Led导光板灯具组件的制作方法

专利名称：Led导光板灯具组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种灯具组件，尤其是一种LED导光板灯具组件。
背景技术：
导光板可以将点、线光源转变为面光源，由于其超薄轻便、光线均勻、高效节能且 稳定耐用，目前已越来越多的投入显示屏及装置、照明灯具领域。导光板灯具组件，通常以 LED作为光源，由导光板引入光源的光线，在导光板内部传输，再最终透过高传导率的导光 点，将光线从导光板的发光面到处；而由于导光板的特点及灯具组件的结构特性，灯具组件 一般都很薄，且最终产生的光线都较为均勻并少暗区，通常能够满足大多数产品的日用要 求。然而，针对高端照明领域，尤其是对要求高精度、超薄、能量高效利用或是高光线 均勻度、无暗区的显示器、照明领域，目前的LED导光板灯具组件仍存在一系列不足，主要 体现在
对于高端照明领域，导光板及LED光源通常有着更为严格的要求，选择时不但需要考 虑LED色温及其它相关性能，需要分区块(bin)，还需要考虑导光板本身的颜色、抗变形能 力、寿命等问题，为保证高精度，原材料将会有很大部分作为不良品淘汰，且工艺要求亦十 分严格，可见双重的选择将带来成本的激增。高端照明领域对于导光板灯具的色温、能量利用率都十分的关注，可以说任何一 个细微的能量损失都是不利的，然而实际的导光板灯具结构中，色温的控制通常需要通过 LED的混色来实现，这样在选择LED原材料时，对色温有着极高要求，成本及工艺不但较高， 而且由于衍射性能问题，最终成品的色彩饱和度也不够理想；此外在能量效率上，LED所发 出的光线从空气进入导光板，会存在这反射损失，如果降低这部分损失，将更有效的提升能 量利用率。目前对灯具色温的设置，是直接由LED与荧光粉一起封装，由LED光线激发荧光粉 进行混光来实现的，而在LED工作过程中，尤其是长时间使用后，升温对荧光粉影响会产生 色温偏移及亮度衰减，造成色温不稳定，这对于最终光线效果是极为不利的。LED为点光源，在导光板灯具组件中通常均勻排布于导光板的一侧，相互之间仍存 在暗带，而若为消除这部分暗带而缩小LED之间的距离，则相同长度需要采用更多LED，如 此势必会增加成本，且对于各种便携设备，将增加电池负担；而若通过在导光板正面增加易 吸收光线的黑色遮挡部分，将这部分暗带遮挡，则会造成光线能量的损失，这对于光线要求 高的产品，是得不偿失的。导光板为有效利用LED的能量，整体厚度需要做的比LED直径大很多，如此才能够 有效利用LED侧向发光能量，防止LED侧向光能量损失，而这样一来，将不利于导光板厚度 的控制，因此如何在将导光板做的较薄的同时，保证对LED的侧向光能量的有效利用，是一 个技术重点。在导光板内传导的光线能量是逐渐递减的，因此会造成导光板内光线不均勻，靠近光源部分较亮，远离光源部分较暗的问题，如何解决这些问题，亦是一个技术关键。

发明内容
本发明的目的在于提供一种LED导光板灯具组件，以解决目前产品所存在的高成 本、能量损失、色温不稳定、色彩饱和度不足、厚度不能进一步减小、光线不够均勻等问题。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是 LED导光板灯具组件，其中包括
一构架；
至少一任意颜色的光源，由所述构架固定； 一导光板，由所述构架固定；
荧光粉，附着于导光板侧部对应光源的位置，该荧光粉能够接收来自光源的光线而跃 迁至激发态，以使所述导光板接收仅来自光源与荧光粉的混合光线；以及 一设置于所述导光板背侧的反光板，朝向导光板反射光线。作为一种改进方案，光源为蓝光LED，荧光粉为黄色荧光粉，灯具组件可产生白光。作为临一中改进方案，光源为紫光LED，荧光粉为红绿蓝三色荧光粉，灯具组件可 产生白光。上述导光板背面设置有由蚀刻、微沟切削、电铸、喷砂或丝印工艺所形成的网点。作为上述方案的进一步改进，网点的尺寸或密度与网点距所述光源之距离成正 比。导光板可由多块区块组成，距离所述光源较近的区块，其上所设置网点的尺寸或 密度较小，距离所述光源较远的区块，其上所设置网点的尺寸或密度较大。使得网点的尺寸 或密度根据与光源的距离递增，以抵消光线在导光板内传导造成的明暗不均。作为上述方案的另一种改进，网点的间距与网点距所述光源之距离成反比，同样 可达到均勻光线的目的。作为另一种改进方案，网点的尺寸或密度与网点距所述光源的向量大小成正比， 亦可达到均勻光线的目的。上述网点的结构，可呈锯齿状、圆柱面状或梯形条状依次排列或呈圆性、矩形或三 角形数组，可根据需要达到之发光效果而设置。进一步，导光板正面设有网点，可增加光线能量利用率。进一步，导光板贴附荧光粉的侧部位置设有网点，同样可增加光线能量利用率。最为上述方案的进一步改进，导光板正面贴附有光学膜片，接收来自导光板的混 合光线并进行散射。光学膜片可采用较常见的扩散片光学膜(film optical diffuser sheet)，达到 出光均勻的效果；还可以采用光学复合材料(Diffuser+BEF增光片)，达到最优的增光与出 光均勻化。与现有技术相比，本发明具有着以下优势
由于在光源的光线进入导光板的部分设置荧光粉，光源的侧向光线，可用于激发荧光 粉，从而有效了用了侧向光线，并且不必考虑侧向光线是否进入导光板，如此可以尽量将导 光板做的很薄，甚至与LED的直径一样，可见本发明能明显减小导光板的厚度，节省了材料成本，并使得结构更为轻便；
本发明可有效利用光源的侧向光线和正向光线激发荧光粉，增加导光板的能量，且能 防止因侧向光线的照射角度过大及光线相互抵消而造成的光损；
由于最终色温决定于光源光线及导光板侧部的荧光粉所激发光线，在色温调整上，将 技术重点转移到了 LED本身颜色及荧光粉的选择上，因此一般只需要改变荧光粉颜色即 可，而不需要对光源进行设置或分bin挑选，如此可大大简化制造工艺，且可不需要在光源 封装荧光粉，降低了封装成本，甚至对导光板的选择，也可大大放宽要求，使得原材料及工 艺成本更为低廉；
光源不必与荧光粉一起封装，因此在工作过程中，热量对荧光粉的影响将减小到最低 程度，不会产生色温偏移及亮度衰减；而如果在光源再直接封装荧光粉，则很容易实现四色 甚至更多色的混光，光线衍射性好，且色彩饱和度更为出色；
直接将荧光粉涂敷在导光板入光处，光源的光线进入导光板的角度，将会因为荧光粉 的折射而扩大、反射或二次折射，且配合荧光粉的激发光线，使得最终进入导光板的混合光 线更为均勻，不会在导光板侧边出现暗带，更不需再利用暗色遮挡部来遮挡导光板侧边，减 小了能量损失，同时发光效果十分出色；
采用光源、荧光粉及导光板的不同颜色组合，如蓝色光源配合黄色荧光粉、配合偏红的 导光板，将很容易达到更高的显色性；
采用网点及其不同的形状、组合、排列方式，将很容易解决导光板发光不均勻的问题； 可见，本发明的技术方案相比现有技术，无论是成本上、技术难度上还是从实际使用效 果上看，都有着十分大的优势，在采用同样或是较低的材料，其技术性能都将大大超出现有 的同类产品，因此可以预见其应用前景将十分巨大。


下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步说明 图1为本发明一种实施例的结构示意图； 图2为光源的光线射入荧光粉激发光线的示意图； 图3为光源的光线射入荧光粉及导光板的示意图； 图4为导光板中网点大小与光线能量的线性关系图； 图5为导光板中网点密度与光线能量的线性关系图； 图6为导光板中网点距离与光线能量的线性关系图； 图7为一种实施例中导光板的结构示意图； 图8为一种实施例中导光板的网点分布示意图； 图9为一种实施例中导光板的网点区域划分示意图； 图10为另一种实施例中导光板的网点区域划分示意图； 图11为一种实施例中网点的形状示意图； 图12为一种实施例中网点的形状示意图； 图13为一种实施例中网点的形状示意图； 图14为一种实施例中网点的形状示意图； 图15为一种实施例中网点的形状示意图；图16为一种实施例中网点的形状示意图； 图17为一种实施例中导光板的网点分布示意图； 图18为一种实施例中光板的网点分布示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明所提供的LED导光板灯具组件，结构主要由一构架1、光源2、 导光板3、荧光粉4组成，构架1作为整体的定位结构，光源2可采用LED，通过线路板或支 架固定在构架1内的侧部，导光板3通过构架1夹持固定，导光板3可以为平板或楔型板， 根据实际使用不同，可进行调整，例如应用于装饰、照明灯具，可采用平板结构，而应用于笔 记本计算机、手机的背光模块，则可采用楔型板结构；在导光板3—侧或多侧的入光部，则 附着荧光粉4，以保证光源2朝向导光板3发射的光线，首先照射到荧光粉4，如此在荧光粉 4接收来自光源2的光线后，将受激发跃迁至激发态，发出激发光线，并与光源2的光线混 合，形成混合光线，而由于导光板3与光源2件隔有荧光粉4，使得导光板3最终仅会接收到 混合光线；本发明中，还在导光板3的背侧设置反光板6，可由构架1固定或贴附于导光板3 背侧，可用于反射灯具组件内部光线，提高效率。在本发明出光的光学设计方案中，可采用以下选择(1)在导光板3正面设置光学 膜片5，导光板3接收的混合光线，将通过光学膜片5扩散，光学膜片5可采用Diffuse!·光 学film材，可使出光均勻化；(2)还可以采用Diffuser与BEF增光片的光学复合材，达到 增光与光线均勻化的最优效果；(3)当然还可不需要任何光学film材，节省成本，并且由本 发明结构同样可达到光线均勻化。本发明的实施例中，可尽量缩减光源2距离荧光粉4的距离，以减小光线能量的损 失，以得到最好的光线效果。并且如图2所示，采用光源2激发设置于导光板3侧边的荧光 粉4的方式，可有效利用光源2的侧向光来照射荧光粉4，不必考虑侧向光是否进入导光板 3，即可达到侧向光线能量的有效利用，以增加导光板的能量，如此可以尽量将导光板3做 的很薄，甚至与LED的直径一样，可见，本发明的技术有利于解决导光板厚度问题，适合于 应用在对尺寸、光线能量有高精度要求的领域。此外如图3所示，对于入射角度大于导光板 3全反射角的侧向光线，在反射回荧光粉4后，在荧光粉4内可进行二次反射或更多次反射， 可用于激发荧光粉4，且能够再射入导光板3，因此有利于减小光损，且防止了因相邻两LED 之间距离所产生的暗带，使得光线更为均勻的同时，减小了能量的损失。本发明的光源2可采用各种颜色的LED，由于其不必与荧光粉封装，在光源2工作 时产生的热量，不容易影响到荧光4，因此荧光粉4不会因发热而产生色温偏移或亮度衰 减。而其本发明对照射出来光线的色温控制，从原来的由光源2中LED的色温调控，改为了 光源2及荧光粉4的共同调控，这相当于将色温设置的技术重点，从光源2的细微、高精工 艺上，转移到了光源2配合荧光粉4的简易工艺上，可见，采用本发明的技术，要达到需要的 色温，基本只需要控制荧光粉4的技术参数即可，不论是从技术成本上看，还是从工艺难度 上看，都十分有优势。而其，本发明的技术方案中，对导光板3的原材料选择，也进一步降低了标准，因 为在导光板技术中，最终光线的色温、能量，很大一部分将取决于导光板本身的质量，通常 不能选择偏黄的质量较低的导光板，否则会影响最终光线效果，如此成本将居高不下；而本发明的技术，可将在混光效果中，很容易将导光板3的色温考虑在内，因此可采用比较便宜 的导光板，如此可有利于节省成本。本发明光线的良好性能，可以通过几种实施例体现，例如在本发明的一种实施例 中，光源2为蓝光LED或紫光(UV)LED，荧光粉4为黄色可合成白光，另外为改善显色性能， 还可以结合少量的红色系，因此导光板3可选择偏红颜色，如此基本可达到显色指数高于 90的高显色性光线。在另一种实施例中，光源2为蓝光LED或紫光(UV) LED,荧光粉4可采用红绿蓝 (RGB)三色，两者发出光线合成白光，该实施例的显色性十分出色，并且应用在本发明中，密 封固定在构架1内可解决紫光LED的光效率问题，且达到与上一实施例同样的亮度，本实施 例仅需要更低的耗电量。当然，除了上述实施例外，还可以延伸出更多的实施方案，例如在不考虑光源2本 身的封装成本的情况下，可采用封装荧光粉材料的LED，配合荧光粉4，实现四色混光或更 多颜色的混光，显色性能将十分突出。作为本发明的优选实施方案，导光板3背面设置网点31，网点31可由蚀刻、微沟切 削、电铸、喷砂或丝印工艺制备，目前以效果最好的丝印工艺制程的网点31进行说明。导光板所传输的光线，能量会随着传输距离的递增而损失，这是无法避免的，这对 于导光板3的发光均勻度极为不利，而由于导光板3的网点31的各种参数对导光板所传输 光线的能量，会具有一定的关系，针对该问题，本发明进行了几种方案改进如图4及图5所 示，在理想状态下，网点的尺寸或密度将会与光线能量成线性的正比关系，且如图6所示， 网点之间的距离与光线能量成线性的反比关系。基于该原理，本发明相应可通过以下方案 实现光线的均勻布置
第一种方案导光板3上网点31的尺寸，与该网点距光源2的距离成正比，如图7所示， 为便于制造可以设计多块区块30，各块区块30上之网点31大小、密度或距离互不相同，多 块区块30依次拼接可组成导光板3，因为在制作导光板，尤其是对于较大块的导光板时，如 果某一区块30上的网点制作失败，则仅需要对这一区块30重新制作即可，这样有利于节省 成本；其中，网点31的尺寸或密度越小、或是距离越大的区块30，越靠近光源2，网点31的 尺寸或密度最小、或是距离最大的区块30，则位于整个导光板31最边处，离光源2最近，其 侧边为贴附荧光粉4的区域；网点31的尺寸或密度越大、或是距离越小的区块30，则越远 离光源2 ；如此根据合理的设计，可基本均勻导光板3的光线，使得整个导光板3看上去亮 度均勻。当然，也可以如图8所示，采用一整块导光板3，适合于较小面积的导光板，而在导 光板3上大致呈递减或递增规律设置尺寸、密度或距离不同的网点，以获取均勻的光线效
果第二种方案根据向量来设计网点的分布，使得网点31的尺寸或密度与网点31距 光源2的向量大小成正比，或是网点距离与网点31距光源2的向量大小成反比。该方案的 实现方式，可如图9所示，例如光源2可位于导光板3的一个角落侧部，则以该光源2为中 心，在导光板3上距光源不同距离为半径可分出若干区域，根据该区域距离光源2的远近， 按照上述的规律设置网点31即可；此外，考虑到光源2的正向光线能量要大于其侧向光线， 在导光板3距光源2的相同距离处，正向光线处的亮度将大于侧向光线的亮度，因此可如图 10所示，根据导光板3上与光源2的角度区域不同，将正向光线集中的中线部位分为以一个区域，向两周依次对称分区，其中中线部位的网点31之尺寸或密度最小、或者距离最大，依 次朝两侧的区域递增或递减。根据上述的方案，本发明能够很方便的解决导光板光线不均勻的问题，效果十分
王困相对于应用在高端领域的导光板灯具组件，对光源2的能量利用率是评定技术好坏 的关键，因此在上述方案的基础上，本发明还提供了几种较佳的实施方案，有利于尽量增加 能量利用率。例如，网点31的形状设计，可以采用如图11所示的锯齿状(V-⑶T)呈条排列，或是 如图12所示的圆柱面状(cylinder)呈条排列，亦或是如图13所示的梯形条状呈条排列，也 可以采用如图14所示的类圆形的微透镜整列，或是如图15所示的类矩形微透镜数组，亦或 是如图16所示的类三角形或菱形微透镜数组。上述几种方案，都有利于能量的有效利用， 当然网点31形状并不局限于以上几种较为常见的形状。在本发明的一种优选方案中，可在导光板3背面设有网点31，其结构如图17 所示，其背面的网点31，可起到光线的反射及折射作用，实现二次或多次折射，将光线由导 光板3正面射出，而配合光学膜片5，有利于光线的均勻扩散，且同类条件下可增加7 8%的 能量利用率。此外，如图18所示，在一种优选方案中，导光板3贴附荧光粉4的侧部位置可设有 网点31，这部分网点31，可对进入导光板3时反射回的光线产生二次折射或多次折射，并避 免了正射入导光板3的光线，因部分反射回而沿原路遇到方向相反的光线，相互抵消造成 光损，因此在同类条件下，亦可增加能量利用率。当然，上述仅仅只是公开了本发明最为常见的实施方案，应注意的是，上述只是阐 述了本发明较优的实施方式，因此并不视为本发明唯一的保护范围，惟应了解的是在不脱 离本发明的保护范围内，对于本发明所属技术领域中具有通常知识者而言，仍得有许多变 化及修改。本发明并不限制于所揭露的实施例，而是以权利要求的保护范围记载为准，即不 偏离本发明申请专利范围所为之均等变化与修饰，应仍属本发明之涵盖范围。
权利要求
1.LED导光板灯具组件，其中包括一构架；至少一任意颜色的光源，由所述构架固定；一导光板，由所述构架固定；荧光粉，附着于导光板侧部对应光源的位置，该荧光粉能够接收来自光源的光线而跃 迁至激发态，以使所述导光板接收仅来自光源与荧光粉的混合光线；以及一设置于所述导光板背侧的反光板，朝向导光板反射光线。
2.根据权利要求1所述的LED导光板灯具组件，其中所述光源为蓝光LED或紫光LED。
3.根据权利要求1或2所述的LED导光板灯具组件，其中所述荧光粉为红绿蓝三色荧 光粉或黄色荧光粉。
4.根据权利要求1所述的LED导光板灯具组件，其中所述导光板背面设置有网点。
5.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述网点的尺寸或密度与网点距 所述光源之距离成正比，距离所述光源较近的区块，其上所设置网点的尺寸或密度较小，距 离所述光源较远的区块，其上所设置网点的尺寸或密度较大。
6.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述网点的间距与网点距所述光 源之距离成反比。
7.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述网点的尺寸或密度与网点距 所述光源的向量大小成正比。
8.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述导光板正面设有网点。
9.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述导光板贴附荧光粉的侧部位 置设有网点。
10.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述导光板正面贴附有光学膜 片，该光学膜片为扩散片光学膜。
11.根据权利要求4所述的LED导光板灯具组件，其中所述导光板正面贴附有光学膜 片，该光学膜片为扩散片与增光片的光学复合材料。
全文摘要
LED导光板灯具组件，包括构架，至少一任意颜色并由构架固定的光源，一由构架固定的导光板，附着于导光板侧部对应光源的位置的荧光粉，接收来自光源的光线而跃迁至激发态，以使所述导光板接收仅来自光源与荧光粉的混合光线，以及设置于所述导光板背侧的反光板，朝向导光板反射光线。本发明的技术方案相比现有技术，无论是成本上、技术难度上还是从实际使用效果上看，都有着十分大的优势，在采用同样或是较低的材料，其技术性能都将大大超出现有的同类产品，因此可以预见其应用前景将十分巨大。
文档编号F21S2/00GK102128377SQ20111006774
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者李克勤, 许书诚 申请人:中山伟强科技有限公司