LED漫反射反光杯及加工方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-05-23 15:21:58
本发明属于LED照明设备技术领域,具体公开了一种LED漫反射反光杯及加工方法。包括金属材质的反光杯本体,所述反光杯本体的内部为圆台形的中空腔,所述反光杯本体的内表面设有激光加工的纳米反光层,所述中空腔内填充满透明的硅胶树脂。上述LED漫反射反光杯的加工方法包括准备、预处理、装夹、通气、激光加工、退火、填充七个步骤,其中激光加工步骤中,使用激光在反光杯本体的内表面加工出一层纳米微结构的纳米反光层,使得纳米反光层均匀性和纳米尺寸良好,使本反光杯内表面形成漫反射层,有效提升LED芯片出光的光通量和出光率。填充步骤中向反光杯本体的中空腔内填充的硅胶树脂,可使反光杯使用时进一步改善炫光现象。
本发明的目的在于提供一种LED漫反射反光杯及加工方法,以解决反光杯的反光层表面因纳米颗粒的均匀性不佳,造成反射率不高,器件的出光的光通量和出光率低的问题。本发明的另一目的是提供上述LED漫反射反光杯的加工方法。
为了达到上述目的,本发明的基础方案为:LED漫反射反光杯,包括金属材质的反光杯本体,所述反光杯本体的内部为圆台形的中空腔,所述反光杯本体的内表面设有激光加工的纳米反光层,所述中空腔内填充满透明的硅胶树脂。
本基础方案的工作原理在于:需要装配LED照明设备时,可使用本反光杯,将本反光杯的小径端覆盖于LED发光灯上,并进行封装,其他配套设备装好之后即可使用。
LED照明产品广泛应用于室内照明和景观照明等领域,对于一些大型市政室外照明工程,采用LED灯照明有利于提升夜晚城市景观品质,使夜晚的城市显得更加明亮与绚丽多彩,给市民增添更加丰富多彩的夜晚生活元素。LED芯片为优质的照明设备,跟普通照明设备相比,具有寿命长、高效节能、绿色环保、市场潜力大等优势,我国已经将LED照明列为国家长期规划的重点发展领域。
LED照明设备中,保持较高光通量以及光源质量和光源稳定性十分重要。目前研究提高光源质量和光源稳定性,主要从三个方向进行:1、研究不同材料的荧光粉或量子点,提高光转换材料自身的发光性能;2、选择合适的荧光粉包覆载体,将荧光粉放入有机玻璃、钠硼硅玻璃或氯化钠晶体等介质中;3、改变器件结构,例如使用远程荧光粉技术、多芯片嵌入技术、引进新型材料导热板等。然而为了利用有限的光能保持较高的光通量,人们通常使用反光杯来控制LED光的光照距离和光照面积。
市场上反光杯的材质主要是不锈钢或铝合金,其内表面光滑。这种看似光滑的表面其实对光的反射率不足80%,且会使很大一部分光被反光杯内壁吸收。市面上的反光杯不仅减少了反光杯的出光率,还增大芯片受反射光照射范围,增加了芯片的发热量;另外对LED显色性能提升和改善炫光效果不明显。
在纳米技术日趋发展的当今,已经有使用纳米喷涂技术在LED反光杯内表面喷涂纳米材料形成漫反射反光涂层,用以增加LED芯片出光的均匀性和改善眩光以及提高LED器件的寿命并减少发热量。对于漫反射材料中纳米尺寸的调控和应用的研究相对较少,使用纳米喷涂技术在LED反光杯表面加工的漫反射反光涂层,是在LED反光杯表面形成了纳米微结构,纳米微结构主要由纳米颗粒组成。纳米喷涂技术在实施过程中很可能会随着反光杯温度的升高,而使纳米微结构可能发生剥离或脱落。目前喷涂的纳米颗粒的尺寸大小和均匀性均不佳,喷涂后也会有部分粘结成更大尺寸,从而造成反光杯反射率依然低下。
发明人 蔡冬 朱德华 赵家龙 李城俊钟蓉 张健 曹宇
曹宇,男,1980年6月出生,湖南长沙人,工学博士。现任温州大学教授,硕士生导师,入选浙江省万人计划青年拔尖人才、浙江省高等学校中青年学科带头人、浙江省151人才工程第二层次、温州市重大人才工程科技创新领军人才、温州市551人才工程第一层次。曹宇博士坚持走产学研用之路,作为扶工科技特派员派驻到温州江南阀门有限公司两年,协助企业解决了三偏心硬密封蝶阀的机器人激光堆焊技术难题,为企业研发新型高端阀门产品提供了关键技术支撑;他带领研究团队在面向复杂零部件的控形控性激光加工技术产业化应用方面做出了出色成绩,研发的一系列激光束时空特性调节、多光束耦合/复合加工、复杂曲面投影式激光振镜精密扫描等激光加工新技术、新型激光加工头及配套工艺控制软件,在多家装备制造企业成功开展了产业化转化,近三年为汽车零部件、泵阀、风电装备等行业领域的应用企业新增利润2.66亿元、新增税收9638万元、创收外汇1483.7万美元,取得了显著的经济效益和良好的社会效益。
本基础方案的有益效果在于:金属材质的反光杯本体适于使用激光加工,反光杯本体的内表面使用激光加工出纳米反光层,由于激光加工的精密性,加工出来的纳米反光层的纳米颗粒均匀性和尺寸大小都极佳;纳米反光层可使得LED发射出及折射回的光能进一步反射出去形成漫反射,增加了反光面积和散热面积,因而增加了出光的光通量和出光率,有效降低了LED内部温度,延长LED照明设备的使用寿命。纳米反光层还可将入射反光杯内表面的光漫反射出去,从而使LED出光的光强分布更加均匀,减少了眩光和斑马纹,提高LED的出光性能。硅胶树脂吸附性能好,无需特殊固定即可将硅胶树脂填充至反光杯内。硅胶树脂的热稳定性强、化学性质稳定,随反光杯一起用于封装LED芯片,可延长本反光杯的使用寿命。硅胶树脂填充满中空腔,能起到将空气和纳米反光层隔绝的作用,防止纳米反光层被空气氧化,使反光杯性能下降。与现有技术相比,本反光杯有效提高了LED芯片出光的光通量和出光率,通过激光加工反光杯内表面的纳米反光层,使纳米反光层的均匀性和纳米尺寸良好,LED芯片反射率明显提升。对比市场上其他竞品,具备更强的竞争力,具有良好的市场前景,能够带来优良的经济效益。
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本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上实施例仅是用来说明本发明,而并非作为对本发明的限定,只要在本发明的范围内,对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的保护范围。