导光均光微槽透镜阵列精密磨削及其热压微成型

来源：机械工程学报杂志2017年第23期北京时间：

作者：胡满凤, 谢晋, 刘继楠, 司贤海

单位：华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640

摘要：薄壁LED照明依赖丝网印刷的微阵列导光板，但其表面油墨点阵易老化，且微结构很难优化。因此，在导光板表面设计出高斯分布的空间微槽透镜阵列，并采用数控微磨削技术对其进行加工，替代市面丝网印刷的2D微圆阵列。首先，用微光学原理模拟导光板导光效率和出光均匀度，优化微透镜阵列的形状、尺寸和分布。利用金刚石砂轮微尖端在PMMA导光板表面精密磨削出微透镜阵列，检测其导光效率及均匀性。最后，利用微磨削加工的微阵列成型钢模芯开发微透镜阵列的快速热压微成型工艺。微光学分析表明，微槽透镜阵列比微方形透镜阵列和微半球透镜阵列分别提高导光效率6%和15%。而且，微槽透镜阵列变间距高斯分布比等间距分布提高导光效率32%，提高出光均匀度73%。试验结果显示，微磨削可以控制微槽透镜阵列加工的表面质量和形状精度，应用于LED导光板后比丝网印刷的导光板提高导光效率7%和出光均匀度9%。此外，开发3 s的快速热压微成型工艺，可以加工出变间距和变深度的微槽透镜阵列，比丝网印刷的微圆阵列提高照度26%和出光均匀度49%。因此，微空间结构优化的微槽透镜阵列比丝网印刷的2D微圆阵列可附加出更高的微光学应用价值。

关键词：LED照明,导光板,热压微成型,微光学,微磨削,微透镜阵列；

基金资助：国家自然科学基金（61475046）、广州市科技计划（201508030012）和广东省科技计划（2014B010104003）资助项目。