本實用新型涉及LED照明領(lǐng)域，尤其涉及一種雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜及具有該光學(xué)薄膜的LED照明裝置。

背景技術(shù)：

LED，半導(dǎo)體光電二極管，作為一種節(jié)能環(huán)保的新型光源，越來越廣泛的應(yīng)用于通用照明環(huán)境。為了適應(yīng)各種環(huán)境的不同照明需求，需要二次或者多次光學(xué)控制器件來滿足不同的照明需求，例如道路照明，工業(yè)照明，辦公室照明和商業(yè)照明。這種二次或者多次光學(xué)器件通常是各種光學(xué)透鏡和光學(xué)反射器。為了適應(yīng)不同的光學(xué)照明環(huán)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(xué)透鏡或光學(xué)反射器的類型會非常多變，通用型非常差，這會增加LED應(yīng)用的成本，降低LED應(yīng)用的通用型。另外，LED，因為其集中的光學(xué)輸出，導(dǎo)致LED產(chǎn)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(yīng)用。

因此，申請?zhí)枮?01310121672.3的發(fā)明專利提出了一種具有微結(jié)構(gòu)薄膜的LED照明裝置，通過新型的光學(xué)設(shè)計和部件來實現(xiàn)不同LED光源不同應(yīng)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(xué)設(shè)計上還需要盡可能地增強薄膜剛性，同時減少材料的使用量，降低LED燈的成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述問題，本實用新型提出了一種雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜，其通過齒形結(jié)構(gòu)能夠增強光學(xué)薄膜剛性，同時減小厚度以及降低成本。

本實用新型的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜，所述微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的一面具有周期性排列的凸起部，所述凸起部的截面形狀為半圓形、半圓形的一部分、半橢圓形、半橢圓形的一部分、三角形、三角形的一部分、梯形或梯形的一部分，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的另一面具有齒狀結(jié)構(gòu)，所述齒狀結(jié)構(gòu)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(xiàn)為三角形，所述三角形的頂角為60度至90度。

優(yōu)選地，所述三角形為等腰三角形。

優(yōu)選地，所述齒狀結(jié)構(gòu)的截面三角形的底邊寬度為所述光學(xué)薄膜厚度的0.15～0.4倍。

優(yōu)選地，所述凸起部的高度與寬度的比例范圍為0.1-5。

優(yōu)選地，所述周期性排列的凸起部的周期長度為1微米-5毫米。

優(yōu)選地，所述凸起部的高度為1微米-5毫米。

本實用新型還提出了一種LED照明裝置，包括：外殼，設(shè)置在外殼中的印刷電路板，設(shè)置在印刷電路板上的至少一個LED芯片，與所述至少一個LED芯片電連接的LED驅(qū)動電源，以及將LED芯片封在外殼中的罩蓋，其特征在于，其具有根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項所述的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜，所述光學(xué)薄膜設(shè)置在所述罩蓋的上表面以控制LED光源的光學(xué)輸出達到特定應(yīng)用場景的照明要求，所述微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的具有齒狀結(jié)構(gòu)的一面位于所述罩蓋的上表面。

本實用新型在微結(jié)構(gòu)設(shè)計的光學(xué)薄膜或光學(xué)板材滿足照明光分布及有效改善眩光的基礎(chǔ)上，增加了提高薄膜強度的齒狀結(jié)構(gòu)，提高了材料剛度，在相同剛度需求的情況下，可以減少薄膜材料的用量，降低照明裝置的成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜的截面示意圖；

圖2為本實用新型的較佳實施例的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜的截面示意圖，(a)表示齒狀結(jié)構(gòu)頂角為90度的一個實施例，(b)表示齒狀結(jié)構(gòu)頂角為60度的另一個實施例。

圖3為本實用新型的具有雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜的LED照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

結(jié)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為本實用新型的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜的截面示意圖。如圖所示，該微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的一面具有周期性排列的凸起部10，該凸起部10的截面形狀為半圓形。在另外的實施例中，凸起部1的截面形狀還可以為半圓形的一部分、半橢圓形、半橢圓形的一部分、三角形、三角形的一部分、梯形或梯形的一部分。

該凸起部10的高度與寬度的比例范圍為0.1-5。這個范圍之外達不到很好的光學(xué)控制輸出。該周期性排列的凸起部的周期長度為1微米-5毫米。這里所指的周期排列的長度(即周期長度)表示凸起部沿排列方向的長度與兩個相鄰?fù)蛊鸩恐g的間距的和。該凸起部的高度為1微米-5毫米。這個范圍之外的加工會很困難，無法大規(guī)模生產(chǎn)。

該微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的另一面具有齒狀結(jié)構(gòu)20，為多個互相平行的齒條狀凸起(或脊狀凸起)，每個齒條狀凸起20的橫截面呈現(xiàn)為三角形，三角形的頂角范圍為60度至90度。頂角在該范圍之外，薄膜的剛度和穩(wěn)定性都不甚理想。在較佳的實施例中，頂角的角度為60度或90度。較佳地，頂角所在的兩條邊的長度相等，即形成等腰三角形。等腰三角形的結(jié)構(gòu)可以進一步提高薄膜整體的剛度和穩(wěn)定性，同時增加其抗變形和抗蠕變的能力。

該齒狀結(jié)構(gòu)20的截面三角形的底邊寬度與光學(xué)薄膜的厚度有關(guān)。所述底邊指薄膜平面所在的邊。較佳地，該底邊寬度為光學(xué)薄膜厚度的0.15～0.4倍。低于0.15倍或高于0.4倍，都無法獲得較好的薄膜剛度和穩(wěn)定性。

如圖2所示為本實用新型的較佳實施例的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜的截面示意圖。圖2中(a)表示齒狀結(jié)構(gòu)頂角為90度的一個實施例。該齒狀結(jié)構(gòu)截面三角形的底邊長0.4mm，底邊至頂點的高度為0.2mm。

以PC材料為薄膜材料，彈性模量E均為2300MPa，泊松比為0.3，密度為1200kg/m³?？紤]形成圓形的光學(xué)薄膜板，圓周上表面固定。光學(xué)薄膜圓板直徑600mm，薄膜厚度1.0mm。在重力載荷作用下，可以得到未進行結(jié)構(gòu)增強的薄膜上表面中心點法向位移0.0134mm。

而將上述薄膜材料制作成本實施例的結(jié)構(gòu)增強型微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜，即增加90°齒型結(jié)構(gòu)后，則在相同條件(重力載荷作用)下，中心點法向位移由0.0134mm降低至0.0024mm，表示剛度提高了5倍左右。

圖2中(b)表示齒狀結(jié)構(gòu)頂角為60度的另一個實施例。該齒狀結(jié)構(gòu)截面三角形的底邊長0.6mm，底邊至頂點的高度為0.5mm。

以PC材料為薄膜材料，彈性模量E均為2300MPa，泊松比為0.3，密度為1200kg/m³?？紤]形成圓形的光學(xué)薄膜板，圓周上表面固定。光學(xué)薄膜圓板直徑600mm，薄膜厚度1.5mm。在重力載荷作用下，可以得到未進行結(jié)構(gòu)增強的薄膜上表面中心點法向位移0.00863mm。而將上述薄膜材料制作成本實施例的結(jié)構(gòu)增強型微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜，即增加60°齒型結(jié)構(gòu)后，則在相同條件(重力載荷作用)下，中心點法向位移由0.00863mm降低至0.000688mm，同樣剛度提高了5倍左右，而材料重量可以節(jié)省16.7％。

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材料，在擠出過程中，材料板材的一個表面負載防眩光的微結(jié)構(gòu)，即具有周期性排列的凸起部，另一個表面負載不同角度的齒型結(jié)構(gòu)以便提高材料的剛度。

本實用新型中，微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的材料可以是各種光學(xué)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)和PEI(聚醚亞酰胺)。還可以在微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的材料中加入擴散材料以滿足不同的光學(xué)需求。

圖3為本實用新型的具有結(jié)構(gòu)增強型微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的LED照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3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表示雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜，6表示凸起部，7表示反射光學(xué)薄膜，8表示齒狀結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，本實用新型具有雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜的LED照明裝置包含：外殼1，設(shè)置在外殼1中的印刷電路板(PCB)3，設(shè)置在印刷電路板3上的至少一個LED芯片2，與LED芯片2電連接以驅(qū)動LED芯片發(fā)光的LED驅(qū)動電源(圖未示)，以及設(shè)置在LED芯片上方的罩蓋4和雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜5，以控制LED芯片2的光學(xué)輸出達到特定應(yīng)用場景的照明要求。雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜5的一面具有周期性排列的凸起部6，另一面具有齒狀結(jié)構(gòu)8。該微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的具有齒狀結(jié)構(gòu)8的一面位于所述罩蓋4的上表面。

具體地，外殼1為高散熱壓鑄鋁材質(zhì)，壓鑄或擠出成型，具備良好的散熱性能。PCB板上設(shè)置的LED芯片2的數(shù)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(lián)，并聯(lián)或者串并結(jié)合的方式貼片在印刷電路板3上。印刷電路板3與直流驅(qū)動電源相配合，驅(qū)動LED芯片發(fā)光達到照明效果。

LED照明系統(tǒng)可以采用多種對于該微結(jié)構(gòu)光學(xué)薄膜的使用方式，這種薄膜可以單張使用，方向在水平方向可以是橫向或縱向。這種薄膜也可以和其他光學(xué)材料共同使用，例如透明光學(xué)薄膜或者光學(xué)平板，帶擴散的光學(xué)膜或板材，或者帶形狀的異性光學(xué)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(xué)反射膜、反射器、反射涂層和反射腔體等，進一步提高系統(tǒng)的光學(xué)效率。

本實用新型中的雙面微結(jié)構(gòu)增強型光學(xué)薄膜及其照明裝置不僅僅適應(yīng)于LED照明設(shè)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(xué)應(yīng)用。

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