CN104359082A - 制造无机微结构led扩散器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体照明技术领域，具体为制造无机微结构LED扩散器的方法。本发明采用热压的方法在透光无机材料表面形成带配光的微结构，制造出耐老化的室外灯具用扩散器。具体制造方法是利用加热系统将透光无机材料加热到所需的软化温度，再采用耐高温模具压印无机材料，在已经软化的无机材料表面形成带有配光的微结构，最后将无机材料退火降温消除应力后，形成带有微结构配光且厚度分布在0.1~10mm之间的LED扩散器。本发明所述的扩散器由于采用的是无机材料，故可用于室外照明防止灯具老化；且具有配光微结构，可满足不同环境的照明需求。

Description

制造无机微结构LED扩散器的方法

技术领域

本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及制造无机微结构LED扩散器的方法。

背景技术

LED光源的一个严重缺点就是其点光源的特性。LED光源发光时会产生强光点，亮度很高，无法用眼睛直视。若一直生活在高亮度的LED光源周围，LED光源所形成的强光点会造成眩光，影响视觉功能。眩光在短期内会导致眼睛的不适和疲劳，而长期可能因蓝光危害会产生永久性的伤害。为避免LED的眩光问题，光学微结构光扩散器将LED的点光源均匀转换成面光源，从而使光线形成漫出射或漫反射，从而达到出光均匀的效果，这样整体的光源更均匀、柔和、饱满。光扩散膜不仅可提高LED光线的利用率，增加LED的亮度，更可减少光源使用量。一旦减少光源数目，液晶屏幕的耗电量以及热能的产生均会大幅降低，对于绿色环保有所帮助。此外，LED扩散器可替代目前使用的扩散膜，用于消除LED器件的眩光及点光源问题，可用于户外照明及交通照明、大尺寸液晶面板以及笔记本电脑的背光源、建筑装饰照明、汽车照明、家庭照明等。

微结构（microstructure）是一种必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能观察到的晶体结构中的种种非均一结构现象。例如各种晶格缺陷、畴结构、细微的出溶现象、结构双晶、调制结构等。

当前市面上具有微结构配光的LED扩散器是由有机材料通过热模具直接压印制造而来，将此种扩散器用于室外照明时，由于其抗老化性差导致灯具的寿命大为缩短，光通维持率低。由于无机材料的耐候特性好，所以采用透光无机材料制造的扩散器可广泛应用于室外照明，在达到照明需求的前提下可以大大提高灯具寿命减少维护次数。

随着LED光源在室外照明中的广泛应用，在灯具中使用无极材料扩散器可以防止灯具老化、增加出光量、提高光通维持率、延长寿命，并且本发明中的LED扩散器具有微结构配光，可以满足不同照明环境的照明要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造无机微结构LED扩散器的方法，扩散器表面带有的微结构可以实现LED配光，使光源在不同的环境中具有不同的配光曲线，以满足相关要求。

本发明提供的制造无机微结构LED扩散器的方法，其步骤为：首先，利用加热系统将透光无机材料加热到所需的软化温度，对透光无机材料进行高温软化处理；然后，利用表面有微结构的模具，在透光无机材料表面压印，形成带有配光的微结构；最后，对压印后的无机材料进行退火处理，以消除应力，得到耐老化的LED灯具扩散器。

所述扩散器采用透光无机材料，包括软玻璃、硬玻璃、钢化玻璃、石英玻璃等。所述散器厚度在0.1mm~10mm之间。

本发明中，所述的高温软化处理过程采用1个或多个工位，温度达到500-800 ℃，加热时间1~20 min；高温所用加热平台选用耐高温金属、金属合金、导热陶瓷等材料，加热方式可选用火焰、电炉丝、红外灯、电磁感应、等离子体、激光等技术。

本发明中，所述模具采用的材料选用耐高温的金属、金属合金、导热陶瓷等，材料的热膨胀系数与所述无机材料的相匹配；所述模具表面的微结构是通过激光雕刻、化学腐蚀、超精密机械加工、等离子体刻蚀、电子束加工、3D打印等技术形成的。

本发明中，所述模具可分成可拆卸的几部分，每部分的图案可改变且可自由组合。

本发明中，所述模具可以是平板式的，软化后的无机材料铺覆在压印平台上，利用压印的方法在无机材料表面形成微结构。

本发明中，所述模具可以是滚筒式的；固定模具位置，让软化后的无机材料在压印平台上移动，或固定压印平台上的材料，模具沿压印平台滚动，从而将滚筒上的微结构印在软化的无机材料上。

本发明中，所述压印平台可以是柔性的，通过计算机精密控制滚筒式模具的压力制成具有一定曲率的曲面扩散器。

本发明中，所述微结构配光可有多种类型，如：蝙蝠翼、窄光束、宽光束、图案等。

本发明中，还包括对压印后的无机材料进行退火处理，以消除应力，退火过程采用1个或多个工位，在350-550℃的温度下退火3~15分钟以消除无机材料的应力，然后逐步降温到室温。

本发明中所述的具有微结构配光的扩散器可以利用无极粘结材料或耐候紫外固化粘合剂粘结在平板玻璃表面。

本发明中所述扩散器由于利用的是无机材料，所以其具有很强的抗老化作用，可用于室外照明，同时它具有高透光率及高光通维持率的特点。

本发明中所述扩散器由于其表面的微结构配光，在达到特定配光要求后还能有效地控制眩光，还可以降低蓝光危害。

附图说明

图1为本发明的制造无机微结构LED扩散器的方法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

采用厚度1 mm的DM-308平板玻璃来制作微结构配光的LED扩散器，其制作流程如附图1所示：首先，将所述玻璃平板放置于陶瓷高温平台上，通过火焰加热方式分两个工位将玻璃平板逐级加热至600 ℃，使玻璃表面软化但不能出现熔融变形。然后，通过滚筒式模具在软化的平板玻璃表面印上具有配光的微结构，所述模具采用金属钼制成。钼的线膨胀系数约为5×10^-6/℃，与DM-308玻璃的线膨胀系数4.8×10^-6/℃相匹配。模具表面通过激光雕刻形成规律排布的微结构图案。最后，压印后的玻璃平板进入退火窑进行退火处理，在450 ℃退火5 min以消除玻璃材料中的应力，然后逐级降温到室温，形成所述无机微结构配光LED扩散器。所述扩散器可以利用无机粘结材料或耐候紫外固化粘合剂粘结在平板玻璃表面应用到LED灯具上，能够形成蝙蝠翼型的配光，并且可以降低LED光源的蓝光伤害。

该扩散器主要用于户外照明，在城市主干道或者支路的照明系统中利用这中带有微结构配光的灯具，不仅具有防老化的作用还可以达到国家关于道路照明的相关要求，且可以防止眩光减少交通事故。

Claims (10)

1. 制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于具体步骤为：

首先，利用加热系统将透光无机材料加热到所需的软化温度，对透光无机材料进行高温软化处理；所述透光无机材料，选自软玻璃、硬玻璃、钢化玻璃、石英玻璃；所述散器厚度在0.1mm~10mm之间；

然后，利用表面有微结构的模具，在透光无机材料表面压印，形成带有配光的微结构；

最后，对压印后的无机材料进行退火处理，以消除应力，得到耐老化的LED灯具扩散器。

2. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的高温软化处理过程采用1个或多个工位，温度达到500-800 ℃，加热时间1~20 min；高温所用加热平台选用耐高温金属、金属合金、导热陶瓷材料，加热方式选用火焰、电炉丝、红外灯、电磁感应、等离子体、激光技术。

3. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的模具的材料选用耐高温的金属、金属合金、导热陶瓷，材料的热膨胀系数与所述无机材料的相匹配；所述模具表面的微结构通过激光雕刻、化学腐蚀、超精密机械加工、等离子体刻蚀、电子束加工或3D打印技术形成。

4. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的模具可分成可拆卸的几部分，每部分的图案可改变且可自由组合。

5. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的模具是平板式的，软化后的无机材料铺覆在压印平台上，利用压印的方法在无机材料表面形成微结构。

6. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的模具是滚筒式的；固定模具位置，让软化后的无机材料在压印平台上移动，或固定压印平台上的材料，模具沿压印平台滚动，从而将滚筒上的微结构印在软化的无机材料上。

7. 根据权利要求6所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的压印平台材料是柔性的，通过计算机精密控制滚筒式模具的压力制成具有一定曲率的曲面扩散器。

8. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于退火过程采用1个或多个工位，在350-550℃的温度下退火3~15分钟以消除无机材料的应力，然后逐步降温到室温。

9. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的微结构配光类型有：蝙蝠翼、窄光束、宽光束或图案。

10. 根据权利要求1所述的制造无机微结构LED扩散器的方法，其特征在于所述的具有微结构配光的扩散器可利用无极粘结材料或耐候紫外固化粘合剂粘结在平板玻璃表面。