CN105444120A - 基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的led面板灯 - Google Patents

基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的led面板灯 Download PDF

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罗来平
彭诗凡
冯国灏
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    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/08—Refractors for light sources producing an asymmetric light distribution

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明涉及LED技术领域，尤其涉及基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，它包括高散热透光扩散板，所述高散热透光扩散板在基底上设置有3~4层纳米颗粒光学薄膜层作为渐变折射率层，渐变折射率层上设置有对应波长量级的纳米粒子，可提高光透过率以降低光扩散系统的光损失，节省电能，其较高的光扩散率能提高LED光源的照明、成像、显色效果，抑制莫尔条纹的形成，保护视力。

Description

基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯
技术领域
本发明涉及LED技术领域，尤其涉及基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯。
背景技术
LED照明产业被誉为是人类照明史上的又一次飞跃，作为第四代电光源，被赋有“绿色照明光源”之称，具有体积小、低电压、寿命长、电光转换效率高、响应速度快、节能、环保等优良特性。中国目前节能环保的压力巨大，因而发展LED照明产业意义重大，随着能源紧缺问题越来越突出，LED重要性和市场空间更加显着，最终必将取代传统的白炽灯、卤钨灯和荧光灯而成为21世纪的新一代光源。
按有关国标的技术规范，就LED照明的光学设计而言，需解决光通量、整体能效、颜色均匀性、色温、显色指数、光强分布、眩光限制等诸多问题。人眼对短波长蓝光比较敏感，短波长蓝光使人眼瞳孔收缩，在相同照度水平下，高色温光看起来比低色温光更亮，这也是大功率白光LED芯片制造及封装时将材料发光光谱调制成较高色温的原因之一，可以得到更高的光效及视觉亮度。但从光辐射防护的角度而言，短波长蓝色强光会造成目眩不适。蓝光能够穿过角膜和晶状体，可能加速视网膜黄斑区细胞的氧化，甚至灼伤视网膜黄斑。婴幼儿在出生时视网膜黄斑还没有形成，因此蓝光很容易穿过角膜和晶状体对婴幼儿视网膜造成永久伤害。
扩散板是将光在传播路径中的衍射、折射、反射、散射有效组合，满足较高的光扩散率，使得LED点光源不至于在液晶面板上成像，形成“排骨纹”。另外，扩散板必须有较高的光透过率、扩散率、稳定的色温和显色指数，要达成这一系列技术目标，需要采用新型材料及特殊的表面处理方法。然而现有技术还不能满足LED-TV液晶背光照明及LED室内外照明等较高光学指标的应用要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，可提高光透过率以降低光扩散系统的光损失，节省电能，其较高的光扩散率能提高LED光源的照明、成像、显色效果，抑制莫尔条纹的形成，保护视力。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明所述基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，它包括高散热透光扩散板，所述高散热透光扩散板在基底上设置有3~4层纳米颗粒光学薄膜层作为渐变折射率层，渐变折射率层上设置有对应波长量级的纳米粒子。
进一步的，所述基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯包括以下生产步骤：
第一步，在光学理论分析的基础上，对光散射聚合物的材料结构进行精确的仿真模拟设计，提出最佳的材料结构模型；定制生长均匀粒和真球形的光散射粒子，将其均匀于光散射聚合物基质中，并注塑成型为高散热透光扩散板；
第二步，利用磁控溅射斜角蒸镀工艺，在注塑成型的高散热透光扩散板基底上形成多孔的纳米柱阵列膜层，并通过调整蒸镀斜角调整材料折射率，蒸镀一系列渐变折射率膜层后，得到可见光区为380nm~780nm宽角度的减反射光学薄膜。
优选的，所述第二步中，在高散热透光扩散板基底上进行镀膜，首先沉积出与其折射率接近的膜层，接着折射率较前一层低的膜层再覆盖上去，依次类推，直到最后与空气接触的是折射率最小的一层薄膜；同时控制蒸镀温度，保证高散热透光扩散板不发生形变性状变化。
优选的，所述渐变折射率层上设置的纳米粒子形成材料表面，对材料表面进行刻蚀制作周期性的渐变折射率结构。
进一步的，所述渐变折射率层上设置的各纳米粒子之间为间隔设置。
进一步的，所述渐变折射率层上设置的纳米粒子形成材料表面，材料表面设置有蚀刻结构。
本发明有益效果为：本发明所述一种基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，可提高光透过率以降低光扩散系统的光损失，节省电能，其较高的光扩散率能提高LED光源的照明、成像、显色效果，抑制莫尔条纹的形成，保护视力。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：如图1所示，本发明所述基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，它包括高散热透光扩散板1，所述高散热透光扩散板1在基底上设置有3~4层纳米颗粒光学薄膜层作为渐变折射率层2，渐变折射率层2上设置有对应波长量级的纳米粒子3，从而有效地实现宽角度散射光。
进一步的，所述基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯包括以下生产步骤：
第一步，在光学理论分析的基础上，对光散射聚合物的材料结构进行精确的仿真模拟设计，提出最佳的材料结构模型；定制生长均匀粒和真球形的光散射粒子，将其均匀于光散射聚合物基质中，并注塑成型为高散热透光扩散板1；
第二步，利用磁控溅射斜角蒸镀工艺，在注塑成型的高散热透光扩散板1基底上形成多孔的纳米柱阵列膜层，并通过调整蒸镀斜角调整材料折射率，蒸镀一系列渐变折射率膜层后，得到可见光区为380nm~780nm宽角度的减反射光学薄膜。优选的，所述第二步中，在高散热透光扩散板1基底上进行镀膜，首先沉积出与其折射率接近的膜层，接着折射率较前一层低的膜层再覆盖上去，依次类推，直到最后与空气接触的是折射率最小的一层薄膜；同时控制蒸镀温度，保证高散热透光扩散板1不发生形变性状变化。优选的，所述渐变折射率层2上设置的纳米粒子3形成材料表面，对材料表面进行刻蚀制作周期性的渐变折射率结构，一方面是周期性的纳米结构具有波长级别表面粗化的效果，另一方面是该周期性的结构具有光栅衍射效应，因此可以把介质中的波导模耦合到空气中去，从而提高材料的出光效率。
进一步的，所述渐变折射率层2上设置的各纳米粒子3之间为间隔设置，提高材料的出光效率。所述渐变折射率层2上设置的纳米粒子3形成材料表面，材料表面设置有蚀刻结构，一方面是周期性的纳米结构具有波长级别表面粗化的效果，另一方面是该周期性的结构具有光栅衍射效应，因此可以把介质中的波导模耦合到空气中去，从而提高材料的出光效率。
本发明拟采用三种方法制备渐变折射率薄膜：A、利用磁控溅射斜角蒸镀工艺，在注塑成型的聚合物基底上形成多孔的纳米柱阵列膜层，并通过调整蒸镀斜角调整材料折射率，蒸镀一系列渐变折射率膜层后，得到可见光区为380nm~780nm宽角度的减反射光学薄膜；B、采用旋涂法或者提拉法使纳米颗粒构造渐变折射率膜层。利用三维FDTD模拟相关的多层纳米颗粒渐变折射率结构的出光效果,设计最优的纳米结构，利用旋涂法或者提拉法在传统的材料上制作多层的纳米颗粒结构；C、采用纳米颗粒掩膜刻蚀法构造渐变折射率膜层。利用三维FDTD模拟相关的锥型纳米柱阵列结构的出光效果,设计最优的纳米结构；利用纳米颗粒掩膜刻蚀法或者纳米颗粒掩膜沉积法在传统的材料上制作多层的纳米颗粒结构。
本发明基于光学理论和材料设计的仿真模拟结果的指导，对光扩散剂的种类（相对于基质的折射率）、大小、形态、浓度及其在聚合物基质材料中的分散和界面状态等众多工艺参数进行筛选，开发高散射聚合物并经广角增透涂层工艺处理后，获得更加理想的LED光源，可以广泛地使用于信号指示灯、户外显示屏、汽车照明、液晶背光照明及室内外照明等诸多的领域。提高光透过率以降低光扩散系统的光损失，节省电能；较高的光扩散率能提高LED光源的照明、成像、显色效果，抑制莫尔条纹的形成，保护视力。本发明用于LED照明的高散射透光扩散板的基材总透光率已接近理论极限值，为了进一步提高其理论指标，需要采用广角增透涂层技术可获得更高的总光透过率，所采用的减反射光学薄膜制备工艺，通过采用斜角蒸镀法、或采用旋涂法和提拉法、或采用纳米颗粒掩膜刻蚀等方法构造渐变折射率膜层，得到宽角度可见光区为380nm~780nm的减反射光学薄膜。能广发针对民用室内外照明及液晶背光照明所需的关键技术，顺应新兴产业发展的急切需要和迅速发展，在前期工作坚实的基础之上，以产业化为目标，实现良好的经济效益和社会效益，具有广阔的市场前景。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，其特征在于：它包括高散热透光扩散板，所述高散热透光扩散板在基底上设置有3~4层纳米颗粒光学薄膜层作为渐变折射率层，渐变折射率层上设置有对应波长量级的纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，其特征在于：它包括以下生产步骤：
第一步，在光学理论分析的基础上，对光散射聚合物的材料结构进行精确的仿真模拟设计，提出最佳的材料结构模型；定制生长均匀粒和真球形的光散射粒子，将其均匀于光散射聚合物基质中，并注塑成型为高散热透光扩散板；
第二步，利用磁控溅射斜角蒸镀工艺，在注塑成型的高散热透光扩散板基底上形成多孔的纳米柱阵列膜层，并通过调整蒸镀斜角调整材料折射率，蒸镀一系列渐变折射率膜层后，得到可见光区为380nm~780nm宽角度的减反射光学薄膜。
3.根据权利要求2所述的基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，其特征在于：所述第二步中，在高散热透光扩散板基底上进行镀膜，首先沉积出与其折射率接近的膜层，接着折射率较前一层低的膜层再覆盖上去，依次类推，直到最后与空气接触的是折射率最小的一层薄膜；同时控制蒸镀温度，保证高散热透光扩散板不发生形变性状变化。
4.根据权利要求3所述的基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，其特征在于：所述渐变折射率层上设置的纳米粒子形成材料表面，对材料表面进行刻蚀制作周期性的渐变折射率结构。
5.根据权利要求1所述的基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，其特征在于：所述渐变折射率层上设置的各纳米粒子之间为间隔设置。
6.根据权利要求1所述的基于高散热透光扩散板及其增透涂层技术的LED面板灯，其特征在于：所述渐变折射率层上设置的纳米粒子形成材料表面，材料表面设置有蚀刻结构。
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