光学主动扩散片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高LED等发光灯具光均匀性的光学主动扩散片的设计思路与制备方法。该光学主动扩散片包括四种类型：单侧光学主动扩散片、双侧光学主动扩散片、内置光学主动扩散片和薄膜光学主动扩散片。光学主动扩散片的材质可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等有机材料，也可以为玻璃，石英等无机材料。该光学主动扩散片针对不同强度的光进行不同的处理。其中，对于光强大的地方增大其扩散强度，对于光强小的地方降低其扩散强度，从而将光源阵列所发出的光进行深层次的分解。
【专利说明】光学主动扩散片
【技术领域】
[0001] 本发明用于提高LED等发光灯具的光均匀性。
【背景技术】
[0002] 在机器视觉照明领域，目前均采用传统LED芯片作为光源。光学主动扩散片就是 为此而发明。在机器视觉光学的产品中，通常需要较大面积的LED灯具，因此就需要将很多 LED芯片做成一个阵列。而每个LED是独立发光的，必然由于每个LED自身的差异以及LED 的空隙的两个原因造成整体发光面的不均匀性，就需要引入光学扩散片让每个LED的点发 光变成面发光。然而，传统的光学扩散片是一个表面均匀涂抹了扩散剂的透明材料。光照 上去之后形成漫反射，进而提高均匀性。但是，即使是90%雾度的光学扩散板，也不可能将 一个LED高强度点光源完全扩散到其他地方。另外，由于扩散剂的涂抹是均匀的，两个点光 源之间的暗部分其实也做了无效的扩散，这和本意的"削峰填谷"的设计初衷也是相悖的。 主动扩散片解决了以上传统扩散片的问题，针对每个LED的光强分布进行分散光强，起到 了提高光均匀性的效果。换句话说，光学主动扩散片针对光源的不同位置不同强度进行不 同的处理。对于强光的地方增加扩散程度，对于弱光地方降低扩散强度，从将光源阵列所发 出的光进行深层次的分散。图1很好的展示了主动扩散片的原理和效果。
【发明内容】
[0003] 光学主动扩散片针对光源的不同位置不同强度进行不同的处理。对于强光的地方 增加扩散程度，对于弱光地方降低扩散强度，从将光源阵列所发出的光进行深层次的分散。 它包含四种：单侧主动光学扩散片、双侧主动光学扩散片、内置主动光学扩散片、薄膜主动 光学扩散片。这四种为两个类型：
[0004] 1. 一种是几何光学透镜，即通过凹透镜使得光路进行分散。它包括三个小类：单 侧主动光学扩散片（图2)、双侧主动光学扩散片（图3)、内置主动光学扩散片（图4)。对 这一类主动光学扩散片，有以下几点说明：
[0005] a)透镜可以是空心透镜，也可以是实体透镜（内嵌透镜）（图5)。实体透镜即为 其它材质的光学透镜，被嵌入其中。
[0006] b)对于含有多个透镜的双侧主动光学扩散片和内置主动光学扩散片。每个透镜的 规格（尺寸和焦距等）可以一样，可以不同，根据实际的光源需求而改变。
[0007] c)对于含有多个透镜的双侧主动光学扩散片和内置主动光学扩散片。透镜的数量 可以超过两个。具体数量根据实际需要而定。
[0008] d)空心透镜和实体透镜可以混用。
[0009] e)这一类主动光学扩散片可以单独使用，也可以和传统光学扩散片混用。
[0010] 2.第二种是通过在不同浓度的扩散剂。不同光强位置上的扩散剂浓度不同。这 种扩散片被命名为薄膜主动光学扩散片（图6)。对这一类主动光学扩散片，有以下几点说 明：
[0011] a)其浓度分布（相对于位置）可以有多种形式，不限于正态分布。其分布的参数， 也可以有多种情况。
[0012] b)这种主动光学扩散片可以是多层。
[0013] c)主动光学扩散剂的颜色不仅是白色，可以采用多种颜色以及混合色，要根据光 源的需求而定。
[0014] 主动光学扩散片材料可以用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯（PC)、聚对苯二 甲酸乙二醇酯（PET)等塑料，也可以使用玻璃，石英等材质。
[0015] 主动扩散片可以单独作为光学扩散片实施，也可以和传统的光学扩散片一起混合 使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1左图为光学主动扩散片的原理图，右边为使用效果对比图（右下图光源初始 光强分布，右上图为光经过主动扩散片后的光强分布）
[0017] 图2单侧主动光学扩散片
[0018] 图3双侧主动光学扩散片 [0019] 图4内置主动光学扩散片
[0020] 图5空心型内置光学扩散片和嵌入型内置光学扩散片。白色表示空心。黑色表示 实体透镜。
[0021] 图6薄膜主动光学扩散片。黑色代表透明基底，白色是涂上去的扩散剂，从白色到 黑色代表涂抹的浓度。（白色最大，黑色为无）
[0022] 图7(a) (b) (c)分别为实施方案1，2和3的解释图，光从下面的LED入射到上面的 主动光学扩散片。深灰色和浅灰色分别代表两种不同的介质。介质包括透明塑料，玻璃，空 气等。
[0023] 图8实施方案4的解释图，（a)图展示了光从下面的LED入射到上面的主动光学扩 散片。深灰色和浅灰色分别代表两种不同的介质。介质包括透明塑料，玻璃，空气等。（b) 图展示了光学扩散剂的浓度分布图。
[0024] 图9(a) (b) (c)分别为实施方案5,6和7的解释图，光从下面的LED入射到上面的 主动光学扩散片，然后再通过传统光学扩散片进行二次光学扩散。深灰色和浅灰色分别代 表两种不同的介质。介质包括透明塑料，玻璃，空气等。
[0025] 图10实施方案8的解释图，（a)图展示了光从下面的LED入射到上面的主动光学 扩散片，然后再通过传统光学扩散片进行二次光学扩散。深灰色和浅灰色分别代表两种不 同的介质。介质包括透明塑料，玻璃，空气等。（b)图展示了光学扩散剂的浓度分布图。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过产品合成的具体实施案例对本发明作进一步的阐述，其目的不仅在于更 好的理解本发明的内容，但本发明不受实施案例的限制。
[0027] 以下关于具体尺寸、数量和材质等规格，在实施上可以选择多种数值。以下实例实 施给出其中一种方案。
[0028] 实施方式1单侧主动光学扩散片
[0029] 如图2所示，长72mm宽28mm高3mm的透明塑料上面有16X5个半球形凹槽。每 个半球形凹槽的性状参见图7 (a)，其半球形的半径为2mm。LED发光从下面入射进入单侧主 动光学扩散片，光线被凹透镜改变光路形成扩散。
[0030] 实施方式2双侧主动光学扩散片
[0031] 如图3所示，长72mm宽28mm高3mm的透明塑料上下面各有16X5个半球形凹槽， 共计160个凹槽。上下每对半球形凹槽的性状参见图7(b)，其半球形的半径为1mm。LED发 光从下面入射进入双侧主动光学扩散片，光线被凹透镜改变光路形成扩散。
[0032] 实施方式3内置主动光学扩散片
[0033] 如图4所示，长72mm宽28mm高3mm的透明塑料上下表面之间有16 X 5 X 3个透镜。 坚直方向三个圆锥状透镜叠在一起。每个圆锥透镜的尺寸参见图7(c)，三个圆锥透镜的高 度为0.75mm，圆锥底面直径从下至上分别为3mm、2mm和1mm。LED发光从下面入射进入内置 主动光学扩散片，光线被透镜改变光路形成扩散。
[0034] 实施方式4薄膜主动光学扩散片
[0035] 如图6所示，长72mm宽28mm高3mm的透明塑料一侧涂有16X5个圆形图样。LED 和薄膜主动光学扩散片的位置参考图8(a)所示，LED发光从下面入射进入主动光学扩散 片，光线射在不同浓度的扩散剂上产生不同程度的散射。图样的形状和扩散剂浓度分布如 图10(b)所示。这个扩散关系服从如下正态分布
[0036]
【权利要求】
1. 一种增强点光源阵列发光均匀性的器材，这种器材表面不同位置具有不同的光学处 理效果。所述器材包括 几何光学透镜光学扩散片和扩散剂分布光学扩散片； 几何光学透镜光学扩散片的表面含有几何光学透镜，通过透镜使得点光源的发射光分 散； 扩散剂分布光学扩散片表面涂有扩散剂，不同光强位置上的扩散剂浓度不同，使得不 同光强的扩散强度不同。
2. 根据权利要求1，几何光学透镜光学扩散片上光学透镜的位置可以在扩散片上表面 也可以在扩散片下面表（单侧主动光学扩散片），也可以在上下表面同时存在（双侧主动光 学扩散片），也可以嵌入板子之中（内置主动光学扩散片）。
3. 根据权利要求1，点光源阵列包括LED光源阵列，OLED光源阵列。
4. 根据权利要求1，扩散片的材质可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯（PC)、聚 对苯二甲酸乙二醇酯（PET)等塑料，也可以使用玻璃，石英等材质。
5. 根据权利要求1，这种扩散片的性状包括长方形，圆球，球面，以及其它多边形。
【文档编号】G02B3/00GK104090314SQ201410212471
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】李 远, 黄晖辉 申请人:李 远, 黄晖辉