LED漫反射反光杯及加工方法技术

本发明专利技术属于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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED照明设备
，尤其涉及一种LED漫反射反光杯及加工方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术的基础方案为：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。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。方案二：作为基础方案的优选，所述反光杯本体大径端处的硅胶树脂为凸起的半球形结构。LED芯片的光通过本反光杯小径端经中空腔从大径端射出，半球形结构可在本反光杯使用时，增加光的折射角度，进一步改善炫光现象。方案三：作为基础方案中LED漫反射反光杯的加工方法，制造该反光杯包括以下步骤 ：（1）准备步骤，预先制作完成金属材质的内部设有中空腔的反光杯本体；（2）预处理步骤，使用抛光机对反光杯本体的内表面进行抛光处理，使其粗糙度达到0.005mm，然后使用去离子水进行超声清洗，洗掉表面的杂垢；（3）装夹步骤，使用反光杯夹具夹持反光杯本体，并进行固定；（4）通气步骤，向反光杯本体的内表面通入氮气，防止了杂质吸附在反光杯本体的内表面上；（5）激光加工步骤，在激光加工头的通气管内通入氮气；设计激光加工的工艺路线，并进行激光布线；调节好激光加工的焦距，设定好扫描速度和激光波长的参数；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；（6）退火步骤，对激光加工后的反光杯本体进行退火处理，将反光杯本体加热到600℃-640℃范围内，保温80-100分钟后冷却；（7）填充步骤，反光杯本体退火处理完全冷却后，在中空腔内填满透明的硅胶树脂。本方案三的有益效果在于：本加工方法中，抛光处理是为了除去反光杯本体内表面的氧化物杂质，若内表面有其他氧化物杂质就会造成反光杯对光波的吸收增加，减少出光量；由于抛光过程可能带来的废屑、残渣，将抛光后的反光杯使用去离子水进行超声清洗。对反光杯本体进行装夹，为了便于对反光杯本体的内表面进行激光加工。向反光杯本体的内表面通入氮气一是将反光杯本体的内表面吹干；二是防止空气中的粉尘等杂物吸附在反光杯本体的内表面上，影响加工效果。通过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，实则是将反光杯本体的内表面进行激光处理，纳米反光层就是反光杯本体的表层在激光的作用下形成的纳米微结构，有效杜绝了纳米喷涂技术造成的反光层可能会随着反光杯温度的升高而发生剥离或脱落的问题。目前激光在曲面上进行加工的技术已经比较成熟，在调节好激光加工的扫描速度、激光脉冲能量、扫描线距等参数后，可以使加工出来的纳米反光层的纳米颗粒尺寸大小均匀、密度分布均匀，在反光杯内表面形成漫反射层，从而增加出光光通量，提高出光率，降低LED内部温度，延长使用寿命。激光加工会在反光杯本体上产生残余应力，为此对反光杯本体进行退火处理，退火同时也会使反光杯本体内表面强度分布更加均匀。硅胶树脂能起到隔绝空气、匹配折射系数的作用。同时硅胶树脂与纳米反光层配合作用，在LED照明设备使用过程中，可有效减少LED芯片出光的炫光和斑马纹。方案四：作为方案三的优选，所述预处理步骤中，超声清洗保持在8-12分钟内。依照常用反光杯的大小，8-12分钟足够将抛光过程可能带来的废屑、残渣清洗干净。方案五：作为方案三的优选，氮气的通入时间保持在15-25分钟内。足以将反光杯的内表面吹干，也充分的防止了粉尘等杂质吸附在反光杯本体的内表面上。方案六：作为方案三的优选，所述激光加工步骤中，使用超快激光加工反光杯内表面。超快激光能够聚焦到超细微空间区域，同时具有极高峰值功率和极短的激光脉冲，加工时加工处无毛刺、无热扩散、无微裂纹及冶金缺陷，加工过程中不会对所涉及的空间范围的周围材料造成影响，从而做到了加工的超精细。使用超快激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.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，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的LED漫反射反光杯，其特征在于，所述中空腔的大径端处的硅胶树脂为凸起的半球形结构。3.一种权利要求1所述的LED漫反射反光杯的加工方法，其特征在于，包括以下加工步骤：准备步骤，预先金属材质的反光杯本体，反光杯本体内部设有中空腔；预处理步骤，使用抛光机对反光杯本体的内表面进行抛光处理，使其粗糙度达到0.005mm，然后使用去离子水进行超声清洗，洗掉表面的杂垢；装夹步骤，使用反光杯夹具夹持反光杯本体，并进行固定；通气步骤，向反光杯本体的内表面通入氮气，使反光本体内表面与空气隔绝；激光加工步骤，在激光加工头的通气管内通入氮气；设计激光加工的工艺路线，并进行激光布线；调节好激光加工的焦距，设定好扫描速度和激光波长的参数；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；退火步骤，对激光加工后的反光杯本体进行退火处理，将反光杯本体加热到600℃-640℃范围内，保温80-100分钟后冷却；填充步骤，反光杯本体退火处理完全冷却后，在中空腔内填满透明的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡冬，朱德华，赵家龙，李城俊，钟蓉，张健，曹宇，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33