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导光板的前世今生与技术进化路径解读

2021-12-29 11:36:51  

 导光板的前世今生与技术进化路径解读

 
大家好,我是小编。今天给大家介绍 亚克力导光板,以下内容由小编整理,相关内容供以参考。
导光板系列
导光板的前世
导光板主要材料为亚克力(PMMA)化学名为甲基丙烯酸甲脂。透明亚克力板透光率高,扩冲击能力强。生产导光板应选用不易黄化且透光率在 92-93% 以上的透明板。
 
经过特殊的科学的加工后的透明压克力板,只要在边上装上发光体(视导光板面积大小可选择普通日光灯管、CCFL 冷阴极灯管、发光二极管等光源,一般装在长度的两边,宽度比较小时可只装一边),通电后压克力板整个平面就会发出明亮均匀柔和的光,称为导光板。
 
导光板(lightguideplate)最初产生是用在 LCD(液晶显示器)上。
 
▲早期导光板主要应用于LCD显示屏上。
 
导光板按形状分类可分为:
 
平板:导光板从入光处来看为长方形。
 
楔形板:又称斜板,从入光处来看为一边为厚一边为薄成楔形(三角形)状。
 
按照入光方式分类可分为:
 
侧入光式:将发光体(灯管或 LED)放置于导光板之侧部。
 
直下式:将发光体(灯管或 LED)放置于导光板之下方。
 
按成形分类可分为:
 
射出成形:应用射出成形机将光学级 PMMA 颗粒运用高温、高压射入模具内冷却成形。
 
裁切成形:将光学级 PMMA 原板经过裁切工序完成成品。
 
LED 平面光源导光板技术,多是 LED 屏幕导光板技术借鉴而来。所以,下面主要分析导光板技术进化过程,也是 LED 灯具导光板技术的进化过程。
 
导光板技术进化历程
因为导光板是一个 LCD 产业中重要之零件,所有的发展历史和技术更新也都是为了符合下游产品的需要,至今已发展出数种制程不同的导光板,主要有以下类型:
 
1挤压成型
 
20 世纪 80 年代,挤出成型制造生产导光板
 
2辊轮法
 
20 世纪 90 年代,出现了辊轮法制造生产导光板,它的制造过程是导光板的主要材料亚克力(PMMA)的液态物从模具中挤出成型,然后将待热压导光板输送至辊轮处,并将微结构热压于待压导光板上形成转印微结构。
 
优点:辊轮法是用物理的方法生成导光板的凹凸网点、出光率和均匀度较好。
 
缺点:灵活性差,不能适应多种进光面和尺寸。
3激光雕刻
 
激光雕刻制作方法是用电脑按照程序要求严格地控制激光头出射的能量和激光头的位置,用气化的方式在导光板的背面刻画出具有一定尺寸的微结构阵列。
 
优点:导光板对光的折射效果较好、亮度好。
 
缺点:雕刻后板材的强度遭到破坏,线槽或凹孔会储藏灰尘,生产效率低,无法批量生产。
 
420世纪90年代油墨丝印法
 
亚克力板完成外形加工后以丝网印刷的方式将导光点网印在表面。该网点的材料具有将光线折射、高反射的作用,分为 IR 和 UV 两种,将从侧面射进的光线改变方向变为平行光。
 
优点:具有将光线折射和高反射的双重效果,亮度好,制作工艺简单掌握,成本低、速度快。从小尺寸到大尺寸的导光板能够灵活制作。
 
缺点:光线的折射效果比非印刷式稍差,但它具有的高反射作用可弥补。
5化学蚀刻法
 
根据背光源产品大小先将网点做成模具,利用模具和亚克力板结合通过化学方法对亚克力板进行腐蚀,使亚克力板生成网点。
 
优点:折射效果好、亮度比较好。
 
缺点:投入资金较大,生产工艺难度较高。
 
6纳米加入法
 
纳米加入法是一种物理法加化学法的方法,将具有折射和高反射的纳米级道光材料粉末混合在 PMMA 胶粒中,将 PMMA 胶粒热融化,利用准备好的模具进行浇注冷却成型成为导光板。
 
优点:平面光均匀度较好,板材成型后不需要二次加工,工艺简单,可以加工成任意形状。
 
缺点:应用在大尺寸灯具时均匀度较差,并且该方法生产的导光板没有底面之分,光线是平均向两面折射,虽然在其中一面贴上反光纸,但是亮度低、光线损失较大,另外投资大,工艺较难掌握。
 
7直接注塑法又叫射出成型
 
它是根据导光板产品大小厚度将网点设计在注塑模具上,将溶融的成形 PMMA 胶粒通过注塑机以高压的方式填充到封闭的模具内完成导光板的制作。
 
优点:对光的折射效果好、亮度,可量产。
 
缺点:缺点是投资大,不同产品需要不同模具。当光线从亚克力板侧面射入,凹凸微孔将光线折射成平面光。
 
8导光板与扩散板二合一
 
这种方法是将导光板、扩散板分别通过注塑成型后,再将两者通过热压为两层的复合结构,或分层注塑成型为两层的复合结构。
 
优点:实现了导光的模块化设计,简化加工工序,安装方便,结构设计简单。
 
缺点:成本高,光学性能不如其他加工方式。
 
LED 面板灯中的导光板与扩散板是有区别的,首先导光板与扩散板的材料不同,导光板多部分选用亚克力(PMMA),而扩散板也可用亚克力(PMMA),但大部分扩散板选用 PC 为材料。
 
PMMA 材料比 PC 价格高,但是光学性能好,透光性高于 PC,但是 PC 比 PMMA 更耐湿,PMMA吸水容易变形。
 
其次,导光板与扩散板的作用不同,导光板的主要作用是引导光源均匀发光到整个面板上,从而更高效的控制光的分布,以及更高效利用光源提高光效;扩散板主要是打散光通量,还有保护光学材料的作用。
LED照明产品导光板进化路径
1动态性进化法则
 
根据 TRIZ 技术进化趋势理论的法则,随着工程系统的演化发展,组件变得“动态化”,动态化是系统随着时间变化改变参数值的能力。
 
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