图8a为本发明第八实施例LED面光源日光灯结构示意图，
图8b为本发明第八实施例光LED面光源日光灯发光器的纵向剖视图。
图9为本发明第九实施例LED光触媒球面灯的结构示意图。
图10为增透膜的光路分析图。
图11为本发明低折射率膜层8的光路分析图。
图12为本发明高折射率膜层9的光路分析图。
图中标注分别代表为：
1、LED点光源    2、发光器    3、散热器    4、实心几何体    5、入射面
6、出光面       7、反射面    8、低折射率膜层    9、高折射率膜层
10、扩散膜层    11、光触媒膜层    12反射膜层
本发明实施例：
实施例一：一种无眩光LED平面光源，如图1a，LED点光源1采用3528SMD贴片LED 90颗；焊接在长165mm、宽10mm的铝基印刷板上，先在散热器3上固定，然后配置在发光器2的入射面5上，发光器2的实心几何体4为长160mm、宽65mm、厚6mm的PMMA板材，其几何形状为用PMMA材料制成的实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面；LED点光源1配置在六面体的相对的两个侧面，则此发光侧面为入射面5，因此图中有两个入射面，其余两个侧面均为反射面。六面体的一个平行外表面为出光面6，则另一个平行外表面作为反射面7，此发光器是以侧面入射光线、几何体的一个平行面出光的侧入式发光器。出光面需覆盖高折射率膜层9。如图1b：因为PMMA材料的折射率n＝1491，所以选择折射率n＞1491的纳米材料，经过多次试验，选择平均粒径5nm，比外表面积50-250(m2/g)的纳米二氧化钛粉体，将其按0.4％的重量比均匀分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体的聚合物中，用溶胶-凝胶法覆盖在实心几何体出光面6上，在低于60℃的温度下、经过固化，在出光面6形成厚度在0.05mm的固态光学介质厚膜层，作为高折射率膜层9。覆盖时必须注意将实心几何体4的其他外表面给予掩蔽，同样入射面用公知的制备方法覆盖低折射率膜层8，反射面覆盖反射膜12时，也必须将实心几何体的其他外表面给予掩蔽，才能制成合格的发光器。
我们对用本实施例制成的LED面光源发光装置进行测试(为了实验方便我们不考虑入射光的损失，没有在入射面覆盖低折射率膜层8，也没有在反射面覆盖反射膜膜层12，仅用预制成的反射膜片粘贴在反射面7上。电源采用功率6W的恒流源，用1.5m积分球测试数据如下：
  LED面光源发光装置状态   光通量lm   亮度mcd/m2  发光强度mcd
  出光面不覆盖高折射率膜层   163.89   66  96
  出光面覆盖高折射率膜层层   422.34   148  271
  没有发光器时的总光通量   617.75   204  407.5
从测试数据可知：覆盖高折射率膜层后发光强度提高了1.82倍，亮度提高了1.24倍，光通量提高了1.58倍，发光器导光效率为70％以上，导光效率明显得到提高。(中国发明专利 CN100508222C披露的：导光板的导光效率定义为从导光板出光主面出射的总有效光通量占耦合进入导光板的总光通量的百分比。根据美国的Lumileds Lighting公司技术发布文档TP29中披露的数据，该公司的一种基于大功率发光二极管的面光源设计的二次效率最好为50％，其中导光板的导光效率约为60％)
本实施例当采用的纳米二氧化钛的比面积大于140(m2/g)，粒度在5nm-15nm，覆盖高折射率膜层9的发光器同时又是极好的光触媒组件，还可以净化空气、杀菌，成为极好的环保发光器。
实施例二：一种多功能LED平面光源，如图2a：发光器2的实心几何体4为PMMA板材，其几何形状为实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面；是有机玻璃板材制成的出光器，其几何形状为实心的多面体中的六面几何体，共有六个外表面。LED点光源1发光体配置在六面体的一个平行面上，则此平行面为入射面5，另一个平行面为出光面6，(其余侧面均为反射面7)，此发光器是以几何体一个平行面入射光线、几何体的另一个平行面出光即为直下式发光器。其出光面6为直下式发光器出光面，需覆盖扩散膜层10，如图2b：本实施例采用粒径大于0.78μm折射率1.61的高纯度二氧化硅粉末光扩散剂，添加到折射率1.544的透明环氧树脂中，在膜层厚度为3mm时，使用比例1％-2％。然后混合搅拌后用溶胶-凝胶法，覆盖在直下式发光器出光面，经过固化制成固态介质厚膜层。由于光扩散剂的直径比可见光的波长(0.38μm-0.78μm)大，所以分散在树脂里的足量的光扩散剂能有效的遮蔽光源，而相临两个光扩散粒子之间的距离很小。因此，产生多次散射，使耀眼的入射光变成亲和人眼的匀和柔光，达到透光不透明的舒适效果。
本实施例实际制作时，是在入射面覆盖MgF2(n1＝1.38)、ZrO2(n2＝2.1)、CeF3(n3＝1.62)，低折射率膜层8，膜的光学厚度控制在(126nm-139nm、253.nm-277nm、126nm-139nm)的三层宽带增透膜，使整个可见光范围内都有比较好的增透效果。进一步提高LED点光源发射光线的利用率，减少了入射面对人眼视觉最敏感的光波的反射损失。
本实施例实际制作反射膜层12是采用覆盖微棱镜型反光膜，可以控制有效出光的出光角度，达到出光更加均匀的目的。
为了改善面光源的色温和显色指数，出光面覆盖扩散膜层10，如图2c：LED点光源1使用将含有365nm-410nm波长的LED芯片直接集成绑定在散热器上的线光源(图中省略)覆盖扩散膜层10，或采用将荧光粉(中心粒径D50是8μm-20μm)添加到透明环氧树脂母体中，在膜层厚度为3mm时，按重量比12％-30％。混合搅拌后覆盖在直下式发光器出光面，经过固化制成固态光学介质厚膜层。由于荧光粉分散在树脂里既能有效的遮蔽光源，而相临两个光扩散粒子之间的距离很小。产生多次散射，又能利用LED芯片激发荧光粉提高发光效率，改善 面光源的色温和显色指数使耀眼的入射光变成亲和人眼的匀和柔光。
为了扩展面光源的功能出光面覆盖光触媒膜层11，如图2d：采用将比面积在50-250(m2/g)，粒度在5nm-15nm的纳米二氧化钛，在膜层厚度为1mm时，按0.1％-3％的重量比添加到透明环氧树脂母体中。然后混合搅拌后覆盖在直下式发光器出光面，经过固化制成固态光学介质厚膜层，通过从出光面发射出来的含365nm-410nm波长光线的辐射产生光触媒效果。
实施例三：一种管状LED面光源，如图3a：发光器2的实心几何体4为PMMA管材，其几何形状为实心的旋转体中的环状几何体。外表面是由内外二个曲面及二个底面组成，LED点光源1配置在环状几何体的一个底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，另一个底面为反射面7，环状几何体的内曲面为反射面7。环状几何体的外曲面为出光面6，此发光器是以环状几何体的一个底面入射光线、环状几何体外曲面出光的侧入式发光器。如图3b：本实施例反射面7覆盖反射膜层12，是采用ZrO2+SiO2多层反射膜膜系，其每层膜的光学厚度分别是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍。入射面5覆盖低折射率膜层8，出光面6覆盖高折射率膜层9，。本实施例覆盖的低折射率膜层8、高折射率膜层9、与以上实施例相同不再重复。
实施例四：一种LED曲面光源，如图4a：发光器2的实心几何体4为PMMA材料，其几何形状为部份旋转环状几何体，外表面是由二个平面、二个曲面及二个环面组成。LED点光源1配置在旋转环状几何体的一个侧平面，则此侧面为入射面5，图中只有一个入射面，环状几何体的外侧曲面为出光面6，其余各面均作为反射面7。此发光器是以环状几何体的侧平面入射光线、一个外侧曲面出光的侧入式发光器。如图4b：本实施例反射面覆盖反射膜层12，是采用ZnS+MgF2反射膜；或是ZrO2+SiO2反射膜。每层光学厚度均为λ/4(λ为507nm-555nm)即(507nm-555nm)/4(126.75nm-138.75nm)的高、低折射率交替的介质多层膜；入射面覆盖低折射率膜层8，出光面覆盖高折射率膜层9，本实施例覆盖的低折射率膜层8、高折射率膜层9、与以上实施例一样不再重复。
实施例五：一种多功能LED柱状面光源，如图5a：发光器2的实心几何体4为PMMA板材，其几何形状为实心旋转体中的圆台几何体，外表面是由上下两个底面及一个侧面组成。本实施例按不同用途有多种变化：
1)、如图5b：LED点光源1配置在圆台的下底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，圆台的上底面为反射面7，圆台的侧表面为出光面6。此发光器是以几何体的底面入射光线、侧表面出光的侧入式发光器。入射面覆盖低折射率膜层8，出光面覆盖高折射率膜层9，反射面覆盖反射膜层12。
2)、如图5c：LED点光源1配置在圆台的下底面，则此底面为入射面5，圆台的侧表面及上表面为出光面6，没有反射面。此发光器是以几何体的底面入射光线、侧表面和上底面出光的侧入、直下混合式发光器。本实施例入射面覆盖低折射率膜层8，一个出光面即侧表面覆盖高折射率膜层9，另一个出光面即上底面覆盖扩散膜层10。
3)、如图5d：实心几何体(4)是用导光技术，如用机械雕刻、印刷网点、激光雕刻、特殊导光板结构，制作的几何体(图中未画)，LED点光源1是含有365nm-410nm波长的LED芯片，配置在圆台的下底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，圆台的上底面为反射面7，圆台的侧表面为出光面6，出光面覆盖光触媒膜层11，。此发光器是以几何体的底面入射光线、侧表面出光的侧入式发光器。入射面覆盖低折射率膜层8，反射面覆盖反射膜层12。本实施例覆盖的低折射率膜层8、光触媒层11、反射膜层12，与以上实施例一样不再重复。
实施例六：一种LED多面体面光源，如图6：发光器2的实心几何体4为PMMA板材，其几何形状为实心多面体中的六棱柱，外表面是由上下二个底面及六个侧面组成。LED点光源1装置在六棱柱的一个底面，则此底面为入射面5，因此图中只有一个入射面，另一个底面为反射面7，其余六个侧面均为出光面6，此发光器是以几何体的一个底面入射光线、侧面出光的侧入式发光器。本实施例入射面覆盖低折射率膜层8，出光面覆盖高折射率膜层9，反射面覆盖反射膜层12。还有一种实施例即是：LED点光源1装置在六棱柱的一个底面，则此底面为入射面5，另一个底面及其余六个侧面均为出光面6，没有反射面，此发光器是以几何体的一个底面入射光线、各个侧面及另一个底面出光，所以为侧入、直下混合式发光器。本实施例覆盖的低折射率膜层8、高折射率膜层9、扩散膜层10、反射膜层12，与以上实施例一样不再重复。
实施例七：一种LED异形面光源，如图7a：发光器2的实心几何体4为PMMA材料制成的组合体，其几何形状为实心的旋转体中的环状几何体与实心的长方体的组合体，外表面是由十个平面、内外两个曲面及上下两个环面组成。如图7b：LED点光源1是预制的LED点光源模组，直接将LED芯片绑定在散热器3的光源模组装置。实施时直接将光源模组装置嵌入在组合体的四个内侧平面及一个下环面中，则此四个内侧平面及一个下环面为入射面5，因此图中共有五个入射面，组合体的一个外曲面、一个上环面及一个上平面为出光面6，其余各面均作为反射面7。此发光器是以几何体的四个内侧平面及一个下环面入射光线，上环面、外曲面及上平面出光的侧入直下混合式发光器。本实施例在入射面覆盖低折射率膜层8，上平面及外曲面出光面覆盖高折射率膜层9，环面出光面覆盖扩散膜层10，反射面覆盖反射膜层12。本实施例覆盖的低折射率膜层8、高折射率膜层9、扩散膜层10、反射膜层12，与以 上实施例一样不再重复。
实施例八：LED面光源日光灯，如图8a：发光器2的实心几何体4为PMMA材料，其几何形状为实心的部份环状旋转几何体，外表面是由二个平面、二个曲面及二个环面组成，此发光器是以环状几何体的两个侧平面入射光线、一个外侧曲面出光的侧入式发光器。LED点光源1是预制的LED点光源模组，直接将LED芯片绑定在散热器3的光源模组装置。实施时直接将光源模组配置在旋转环状几何体的两个侧平面，图中有两个入射面5，环状几何体的外侧曲面为出光面6，内侧曲面及其余各面均作为反射面7。如图8b：本实施例入射面覆盖低折射率膜层8，出光面覆盖高折射率膜层9或光触媒膜层11，反射面覆盖反射膜层12。本实施例覆盖的光学膜层与以上实施例一样不再重复。
实施例九：LED光触媒球面灯，LED点光源1是带有球面发光器罩的LED光触媒球面灯，如图9：，先将含有365nm-415nm波长的LED芯片直接绑定在散热器3的环平面上预制成的LED点光源模组，发光器2的实心几何体4为光学玻璃或光学陶瓷罩，其几何形状为实心多面体中的部分旋转球状几何体，发光器罩的厚度＞3mm，发光器外表面是由内外二个半球面及一个环平面组成。LED点光源1配置在几何体的环平面上，则此环平面为入射面5，因此图中只有一个入射面，一个内半球面为反射面7，一个外半球面为出光面6。实施时将光源模组配置在环平面入射光线、由外半球面出光。出光面覆盖光触媒膜层11是采用喷涂法将平均粒径5nm-15nm、比外表面积＞140m2/g的纳米二氧化钛的有机化合物溶液经过涂敷、成膜、干燥等工艺流程覆盖在外半球面为出光面6上其膜层的光学厚度控制在91.25nm的奇数倍到102.5nm的奇数倍。本实施例入射面覆盖低折射率膜层8，反射面覆盖反射膜层12。本实施例覆盖的光学膜层与以上实施例一样不再重复。LED光触媒平面灯，LED光触媒曲面灯，只是发光器2的几何形状不同不再重复。
通过对本实施例照明灯具的实用化试验表明，可大幅度地降低污染，减轻污染对光通量的影响，大大减少清洁的次数，还可以减少维护的费用。此外还确认了在室内涂有光触媒的照明灯具还具有除臭的效果，最引人注目的它的抗菌作用。光触媒在杀灭细菌的同时也会将毒素分解，这是其他抗菌剂所没有的功能。当考虑具有优越的抗菌、防尘光触媒反应时本发明LED面光源的应用将有一个非常广阔的领域，经检测覆盖有光触媒光学膜层的发光器：干燥后硬度为≥5H，净化效果达到：甲苯浓度降低80％，氨降解率≥80％，甲醛降解率≥80％，硫化氢≥90％以上，杀菌率≥98％。本实施例就是很好的光触媒组件，可以净化空气、杀菌，成为极好的环保发光器。
本发明覆盖光学膜层后，不仅能克服LED点光源产生的直接眩光，而且由于可以在发光器实心几何体外表面上直接生成光学膜层，极大的提高了面光源的发光强度，拓展了面光源 的功能，不仅可作为一种照明、显示灯具及背光源，而且还能净化空气、杀菌、抗静电，光疗、植物光照，制成LED净化灯具、LED杀菌灯具、LED抗静电灯具、LED光疗灯具、LED植物光照灯具。随着电子薄膜技术的发展，将会给LED面光源应用产品开拓更多的商机。
还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，它包含LED点光源(1)、发光器(2)、散热器(3)，其特征在于：
所述的发光器(2)，是指在外表面覆盖有光学膜层的光学透明实心几何体(4)；
所述的实心几何体(4)，至少有一个外表面是入射面(5)，至少有一个外表面是出光面(6)；
所述发光器(2)的实心几何体(4)外表面上，至少含有一层亚微米或纳米颗粒的介质膜材料光学膜层、不同的外表面覆盖不同的光学膜层：
对于实心几何体(4)外表面作为侧面入射式出光面，覆盖的是膜层折射率大于实心几何体的折射率，透光率>90％，光学厚度是(507nm-555nm)/4的奇数倍的高折射率膜层(9)，发光器(2)的导光效率>70％；
对于实心几何体(4)外表面作为直下式出光面，覆盖的是粒径大于0.78μm的二氧化硅或轻质硫酸钡分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，发光器的透光率>80％；
所述的LED点光源(1)固定在散热器(3)上，与发光器(2)的入射面(5)相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述的光学膜层是由一层以上的介质光学膜材料组成的功能性光学介质薄膜层；其膜层的光学厚度为91nm的奇数倍到195nm的奇数倍。
3.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述的LED点光源(1)中含有365nm～410nm波长的LED芯片，所述的实心几何体(4)的出光面，覆盖的是光触媒膜层(11)，所述的光触媒膜层(11)是将平均粒径5nm-15nm、比外表面积>140m2/g的纳米二氧化钛，按0.1％～10％的重量比分散于环氧树脂或硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在0.1mm～3mm；或是平均粒径5nm-15nm、比外表面积>140m2/g的纳米二氧化钛功能性光学介质薄膜层，其膜层的光学厚度为91.25nm的奇数倍到102.5nm的奇数倍。
4.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述实心几何体(4)侧入式发光器的出光面，覆盖的是高折射率膜层(9)，所述的高折射率膜层(9)是将平均粒径在5nm～15nm、比面积在50m2/g～250m2/g的纳米二氧化钛，按0.1％～5％的重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体中形成聚合物的光学固态介质厚膜层，其膜层厚度在0.01mm～1mm、透光率>90％、出光面导光效率>70％；或是折射率大于实心几何体的折射率，膜层光学厚度是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍、透光率>90％、出光面导光效率>70％的功能性光学介质薄膜层；或是含有比面积在50m2/g～250m2/g、平均粒径在5～15nm、其膜层光学厚度是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍、透光率>90％、出光面导光效率>70％的纳米二氧化钛光学膜层。
5.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述实心几何体(4)直下式发光器的出光面，覆盖的是扩散膜层(10)，所述的扩散膜层(10)是将光扩散剂按0.1％～5％的重量比分散于透明的环氧树脂或透明的硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在1mm～5mm、雾度>80％、扩散率>0.6、透光率>80％；或是将荧光粉按重量比5％～30％分散于光学透明环氧树脂或光学透明硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在0.1mm～3mm、荧光粉的中心粒径D50是8μm到20μm；或是将粒径大于0.78μm的二氧化硅或轻质硫酸钡，按1％～5％重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在1mm～3mm。
6.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述的入射面(5)，覆盖的是低折射率膜层(8)，所述的低折射率膜层(8)是折射率小于实心几何体材料折射率的入射膜，其膜层光学厚度是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍；或是MgF2、ZrO2、CeF3，膜的光学厚度分别为126nm到139nm、253nm到277nm、126nm到139nm的三层宽带增透膜。
7.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述的实心几何体(4)的反射面(7)，覆盖的是反射膜(12)，所述的反射膜(12)，是ZrO2+SiO2多层反射膜系，其每层膜的光学厚度分别是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍；或是每层光学厚度均为126nm～139nm的高、低折射率交替的介质材料多层反射膜；或是棱镜反射膜；或是嵌入在反射面(7)内的反射率大于90％的反射膜片；或是粘贴在反射面(7)上的反射率大于90％的反射膜片。
8.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述的实心几何体(4)是实心多面体、实心旋转体或相互结合成的异型实心几何体。
9.根据权利要求1所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，其特征在于：所述的LED点光源(1)是预制的光源模组或是直接将LED芯片集成绑定在散热器上的LED线光源或扩展光源。
10.一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，它是由发光器制作、光学膜层的配置、光学膜层覆盖加工、LED光源制作工艺组成，所述光学膜层是指一种固态光学介质厚膜层或功能性光学介质薄膜层：将介质光学膜材料直接覆盖在LED面光源发光装置的发光器(2)外表面上，制成功能性光学介质薄膜层，或是将光学介质膜材料按不同的重量比分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体的聚合物中，覆盖在LED面光源发光装置的发光器(2)的外表面上，经过固化在发光器(2)外表面上制成固态光学介质厚膜层；
其特征在于不同的外表面覆盖不同的光学膜层：具体操作工艺按下述步骤进行：
(1)选择符合要求的材料通过普通加工制成至少有一个外表面是入射面(5)，至少有一个外表面是出光面(6)的透明实心几何体(4)；
(2)将制成的实心几何体的出光面(6)按点光源(1)的配置位置不同，分成侧入式发光器，直下式发光器；所述侧入式发光器指的是入射光线利用光的全反射进行传播，而通过破坏光的全反射条件从出光面出射光线的发光器；所述直下式发光器其指的是入射光线按直线进行传播，而将偏离入射光方向的散射光线出射的发光器；
(3)按不同的出光面(6)，配置不同的光学膜层，侧入式发光器的出光面(6)配置膜层折射率大于实心几何体折射率的高折射率膜层(9)，所述高折射率膜层(9)是将平均粒径在5nm～15nm、比面积在50m2/g～250m2/g的纳米二氧化钛,按0.1％～5％的重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体中形成聚合物然后混合搅拌；直下式发光器的出光面(6)配置扩散膜层(10)，所述所述扩散膜层(10)是将粒径大于0.78um的二氧化硅或轻质硫酸钡，按1％～5％重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体形成聚合物然后混合搅拌；
(4)将配置好的光学膜层聚合物：用膜层生成方法覆盖在出光面(6)上经过固化，形成的固态光学介质厚膜层，固化温度低于60℃，覆盖时将实心几何体(4)的其他外表面给予掩蔽；
(5)选择符合要求的LED点光源(1)焊接在符合要求的的铝基印刷板上，先在散热器(3)上固定，然后配置在发光器(2)的入射面(5)上，即可制成导光效率>70％或透光率>80％的发光器。
11.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述发光器(2)的实心几何体(4)外表面上，至少含有一层亚微米或纳米颗粒的介质膜材料光学膜层，膜层厚度在91nm～5mm；所述的光学膜层是厚度在0.01mm～5mm的厚膜层，其厚膜层是将含有平均粒径在5nm～100nm的纳米二氧化钛或粒径大于0.78微米的二氧化硅或轻质硫酸钡分散于透明环氧树脂或透明硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层。
12.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述的光学膜层是由一层以上的介质光学膜材料组成的功能性光学介质薄膜层，其膜层的光学厚度为91nm的奇数倍到195nm的奇数倍。
13.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述的LED点光源(1)中含有365nm～410nm波长的LED芯片；所述的实心几何体(4)的出光面，覆盖的是光触媒膜层(11)，所述的光触媒膜层(11)是将平均粒径5nm-15nm、比外表面积大于140m2/g的纳米二氧化钛，按0.1％～10％的重量比分散于环氧树脂或硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在0.1mm～3mm；或是平均粒径5nm-15nm、比外表面积大于140m2/g的纳米二氧化钛功能性光学介质薄膜层，其膜层的光学厚度为91.25nm的奇数倍到102.5nm的奇数倍。
14.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述实心几何体(4)侧入式发光器的出光面，覆盖的是高折射率膜层(9)，所述的高折射率膜层(9)是将平均粒径在5nm～15nm、比面积在50mm2/g～250m2/g的纳米二氧化钛,按0.1％～5％的重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体中形成聚合物的光学固态介质厚膜层，其膜层厚度在0.01mm～0.05mm、出光面导光效率>70％；或是折射率大于实心几何体的折射率，膜层光学厚度是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍、出光面导光效率>70％的功能性光学介质薄膜层；或是含有比面积在50m2/g～250m2/g、平均粒径在5～15nm、其膜层光学厚度是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍、出光面导光效率>70％的纳米二氧化钛光学膜层。
15.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述实心几何体(4)直下式发光器的出光面，覆盖的是扩散膜层(10)，所述的扩散膜层是将光扩散剂按0.1％～5％的重量比分散于透明的环氧树脂或透明的硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在1mm～5mm、雾度>80％、扩散率>0.6、透光率>80％；或是将荧光粉按重量比5％～30％分散于光学透明环氧树脂或光学透明硅树脂母体中形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在0.1mm～3mm、荧光粉的中心粒径D5是8微米到20微米、或是将粒径大于0.78um的二氧化硅或轻质硫酸钡，按1％～5％重量比分散于光学透明的环氧树脂或光学透明的硅树脂母体形成聚合物的固态光学介质厚膜层，其膜层厚度在1mm～3mm。
16.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述的入射面(5)，覆盖的是低折射率膜层(8)，所述的低折射率膜层(8)是折射率小于实心几何体材料折射率的入射膜，其膜层光学厚度是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍；或是MgF2、ZrO2、CeF3，膜的光学厚度分别为126nm到139nm、253nm到277nm、126nm到139nm的三层宽带增透膜。
17.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述的实心几何体(4)的反射面(7)，覆盖的是反射膜(12)，所述的反射膜(12)，是ZrO2+SiO2多层反射膜系，其每层膜的光学厚度分别是126nm的奇数倍到139nm的奇数倍；或是每层光学厚度均为126nm～139nm的高、低折射率交替的介质材料多层反射膜；或是棱镜反射膜；或是嵌入在反射面(7)内的反射率大于90％的反射膜片；或是粘贴在反射面(7)上的反射率大于90％的反射膜片。
18.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述的实心几何体(4)是实心多面体、实心旋转体或相互结合成的异型实心几何体。
19.根据权利要求10所述的一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置的制作方法，其特征在于：所述的LED点光源(1)是预制的光源模组或是直接将LED芯片集成绑定在散热器上的LED线光源或扩展光源。
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Address after: 310053, Hangzhou, Zhejiang, Binjiang District, six and 368 Road, a building (North) on the third floor, room B3005

Applicant after: HANGZHOU FANFEI PHOTOELECTRICITY TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 502, room 1, unit 21, West Garden, 310012 West Garden, Wen two West Road, Zhejiang, Hangzhou

Applicant before: Wu Mingfan

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Granted publication date: 20150520

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