專利名稱：表面微透鏡陣列徑向非均勻排列導(dǎo)光板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種導(dǎo)光板，尤其涉及一種光散射材料表面微透鏡陣列非均勻排布的導(dǎo)光板，它能夠減小光出射的擴散角，提高光能的利用率，同時使光照度在某一區(qū)域內(nèi)不發(fā)生大的變化，從而使光照均勻，屬于功能性材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及工業(yè)水平的日益提高，導(dǎo)光板的應(yīng)用越來越廣泛，它的重要性也愈加受到重視。導(dǎo)光板是利用光學(xué)級的亞克力/PC板材，然后用具有極高反射率且不吸光的高科技材料，在光學(xué)級的壓克力板材底面用UV網(wǎng)版印刷技術(shù)印上導(dǎo)光點。利用光學(xué)級亞克力板材吸取從燈發(fā)出來的光在光學(xué)級亞克力板材表面的停留，當光線射到各個導(dǎo)光點時，反射光會往各個角度擴散，然后破壞反射條件由導(dǎo)光板正面射出。通過各種疏密、大小不一的導(dǎo)光點，可使導(dǎo)光板均勻發(fā)光。由于導(dǎo)光板的優(yōu)越特性，它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，廣告業(yè)、家具業(yè)、建筑業(yè)、交通業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等等，導(dǎo)光板都發(fā)揮著重要作用，而且隨著各行業(yè)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)光板的需求量也越來越大，會大大拉動導(dǎo)光板的生產(chǎn)。導(dǎo)光板的分類方法繁多，目前尚未有統(tǒng)一的分類方法，單從其制作方法來看，導(dǎo)光板大致可以分為兩類:印刷式和非印刷式。印刷式導(dǎo)光板是利用含有高散光物質(zhì)(如Si02及Ti02)的印刷油墨材料，在壓克力板的底面用網(wǎng)版印刷印上圓形或方形的擴散網(wǎng)點制成導(dǎo)光板。當光線射到擴散網(wǎng)點時，反射光會往各個角度擴散，而破壞全反射條件，由導(dǎo)光板的上表面射出，利用各種疏密、大小不一的擴散網(wǎng)點，可使導(dǎo)光板均勻發(fā)光；隨著導(dǎo)光板技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)光板的制作方法越來越多，相對于早期的印刷式制作方式，我們把不同于制作印刷式導(dǎo)光板的制作方法通稱為“非印刷式”。非印刷方式是先制作精密的導(dǎo)光板模板，再以注塑成型的方法在導(dǎo)光板上直接形成網(wǎng)點微結(jié)構(gòu)，并利用該微結(jié)構(gòu)將光導(dǎo)出，均勻地散布在發(fā)光區(qū)，目前，導(dǎo)光板模板的制作方法主要有=LIGA制程、化學(xué)蝕刻、激光雕刻、微切削加工等。傳統(tǒng)導(dǎo)光板網(wǎng)點設(shè)計種類比較少，我們經(jīng)常見到的就是網(wǎng)點均勻排布或者網(wǎng)點沿某一方向，逐漸增大或者減小，這樣的網(wǎng)點設(shè)計雖然也可以達到一定的要求，但存在著出射光發(fā)散角較大，導(dǎo)致光能的浪費，以及區(qū)域內(nèi)光的照度變化太大，不均勻等問題，使得導(dǎo)光板不能得到更好的利用。

實用新型內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)導(dǎo)光板的光出射角度大導(dǎo)致光能浪費以及光照度變化劇烈導(dǎo)致光線不平和的問題，本實用新型設(shè)計一種新型微透鏡陣列排布方式，可以有效地減少出射光線的發(fā)散角，使能量分布更加集中，而且提高了光照度，增大了光能利用率，同時使照度在區(qū)域內(nèi)分布更加均勻。本實用新型為解決其問題所采用的技術(shù)方案是:傳統(tǒng)導(dǎo)光板表面的微透鏡陣列大多采用的是均勻排列或者是沿某一方向逐漸增大或減小的，本實用新型利用光學(xué)軟件設(shè)計一種新型圓盤狀導(dǎo)光板，表面微結(jié)構(gòu)采用徑向排列方式，以圓盤圓點為中心，微透鏡陣列以輪廓沿徑向依次向外排列，其中，相鄰的兩個微透鏡輪廓之間的間距不變，每輪廓之中相鄰的各個微透鏡之間的間距相等，但相鄰的兩個微透鏡輪廓之間的間距大于每輪廓之中相鄰的各個微透鏡之間的間距，這樣，微透鏡陣列以非均勻的方式來排列。由于每輪廓中各凸起之間的距離固定不變，因此，靠近外層的周長較長的輪廓中包含的的微透鏡數(shù)量就會比內(nèi)層多。上述優(yōu)選:導(dǎo)光板半徑為20mm，微透鏡結(jié)構(gòu)選擇徑向排列，輪廓間距設(shè)為1mm，每輪廓中微透鏡的間距設(shè)為0.269mm。通過光的散射理論，外層的微透鏡數(shù)量較多，散射效果更加明顯，可以使光更多地射向?qū)Ч獍宓妮S向方向，從而減小出射光線的發(fā)散角；由于更多的光被散射到導(dǎo)光板軸向，這就使得出射光的照度得到了增強，從而提高了光能的利用率。通過光照度的計算方法以及光散射的相關(guān)知識，找到一個各輪廓間距和輪廓中各微透鏡間距的合適比例，可以使得出射光線的照度在導(dǎo)光板軸向周圍一定區(qū)域內(nèi)保持基本不變，這樣出射光線更加的均勻。本實用新型的有益效果是:本實用新型涉及的導(dǎo)光板可以減小出射光線的發(fā)散角，是能量分布更加的集中和均勻，提高光能的利用率，節(jié)省能源，可以用于車燈配光鏡、路燈、臺燈等照明工具。

圖1是利用軟件設(shè)計出的微結(jié)構(gòu)徑向非均勻排布的導(dǎo)光板；圖2是導(dǎo)光板中心的局部放大圖；圖3是光線追跡后的照度分布圖；圖4是兩塊相同導(dǎo)光板并排擺放時的光線追跡效果圖。
具體實施方式
以下以具體實施方式
說明本實用新型，但本實用新型并不僅限于以下實施例。實施例1利用光學(xué)軟件LightTools設(shè)計導(dǎo)光板。首先設(shè)計光源，光源的設(shè)計為長、寬、高分別為0.2mm、1.0mmU.0mm，發(fā)光角度為60°，光源的光通量設(shè)置為1001m。其次設(shè)計導(dǎo)光板。導(dǎo)光板距離光源距離設(shè)計為IOmm,半徑為20mm,厚度Imm,微透鏡結(jié)構(gòu)(凸起)選擇徑向排列，輪廓間距設(shè)為1mm，每輪廓中微透鏡結(jié)構(gòu)(凸起)的間距設(shè)為0.269mm。然后設(shè)置一個虛擬面和接收器，用以接受光線。圖1即是所設(shè)計導(dǎo)光板視圖，圖2為其局部的放大圖。導(dǎo)光板設(shè)計完畢之后，利用LightTools的光線追跡功能，可以看到從光源發(fā)出的光經(jīng)過導(dǎo)光板之后的傳播情況，圖3為照射到虛擬面上的光的照度分布圖，可以看出在中間區(qū)域光的分布比較均勻。采用兩塊以上上述的導(dǎo)光板，并排排布，圓心相距120mm，分別配以上述光源，進行光線追跡，圖4是光線追跡效果圖。
權(quán)利要求1.一種表面微透鏡陣列徑向非均勻排列導(dǎo)光板，其特征在于，導(dǎo)光板為圓盤狀，表面微結(jié)構(gòu)采用徑向排列方式，以圓盤圓點為中心，微透鏡陣列以輪廓沿徑向依次向外排列，其中，相鄰的兩個微透鏡輪廓之間的間距不變，每輪廓之中相鄰的各個微透鏡之間的間距相等，但相鄰的兩個微透鏡輪廓之間的間距大于每輪廓之中相鄰的各個微透鏡之間的間距，這樣，微透鏡陣列以非均勻的方式來排列。
2.按照權(quán)利要求1的導(dǎo)光板，其特征在于，導(dǎo)光板半徑為20mm，厚度1mm，微透鏡結(jié)構(gòu)選擇徑向排列，輪廓間距設(shè)為1mm，每輪廓中微透鏡的間距設(shè)為0.269mm。
專利摘要表面微透鏡陣列徑向非均勻排列導(dǎo)光板，屬于功能性材料技術(shù)領(lǐng)域。表面微結(jié)構(gòu)采用徑向排列方式，以圓盤圓點為中心，微透鏡陣列依次向外沿徑向排列，其中，相鄰的兩個微透鏡輪廓之間的間距不變，每輪廓之中相鄰的各個微透鏡之間的間距相等，但相鄰的兩個微透鏡輪廓之間的間距大于每輪廓之中相鄰的各個微透鏡之間的間距，靠近外層的周長較長的輪廓中包含的的微透鏡數(shù)量就會比內(nèi)層多，散射效果更加明顯，可以使光更多地射向?qū)Ч獍宓妮S向方向，從而減小出射光線的發(fā)散角；由于更多的光被散射到導(dǎo)光板軸向，這就使得出射光的照度得到了增強?？梢杂糜谲嚐襞涔忡R、路燈、臺燈等照明工具，提高光能利用率，節(jié)約能源。
文檔編號G02B6/00GK203025373SQ20122010408
公開日2013年6月26日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者孟慶云, 于千, 滕翀 申請人:北京化工大學(xué)