CN103791443A

CN103791443A - 光漫射板及其制造方法和包括光漫射板的led照明装置

Info

Publication number: CN103791443A
Application number: CN201310521782.9A
Authority: CN
Inventors: 李起渊; 金知满; 李在镐
Original assignee: Samsung Corning Precision Materials Co Ltd
Current assignee: Corning Precision Materials Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-05-14
Also published as: US20140119050A1; TWI526719B; TW201430401A; KR101454757B1; KR20140054510A; JP2014089450A

Abstract

本发明提供了一种光漫射板、一种制造该光漫射板的方法以及一种包括该光漫射板的发光二极管（LED）照明装置。光漫射板使入射光被其漫射和散射而允许入射光穿过。光漫射板由其中形成有使入射光漫射和散射的晶体的结晶化玻璃制成。

Description

光漫射板及其制造方法和包括光漫射板的LED照明装置

本申请要求在2012年10月29日提交的第10-2012-0120075号韩国专利申请的优先权，通过引用将该韩国专利申请的全部内容包含于此以用于全部目的。

技术领域

本发明涉及一种光漫射板、一种制造该光漫射板的方法以及一种包括该光漫射板的发光二极管（LED）照明装置，更具体地，涉及一种使入射光被其漫射和散射而允许入射光穿过的光漫射板、一种制造该光漫射板的方法以及一种包括该光漫射板的LED照明装置。

背景技术

通常，白炽灯或荧光灯广泛用于室内或室外的照明灯。白炽灯或荧光灯具有寿命短和功耗高的缺点。另外，近来已经开发了使用卤族元素循环（halogen cycle）的碘灯、高效卤化物灯、阴极放电灯等。电致发光（EL）灯是具有晶体发光结构的表面光源，并且作为下一代光源而更受欢迎。然而，由于诸如效率、光源装置等的问题，导致EL灯没有进入实际应用的阶段。

因此，使用发光二极管（LED）的照明装置被开发出来并得以广泛分布。LED具有结构简单、适于大量生产、抗振动以及寿命长的优点。另外，由于LED在施加处于阈值的或更高的电压的瞬间产生光，因此LED具有快的响应速度。

然而，由于使用LED的照明装置均由大量的LED组成，因此使用LED的照明装置具有功耗增大和产生大量热的问题。另外，LED照明装置包括使从LED光源发射的光散射和漫射的光漫射板。然而，问题在于光漫射板使亮度降低以及在较大的照明装置中亮度的均一性降低得较多。另外，由于LED照明装置的结构限制，难以减小它们的厚度。

现在将给出对在LED照明装置中使用的光漫射板的更详细的参考。

通常，通过挤压聚苯乙烯（PS）或聚碳酸酯（PC）来制造光漫射板。折射率与光漫射板的折射率不同的空隙或漫射剂分布在光漫射板内部。光漫射板内部的空隙或漫射剂折射或反射进入光漫射板的光。具体地，当足够量的空隙或漫射剂存在于光漫射板的内部时，已经进入光漫射板的光在光漫射板内部被折射和反射足够的次数之后散射。因此，当已经进入光漫射板的光射出光漫射板时，光的强度被均一化，并且光的发散角增大。然而，已经进入光漫射板的一部分光在光漫射板内部被空隙或漫射剂折射和反射的同时被空隙或漫射剂吸收。因此，在光穿过光漫射板时，发生光损失。

另外，公开号为2012-32441的日本特开专利公告披露了应用糊料来制造漫射板的发明，其中通过在玻璃基底上混合两种具有不同的折射率的粉末来制备糊料。然而，在该相关领域中，由于糊料中的有机物质未充分降解而可能发生问题。另外，在粘合剂烧尽的过程中可能产生有害物质，这样存在有问题。

提供在本发明的背景部分中公开的信息仅为了对本发明的背景的更好的理解，而不应该被认为是对上述信息形成本领域技术人员已经知晓的现有技术的承认或任何形式的建议。

发明内容

本发明的不同的方面提供了一种光漫射板、一种制造该光漫射板的方法以及一种包括该光漫射板的发光二极管（LED）照明装置，更具体地，涉及一种具有高亮度和高亮度均一性的光漫射板、一种制造该光漫射板的方法，以及一种包括该光漫射板的LED照明设备。

在本发明的一个方面，提供了一种所述光漫射板使入射光被其漫射和散射而允许入射光穿过允许入射光穿过、的光漫射板。所述光漫射板由其中形成有漫射和散射入射光的晶体的结晶化玻璃制成。

根据本发明的实施例，在结晶化玻璃中形成的晶体的尺寸（直径）范围可以从0.01μm至0.1μm。

光漫射板的表面粗糙度（RMS）可以是1μm或更小。

光漫射板的可见光（380nm～780nm）透射率可以是50%或更大。

在本发明的另一个方面，提供了一种制造使入射光被其漫射和散射而允许入射光穿过的光漫射板的方法。所述方法包括下面的步骤：准备透射率为85%或更大的玻璃，所述玻璃能够通过热处理而结晶；以及通过将所述玻璃加热至范围为900℃至1000℃的温度来对所述玻璃进行热处理，由此使所述玻璃结晶。

在本发明的又一个方面，提供了一种发光二极管照明装置，所述发光二极管照明装置包括：导光板，用于引导光；发光二极管光源，设置在导光板的一侧处以朝向导光板发射光；以及光漫射板，设置在导光板的光通过其辐射出的一个表面上，光漫射板漫射并散射光。光漫射板由其中形成有使从导光板进入的光漫射并散射的晶体的结晶化玻璃制成。

根据本发明的实施例，导光板可以通过其两个表面辐射光，光漫射板可以包括设置在导光板的两个表面上的光漫射板。

形成在结晶化玻璃中的晶体的尺寸范围可以为0.01μm至0.1μm。

光漫射板的表面粗糙度可以是1μm或更小。

根据本发明的实施例，由于光漫射板由晶体玻璃制成，所以光漫射板可以提高从其释放的光的亮度和亮度均一性，并且具有高的透射率。

另外，能够减小LED照明装置的厚度并从一个或两个表面发射光。

本发明的方法和设备具有其他的特征和优点，这些特征和优点将从包含于此的附图中和共同用于解释本发明的特定原理的本发明的以下的详细描述中而明显或者在附图和以下的详细描述中阐述。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的光漫射板的制造方法的示意性流程图；

图2是示出了在导光板、一块普通玻璃和一块结晶化玻璃结晶之前和之后根据视角的亮度测量的曲线；

图3是对比根据加热温度的结晶化玻璃块的亮度测量的图片；

图4是示出了根据本发明的实施例的LED照明装置的概念剖视图。

具体实施方式

现在将详细参照根据本发明的光漫射板、制造光漫射板的方法以及包括该光漫射板的发光二极管（LED）照明装置，在附图中示出并在以下描述了本发明的实施例，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。

在本文中，应该参照附图，其中，在不同的附图中使用相同的附图标记和符号来表示相同的或者相似的组件。在本发明的下面的描述中，当包含于此的已知的功能和组件的详细描述可能使得本发明的主题不清楚时，将省略对它们的详细描述。

根据本发明的实施例的光漫射板使从光源发射的光被其漫射和散射而能够使光穿过，并且可以由其中形成有能够使入射光漫射和散射的晶体的结晶化玻璃制成。

结晶化玻璃是指构成玻璃的分子的阵列由于再次加热而被多晶化的玻璃。

这些晶体漫射并散射已经进入光漫射板的光，使得光以大的发散角和均一的强度射出光漫射板。

因为根据本发明的光漫射板由晶体玻璃制成，所以光漫射板可以提高射出光漫射板的光的亮度和亮度的均一性。另外，因为根据本发明的光漫射板由玻璃制成，因此它是高度透射的。优选的是，根据本发明的光漫射板的透射率是50%或者更大。

优选的是，在结晶化玻璃中形成的晶体的尺寸在0.01μm至0.1μm的范围。当晶体的尺寸超过0.1μm时，从光源发射的光可能不能有效地穿过这些晶体。相反，当晶体的尺寸小于0.01μm时，从光源发射的光可能不能被有效地散射。

另外，根据本发明，优选的是，光漫射板的表面粗糙度是1μm或更小。

当光漫射板用于发光二极管（LED）照明装置等时，光漫射板附着到导光板。在这种情况下，优选的是，在光漫射板和导光板之间不存在气隙。

图1是示出了根据本发明的实施例的制造光漫射板的方法的示意性流程图。

参照图1，根据本发明的实施例的制造光漫射板的方法包括：步骤S100，准备一块透射率为85%或者更大并且在被热处理时结晶的玻璃；以及步骤S200，通过在范围为900℃至1000℃的温度下加热所述一块玻璃进行热处理来使所述一块玻璃结晶。

为了制造使从光源等发射的光被其漫射和散射而允许光穿过的光漫射板，准备的是透射率为85%或更大并通过热处理结晶的玻璃。优选的是，玻璃的透射率在热处理之前更大，这是因为当玻璃由于热处理而结晶时，玻璃的透射率减小。

然后，通过将玻璃加热至范围为900℃至1000℃的温度进行热处理来使玻璃结晶。

表1呈现了在导光板、一块普通玻璃和一块结晶化玻璃结晶之前和之后根据视角的亮度测量，图2是示出了相同内容的曲线。

表1

注释）

VA¹⁾：视角；

LGP²⁾：导光板；

BC³⁾：结晶之前。

如从表1和图2所明显的是，可以理解，导光板的亮度和普通玻璃的亮度大大低于结晶化玻璃的亮度。还可以理解的是，未经过通过加热的热处理的玻璃的亮度和加热至850℃或更低的温度的结晶化玻璃的亮度低于根据本发明的结晶化玻璃的亮度。

图3是对比根据加热温度的结晶化玻璃块的亮度测量的图片。

如图3中所示，当结晶化玻璃在600℃的温度下热处理时，结晶化玻璃几乎不能释放光。当结晶化玻璃在1100℃的温度下热处理时，从结晶化玻璃释放的光的亮度非常低。在图3中，黑背景表示导光板。

参照图4，根据本发明的实施例的LED照明装置包括导光板100、LED光源200和光漫射板300。

导光板100将已经从设置为与导光板100的一侧相邻的LED光源200发射的光引导到光漫射板300。

优选的是，导光板100由折射率比外部气隙的折射率低并且光学透明的聚合材料制成，例如，由丙烯酸酯单体或聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、丙烯酸类聚合物制成。由于导光板100的折射率低于外部气隙的折射率，所以已经从LED光源200通过侧表面进入导光板100的光在因在不射出导光板100的情况下被完全内部反射而沿着水平方向传播的同时分布在导光板100的内部。

由于根据本发明的实施例的LED照明装置是侧部发射类型而不是顶部发射类型，所以与LED设置在导光板的整个区域之上的现有技术的LED照明装置中使用的每单位面积的LED的数量相比，在本发明的LED照明装置中使用的每单元面积的LED的数量可以减少。因此，能够将操作该LED光源所需的功耗和由此导致的热量产生最小化，降低制造成本并减小厚度。

反射图案可以形成在导光板100的与光出射所经过的表面（光发射表面）相对的一个表面上，即，与设置有光漫射板300的表面相对的一个表面上。反射图案将从LED光源200进入的光朝向光发射表面反射。即，能够使得从LED光源200进入的光仅通过光发射表面和一个侧表面出射，而不沿着与光发射表面相反的方向出射，由此防止了光的损失。

LED光源200是设置在导光板100的侧部处并朝向导光板100发射光的光源。优选的是，LED光源200包括以阵列的形式布置的多个LED。

光漫射板300实施为这样一块结晶化玻璃，即，结晶化玻璃设置在导光板100的光通过其出射的一个表面上，并且使入射光被光漫射板漫射和散射而允许入射光出射，晶体形成在光漫射板300中。

光漫射板300使从导光板100进入的光被其漫射和反射而允许光出射，从而能够以大的发散角度出射均一强度的光。

由于光漫射板300由结晶化玻璃制成，所以能够提高通过LED照明装置出射的光的亮度和亮度均一性。

如上所述，优选的是形成在结晶化玻璃中的晶体的尺寸范围为0.01μm至0.1μm。

另外，优选的是，光漫射板300的表面粗糙度是1μm或更小，以防止在导光板100和设置在导光板100的一个表面上的光漫射板300之间存在气隙。

另外，在根据本发明的实施例的LED照明装置中，导光板100可以构造为通过两个表面辐射光，并且光漫射板300可以设置在光出射所经过的导光板100的两个表面上。

利用这样的结构，本发明的LED照明装置可以通过两个表面辐射光。在这样的情况下，由于导光板100不需要通过仅一个表面辐射已经从LED光源进入的光，所以导光板100可以实施为不具有反射图案的导光板。

已经给出了结合附图的对本发明的特定示例性实施例的以上描述。它们不意图是穷尽的或者将本发明限制为所公开的精确形式，并且明显的是，在以上教导的启示下，本领域普通技术人员能够进行许多修改和变化。

因此，本发明的范围不意图局限于前述的实施例，而是由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种光漫射板，所述光漫射板使入射光被其漫射和散射而允许入射光穿过，所述光漫射板包括形成有使入射光漫射和散射的晶体的结晶化玻璃。

2.根据权利要求1所述的光漫射板，其中，在结晶化玻璃中形成的晶体的尺寸在从0.01μm至0.1μm的范围。

3.根据权利要求1所述的光漫射板，其中，光漫射板的表面粗糙度是1μm或更小。

4.根据权利要求1所述的光漫射板，其中，光漫射板的可见光透射率是50%或更大。

5.一种制造光漫射板的方法，所述光漫射板使入射光被其漫射和散射而允许入射光穿过，所述方法包括：

准备透射率为85%或更大的玻璃，所述玻璃能够通过热处理而结晶；

通过将所述玻璃加热至范围在900℃至1000℃的温度来对所述玻璃进行热处理，由此使所述玻璃结晶。

6.一种发光二极管照明装置，所述发光二极管照明装置包括：

导光板，用于引导光；

发光二极管光源，设置在导光板的一侧处以朝向导光板发射光；以及

光漫射板，设置在导光板的一个表面上，光漫射板漫射并散射光，光通过所述一个表面向外辐射，

其中，光漫射板包括形成有使从导光板入射的光漫射和反射的晶体的结晶化玻璃。

7.根据权利要求6所述的发光二极管照明装置，其中，导光板通过其两个表面辐射光，光漫射板包括设置在这两个表面上的光漫射板。

8.根据权利要求6所述的发光二极管照明装置，其中，形成在结晶化玻璃中的晶体的尺寸在从0.01μm至0.1μm的范围。

9.根据权利要求6所述的发光二极管照明装置，其中，光漫射板的表面粗糙度是1μm或更小。