CN117108957A - 一种多基色led全域发光装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多基色LED全域发光装置及其制备方法，该多基色LED全域发光装置包括多基色LED光源、光源电路板、热传导材料、安装框架、驱动模块、自适应胶层、导光板、功能性光学薄膜、上出光面板、下出光面板，多基色LED光源与导光板之间设置有自适应胶层，安装框架设置有上出光口和下出光口，其中上出光面板、导光板、功能性光学薄膜、下出光面板依次叠设；多基色LED光源出射的光线经自适应胶层进入导光板，之后经过功能性光学薄膜，再经上出光面板向上射出以及下出光面板向下射出，提供一种结构简单、低眩光、高光品质的全域发光装置；该制备方法引入自适应胶层，采用先固化后组装的方式，精确控制界面结构，实现有效的光耦合，提高了光提取效率。

Description

一种多基色LED全域发光装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED照明领域，尤其是涉及一种多基色LED全域发光装置及其制备方法。
背景技术
发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）具有电光转换效率高、环保节能、体积小、寿命长等优点，被公认为 21 世纪绿色照明光源，已经在全球范围内进行推广应用。LED照明产业链按上中下游可以分为上游外延、芯片，中游封装，下游照明应用，LED照明应用是和用户关联最为密切的部分，随着生活质量的提高，人们更加注重照明产品的光品质，追求健康照明和智慧照明。
照明产品的光品质可主要从改善照明光源光谱和优化空间光分布等方面提升。对于照明光源光谱，目前主流的光源为蓝光LED激发荧光粉合成白光，光谱是固定不可调的，并且由于短波段到长波段转换中的光子能量损失，降低了 LED 的光效，且荧光粉还会随使用时间老化，出现 LED 光效下降和色温漂移等可靠性问题，而最理想的方式是采用多基色LED直接合成白光，避免了荧光粉的使用，并且光谱连续可调，真正实现按需照明，高品质无荧光粉多基色LED白光是下一代半导体照明的必然趋势；对于空间光分布，若视野中存在不适宜亮度分布或空间上存在极端的亮度对比，就会引起视觉不舒适，即为眩光，眩光可导致屈光不正、视功能障碍，诱发神经系统和生物钟的紊乱，还能引发人焦躁不安的情绪等，降低眩光是十分重要的；并且人们对全空间照度均匀度也提出了更高的要求，如标准DB31/T539-2020指出普通教室照明环境中垂直照度应不小于200lx；采用上、下面均出光的全域发光灯具，增加了垂直照度，可以改善空间亮度分布，降低眩光，同时优化全空间照度均匀度，进而实现高品质照明。因此，发展一种多基色LED全域发光装置尤为重要。
针对现有的LED全域发光装置，如中国专利授权公告号CN 214094108 U，授权公告日为2021.08.31，其公开了一种发光装置，包括：上盖和下盖分别设有镂空出光口；上下两块导光板位于上盖和下盖之间；以及发光单元，发光单元能够发光并且照射导光板，经过上导光板传导能够从上出光口向上射出，经过下导光板传导能够从下出光口向下射出。中国专利授权公告号CN 207421870 U，授权公告日为2018.05.29，其公开一种上下发光LED落地灯，包括有底座，在底座上设有支撑杆，在支撑杆上设有灯座，在灯座的上端面上设有第一发光体，在灯座的下端面上设有第二发光体，在支撑杆上设有控制开关，第一发光体、第二发光体分别与控制开关相连接。从上述专利可以看出，目前LED全域发光装置均需要两组光源或者两组光学组件，灯具厚度较大，结构较复杂，不利于生产制造。
基于当前LED全域发光装置技术存在的不足，本发明提出了一种光品质高、结构简单的多基色LED全域发光装置及其制备方法。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种多基色LED全域发光装置，该装置利用一组光源、一组光学套件（功能性光学薄膜、导光板、上出光面板、下出光面板），解决了传统全域发光装置需要两组光源或两组光学套件，光学结构复杂的问题，实现了多基色LED全域发光装置结构的简化；并且多基色LED全域发光装置解决空间存在不适宜亮度分布的问题，能够降低眩光，同时优化了垂直照度分布，大大提升全空间照度均匀度。
本发明的第二个目的在于提供一种多基色LED全域发光装置的制备方法，该方法包括自适应胶层的制备方法及发光装置的组装方法，解决了现有的灌胶方法无法实现有效光耦合的问题，自适应胶层先固化后组装的方式，能够精确控制界面结构，实现有效光耦合，提高了光提取效率。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。
本发明一方面提供一种多基色LED全域发光装置，包括多基色LED光源、光源电路板、热传导材料、安装框架、驱动模块、自适应胶层、导光板、功能性光学薄膜、上出光面板、下出光面板，所述多基色LED光源固定在光源电路板上，光源电路板通过热传导材料固定于安装框架内侧，所述多基色LED光源包括多基色LED芯片、基板和封装胶层，其中基板和封装胶层实现对多基色LED芯片的密封保护，所述封装胶层上表面为平面，所述多基色LED光源的电路通过焊接层与光源电路板上的电路连接，所述光源电路板上的电路通过导线与驱动模块连接；所述多基色LED光源与所述导光板之间设置有自适应胶层，目的在于减少光源到导光板的光损失；所述安装框架设置有上出光口和下出光口，实现向上出光照亮环境以及向下出光照亮被照物体；其中上出光面板、导光板、功能性光学薄膜、下出光面板依次叠设；所述多基色LED光源出射的光线经过自适应胶层进入所述导光板传导，之后光线经过所述功能性光学薄膜，经过所述上出光面板向上射出以及经过所述下出光面板向下射出。
进一步地，所述多基色LED光源除了多基色LED芯片、基板和封装胶层，其结构还包括固晶层、金线和围坝，所述多基色LED芯片通过固晶层与基板连接，所述多基色LED芯片通过金线与基板进行电传导；所述基板的材料为陶瓷、铝、铜中的一种；所述围坝制作于基板表面，所述围坝内表面设有高反射率涂层；所述封装胶层填充在围坝内部；
或者
所述多基色LED光源除了多基色LED芯片、基板和封装胶层，其结构还包括固晶层、金线，并且所述基板为塑料支架，所述多基色LED芯片通过固晶层与塑料支架上的焊盘连接，所述多基色LED芯片通过金线与焊盘进行电传导；所述塑料支架为EMC支架或PCT支架，所述封装胶层填充在塑料支架内部。
进一步地，在所述多基色LED光源表面制作有自适应胶层，所述自适应胶层材料为透明硅胶，所述自适应胶层的折射率为1.41~1.54，所述封装胶层的折射率大于等于所述自适应胶层的折射率，梯度折射率能够有效减小光线穿过不同界面时的光损失，使更多的光线射入导光板，所述自适应胶层的透光率大于等于98%，自适应胶层的杨氏模量为0.05~5Mpa。
进一步地，所述不同基色的LED芯片为红光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片，或红光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、青光LED芯片、蓝光LED芯片，或红光LED芯片、橙光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片，或红光LED芯片、橙光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、青光LED芯片、蓝光LED芯片，其中，红光LED芯片峰值波长范围为615nm～635nm，橙光LED芯片峰值波长范围为590nm～610nm，黄光LED芯片峰值波长范围为560nm～580nm，绿光LED芯片峰值波长范围为510nm～530nm，青光LED芯片峰值波长范围为480nm～500nm，蓝光LED芯片峰值波长范围为445nm～465nm。
进一步地，所述多基色LED光源特征尺寸d0与所述导光板厚度特征尺寸d1的关系为d1≥d0，目的在于提高光线由多基色LED光源到导光板的光耦合效率。
进一步地，所述功能性光学薄膜位于导光板下方，所述功能性光学薄膜的厚度为0.3mm~1mm，所述功能性光学薄膜的基材为聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种，所述功能性光学薄膜的基材中掺杂扩散性粒子和反射性粒子中的一种或两种，使功能性光学薄膜具有透光性和反光性；所述扩散性粒子的材料包括硅树脂、二氧化硅、二氧化钛、聚合物微球及核壳结构微球、聚硅氧烷微球，所述扩散性粒子的粒径为0.01μm~20μm；所述反射性粒子的材料包括硫酸钡、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、碳酸钙，所述反射性粒子的粒径为0.001μm~20μm；所述同一块功能性光学薄膜中的扩散性粒子和反射性粒子的材料不同，通过改变扩散性粒子和反射性粒子的浓度调节功能性光学薄膜的透光和反光的比例；所述导光板的下表面设置有漫反射网点，所述多基色LED光源出射的光线经过所述自适应胶层进入导光板，然后从所述导光板漫反射网点散射出射的光线经过所述功能性光学薄膜能够部分地向上反射和部分地向下透射，且根据所述功能性光学薄膜的透光和反光的比例实现向上发光与向下发光光通量比例的调节。
进一步地，所述上出光面板与所述导光板之间设置图形化反射膜，所述图形化反射膜具有不同反射率的两个区域，其中第一区域为全反射，第二区域为部分透射，所述第二区域的图形包括五角星形、心形、花瓣形、云朵形，使向上出射的光线呈现出与第二区域图形相同的光斑。
进一步地，所述上出光面板上表面具有凹陷的微结构阵列，改变光传播方向，使向上出射的光线以大角度出光，增大背景光范围；所述下出光面板下表面具有凸起的微结构阵列，使向下出射的光线以小角度出光，有效缓解眩光问题；所述微结构阵列中微结构的形状包括球形、椭球形、圆锥形及棱锥形，所述微结构阵列排布方式包括矩形、交错矩形、六边形、圆形。
进一步地，所述安装框架包括四根边框和压板，安装框架各边框两端设有插孔或插头，插孔与插头相互配合，并通过螺钉固定连接；所述边框设置有散热翅片和螺纹槽，所述压板通过机械连接的方式固定在边框上，所述压板设有镂空结构，所述散热翅片通过镂空结构暴露于空气中，增强空气热对流，实现多基色LED全域发光装置的良好散热，进而提高其光效和可靠性。
本发明另一方面提供一种多基色LED全域发光装置的制备方法，包括以下步骤，
A：准备若干多基色LED光源，通过焊接层固定在光源电路板上，每个光源电路板都引出导线；
B：制作自适应胶层，在多基色LED光源上点涂自适应胶层，使自适应胶层在多基色LED光源平面上形成球帽，固化自适应胶层；
C：将光源电路板通过热传导材料分别固定于边框内侧；
D：首先将相邻两边的边框经过插孔与插头的配合进行组装，并通过螺钉固定连接，再依次安装下出光面板、功能性光学薄膜和导光板，之后将另外两边的边框分别与完成组装的边框进行组装，并通过螺钉固定连接，其中导光板与多基色LED光源之间的自适应胶层处于被挤压状态，使得导光板与多基色LED光源之间无空气介质，再安装上出光面板，之后将压板通过螺钉安装在四根边框上，最后将光源电路板引出的导线与置于安装框架外侧的驱动模块进行电连接，得到完整的多基色LED全域发光装置。
该多基色LED全域发光装置的制备方法为自适应胶层先固化后组装，对于侧发光LED灯具，LED光源与导光板之间存在空气介质，当LED光源出射光线由灯珠进入导光板时需经过两层界面，存在菲涅尔损耗，在界面之间填充胶层可以有效减少菲涅尔损耗，而填充胶层制备方法通常为灯具先组装后灌胶再固化，该方法由于胶体的流动性，会导致胶体泄露，进而破坏LED光源与导光板之间的界面结构，无法实现光耦合效果，造成光提取效率降低，然而本技术方案提出的采用自适应胶层材料，先固化后组装的制备方法，首先将自适应胶层固化成型，然后组装过程基于自适应胶层的超低弹性模量，可变形特性使其填充于多基色LED光源和导光板界面之间，并且能够使自适应胶层与多基色LED光源、导光板完全贴合，精确控制界面结构，提高多基色LED全域发光装置的取光效率。
本发明所提出的以上技术方案与现有技术相比，本发明具有如下优点。
1、采用多基色LED芯片直接合成白光，减少了蓝光危害，解决了因使用荧光粉带来的光效降低和色漂的问题，可以实现光谱可调，真正意义上实现了绿色健康高品质的LED照明。
2、本发明所提出的多基色LED全域发光装置，利用一组光学套件，实现多基色LED全域照明，同时通过调节功能性光学薄膜中的扩散性粒子和反射性粒子的浓度，实现了向上出光和向下出光的比例可调节。
3、本发明所提出的多基色LED全域发光装置制备方法，通过引入自适应胶层，降低了界面处的菲涅尔损耗，提高了光线从多基色LED芯片到导光板之间的光提取效率；自适应胶层先固化后组装的安装方式，能够精确控制LED光源与导光板之间的界面结构，实现有效的光耦合。
附图说明
图 1为本发明实施例1多基色LED全域发光装置剖面正视图。
图 2为本发明实施例1四基色LED光源和自适应胶层结构示意图。
图3为本发明实施例1四基色LED芯片分布示意图。
图4为本发明实施例1功能性光学薄膜出光原理示意图。
图 5为本发明实施例1上出光面板和下出光面板表面微结构示意图。
图 6为本发明实施例1边框组装方式示意图。
图 7为本发明实施例1多基色LED全域发光装置组装步骤示意图。其中图(a)为光源电路板固定于边框内侧后的结构示意图；图(b)为组装相邻两边的边框后的结构示意图；图(c)为安装部分光学套件后的结构示意图；图(d)为组装另外两边的边框后的结构示意图；图(e)为安装上出光面板和压板后的结构示意图；图(f)为连接驱动模块后的结构示意图。
图 8为本发明实施例1多基色LED全域发光装置各部件位置关系的三维分离结构示意图。
图 9为本发明实施例1多基色LED全域发光落地台灯三维示意图。
图 10为本发明实施例2功能性光学薄膜出光原理示意图。
图 11为本发明实施例3四种不同颜色的平面封装灯珠在光源电路板上的排布方式示意图。
图 12为本发明实施例4五基色LED平面封装灯珠结构示意图。
图 13为本发明实施例4五基色LED平面封装灯珠芯片排布示意图。
图14为本发明实施例5单芯片平面封装灯珠结构示意图。
图 15为本发明实施例5六种不同的单芯片平面封装灯珠在光源电路板上的排布方式示意图。
图 16为本发明实施例6多基色LED全域发光装置剖面正视图。
图 17为本发明实施例6功能性光学薄膜出光原理示意图。
图 18为本发明实施例6上出光面板和下出光面板表面微结构示意图。
图 19为本发明实施例6图形化反射膜不同反射率区域结构示意图。
图 20为本发明实施例6多基色LED全域发光装置各部件位置关系的三维分离结构示意图。
图 21为本发明实施例6多基色LED全域发光悬吊教室灯三维示意图。
实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
实施例1
如图1所示，一种多基色LED全域发光装置，包括多基色LED光源，本实施例中多基色LED光源为四基色LED光源101、光源电路板102、热传导材料103、安装框架104、驱动模块105、自适应胶层106、导光板107、功能性光学薄膜108、上出光面板109、下出光面板110。其中，四基色LED光源101固定在光源电路板102上，光源电路板102通过热传导材料103固定于安装框架104内侧，其中四基色LED光源和自适应胶层106的结构如图2所示，四基色LED光源101包括四基色LED芯片1011、EMC支架1015和封装胶层1014，其中EMC支架1015和封装胶层1014实现对四基色LED芯片1011的密封保护，封装胶层1014上表面为平面，四基色LED光源101的电路通过焊接层与光源电路板102上的电路连接，光源电路板102上的电路通过导线与驱动模块105连接；四基色LED光源101与导光板107之间设置有自适应胶层106，目的在于减少光线由四基色LED光源101入射到导光板107时的光损失；安装框架104设置有上出光口和下出光口，实现向上出光照亮环境以及向下出光照亮被照物体；其中上出光面板109、导光板107、功能性光学薄膜108、下出光面板110依次叠设。四基色LED光源101出射的光线经过自适应胶层106进入导光板107传导，之后光线经过所述功能性光学薄膜108，经过所述上出光面板109向上射出以及经过所述下出光面板110向下射出。
为了更好地对四基色LED光源101和自适应胶层106的结构进行说明，如图2所示，四基色LED光源101除了四基色LED芯片1011、EMC支架1015和封装胶层1014，其结构还包括固晶层1012和金线1013，四基色LED芯片1011通过固晶层1012与EMC支架1015上的焊盘连接，四基色LED芯片1011通过金线1013与焊盘进行电传导；封装胶层1014填充在EMC支架1015内部；并且在封装胶层1014上表面制作有自适应胶层106，自适应胶层106材料为透明硅胶，自适应胶层106的折射率为1.41，自适应胶层106的折射率小于封装胶层1014的折射率，降低了界面处的菲涅尔损耗，使更多的光线射入导光板107，且该自适应胶层106具有高透光率和超低杨氏模量，其透光率为98%，其杨氏模量为0.05Mpa。其中四基色LED芯片1011及其排布方式，如图3所示，分别为峰值波长为625nm的红光LED芯片1011R、峰值波长为575nm的黄光LED芯片1011Y、峰值波长为525nm的绿光LED芯片1011G和峰值波长为455nm的蓝光LED芯片1011B。
如图1所示，四基色LED光源101特征尺寸d0=4mm与导光板107厚度特征尺寸d1=4.5mm的关系为d1>d0，目的在于提高光线由四基色LED光源101到导光板107的光耦合效率。
如图1所示，功能性光学薄膜108位于导光板107上方，功能性光学薄膜108的厚度为1mm，功能性光学薄膜108的基材为聚苯乙烯(PS)，功能性光学薄膜108的基材中掺杂扩散性粒子和反射性粒子，使功能性光学薄膜108具有透光性和反光性。其中，扩散性粒子的材料为二氧化硅，扩散性粒子的粒径为2μm；反射性粒子的材料为二氧化钛，反射性粒子的粒径为0.1μm；通过改变扩散性粒子和反射性粒子的浓度调节功能性光学薄膜108的透光和反光的比例。导光板107的下表面设置有漫反射网点1071，从多基色LED光源101出射的光线经过自适应胶层106进入导光板107，然后从导光板漫反射网点1071散射出射的光线经过功能性光学薄膜108能够部分地向上反射和部分地向下透射，为了更好地对该功能性光学薄膜108出光原理进行说明，如图4所示，且根据功能性光学薄膜108的透光和反光的比例实现向上发光的光通量与向下发光的光通量比值约为1。
如图5所示，上出光面板109上表面具有凹陷的半球形微结构阵列，微结构阵列排布方式为交错矩形，使向上出射的光线以大角度出光；下出光面板110下表面具有凸起的棱锥形微结构阵列，微结构阵列排布方式为六边形，使向下出射的光线以小角度出光。
为了更好地对安装框架104结构进行说明，结合图1和图6所示，安装框架104包括四根边框1041和压板1042，安装框架104各边框1041两端设有插孔或插头，插孔与插头相互配合，并通过螺钉固定连接；边框1041设置有散热翅片和螺纹槽，压板1042通过机械连接的方式固定在边框1041上，压板1042设有镂空结构，散热翅片通过镂空结构暴露于空气中，增强空气热对流，实现多基色LED全域发光装置的良好散热，进而提高其光效和可靠性。
一种多基色LED全域发光装置制备方法，具体实施步骤如下：
A：准备若干四基色LED光源101，通过焊接层固定在光源电路板102上，每个光源电路板102都引出导线；
B：制作自适应胶层106，在四基色LED光源101上点涂自适应胶层106，使自适应胶层106在四基色LED光源101平面上形成球帽，固化自适应胶层106；
C：具体安装步骤如图7所示，首先将光源电路板102通过热传导材料103分别固定于边框1041内侧，如图7(a)所示；
D：如图7(b)所示，将相邻两边的边框1041经过插孔与插头的配合进行组装，并通过螺钉固定连接；如图7(c)所示，再依次安装下出光面板110、功能性光学薄膜108和导光板107；如图7(d)所示，之后将另外两边的边框1041分别与完成组装的边框1041进行组装，并通过螺钉固定连接，其中导光板107与四基色LED光源101之间的自适应胶层106处于被挤压状态，使得导光板107与四基色LED光源101之间无空气介质；如图7(e)所示，再安装上出光面板109，之后将压板1042通过螺钉安装在四根边框1041上；如图7(f)所示，最后将光源电路板102引出的导线与置于安装框架104外侧的驱动模块105进行电连接，得到完整的四基色LED全域发光装置。
为了更好地理解该实施例的实现方式，作为对本发明实施例1的补充，如图8所示，为本发明实施例1多基色LED全域发光装置各部件位置关系的三维分离结构示意图。
图9为本发明实施例1的多基色LED全域发光灯具示意图，该灯具为落地台灯，包括多基色LED全域发光装置、灯杆和底座。
实施例2
实施例2与实施例1的多基色LED全域发光装置基本一致，不同之处在于：自适应胶层106的折射率为1.49，自适应胶层106与封装胶层的折射率相同，大大降低了界面处的菲涅尔损耗，使更多的光线射入导光板107，且该自适应胶层106具有高透光率和超低杨氏模量，其透光率为99%，其杨氏模量为2.5MPa。
此外，功能性光学薄膜108的厚度为0.6mm，功能性光学薄膜108的基材为聚碳酸酯(PC)，功能性光学薄108膜的基材中掺杂反射性粒子，使功能性光学薄膜108具有透光性和反光性，反射性粒子的材料为硫酸钡，反射性粒子的粒径为0.5μm，通过改变反射性粒子的浓度调节功能性光学薄膜的透光和反光的比例。导光板107的下表面设置有漫反射网点，从多基色LED光源101出射的光线经过自适应胶层106进入导光板，然后从导光板漫反射网点1071散射出射的光线经过功能性光学薄膜能够部分地向上反射和部分地向下透射，为了更好地对该功能性光学薄膜出光原理进行说明，如图10所示，且根据功能性光学薄膜的透光和反光的比例实现向上发光的光通量与向下发光的光通量比值约为2。
实施例3
实施例3与实施例1的多基色LED全域发光装置基本一致，不同之处在于：多基色LED光源为单色平面封装灯珠，每个单色平面封装灯珠包含两种波长的芯片，其中，红光R芯片的峰值波长分别为635nm和615nm，黄光Y芯片的峰值波长分别为580nm和560nm，绿光G芯片的峰值波长分别为530nm和510nm，蓝光B芯片的峰值波长分别为465nm和445nm，四种不同颜色的平面封装灯珠在光源电路板上按如图11所示的规律依次排布。
其中，多基色LED光源特征尺寸d0=3mm与导光板厚度特征尺寸d1=3.5mm的关系为d1>d0，目的在于减少导光板重量的同时提高光线由多基色LED光源到导光板的光耦合效率。
实施例4
实施例4与实施例1的多基色LED全域发光装置基本一致，不同之处在于：多基色LED光源为五基色LED平面封装灯珠，如图12所示，其结构包括五基色LED芯片401、固晶层402、基板403、金线404、封装胶层405和围坝406，LED芯片401通过固晶层402与基板403连接，LED芯片401通过金线404与基板403进行电传导，基板403的材料为陶瓷，围坝406安装于基板403表面，围坝406内表面设有高反射率涂层407，封装胶层405填充在围坝406内部，封装胶层405上表面为平面。多基色LED光源的芯片包括峰值波长为625nm的红光LED芯片4011、峰值波长为575nm的黄光LED芯片4012、峰值波长为525nm的绿光LED芯片4013、峰值波长为490nm的青光LED芯片4014和峰值波长为455nm的蓝光LED芯片4015，如图13所示，五基色LED平面封装灯珠内不同峰值波长的LED芯片之间间隔排布。
实施例5
实施例5与实施例1的多基色LED全域发光装置基本一致，不同之处在于：多基色LED光源为单芯片平面封装灯珠，共有六种基色，如图14所示，每个单芯片平面封装灯珠结构包括一种多基色LED芯片501、固晶层502、金线503、封装胶层504和PCT支架505，其中PCT支架505和封装胶层504实现对多基色LED芯片501的密封保护，封装胶层504上表面为平面，多基色LED芯片501通过固晶层502与PCT支架505上的焊盘连接，多基色LED芯片501通过金线503与焊盘进行电传导；封装胶层504填充在PCT支架505内部。
多基色LED芯片包括峰值波长为625nm的红光LED芯片5011、峰值波长为590nm的橙光LED芯片5012、峰值波长为575nm的黄光LED芯片5013、峰值波长为525nm的绿光LED芯片5014、峰值波长为490nm的青光LED芯片5015和峰值波长为455nm的蓝光LED芯片5016，如图15所示，六种芯片不同的单芯片平面封装灯珠按规律依次排布。
其中，多基色LED光源特征尺寸d0=3mm与导光板厚度特征尺寸d1=3mm的关系为d1=d0，目的在于减少导光板重量的同时提高光线由多基色LED光源到导光板的光耦合效率。
实施例6
如图16所示，一种多基色LED全域发光装置，包括四基色LED光源601、光源电路板602、热传导材料603、安装框架604、驱动模块605、自适应胶层606、导光板607、功能性光学薄膜608、上出光面板609、下出光面板610、图形化反射膜611。其中，四基色LED光源601固定在光源电路板602上，光源电路板602通过热传导材料603固定于安装框架604内侧，四基色LED光源601的电路通过焊接层与光源电路板602上的电路连接，光源电路板602上的电路通过导线与驱动模块605连接；四基色LED光源601与导光板607之间设置有自适应胶层606，目的在于减少光线由四基色LED光源601入射到导光板607时的光损失；安装框架604设置有上出光口和下出光口，实现向上出光照亮环境以及向下出光照亮被照物体；其中上出光面板609、图形化反射膜611、导光板607、功能性光学薄膜608、下出光面板610依次叠设。四基色LED光源601出射的光线经过自适应胶层606进入导光板607传导，之后光线经过所述功能性光学薄膜608，经过所述上出光面板609向上射出以及经过所述下出光面板610向下射出。四基色LED光源结构与实施例1相同，在封装胶层上表面制作有自适应胶层606，自适应胶层606材料为透明硅胶，自适应胶层606的折射率为1.54，自适应胶层606与封装胶层的折射率相同，大大降低了界面处的菲涅尔损耗，使更多的光线射入导光板607，且该自适应胶层606具有高透光率和超低杨氏模量，其透光率为98%，其杨氏模量为5MPa。
如图16所示，四基色LED光源601特征尺寸d0=4mm与导光板607厚度特征尺寸d1=4.5mm的关系为d1>d0，目的在于提高光线由四基色LED光源601到导光板607的光耦合效率。
如图14所示，功能性光学薄膜608位于导光板607下方，功能性光学薄膜608的厚度为0.3mm，功能性光学薄膜608的基材为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，功能性光学薄膜608中掺杂扩散性粒子，使功能性光学薄膜608具有透光性和反光性，扩散性粒子的材料为硅树脂，扩散性粒子的粒径为0.1μm，通过改变扩散性粒子的浓度调节功能性光学薄膜608的透光和反光的比例。导光板607的下表面设置有漫反射网点6071，从多基色LED光源601出射的光线经过自适应胶层606进入导光板607，然后从导光板漫反射网点6071散射出射的光线经过功能性光学薄膜608能够部分地向上反射和部分地向下透射，为了更好地对该功能性光学薄膜608出光原理进行说明，如图17所示，且根据功能性光学薄膜608的透光和反光的比例实现向上发光的光通量与向下发光的光通量比值约为1/2。
上出光面板609与导光板607之间设置图形化反射膜611，如图18所示，图形化反射膜具有不同反射率的第一区域1和第二区域2，其中第一区域1为全反射，第二区域2为部分透射，第二区域2的图形为五角星形，使向上出射的光线呈现出与第二区域2图形相同的光斑。
如图19所示，上出光面板609上表面具有凹陷的圆锥形微结构阵列，微结构阵列排布方式为六边形，使向上出射的光线以大角度出光；下出光面板610下表面具有凸起的棱锥形微结构阵列，微结构阵列排布方式为交错矩形，使向下出射的光线以小角度出光。
安装框架604包括四根边框6041和压板6042，安装框架的结构与实施例1一致，该实施例中多基色LED全域发光装置的总长度为1200mm，总宽度为30mm。
一种多基色LED全域发光装置制备方法，具体实施步骤如下：
A：准备若干四基色LED光源601，通过焊接层固定在光源电路板602上，每根光源电路板602都引出导线；
B：制作自适应胶层606，在四基色LED光源601上点涂自适应胶层606，使自适应胶层606在四基色LED光源601上形成球帽，固化自适应胶层606；
C：将光源电路板602通过热传导材料603分别固定于两根长边边框6041内侧；
D：首先将相邻两边的边框6041经过插孔与插头的配合进行组装，并通过螺钉固定连接，再依次安装下出光面板610、功能性光学薄膜608和导光板607，之后将另外两边的边框6041分别与完成组装的边框6041进行组装，并通过螺钉固定连接，其中导光板607与四基色LED光源601之间的自适应胶层606处于被挤压状态，使得导光板607与四基色LED光源601之间无空气介质，再依次安装图形化反射膜611和上出光面板609，之后将压板6042通过螺钉安装在四根边框6041上，最后将光源电路板602引出的导线与置于安装框架604外侧的驱动模块605进行电连接，得到完整的四基色LED全域发光装置。
为了更好地理解该实施例的实现方式，作为对本发明实施例6的补充，如图 20所示，为本发明实施例6多基色LED全域发光装置各部件位置关系的三维分离结构示意图。
图 21为本发明实施例6的多基色LED全域发光灯具示意图，该灯具为悬吊教室灯，包括多基色LED全域发光装置和吊杆。

Claims (10)

1.一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：包括多基色LED光源、光源电路板、热传导材料、安装框架、驱动模块、自适应胶层、导光板、功能性光学薄膜、上出光面板、下出光面板；所述多基色LED光源固定在光源电路板上，光源电路板通过热传导材料固定于安装框架内侧，所述多基色LED光源包括多基色LED芯片、基板和封装胶层，其中基板和封装胶层实现对多基色LED芯片的密封保护，所述封装胶层上表面为平面，所述多基色LED光源的电路通过焊接层与光源电路板上的电路连接，所述光源电路板上的电路通过导线与驱动模块连接；所述多基色LED光源与所述导光板之间设置有自适应胶层；所述安装框架设置有上出光口和下出光口；其中上出光面板、导光板、功能性光学薄膜、下出光面板依次叠设；所述多基色LED光源出射的光线经过自适应胶层进入所述导光板传导，之后光线经过所述功能性光学薄膜，经过所述上出光面板向上射出以及经过所述下出光面板向下射出。
2.根据权利要求1所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述多基色LED光源除了多基色LED芯片、基板和封装胶层，其结构还包括固晶层、金线和围坝，所述LED芯片通过固晶层与基板连接，所述LED芯片通过金线与基板进行电传导；所述基板的材料为陶瓷、铝、铜中的一种；所述围坝制作于基板表面，所述围坝内表面设有高反射率涂层；所述封装胶层填充在围坝内部；
或者
所述多基色LED光源除了多基色LED芯片、基板和封装胶层，其结构还包括固晶层、金线，并且所述基板为塑料支架，所述LED芯片通过固晶层与塑料支架上的焊盘连接，所述LED芯片通过金线与焊盘进行电传导；所述塑料支架为EMC支架或PCT支架，所述封装胶层填充在塑料支架内部。
3.根据权利要求1所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：在所述多基色LED光源表面制作有自适应胶层，所述自适应胶层材料为透明硅胶，所述自适应胶层的折射率为1.41~1.54，所述封装胶层的折射率大于等于所述自适应胶层的折射率，所述自适应胶层的透光率大于等于98%，自适应胶层的杨氏模量为0.05~5Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述不同基色的LED芯片为红光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片，或红光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、青光LED芯片、蓝光LED芯片，或红光LED芯片、橙光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片，或红光LED芯片、橙光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、青光LED芯片、蓝光LED芯片，其中，红光LED芯片峰值波长范围为615nm～635nm，橙光LED芯片峰值波长范围为590nm～610nm，黄光LED芯片峰值波长范围为560nm～580nm，绿光LED芯片峰值波长范围为510nm～530nm，青光LED芯片峰值波长范围为480nm～500nm，蓝光LED芯片峰值波长范围为445nm～465nm。
5.根据权利要求1或2所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述多基色LED光源特征尺寸d0与所述导光板厚度特征尺寸d1的关系为d1≥d0。
6.根据权利要求1所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述功能性光学薄膜位于导光板下方，所述功能性光学薄膜的厚度为0.3mm~1mm，所述功能性光学薄膜的基材为聚苯乙烯、聚碳酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，所述功能性光学薄膜的基材中掺杂扩散性粒子和反射性粒子中的一种或两种，使功能性光学薄膜具有透光性和反光性；所述扩散性粒子的材料包括硅树脂、二氧化硅、二氧化钛、聚合物微球及核壳结构微球、聚硅氧烷微球，所述扩散性粒子的粒径为0.01μm~20μm；所述反射性粒子的材料包括硫酸钡、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、碳酸钙，所述反射性粒子的粒径为0.001μm~20μm；所述同一块功能性光学薄膜中的扩散性粒子和反射性粒子的材料不同，通过改变扩散性粒子和反射性粒子的浓度调节功能性光学薄膜的透光和反光的比例；所述导光板的下表面设置有漫反射网点，从所述多基色LED光源出射的光线经过所述自适应胶层进入导光板，然后从所述导光板漫反射网点散射出射的光线能够经过所述功能性光学薄膜部分地向上反射和部分地向下透射。
7.根据权利要求6所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述上出光面板与所述导光板之间设置图形化反射膜，所述图形化反射膜具有不同反射率的两个区域，其中第一区域为全反射，第二区域为部分透射，所述第二区域的图形包括五角星形、心形、花瓣形、云朵形，使向上出射的光线呈现出与第二区域图形相同的光斑。
8.根据权利要求1所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述上出光面板上表面具有凹陷的微结构阵列，使向上出射的光线以大角度出光；所述下出光面板下表面具有凸起的微结构阵列，使向下出射的光线以小角度出光；所述微结构阵列中微结构的形状包括球形、椭球形、圆锥形及棱锥形，所述微结构阵列排布方式包括矩形、交错矩形、六边形、圆形。
9.根据权利要求1所述的一种多基色LED全域发光装置，其特征在于：所述安装框架包括四根边框和压板，安装框架各边框两端设有插孔或插头，插孔与插头相互配合，并通过螺钉固定连接；所述边框设置有散热翅片和螺纹槽，所述压板通过机械连接的方式固定在边框上，所述压板设有镂空结构，所述散热翅片通过镂空结构暴露于空气中。
10.一种多基色LED全域发光装置的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
A：准备若干多基色LED光源，通过焊接层固定在光源电路板上，每个光源电路板都引出导线；
B：制作自适应胶层，在多基色LED光源上点涂自适应胶层，使自适应胶层在多基色LED光源上形成球帽，固化自适应胶层；
C：将光源电路板通过热传导材料分别固定于边框内侧；
D：首先将相邻两边的边框经过插孔与插头的配合进行组装，并通过螺钉固定连接，再依次安装下出光面板、功能性光学薄膜和导光板，之后将另外两边的边框分别与完成组装的边框进行组装，并通过螺钉固定连接，其中导光板与多基色LED光源之间的自适应胶层处于被挤压状态，使得导光板与多基色LED光源之间无空气介质，再安装上出光面板，之后将压板通过螺钉安装在四根边框上，最后将光源电路板引出的导线与置于安装框架外侧的驱动模块进行电连接，得到完整的多基色LED全域发光装置。
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