一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜包括透明介質(zhì)，在透明介質(zhì)的一面疊加調(diào)節(jié)膜，所述調(diào)節(jié)膜通過高折射率材料層和低折射率材料層相互間隔疊加構(gòu)成，且與透明介質(zhì)直接疊加的第一層為高折射率材料層；高折射率材料層和低折射率材料層的層數(shù)及厚度滿足短波濾波器的計算公式F=（0.5LH0.5L)n，本發(fā)明還提供了該光學(xué)膜的制備方法。本發(fā)明通過真空鍍膜技術(shù)在透明玻璃介質(zhì)或者透明塑料介質(zhì)表面沉積特定的有效膜堆，使得在特定光譜空間對透過光線做出適當(dāng)?shù)倪^濾，從而達(dá)到色溫調(diào)節(jié)的目的，實現(xiàn)有針對性地調(diào)節(jié)色溫，提高對光譜的有效利用率。
【專利說明】一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明設(shè)備領(lǐng)域的光學(xué)膜，特別涉及一種適用于人造光源的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高亮度低能耗人造光源技術(shù)的飛速發(fā)展，大量的氣體激發(fā)光源和LED光源越來越多地應(yīng)用到日常生活中。此類人造光源不同于自然光源，其光譜由很強的特定性，在整個可見光的光譜范圍內(nèi)呈現(xiàn)非均勻的能力分布，導(dǎo)致此類光源的色溫與自然光相差很大，其適用范圍受到一定限制。
[0003]人們采用色溫調(diào)節(jié)方法來調(diào)節(jié)此類光源的色溫。現(xiàn)有的色溫調(diào)節(jié)方式主要利用染色玻璃或其他染色介質(zhì)來完成，這類色溫調(diào)節(jié)方式主要利用染色介質(zhì)對光譜的吸收特性，調(diào)節(jié)范圍比較窄，且無針對性，對有效光譜利用率較低，光能損失大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和問題，本發(fā)明目的是提供一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，對特定波長范圍的光線起到增透或者過濾的作用，能夠準(zhǔn)確地調(diào)整色溫，同時增加其透射率，節(jié)省能源。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，包括透明介質(zhì)，在透明介質(zhì)的一面疊加調(diào)節(jié)膜，所述調(diào)節(jié)膜通過高折射率材料層和低折射率材料層相互間隔疊加構(gòu)成，且與透明介質(zhì)直接疊加的第一層為高折射率材料層；
所述高折射率材料層和低折射率材料層的層數(shù)及厚度滿足短波濾波器的計算公式F=(0.5LH0.5L)n，L為低折射率材料的折射率，H為高折射率材料的折射率，η為高折射率材料和低折射率材料的各自層數(shù)；
所述低折射率材料的折射率小于1.6，所述高折射率材料的折射率大于1.9。
[0006]進(jìn)一步的技術(shù)方案，透明介質(zhì)在疊加調(diào)節(jié)膜的另一面疊加減反射膜。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案，高折射率材料層為五氧化三鈦層，所述的低折射率材料層為二氧化硅層，高折射率材料層與底折射率材料層各四層，其物理厚度從第一層起分別如下:
五氧化三鈦:11.7.10納米；二氧化硅:154.19納米；
五氧化三鈦=104.70納米；二氧化硅:146.72納米；
五氧化三鈦:101.64納米；二氧化硅:158.48納米；
五氧化三鈦:98.21納米；二氧化硅:79.97納米。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案，高折射率材料層為二氧化鈦、五氧化三鈦、二氧化鋯、五氧化二鉭中的一種，所述的低折射率材料層為二氧化硅。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案，減反射膜通過高折射率材料層和低折射率材料層相互間隔疊加構(gòu)成，且與透明介質(zhì)直接疊加的第一層為高折射率材料層；
所述高折射率材料層和低折射率材料層的厚度滿足計算公式F=2HL，F(xiàn)為反射率，L為低折射率材料的折射率，H為高折射率材料的折射率；高折射率材料和低折射率材料的總層數(shù)為5-7。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案，透明介質(zhì)為玻璃。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案，透明介質(zhì)為塑料。
[0012]本發(fā)明還提供一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜的制備方法，按照以下步驟:
1)將F=(0.5LH0.5L)n計算得到的高折射率材料層和低折射率材料層的厚度通過針形法的TFCALC計算程序進(jìn)行優(yōu)化，從而確定具體的高折射率材料層和低折射率材料層的
厚度；
2)鍍料的氣化:在真空條件下，高壓電子束流對鍍料加熱，使其蒸發(fā)，大量的原子、分子氣化并離開液體鍍料或離開固體鍍料表面；
3)鍍料原子、分子或離子的遷移:引入高度純氧，使氣化源供出的原子、分子或離子經(jīng)過碰撞后，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；
4)鍍料原子、分子或離子沉積:鍍料原子、分子積在基體表面形成薄膜，同時用高能粒子轟擊生長中的薄膜；
5)確定厚度:利用石英晶體膜厚控制儀監(jiān)視蒸鍍的速率，從而控制鍍料的氣化，確定膜的厚度。
[0013]本發(fā)明中的色溫調(diào)節(jié)膜通過在透明介質(zhì)表面沉積特定的有效膜堆，使得針對性地在特定光譜空間對透過光線做出適當(dāng)?shù)倪^濾，從而達(dá)到色溫調(diào)節(jié)的目的，實現(xiàn)有針對性地調(diào)節(jié)色溫，提高對光譜的有效利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是氙氣燈在近紫外到近紅外區(qū)間的光譜；
圖3是本發(fā)明的初始光譜曲線；
圖4是發(fā)明的優(yōu)化光譜曲線。
[0016]其中:1、減反射膜，2、玻璃，3、五氧化三鈦，4、二氧化硅；
五氧化三鈦和二氧化硅相互間隔構(gòu)成色溫調(diào)節(jié)膜。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一個實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0018]根據(jù)圖1所示，本發(fā)明是一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，包括玻璃，在玻璃的一面疊加調(diào)節(jié)膜，所述調(diào)節(jié)膜為五氧化三鈦和二氧化硅相互間隔構(gòu)成，且與玻璃連接的第一層為五氧化三鈦，五氧化三鈦和二氧化硅的層數(shù)及厚度滿足短波濾波器計算公式F= (0.5LH0.5L)n,F為過濾的波長，L為低折射率材料的折射率，H為高折射率材料的折射率，η為高折射率材料和低折射率材料的各自層數(shù)；
在玻璃的另一面疊加減反射膜，減反射膜通過高折射率材料層和低折射率材料層相互間隔疊加構(gòu)成，且與玻璃直接疊加的第一層為高折射率材料層；高折射率材料層和低折射率材料層的厚度滿足計算公式F=2HL，F(xiàn)為反射率，L為低折射率材料的折射率，H為高折射率材料的折射率；高折射率材料和低折射率材料的總層數(shù)為5-7。
[0019]實施例以調(diào)節(jié)氙氣燈光源的色溫為例。圖2可以看到氙氣燈光譜在接近500nm波長附近有一個很強烈的能量峰值，其產(chǎn)生與氙氣電離激發(fā)光譜有關(guān)。因而其光譜中包含很強烈的藍(lán)色光，使得整體色溫偏高，一般為6500K?10000K。
[0020]根據(jù)短波濾波器計算公式F= (0.5LH0.5L)n，n取4，得出圖3的初始光譜曲線。此時，該短波濾波器在在可見光(400nm-700nm)區(qū)間有較好的透過能力，在近紫外(350nm以下)和近紅外(SOOnm-1lOOnm)有很好的濾波能力。接下來對氙氣燈的短波能量進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V除，并保證其余可見光的高透過率。利用Tfcalc軟件的區(qū)域目標(biāo)優(yōu)化能力對波形進(jìn)行擬合，以480nm為中心，設(shè)定其透過率為80%左右，其余可見光區(qū)域透過率設(shè)定為100%，優(yōu)化后曲線如圖4。此時，本發(fā)明濾除了氙氣燈光源中的部分藍(lán)光能量，且將可見光區(qū)域的透射率提升到接近100%。根據(jù)計算得出，從第一層起，五氧化三鈦和二氧化硅的物理厚度如下:
五氧化三鈦:11.7.10納米；二氧化硅:154.19納米；
五氧化三鈦=104.70納米；二氧化硅:146.72納米；
五氧化三鈦:101.64納米；二氧化硅:158.48納米；
五氧化三鈦:98.21納米；二氧化硅:79.97納米。
[0021]一般玻璃的單面反射率約4.2%，為了進(jìn)一步降低光源的損耗，玻璃的另一面減反射膜，使平均反射率低于0.2%，提高了整體的透射率。
[0022]本發(fā)明還提供了所述色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜的制備方法，
O將根據(jù)F= (0.5LH0.5L)n計算得到的高折射率材料層和低折射率材料層的厚度通過針形法的TFCALC計算程序進(jìn)行優(yōu)化，從而確定具體的高折射率材料層和低折射率材料層的厚度；
2)鍍料的氣化:在真空條件下，高壓電子束流對鍍料加熱，使其蒸發(fā)，大量的原子、分子氣化并離開液體鍍料或離開固體鍍料表面；
3)鍍料原子、分子或離子的遷移:引入高度純氧，使氣化源供出的原子、分子或離子經(jīng)過碰撞后，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；
4)鍍料原子、分子或離子沉積:鍍料原子、分子積在基體表面形成薄膜，同時用高能粒子轟擊生長中的薄膜；
5)確定厚度:利用石英晶體膜厚控制儀監(jiān)視蒸鍍的速率，從而控制鍍料的氣化，確定膜的厚度。
[0023]制備過程中導(dǎo)入高純氧氣可以防止氧化物材料脫氧，以避免脫氧后對可見光的吸收；用高能粒子轟擊生長的薄膜，解決了傳統(tǒng)蒸發(fā)鍍膜的過程中薄膜附著力偏低，耐磨損差，光學(xué)穩(wěn)定性不佳，溫漂較大的技術(shù)問題。同時，采用石英晶體膜厚監(jiān)控儀來控制薄膜的附著厚度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0024]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:包括透明介質(zhì)，在透明介質(zhì)的一面疊加調(diào)節(jié)膜，所述調(diào)節(jié)膜通過高折射率材料層和低折射率材料層相互間隔疊加構(gòu)成，且與透明介質(zhì)直接疊加的第一層為高折射率材料層； 所述高折射率材料層和低折射率材料層的層數(shù)及厚度滿足短波濾波器的計算公式F=(0.5LH0.5L)n，L為低折射率材料的折射率，H為高折射率材料的折射率，η為高折射率材料和低折射率材料的各自層數(shù)； 所述低折射率材料的折射率小于1.6，所述高折射率材料的折射率大于1.9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:所述的透明介質(zhì)在疊加調(diào)節(jié)膜的另一面疊加減反射膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:所述的高折射率材料層為五氧化三鈦層，所述的低折射率材料層為二氧化硅層，高折射率材料層與底折射率材料層各四層，其物理厚度從第一層起分別如下: 五氧化三鈦:11.7.10納米；二氧化硅:154.19納米； 五氧化三鈦=104.70納米；二氧化硅:146.72納米； 五氧化三鈦:101.64納米；二氧化硅:158.48納米； 五氧化三鈦:98.21納米；二氧化硅:79.97納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:所述的高折射率材料層為二氧化鈦、五氧化三鈦、二氧化鋯、五氧化二鉭中的一種，所述的低折射率材料層為二氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:所述的減反射膜通過高折射率材料層和低折射率材料層相互間隔疊加構(gòu)成，且與透明介質(zhì)直接疊加的第一層為高折射率材料層；所述高折射率材料層和低折射率材料層的厚度滿足計算公式F=2HL，F(xiàn)為反射率，L為低折射率材料的折射率，H為高折射率材料的折射率；高折射率材料和低折射率材料的總層數(shù)為5-7。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:所述的透明介質(zhì)為玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜，其特征在于:所述的透明介質(zhì)為塑料。
8.—種色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜的制備方法，其特征在于:按照以下步驟進(jìn)行: 1)確定設(shè)計厚度:將符合權(quán)利要求1-7任一所述的色溫調(diào)節(jié)光學(xué)膜的高折射率材料層和低折射率材料層的厚度通過針形法的TFCALC計算程序進(jìn)行優(yōu)化，從而確定具體的高折射率材料層和低折射率材料層的厚度； 2)鍍料的氣化:在真空條件下，高壓電子束流對鍍料加熱，使其蒸發(fā)，大量的原子、分子氣化并離開液體鍍料或離開固體鍍料表面； 3)鍍料原子、分子或離子的遷移:引入高度純氧，使氣化源供出的原子、分子或離子經(jīng)過碰撞后，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)； 4)鍍料原子、分子或離子沉積:鍍料原子、分子積在基體表面形成薄膜，同時用高能粒子轟擊生長中的薄膜； 5)確定厚度:利用石英晶體膜厚控制儀監(jiān)視蒸鍍的速率，從而控制鍍料的氣化，確定膜的厚度。
【文檔編號】G02B5/20GK103487863SQ201310479243
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】楊東 申請人:重慶西睿斯光電儀器有限公司