一种面光源导光混色结构及具有该导光混色结构的照明灯的制作方法

本发明涉及光学及照明领域，尤其是用于建筑照明、装饰照明、平板显示、光学遥感器辐射定标、不同光谱辐照下促进生物生长及机器视觉等领域，具体为一种面光源导光混色结构及具有该导光混色结构的照明灯。

背景技术：

长期的进化使人眼对自然光（太阳光）最适应，而现在广泛使用的照明光源，如日光灯、电子节能灯及LED灯等，其光谱都与自然光不同，有的灯很亮很白特别刺眼，有的所谓的三基色光源其实也只是颜色有些相似，很多LED光源感觉很亮但色度很不舒服；有的电子节能灯刚打开时亮度较暗，但工作一段时间后，其亮度和颜色都会发生变化，则上述光源均无法模拟对人眼舒适的自然光，并且长期在这种光源环境下工作生活，人眼感受到的颜色明显失真，眼睛容易疲劳受损。

如在光学遥感器辐射定标方面，过去定标所使用的光源为卤素灯，虽然卤素灯光谱丰富、色温稳定，但它属于热光源，功耗大，多次开合后容易损坏，同时高发热量也导致设备维护成本的增加，以及较理想的光源是可根据人们的需要进行颜色可调，但是卤素灯的光谱固定，很难实现光谱的可调，无法与真实的太阳光谱进行匹配，且市场上通用的可调光源只能简单的进行亮度调整或者颜色变换，并不能做到颜色和亮度同时可调，也就无法模拟各种环境不同时刻下的太阳光谱的照明光源。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种面光源导光混色结构及具有该导光混色结构的照明灯，其成本低，可实现光源的颜色和亮度同时可调，高效、节能、稳定的模拟不同时刻下的太阳光谱的照明光源，有效实现对人眼安全和舒适的目的。

其技术方案是这样的：其特征在于：其包括微光源、导光结构，至少一个所述微光源集成于所述导光结构的侧面，每个所述微光源连接于程控电路结构。

其进一步特征在于：所述导光结构为矩形结构，包括导光膜，在所述导光膜上表面制备减反结构，所述导光膜的下表面制备微纳结构后镀有反射层，位于所述导光膜的入光侧设有混色结构；

所述导光膜为无色透明薄膜，所述导光膜材料为聚碳酸脂或者为高折射率材料，厚度为1mm-3mm，对可见光的透过率大于90%；所述反射层为采用二氧化钛或者为高反射材料的薄膜，所述反射层的厚度为20μm~30μm；

所述减反结构采用纳米蛾眼结构，所述纳米蛾眼结构的高度为5μm~6μm、密度为60%~70%、直径为5μm~6μm；

所述微纳结构为网眼结构，包括有自所述导光膜的入光侧由疏到密分布的导光网点，所述微光源的波长越长，所述导光网点间距密度越小，所述导光网点的高度为5μm~6μm；

所述混色结构包括HDCT匀光膜，所述匀光膜覆于所述导光膜的入光侧面，在位于所述导光膜入光侧的所述匀光膜上通过激光蚀刻有非等密度布置的光栅结构，所述光栅结构的密度为50%~60%，所述光栅结构的刻蚀深度为20μm~30μm，所述匀光膜的厚度为20μm~30μm；所述微光源的波长越长，所述光栅结构的密度越小；

所述微光源为一种颜色的LED光源集合而成，不同的所述微光源的LED光源颜色不同，所述导光膜的每一侧面均匀集成一种颜色的所述微光源，所述微光源的光谱覆盖范围为380nm～760nm；

所述导光膜的一侧面均匀配置白色的所述微光源为基础光源，所述导光膜的其余侧面分别对应均匀配置红色、绿色、蓝色的所述微光源为匹配光源；

所述程控电路结构包括微处理器、恒流驱动电路，所述微处理器通过所述恒流驱动电路电连接每一个所述微光源，所述微处理器采用MCS-96系列单片机，所述恒流驱动电路包括驱动器，所述驱动器采用型号MBI5030驱动芯片；

所述导光结构为圆形、三角形或者为其他异形结构。

一种具有所述导光混色结构的照明灯，其特征在于：其包括支架、导光混色结构，所述导光混色结构安装于所述支架上。

本发明的有益效果是，将不同颜色的微光源分别配置在导光膜的侧面，以作为自然光和多种光源的模拟基础，通过在导光膜的上表面制备纳米蛾眼结构，以减少导光膜表面对外界光线的反射干扰，从而实现大视场范围内的自然光均匀照明；当微光源发出的光线入射到导光膜下表面制备的微纳结构的导光网点时，产生各个方向的散射光，满足全反射条件的光线从导光膜上表面导出，其余光线继续传播，遇到导光网点时再次散射，最终所有光线从上表面导出，实现了大面积均匀显示；在导光膜的侧面覆有匀光膜，并在匀光膜上激光蚀刻光栅结构，可提高多次反射的几率和效率，使得该侧面的出光量增加，从而微光源的光线发射角度变大，光线扩散更加均匀，达到均匀混色的效果；综上所述的导光混色结构，与由程控电路结构的微处理器独立调整发光功率的LED微光源相配合后，在可同时调控光源颜色和亮度的情况下，高效、节能、稳定的实现了模拟各种环境不同时刻下对人眼舒适的自然光，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的剖视图；

图2是混色结构的混色原理图；

图3是本发明的光线原理图；

图4是本发明的立体结构示意图；

图5是程控电路结构的结构示意图；

图6是一种具有所述导光混色结构的照明灯的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1~图5所示，本发明的一种面光源导光混色结构包括微光源1、导光结构，导光结构为矩形结构，导光结构的每一个侧面分别集成有两个微光源1，微光源1的具体数量可根据所需要的照明功率和光源面积来决定，每个微光源1连接于程控电路结构。

导光结构包括导光膜2，在导光膜2上表面制备减反结构3，导光膜2的下表面制备微纳结构4后镀有反射层5，位于导光膜2的入光侧设有混色结构；以及根据场合需要，导光结构也可为圆形、三角形或者为其他异形结构；导光膜2材料为聚碳酸脂或者为高折射率材料，厚度为1.5mm，对可见光的透过率大于90%；反射层5为采用二氧化钛或者为高反射材料的薄膜，反射层5的厚度为22μm，可反射导光膜2反面的投射光，提高照明效率；减反结构3采用纳米蛾眼结构，纳米蛾眼结构的高度为5μm、密度为60%、直径为5μm，可有效减少导光膜2材料表面对外界光线的反射干扰，避免“费涅尔”反射导致的视角窄、光斑白化等问题，实现大视场范围内的自然光均匀照明；微纳结构4为网眼结构，包括有自导光膜2的入光侧由疏到密分布的导光网点6，导光网点6的间距密度取决于不同颜色的微光源1的波长，也就是微光源1的波长越长，导光网点6间距密度越小，导光网点6的高度为5μm。

混色结构包括HDCT匀光膜7，匀光膜7覆于所述导光膜2的入光侧面，匀光膜7的厚度为22μm，在位于导光膜2入光侧的匀光膜7上通过激光蚀刻有非等密度布置的光栅结构8，其中微光源1的波长越长，光栅结构8的密度越小；光栅结构8的密度为55%，光栅结构8的刻蚀深度为22μm，匀光膜7可有效解决单色混光热点消除，而在匀光膜7上通过激光蚀刻有光栅结构8后，可大大增加受光面积，使导光膜2入光侧的出光量增加，提高多次反射的几率和效率，从而微光源1光线发散角度变大，使得微光源1角度扩散更加均匀发散；其中导光膜2、发射层5、匀光膜7均为透明薄膜。

微光源1为一种颜色的LED光源集合而成，不同的微光源1的LED光源颜色不同，导光膜2的每一侧面均匀集成一种颜色的微光源2，微光源2的光谱覆盖范围为380nm～760nm；LED光源的个数取决于所需要的照明光源功率大小；也可根据需要的光源，并根据加色法原理和自然光特性，确定不同颜色的LED光源。

在本实施例中，导光膜2的一侧面均匀配置有白色的微光源1为基础光源，导光膜2的另外三个侧面分别对应均匀配置红色、绿色、蓝色的微光源1为匹配光源。

程控电路结构包括微处理器9、恒流驱动电路10，微处理器9通过恒流驱动电路10电连接每一个微光源1，微处理器9采用MCS-96系列单片机，恒流驱动电路10包括驱动器，驱动器采用型号MBI5030驱动芯片或者PCA9626驱动芯片，其中依据环境要求，微处理器9配置调节每个微光源1的发光功率，分别控制微光源1的三基色值，实现光源的颜色、亮度的自动控制调整，完成模拟各种自然光、彩色光等多种照明效果。

本发明通过将不同颜色的微光源1分别配置在导光膜2的侧面，当微光源1的光线入射到导光膜2的上表面时，由于导光膜2材料的高折射率，使得反射光全反射到导光膜2的下表面，当光线入射到微纳结构4导光网点6时，产生各个方向的散射光，其中不满足全反射条件的光线从导光膜2上表面导出，其余光线继续传播，遇到微纳结构4导光网点6时再次散射，最终所有的光线从导光膜2的上表面导出，实现了光源大面积均匀显示；其中，图2、图3中箭头表示光线走向。

其中LED拥有体积小、寿命长、光谱分布较窄、反应速度快、发光效率高、发光强度稳定以及不同峰值波长等优点，本发明模拟太阳光谱的LED均匀面光源是由多个不同颜色的LED光源均匀混色，通过高效导光结构的导光膜2发出，能模拟各种环境不同时刻的太阳光谱（如造成、中午、晚上）的高效、均匀、节能环保的照明光源，从而有效用于生活照明、装饰照明等多种用途，实现了对人眼安全和舒适的目的。

实施例二

如图6所示，一种具有导光混色结构的照明灯，其特征在于：其包括支架11、导光混色结构，导光混色结构安装于支架11上，以作为照明灯，或者可直接将具有导光混色结构的导光体贴于任何需要照明物体上，方便快捷。