[发明专利]覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置与制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED光源，尤其是一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置与制作方法，可广泛应用于显示、照明、环保、医疗保健、背光源等与LED面光源相关的各技术领域。 

背景技术

LED作为点光源发光体产生的直接眩光是一种严重的光污染源，为了克服点光源发光体产生的直接眩光，各种技术方案的LED面光源逐步进入照明领域。如用添加扩散剂技术制作的直下式LED面光源，用导光板技术(如用机械雕刻、印刷网点、激光雕刻、特殊导光板结构)制作的面光源。本人在“一种高照度面光源”(专利授权号200620101666.7)的专利中提出的一种面光源也是一种简单的技术方案。 

正如中国发明专利CN100508222C披露的：现在已经出现的基于发光二极管的面光源器件的能量利用率仍然比较低。一方面是由于发光二极管制造技术本身还在不断发展，其功率效率(Wall-Plug Efficiency)尚有很大的提升空间；另一方面将发光二极管封装成实用的面光源器件的二次封装效率(简称二次效率)还比较低，而导光板的导光效率低是一个重要原因。导光板的导光效率定义为从导光板出光主面出射的总有效光通量占耦合进入导光板的总光通量的百分比。根据美国的Lumileds Lighting公司技术发布文档TP29中披露的数据，该公司的一种基于大功率发光二极管的面光源设计的二次效率最好为50％，其中导光板的导光效率约为60％。 

导光效率主要决定于导光板的总体结构和散射机制层的散射原理和构造，美国专利U.S.Pat.No.5396350中提到传统的导光板的导光效率只有10％-20％。在这份专利和其他几份专利U.S.Pat.No.5461547、U.S.Pat.No.5359691、U.S.Pat.No.5854872中，分别提出了不同的导光板以及其散射机制层结构，并对导光板出射光的方向性和导光效率做出了不同程度上的改进。然而，根据学术期刊APPLIED PHYSICS LETTERS上第83期的文献《Highly-efficient backlight for liquid crystal display having no optical films》，现有的导光板的导光效率的最高水平只能够达到60％，其散射机制层为反射微棱镜阵列。这种导光板的无效出光更少，而且对有效出光的出光角度实现了更好的控制；但是它仍存在导光效率不高且制作困难、成本高等问题。现有的针对一次光源设计的导光板，都是在导光板与出射主面相对的主面上排列某种散射机制层，利用光线入射到散射单元改变原有的反射路径而从出射主面出射。尽管通过优化设计散射机 制层和散射单元可以最大化导光效率，但由于光线不可避免的会从与出射主面相对的主面透射出射而成为无效出射光，因此其导光效率存在一个原理性的上限而不能达到更高。现在已经出现的基于发光二极管的面光源装置，比如中国发明专利申请03101472.0和中国实用新型专利01267387.0中披露的面光源结构，其原理也和上述原理相似，因此难以突破上述的原理性导光效率上限。 

而中国发明专利CN100508222C披露的面光源结构仍存在制作工艺复杂、成本高、功能单一、性价比低。在显示、照明、环保、医疗保健、背光源等与LED光源相关的各技术领域还不能普遍推广使用。 

本发明针对以上不足，根据几何光学、物理光学的透射、折射、反射原理及新电子薄膜材料及薄膜制备工艺技术的迅速发展，提出了一种实施方便、能较大幅度的提高照度及显色性能，制作工艺简单、成本低、性价比高，且还具有环保、杀菌、医疗保健、抗静电、多功能的覆盖有光学膜层的LED面光源装置与制作方法。 

发明内容

本发明是通过下述技术方案实施的： 

一种覆盖有光学膜层的LED面光源发光装置，它包含LED点光源1、发光器2、散热器3，其特征在于： 

所述的发光器2，是指在外表面覆盖有光学膜层的透明实心几何体4；实心几何体4指的是由实体所填充的空间是实的空间的立体物(许超、黄丹编著2002年08月第1版《立体构成》P10页)。 

所述实心几何体4：至少有一个外表面是入射面5，至少有一个外表面是出光面6；入射面5指的是LED点光源1发光体的光线入射到实心几何体4内部的外表面。出光面6指的是发光器2的光线从实心几何体4内部出射的外表面。 

所述发光器2的基体4外表面上，至少含有一层亚微米或纳米颗粒的介质膜材料光学膜层，膜层厚度在91nm-5mm。