微結構增強型光學薄膜/板材及LED照明裝置的制作方法

本實用新型涉及LED照明領域，尤其涉及一種微結構增強型光學薄膜/板材及具有該光學薄膜/板材的LED照明裝置。

背景技術：

LED，半導體光電二極管，作為一種節能環保的新型光源，越來越廣泛的應用于通用照明環境。為了適應各種環境的不同照明需求，需要二次或者多次光學控制器件來滿足不同的照明需求，例如道路照明，工業照明，辦公室照明和商業照明。這種二次或者多次光學器件通常是各種光學透鏡和光學反射器。為了適應不同的光學照明環境和不同的LED光源(LED顆粒大小，封裝和LED出光特性均有差異)，這種光學透鏡或光學反射器的類型會非常多變，通用型非常差，這會增加LED應用的成本，降低LED應用的通用型。另外，LED，因為其集中的光學輸出，導致LED產品的表面亮度非常高，使用戶感覺非常刺眼，眩光很強，這也會制約LED廣泛應用。

因此，申請號為201310121672.3的發明專利提出了一種具有微結構薄膜的LED照明裝置，通過新型的光學設計和部件來實現不同LED光源不同應用場景的照明需求，并解決這種眩光的問題。

但是，在達到防眩光的目的的情況下，在光學設計上還需要盡可能地增強薄膜和板材剛性，同時減少材料的使用量，降低LED燈的成本。

技術實現要素：

基于上述問題，本實用新型提出了一種微結構增強型光學薄膜/板材，其通過凹陷結構防眩光的同時能夠增強光學薄膜和板材剛性，同時減小薄膜/板材的厚度以及降低成本。

本實用新型提出了一種微結構增強型光學薄膜/板材，所述微結構光學薄膜/板材的一面具有周期性排列的凹陷部，所述凹陷部的形狀為半球形、半橢球形、錐形、梯臺形、復合形狀中的一種或兩種以上的形狀，所述微結構光學薄膜/板材的凹陷部的邊緣形成網狀結構，所述微結構光學薄膜/板材的另一面具有齒狀結構。

本實用新型還提出了一種LED照明裝置，包括：外殼，設置在外殼中的印刷電路板(PCB)，與印刷電路板連接的至少一個LED芯片，與LED芯片電連接以驅動LED芯片發光的LED驅動電源，設置在LED芯片上方的罩蓋，和設置于罩蓋上表面的微結構增強型光學薄膜/板材，以控制LED芯片的光學輸出達到特定應用場景的照明要求。

本實用新型在微結構設計的光學薄膜或光學板材滿足照明光分布及有效改善眩光的基礎上，提高了材料剛度，在相同剛度需求的情況下，可以減少薄膜和板材材料的用量，降低照明裝置的成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的微結構增強型光學薄膜/板材的截面示意圖；

圖2為本實用新型的凹陷部的形狀的示意圖。

圖3為本實用新型的較佳實施例的凹陷部的截面示意圖。

圖4為實用新型的具有微結構增強型光學薄膜/板材的LED照明裝置的結構示意圖。

具體實施方式

結合以下具體實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1為本實用新型的微結構增強型光學薄膜/板材的截面示意圖。如圖1所示，該微結構光學薄膜和板材的一面具有周期性排列的凹陷部10，該凹陷部10的截面形狀為半圓形(立體形狀為半球形)。在另外的實施例中，凹陷部1的形狀還可以為半橢圓形、圓錐形、棱錐形、梯臺形或復合形狀，也可以是上述形狀的兩者以上。其中，所述錐形包括圓錐形、三棱錐形、四棱錐形、五棱錐形、六棱錐形、七棱錐形和八棱錐形等。所述梯臺形為將半球形或半橢球形或錐形削去頂部而成的類似梯臺的形狀。所述復合形狀為下部是錐形上部是球形的形狀，或者下部是球形上部是錐形的形狀，如圖2所示。

該凹陷部10的深度與寬度的比例范圍為0.1-5。該周期性排列的凹陷部的周期長度為1微米-5毫米。該凹陷部的深度為1微米-5毫米。這里的深度是指凹陷部的頂點至底面的距離。這里的寬度是指凹陷部底面圓形形狀的直徑或底面內切圓的直徑。當凹陷部為半球形、半橢球形、圓錐形時，底面形狀為圓形；當凹陷部為棱錐形時，底面形狀為多角形，則凹陷部的寬度為多角形的內切圓的直徑。這里所指的周期排列的長度(即周期長度)表示沿排列方向兩個相鄰凹陷部的中心之間的間距(凹陷部的中心即凹陷部在薄膜或板材平面上的中心)。例如，圓錐形凹陷部的中心即圓錐形底面圓形的中心。

如圖3所示為本實用新型的較佳實施例的微結構增強型光學薄膜/板材的截面示意圖。圖3中(a)表示凹陷部為半球的一個實施例。該半球的底邊圓形的直徑長0.4mm，底邊至頂點的高度為0.2mm。

以PC材料為薄膜和板材材料，彈性模量E均為2300MPa，泊松比為0.3，密度為1200kg/m³。考慮形成圓形的光學薄膜/板材，圓周上表面固定。圓板直徑600mm，厚度1.5mm。在重力載荷作用下，可以得到未進行結構增強的薄膜/板材上表面中心點法向位移0.0134mm。

而將上述薄膜/板材材料制作成本實施例的結構增強型微結構光學薄膜/板材，即具有半球形凹陷部后，則在相同條件(重力載荷作用)下，中心點法向位移0.0034mm，表示剛度增加了4倍左右，而材料重量可以節省17％。

圖3中(b)表示凹陷部為半橢球的另一個實施例。該半橢球的底邊圓形的直徑長0.6mm，底邊至頂點的高度為0.5mm。將上述薄膜/板材材料制作成本實施例的結構增強型微結構光學薄膜/板材，即增加半橢球凹陷部結構后，則在相同條件(重力載荷作用)下，上表面中心點法向位移0.0022mm。可見，圓板中心的法相位移由0.0134mm降低至0.0022mm。剛度提高了5倍左右，而材料重量可以節省22％。

本實用新型中，可以使用塑料材料的擠出成型工藝制作薄膜/板材材料，在擠出過程中，板材材料的一個表面負載防眩光的微結構，即具有周期性排列的凹陷部，由于凹陷部的邊緣11在薄膜/板材表面所在的平面形成了網絡狀結構，因此可同時提高薄膜/板材材料的剛度。另外，在薄膜/板材的另一面形成齒狀結構20。該齒狀結構20包括多個互相平行的齒條狀凸起，每個齒條狀凸起的橫截面呈現為三角形，所述三角形的頂角為60度至90度。該齒狀結構20可進一步增強薄膜/板材的剛度，以及可進一步節省材料。

本實用新型中，微結構光學薄膜/板材的材料可以是各種光學透明的塑料聚合物材料，并加入添加劑以達到更好的材料特性。塑料聚合物材料包括PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、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(聚醚亞酰胺)。還可以在微結構光學薄膜和板材的材料中加入擴散材料以滿足不同的光學需求。

圖4為本實用新型的具有結構增強型微結構光學薄膜/板材的LED照明裝置的結構示意圖。

圖4中，1表示外殼，2表示LED芯片，3表示印刷電路板，4表示罩蓋，5表示微結構增強型光學薄膜/板材，6表示凹陷部，7表示反射光學薄膜/板材，8表示齒狀結構。

如圖4所示，本實用新型具有雙面微結構增強型光學薄膜和板材的LED照明裝置包含：外殼1，設置在外殼1中的印刷電路板(PCB)3，與印刷電路板3電氣連接的至少一個LED芯片2，與LED芯片2電連接以驅動LED芯片發光的LED驅動電源(圖未示)，設置在LED芯片上方的罩蓋4，和微結構增強型光學薄膜/板材5，以控制LED芯片2的光學輸出達到特定應用場景的照明要求。微結構增強型光學薄膜/板材5的一面具有周期性排列的凹陷部6，另一面具有齒狀結構8。

具體地，外殼1為高散熱壓鑄鋁材質，壓鑄或擠出成型，具備良好的散熱性能。LED芯片2的數量可以為一個或多個。LED芯片2可以為大功率、中功率或小功率貼片芯片，并且可以采用串聯，并聯或者串并結合的方式貼片在印刷電路板3上，如圖4中的(a)所示，或者設置于外殼1的側面，如圖4中的(b)所示。印刷電路板3與直流驅動電源相配合，驅動LED芯片發光達到照明效果。

LED照明系統可以采用多種對于該微結構光學薄膜/板材的使用方式，這種薄膜/板材可以單張使用，方向在水平方向可以是橫向或縱向。這種薄膜/板材也可以和其他光學材料共同使用，例如透明光學薄膜/板材或者光學平板，帶擴散的光學膜或板材，或者帶形狀的異性光學材料。

本實用新型中，LED照明裝置還可以進一步包括其他光學反射膜、反射器、反射涂層和反射腔體等，進一步提高系統的光學效率。

本實用新型中的雙面微結構增強型光學薄膜和板材及其照明裝置不僅僅適應于LED照明設計，也適用于其他各種光源，如熒光燈，高壓鈉燈或者其他類似的光學應用。

本實用新型的保護內容不局限于以上實施例。在不背離實用新型構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本實用新型中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。