CN215831687U - 光学薄膜板材及led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光学薄膜板材及LED照明装置，通过在光学薄膜/板材的入光面与出光面分别设置周期性排列的凸起部或凹陷部，可以获得高光效的超宽蝙蝠翼光型，能使灯具在横向和纵向以及所有方向上均能够实现受照面光照度在提高光效的同时照度分布更加均匀的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于LED照明领域，尤其涉及一种用于形成高光效超宽蝙蝠翼光型的光学薄膜板材以及具有该光学薄膜板材的LED照明装置。
背景技术
半导体光电二极管，作为一种节能环保的新型光源，包含有机发光二极管(OLED，Light Emitting Diode)与无机发光二极管(LED，Light Emitting Diode)，越来越广泛地应用于通用照明环境。现有的照明应用LED，具有普通照明所需的亮度、效率、使用寿命、色温以及白点稳定性。因此，绝大多数普通照明应用设计中都采用这类LED，包括路面、停车区以及室内方向照明。在这些应用中，由于无需维护(LED的使用寿命比传统灯泡的要长得多)且能耗低，所以基于LED的照明装置降低了总体拥有成本(TCO)。照明级LED具有至少50,000小时的高效、方向性照明。利用照明级LED的优点设计的照明系统功效超过所有白炽灯和卤素灯具，寿命延长了5到50倍，降低了对环境的影响，不含汞、电站污染小、垃圾处理费用低。从而，LED照明装置正受到越来越广泛的应用。
目前，以上LED照明装置的应用往往由于其朗博体光型中心光强最高的特点，导致受照面的光斑过于集中，照度分布不均。而蝙蝠翼光型能够改善受照面照度不均的问题，蝙蝠翼光型的特征在于中心光强稍弱于中心处附近小范围角度内的光强，因此灯具在排列时相邻区域内的照度能够互相补偿，从而有效改善受照面的照度分布不均问题，但在设计蝙蝠翼光型时，光效是另一个挑战。
实用新型内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种用于形成高光效超宽蝙蝠翼光型的光学薄膜板材及LED照明装置，从而达到更高效更均匀的照度分布。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一方面，提供一种用于形成高光效超宽蝙蝠翼光型的光学薄膜板材，所述光学薄膜板材的入光面以及出光面分别具有周期性排列的微结构，所述微结构为凸起部或凹陷部。
所述凸起部或凹陷部的形状为锥形、台形、弧形或者复合形中的一种或两种以上的形状，所述复合形为位于上部的弧形凸起与位于下部的台形部的复合结构。
所述光学薄膜板材的厚度为10微米-5毫米。
所述周期性排列的微结构的周期长度为1微米-5毫米。
所述微结构的高度与宽度的比例范围为0.1-5。
所述微结构的高度为1微米-2毫米。
所述光学薄膜板材的折射率介于1-1.5之间。
另一方面，提供一种LED照明装置，该装置具有上述一种用于形成高光效超宽蝙蝠翼光型的光学薄膜板材。
本实用新型在光学薄膜板材的入光面与出光面分别设置周期性排列的凸起部或凹陷部，可以获得高光效的超宽蝙蝠翼光型，能使灯具在横向和纵向以及所有方向上均能够实现受照面光照度在提高光效的同时照度分布更加均匀的效果。
附图说明
图1为本实用新型的LED照明装置的结构示意图；
图2(a)为本实用新型的一种弧形凸起部(圆球形的一部分)的结构示意图，图2(b)为本实用新型的一种弧形凸起部(椭球形的一部分)的结构示意图，图2(c)为本实用新型的复合形凸起部的结构示意图；
图3为未使用本实用新型中的光学薄膜板材的LED照明装置的光型示意图；
图4为使用本实用新型中的光学薄膜板材的LED照明装置的光型示意图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
图1中，1表示外壳，2表示LED芯片，3表示印刷电路板，4表示罩盖，5表示光学薄膜板材，6表示微结构。
如图1所示，以基于无机发光二极管的LED照明装置为例，该装置包括外壳1，设置在外壳1中的印刷电路板3，设置在印刷电路板3上的至少一个LED芯片2，与至少一个LED芯片2电连接的LED驱动电源(图未示)，以及将LED芯片2封在外壳1中的罩盖4，光学薄膜板材5设置在罩盖4 的外表面，以控制LED芯片2的光学输出达到特定应用场景的照明要求，印刷电路板3与光学薄膜板材5平行，印刷电路板3形成直下式原始入射光型。
具体地，外壳1为高散热压铸铝材质，压铸或挤出成型，具备良好的散热性能。印刷电路板3上设置的LED芯片2的数量可以为一个或多个。 LED芯片2可以为大功率、中功率或小功率贴片芯片，并且可以采用串联，并联或者串并结合的方式贴片在印刷电路板3上。印刷电路板3与直流驱动电源相配合，驱动LED芯片2发光达到照明效果。
其中，如图1所示，光学薄膜板材5的入光面(下表面)以及出光面(上表面)分别具有周期性排列的微结构6，微结构6为凸起部或者凹陷部，直下式原始入射光型，经本实用新型光学薄膜板材5后，出射光型为高光效的超宽蝙蝠翼光型，实现受照面光照度在提高光效的同时照度分布更加均匀的效果。
凸起部或凹陷部的形状为锥形、台形、弧形或者复合形中的一种或两种以上的形状，锥形为三棱锥、四棱锥、五棱锥、六棱锥、七棱锥或者八棱锥等，也可以为圆锥，台形以出光面的凸起部为例，可以理解为凸台的形状，如棱台或者圆台等，棱台可以为三棱台、四棱台、五棱台、六棱台、七棱台或者八棱台等；弧形以出光面的凸起部为例，可以理解为竖向界面为弧形，参见图2(a)所示的圆球形的一部分，参见图2(b)所示的椭球形的一部分，或者旋转抛物线的形状；复合形为位于上部的弧形凸起与位于下部的台形部的复合结构，弧形凸起可以参考上述弧形凸起部的形状，台形部可以参考台形凸起部的形状，这里的上部和下部是相对于形成复合形微结构的光学薄膜板材的表面(出光面或者入光面)而言的，上部是距离该表面较远的部分，下部是距离该表面较近的部分，以图2(c)中位于出光面的复合形凸起部为例，其为位于上部的圆球形的一部分与位于下部的六棱台的复合结构。
上述所举例子中位于出光面的凸起部，将其倒置就是位于出光面的凹陷部或者位于入光面的凸起部的形状。
较佳地，光学薄膜板材5的厚度为10微米-5毫米，超薄平面型的光学板材表面，符合灯具扁平化的大趋势，优选地，厚度为50微米-3毫米；进一步优选地，厚度为100微米-2毫米。低于这个范围或者高于这个范围都会使得所设计的光学板材的制作加工变得很困难。
较佳地，周期性排列的微结构6的周期长度为1微米-5毫米。
较佳地，微结构的高度与宽度的比例范围为0.1-5，优选为0.1-2，这个范围之外达不到很好的光学控制输出。
上述周期长度是指微结构6的底面长度，上述宽度是指微结构6的底面宽度，微结构6为凹陷部时，底面可以理解为孔面；当底面为矩形时，底面长度和宽度就是矩形的长和宽，当底面为圆形时，底面长度和宽度就是指其直径，当底面为多角形时，底面长度为多角形外切圆的直径，宽度为多角形内切圆的直径，上述高度是指微结构6的顶点至底面的距离。
较佳地，微结构的高度为1微米-2毫米，也可以理解为凹陷部的深度，这个范围之外的加工会很困难，无法大规模生产。如果高度太高会造成材料的极大浪费，产品尺寸也会变得厚重，不利于产品的广泛应用。
较佳地，光学薄膜板材的折射率介于1-1.5之间,在这个范围内能够使薄膜板材的控光能力适中，保证一定的光束角。既能实现超宽蝙蝠翼，又不会使光线传播方向改变过于剧烈。
图3是未使用本实用新型中的光学薄膜板材5的LED照明装置的光型示意图，图4是使用本实用新型中的光学薄膜板材5的LED照明装置的光型示意图，其中，圆环为等光强分布圆环，光强单位是坎德拉(cd)，穿过圆环的射线为等角度线，角度的单位是度(degree)，0度是灯具正下方的位置。
图3中，空间中0-180度剖面的光强分布线与25-205度剖面的光强分布线相重合，可以看出该光型光束角为120°，发光特点为中心光强最强，为318cd，强于各发光角度处的光强，造成受照面照度分布不均匀。
图4中，深色实线为空间中0-180度剖面的光强分布线，浅色实线为空间中90-270度剖面的光强分布线,可以看出光束角大于140°，属于超
宽光型范畴，中心光强为120cd，并非最强光强，最强的光强是位于中心光强附近小范围的角度内，为222cd，符合蝙蝠翼光型特点，光效84％，该光型在进行多数量空间排布时，受照面照度分布由于相邻近的蝙蝠翼光型具有照度补偿，因此能够有效改善照度均匀度问题。
光学薄膜板材5的材料可以是各种光学透明的塑料聚合物材料，并加入添加剂以达到更好的材料特性。塑料聚合物材料包括PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PMS(共聚甲基丙烯酸甲酯苯乙烯)和PEI(聚醚亚酰胺)。还可以在微结构光学薄膜和板材的材料中加入扩散材料以满足不同的光学需求。
本实用新型LED照明装置还可以进一步包括其他光学反射膜、反射器、反射涂层和反射腔体等，进一步提高系统的光学效率。
本实用新型的光学薄膜板材以及LED照明装置不仅仅适应于照明设计，也适用于汽车应用、显示应用以及其他发光均匀、发光面积大的各种光源，如面板灯、工矿灯或者其他类似的光学应用。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (3)
1.一种光学薄膜板材，其特征在于，所述光学薄膜板材的入光面以及出光面分别具有周期性排列的微结构，所述微结构为凸起部或凹陷部，所述光学薄膜板材的厚度为50微米-5毫米，所述微结构的高度为1微米-2毫米，所述凸起部或凹陷部的形状为锥形、台形、弧形或者复合形中的一种或两种以上的形状，所述复合形为位于上部的弧形凸起与位于下部的台形部的复合结构，所述微结构的高度与宽度的比例范围为0.1-5，所述光学薄膜板材的折射率介于1-1.5之间。
2.根据权利要求1所述的一种光学薄膜板材，其特征在于，所述周期性排列的微结构的周期长度为1微米-5毫米。
3.一种LED照明装置，其特征在于，具有权利要求1-2中任一项所述的一种光学薄膜板材。
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