TWI526719B - 光擴散板之製造方法及包含其之發光二極體照明裝置之製造方法 - Google Patents

光擴散板之製造方法及包含其之發光二極體照明裝置之製造方法 Download PDF

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Description

光擴散板之製造方法及包含其之發光二極體照明裝置之 製造方法 相關申請之交互參照
本申請案主張於2012年10片29日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第10-2012-0120075號之優先權,其全部內容係於此併入作為參考。
本發明是關於一種光擴散板、其製造之方法以及包含其之發光二極體(light-emitting diode,LED)照明裝置,以及更特別地,是關於一種允許入射光通過之光擴散板,入射光藉由光擴散板擴散及散射、其製造之方法以及包含其之發光二極體(LED)照明裝置。
一般而言,白熾燈或螢光燈廣泛地用於室內或室外之照明燈。白熾燈或螢光燈具有短的使用壽命及高耗電量之缺陷。另外,使用鹵素循環之碘燈、高效率之鹵化物燈、陰極放電燈等最近已被開發。電致發光(Electroluminescent,EL)燈是具有結晶性發光結構之表面光源,及變成更普遍之 下一代光源。然而電致發光(EL)燈還未進入實際使用階段是在於其光源裝置等之效率問題。
因此,使用發光二極體(LEDs)之照明裝置發展並廣泛的分布。發光二極體具有簡單結構、適應於大量生產、耐震動及使用壽命長等優勢。另外,發光二極體具有快速反應速度當施加臨界電壓或更高之電壓使它們時產生光時。
然而,由於每一個照明裝置包括大量發光二極體,使用發光二極體之照明裝置具有增加耗電量及產生大量熱之問題,另外,發光二極體照明裝置包含光擴散板以散射及擴散由發光二極體光源發射之光。然而,光擴散板有降低亮度之問題,及在較大之照明裝置中亮度之一致性下降更多。此外,由於其結構上之限制,減少發光二極體照明裝置之厚度是困難的。
現在將給予使用於發光二極體照明裝置之光擴散板更詳細之參考資料。
一般而言,光擴散板是藉由擠壓聚苯乙烯(polystyrene,PS)或聚碳酸酯(polycarbonate,PC)所製成。具有與光擴散板不同之折射率之空隙或擴散劑分布於光擴散板內。光擴散板內之空隙或擴散劑折射或反射進入光擴散板之光。特別是,當足夠數量之空隙或擴散劑呈現於光擴散板內時,進入光擴散板之光在光擴散板內折射或反射足夠次數後散射。所以,當進入光擴散板之光離開光擴散板時,光之強度是一致且其發散角度增加。然而,部分進入光擴散板之光在藉由光擴散板內之空隙或擴散劑折射或反射後被吸收。所以當光通過光擴散板時有損耗發生。
另外,日本公開專利公報第2012-32441號揭露一種擴散板之發明,其藉由準備混合兩種具有不同折射率粉末之膠施加於玻璃基板上而製成。然而在此相關技術中,問題產生於當膠內之有機物質不能充分分解。另外,黏合劑燃燒時可能產生有毒物質也是個問題。
在本發明背景部分揭露之資訊僅為了提供本發明背景更佳之瞭解,且不應被承認或任何形式之建議為已被此技術領域之技術人員所知形成先前技術之資訊。
本發明各種樣態提供一種光擴散板、其製作之方法及包含其之發光二極體(LED)照明裝置,且更特別的是具有高亮度及亮度一致性高之光擴散板,製作其之方法以及包含其之發光二極體照明裝置。
在本發明之一種樣態中,提供一種光擴散板,其允許入射光通過,入射光藉由光擴散板擴散及散射。光擴散板由結晶玻璃製成,其形成結晶以擴散及散射入射光。
根據本發明之實施例,結晶玻璃之晶體尺寸範圍可從0.01μm至0.1μm。
光擴散板之表面粗糙度(surface roughness,RMS)可為1μm或更小。
光擴散板之可見光(380~780nm)穿透率可為50%或更高。
在本發明另一種樣態中,提供一種製造允許入射光通過之光擴散板之方法,入射光藉由光擴散板擴散及散射。方法包含步驟為:準備具有穿透 率為85%或更高之玻璃,玻璃經由熱處理可被結晶化;以及藉由加熱至溫度範圍為900℃至1000℃以熱處理玻璃,由此結晶化玻璃。
在本發明更進一步之樣態,提供一種發光二極體照明裝置,其包含用於導光之導光板;設置於導光板之一側邊以朝向導光板發射光之發光二極體光源;以及設置於導光板之一個表面上之光擴散板,使光通過向外發射,光擴散板擴散及散射光。光擴散板由結晶玻璃製成,其形成結晶以擴散及散射由導光板進入之光。
根據本發明之實施例,導光板可經由其兩個表面發射光,以及光擴散板可設置於導光板之兩個表面上。
結晶玻璃之晶體尺寸範圍可從0.01μm至0.1μm。
光擴散板之表面粗糙度可為1μm或更小。
根據本發明之實施例,由於光擴散板是由結晶玻璃製成,故光擴散板可增加由其中排出之光之亮度及亮度之一致性,並具有高穿透率。
另外,減少發光二極體發光裝置之厚度及藉由一側或兩側發光是可能的。
本發明之方法與設備具有之其他特徵及優點將變得更為明顯,或更詳細列於附圖中,其在此併入及本發明下列詳細說明當中,以解釋本發明之特定原理。
100‧‧‧導光板
200‧‧‧發光二極體光源
300‧‧‧光擴散板
S100、S200‧‧‧步驟
第1圖係為根據本發明實施例顯示製作光擴散板之方法之流程圖; 第2圖係為顯示根據結晶化導光板、一般玻璃及結晶玻璃前後可視角度亮度測量之示意圖;第3圖係為根據加熱溫度對結晶玻璃亮度測量之比較圖;以及第4圖係為根據本發明實施例顯示發光二極體照明裝置之概念剖面圖。
根據本發明實施例於參考附圖及下述說明中所描述,將詳細描述光擴散板、其製造之方法以及包含其之發光二極體照明裝置,使本發明相關技術領域內具有通常知識者能輕易地實施本發明。
在整份說明書中,應參考附圖,其中相同參考標號及符號在不同圖式中指相同或相似元件。在本發明下列敘述中,對於本文中結合之已知功能或元件之詳細描述在可能使得本發明標的不清楚時將被省略。
根據本發明實施例之光擴散板允許由光源發射之光通過,藉由光擴散板擴散及散射光,且可由結晶玻璃製成其形成結晶已擴散及散射入射光。
結晶玻璃是指玻璃藉由再加熱使其組成玻璃之分子陣列為多晶。
進入光擴散板之光由這些結晶擴散及散射使得離開光擴散板之光在一個大的發散角度且具有相同強度。
由於根據本發明之光擴散板是由結晶玻璃製成,故光擴散板能增加離開光擴散板之光的亮度及亮度的一致性。另外,由於根據本發明之光擴散板是由玻璃製成,其具有高穿透性。根據本發明之光擴散板最佳之穿透率為50%或更高。
於結晶玻璃形成之結晶尺寸較佳範圍是從0.01至0.1μm。當結晶尺寸超過0.1μm,由光源發射之光可能無法有效地穿過結晶。反之,當結晶尺寸小於0.01μm,由光源發射之光可能無法有效地散射。
另外,根據本發明,光擴散板最佳的表面粗糙度為1μm或更小。
當光擴散板被用於發光二極體(LED)照明裝置或類似裝置當中時,它是附接於導光板。在此實施例中,在光擴散板與導光板之間沒有空氣間隙是較佳的。
第1圖是根據本發明實施例顯示製作光擴散板之方法之流程圖。
參閱第1圖,根據本發明實施例製作光擴散板之分法包含準備一片具有穿透率為85%或更高並且熱處理後會結晶之玻璃之步驟S100、以及藉由加熱此片玻璃至溫度範圍由900到1000℃之間之熱處理以結晶化此片玻璃之步驟S200。
為了製作允許從光源等發射之光穿過之光擴散板,其藉由光擴散板擴散及散射光,藉由熱處理準備具有穿透率為85%或更高之結晶玻璃。因為當熱處理時玻璃結晶化使玻璃之穿透率下降,在熱處理前玻璃具有較高之穿透率是較佳的。
之後,藉由加熱玻璃至溫度範圍為900到1000℃之間來熱處理以結晶化玻璃。
表1呈現導光板、一般玻璃及結晶化前後之結晶玻璃的各可視角度之亮度測量值,及第2圖是顯示其之示意圖。
明顯的從表1及第2圖當中,可以理解的是導光板之亮度及一般玻璃之亮度是比結晶玻璃要低得多。它也可以被理解的是未受到加熱之熱處理之玻璃之亮度及加熱至溫度在850℃或較低之玻璃之亮度比起根據本發明之結晶玻璃是較低的。
第3圖是根據加熱溫度對結晶玻璃亮度測量之比較圖。
參閱第3圖,當結晶玻璃在600℃之溫度熱處理時,結晶玻璃幾乎沒有光能排出。當結晶玻璃在1100℃之溫度熱處理時,從中排出之光亮度非常低。在第3圖中,黑色背景為導光板。
第4圖是根據本發明實施例顯示發光二極體照明裝置之概念剖面圖。
參閱第4圖,根據本發明實施例之發光二極體照明裝置包含導光板100、發光二極體光源200以及光擴散板300。
導光板100導引由發光二極體光源200發射之光,其設置鄰近於導光板100往光擴散板300之一側。
導光板100由具有較低於外部空氣間隙之折射率及為光學透明之高分子材料所製成是較佳的,例如丙烯酸酯單體(acrylate monomer)或聚甲基丙烯 酸甲酯(poly(methyl methacrylate)(PMMA))之壓克力聚合物(acrylic polymer)。由於導光板100之折射率低於外部空氣間隙,經由發光二極體光源200側表面進入導光板100之光分布於導光板100內部,當在水平方向移動時因為是在內部全反射而不會離開導光板100。
由於根據本發明實施例之發光二極體照明裝置是側面發射型而不是頂部發射型,比起相關技術中發光二極體設置於導光板之整個區域之發光二極體照明裝置,本發明之發光二極體照明裝置每一單元所使用發光二極體之數量可以減少。因此最小化操作發光二極體光源所需之耗電量及由此產生之熱、減少製造成本及縮小厚度是可能的。
反射圖樣可形成於導光板100上相對於光離開之表面(光發射表面)的一個表面,也就是相對於光擴散板300設置之表面的另一表面。反射圖樣將由發光二極體光源200進入之光反射朝向光發射表面。也就是,由發光二極體光源200進入之光僅由光發射表面及一側表面離開而不從相對於光發射表面之方向離開是可能的,因此防止光損失。
發光二極體光源200是設置於導光板100側邊之光源且朝向導光板100發射光。較佳的發光二極體光源200包含以陣列形式安排之複數個發光二極體。
光擴散板300之實施是以一片結晶玻璃設置於導光板100其通過光離開之一個表面,且允許入射光離開,藉由光擴散板300形成之結晶擴散及散射入射光。
光擴散板300允許由導光板100進入之光離開,藉由光擴散板300擴散及散射之光,使均勻亮度之光能在大的發散角度離開。
由於光擴散板300是由結晶玻璃所製成,增加亮度及由發光二極體照明裝置離開之光之一致性是可能的。
如上所述,結晶玻璃之晶體尺寸較佳範圍是從0.01μm至0.1μm。
另外,光擴散板300較佳之表面粗糙度為1μm或更小以防止位於導光板100與設置於導光板100之一表面上之光擴散板300之間之空氣間隙。
另外,在根據本發明實施例之發光二極體照明裝置中,導光板100可設置為經由兩個表面發射光,且光擴散板300可設置於光通過以離開之導光板100的兩個側面上。
以此結構,本發明之發光二極體照明裝置可經由兩個表面發射光。在此實施例中,導光板100可以沒有反射圖樣之導光板實施,因為其不需要使從發光二極體光源進入之光僅通過一個表面發射。
上述針對本發明特定之實施例已相對於圖式呈現。它們並非旨在詳細的或限制本發明於揭露之確切形式,且明顯的在此技術領域具有通常知識者以上述教導做各種修改及變化是可能的。
因此,其並非旨在限制本發明於上述實施例中,而是由所附申請專利範圍及其等效物所定義。
S100、S200‧‧‧步驟

Claims (5)

  1. 一種製備光擴散板的方法,該光擴散板允許一入射光通過,該入射光藉由該光擴散板擴散及散射,該方法包含:準備具有一穿透率為85%或更高之一玻璃,該玻璃經由熱處理而能被結晶化;以及藉由加熱至溫度範圍為900℃至1000℃以熱處理該玻璃,由此結晶化該玻璃,而在該結晶玻璃中,形成結晶以擴散及散射該入射光,其中,形成於該結晶玻璃之一晶體尺寸範圍從0.01μm至0.1μm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該光擴散板之一表面粗糙度為1μm或更小。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該光擴散板之一可見光穿透率為50%或更高。
  4. 一種製備發光二極體照明裝置的方法,其包含:a)藉由下列步驟製備一光擴散板:準備具有一穿透率為85%或更高之一玻璃,該玻璃經由熱處理而能被結晶化;以及藉由加熱至溫度範圍為900℃至1000℃以熱處理該玻璃,由此結晶化該玻璃,而在該結晶玻璃中,形成結晶以擴散及散射光;以及b)設置一發光二極體光源於一導光板之一側邊以導引該光以使得該發光二極體朝向該導光板發射該光;以及 設置該光擴散板於該導光板之一個表面上,使該光通過向外發射,該光擴散板擴散及散射由該導光板進入之該光,其中,形成於該結晶玻璃之一晶體尺寸範圍從0.01μm至0.1μm。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法,其中該導光板經由其兩個表面發射該光,以及該光擴散板設置於該兩個表面上。
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