一种三角形微型棱镜导光板，该导光板具有一个光滑平面和一个棱镜面，在棱镜面上设有多个微棱柱棱镜体，每个微棱柱体的横截面为三角形，在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设置有一光源，三角形中离光源较远且接收光源发出的光的一边称为受光边，受光边和光滑平面的法线所成角度为40度至90度，并且从三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体向三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体的角度逐渐增加。该导光板可以是对称的或是非对称的、可以是矩形或圆形。还公开了导光板的制造方法，以及包含该导光板的片灯和片灯具。
1.一种非对称形的三角形微型棱镜导光板，其特征在于，它包括：
棱镜面，在所述棱镜面上设有多个平行的条状微柱棱镜体，每一个微柱棱镜体的横截面为三角形，从左至右或从右至左各三角形的顶点距所述光滑平面的距离逐渐递增，其顶点的连线是一条直线，该直线与所述光滑平面形成的夹角α小于45度，在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设置有一带状光源，各微柱棱镜体的截面三角形中离所述带状光源较远且接收带状光源发出的光的一边称为受光临界边，所述受光临界边和所述光滑平面的法线成一临界角，所述临界角范围从40度到90度，并且从三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体向三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体所述临界角逐渐递增。
2.一种对称形的三角形微型棱镜导光板，其特征在于，它包括：
棱镜面，在所述棱镜面对称地设有多个平行的条状微柱棱镜体，每一个微柱棱镜体的横截面为三角形，从对称中心向着左右两侧各三角形顶点距所述光滑平面的距离逐渐递增，各三角形顶点的连线是两条倾斜的直线，该直线与所述光滑平面形成的夹角α小于45度，在三角形顶点距光滑平面最远的两个微柱棱镜体外设置有两个带状光源，各微柱棱镜体的截面三角形中离所述带状光源较远且接收带状光源发出的光的一边称为受光临界边，所述受光临界边和所述光滑平面的法线成一临界角，所述临界角范围从40度到90度，并且从对称中心向着左右两侧所述微柱棱镜体的所述临界角逐渐递增。
3.一种三角形微型棱镜圆形导光板，其特征在于，它包括：
棱镜面，在所述棱镜面上从中心轴线起的径向方向设有多个同心的环状微柱棱镜体，通过中心轴线所作的垂直截面，每一个环状微柱棱镜体的横截面为三角形，从中心轴线向着左右两侧的周边各环状微柱棱镜体的截面三角形顶点距所述光滑表面的距离逐渐递增，各环状微柱棱镜体的截面三角形顶点的径向连线是两条倾斜的直线，所述直线与所述光滑表面形成的夹角α小于45度，在三角形顶点距光滑平面最远的环状微柱棱镜体外设置有一环形的带状光源，各环状微柱棱镜体的截面三角形中离所述带状光源较远且接收带状光源发出的光的一边称为受光临界边，所述受光临界边和所述光滑平面的法线成一临界角，所述临界角范围从40度到90度，并且从中心轴线向着左右两侧的周边所述环状微柱棱镜体的所述临界角逐渐递增。
4.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，各微柱棱镜体的截面三角形中相对于受光临界边的另一边与所述光滑平面的法线形成的夹角的范围为0度到40度。
5.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，各微柱棱镜体的截面三角形中相对于受光临界边的另一边与所述光滑平面的法线形成的夹角为0度。
6.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，所述棱镜面有n个棱镜，所述n个棱镜被分成m组，所述微柱棱镜体的所述临界角按各组逐阶递减，其中m大于等于3。
7.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，所述直线与所述光滑表面形成的夹角α小于10度。
8.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设有长条状的凸缘，以形成用于容纳所述带状光源的灯槽。
9.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，各个截面三角形在长度方向上的距离是相等的，所述长度方向平行于所述光滑平面。
10.如权利要求1或2或3所述的导光板，其特征在于，所述导光板是由聚碳酸脂或聚甲基丙稀酸脂的透明塑料制成。
如权利要求1或2或3所述的导光板，其中在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设有长条状的凸缘，以形成用于容纳所述带状光源的灯槽；以及安装于所述灯槽内的带状光源。
12.如权利要求11所述的片灯，其特征在于，所述带状光源为经预制的、由含有多个发光二极管贴片和线路板构成的长条形灯组件，并且所述带状光源发射平面与所述灯槽内壁相紧贴并平行于所述导光板的光滑平面。
13.如权利要求12所述的片灯，其特征在于，所述发光二极管贴片中的发光二极管是低功率管，并可于一个发光二级管贴片中设置数个发光二级管。
14.如权利要求11所述的片灯，其特征在于，还包括：
散热条，与所述带状光源一同安装于所述灯槽内，用于固定所述带状光源并吸收所述带状光源发出的热量。
15.如权利要求11所述的片灯，其特征在于，还包括：
反射衬片，它架设于所述导光板上，所述反射衬片的反射面与所述导光板的棱镜面相对。
16.如权利要求15所述的片灯，其特征在于，所述反射衬片由塑料、纸张或金属材料制成。
带状光源的恒流源，所述带状光源的恒流源通过连接件安装在底框上，它的输出端通过导线连接到所述带状光源。
18.一种制造棱镜导光板的方法，其特征在于，该方法包括：
把预聚合的含有甲基丙烯酸甲酯的浆液灌入棱镜模具的层板内，所述棱镜模具具有与多个如权利要求1或2或3所述的棱镜导光板对应的形状；
切割所述聚甲基丙烯酸甲酯片材，以形成具有预定大小的棱镜导光板。
微棱镜导光板及其制造方法、及其制成的片灯、片灯具
技术领域
[0001] 本发明涉及一种微型棱镜式导光板，尤其涉及一种变角度临界边的三角形棱镜导光板及其制造方法，以及由其制成的各种形状片灯、片灯具。
背景技术
[0002] 在本申请的申请人于2008年8月26日提交的申请号为PCT/CN2008/001535的PCT国际申请中，本申请人提出了一种等截面三角形定向棱镜导光板及由其制成的片灯、片灯具。通过引用，将该申请全文结合于此。
[0003] 图1示出了一种对称设置的等截面三角形微型棱镜导光板，在导光板1称为棱镜面11的一个表面上从对称中心平面OO′起的左右两边各设有多个平行的条状微柱棱镜体111，每一个微柱棱镜体111的横截面为三角形，其中，所述多个三角形呈锯齿形连续分布且彼此截面形状是相同的，与对称中心平面相邻的左右两个三角形的顶点距导光板的光滑平面12的垂直距离最短，向着左右两侧其顶点距导光板的光滑表面的垂直距离逐渐递增，各个三角形的顶点在水平方向的距离是相等的，各为δ。这样，整个三角形棱镜体长度为δ×2n，其中，n是对称中心平面一侧的三角形棱镜体的数量。另外，可把近光滑平面12的三角形顶点连起来，以及把远离光滑平面12的相邻三角形顶点连起来，以中心平面左半侧为例，得到二条直线或连线所在的二个平面，这二条直线(二个平面)是倾斜的但相互平行。该两条直线分别与导光板的截面中心轴线相交于A和H点，为AN、HM，它们和导光板的光滑平面12均形成夹角α，α小于45度，较佳的小于10度。
[0004] 图2a和2b示出了一种片灯，它包括导光板1和多个灯体2。在片灯中，导光板1在距中心平面两侧最外的两个三角形棱镜体外设有长条状的凸缘，以形成用于容纳多个灯体2的灯槽14、14′。灯体2为发光二极管LED、灯泡、电极管或预制成多个发光二极管灯管组件。较佳的，灯体2为经预制的、由含有多个发光二极管贴片21和线路板22构成的长条形灯组件，且该灯组件直接安放在灯槽14、14′内，使灯槽内的发光二极管贴片21的发射平面与灯槽内壁相紧贴并和导光板各截面三角形顶点连线所在的面相交成90-α的夹角，以使发光二极管贴片21的光线可从导光板的两端各自射向以中心平面为界的任一侧的等截面直角三角形棱镜体。以上所述发光二极管和LED贴片是低功率管，并可于一个LED贴片中设置数个芯片。
[0005] 该片灯还可选地包括边框3和反射衬片5。边框3可包括散热条31和上下两个封头32，它们相连接而构成的一矩形框架。两条散热条31由金属导热如铝合金、铜合金材料制成，两个封头32由有机玻璃、聚碳酸脂或聚甲基丙稀酸脂的透明塑料制成。反射衬片5是一片材，架设于导光板1上方。反射衬片5可以是由塑料、纸张或金属材料，例如铝合金、铜合金等制成的。此外，片灯还可以包括两个接线端子29。
[0006] 图3示出用上述片灯制成的片灯具。该片灯具进一步包括底框4和恒流源7。底框4是一金属材料制成的矩形框架。灯体2的恒流源7是通过连接件安装在底框4的上的，它的输出端通过导线连接到接线端子29，输入端可通过电源插孔连接电源。
[0007] 图4-6分别示出了非对称设置的等截面三角形定向棱镜导光板、片灯及片灯具。其具体结构与图1-3所示的对称设置的等截面三角形定向棱镜导光板、片灯及片灯具类似，因此省略对其的具体描述。
[0008] 在本申请的申请人于2008年8月26日提交的申请号为PCT/CN2008/001534的PCT国际申请中，本申请人提出了一种等截面三角形定向棱镜圆形导光板及由其制成的圆板灯、圆板灯具。通过引用，将该申请全文结合于此。
[0009] 图7-9分别示出了等截面三角形定向棱镜图形导光板、圆板灯及圆板灯具。其具体结构与图1-3所示的对称设置的等截面三角形定向棱镜导光板、片灯及片灯具类似，因此省略对其的具体描述。
[0010] 在进一步的研究中，申请人发现在上述结构的导光板及其制成的片灯和片灯具中，出射光线的亮度非常理想，但均匀度有一定的欠缺。因此，需要对其作进一步的改进。
发明内容
[0011] 本发明的目的是提供一种出射光线的亮度和均匀度均非常理想的三角形微型棱镜导光板及其制造方法、以及由其制成的片灯、片灯具。
[0012] 为了实现上述目的，本发明提供了一种非对称形的三角形微型棱镜导光板，它包括：光滑平面；和棱镜面，在所述棱镜面上设有多个平行的条状微柱棱镜体，每一个微柱棱镜体的横截面为三角形，从左至右或从右至左各三角形的顶点距所述光滑平面的距离逐渐递增，其顶点的连线是一条直线，该直线与所述光滑平面形成的夹角α小于45度，在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设置有一带状光源，各微柱棱镜体的截面三角形中离所述带状光源较远且接收带状光源发出的光的一边称为受光临界边，所述受光临界边和所述光滑平面的法线成一临界角，所述临界角范围从40度到90度，并且从三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体向三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体所述临界角逐渐递增。
[0013] 本发明还提供了一种对称形的三角形微型棱镜导光板，它包括：光滑平面；和棱镜面，在所述棱镜面对称地设有多个平行的条状微柱棱镜体，每一个微柱棱镜体的横截面为三角形，从对称中心向着左右两侧各三角形顶点距所述光滑平面的距离逐渐递增，各三角形顶点的连线是两条倾斜的直线，该直线是与所述光滑平面均形成的夹角α小于45度，在三角形顶点距光滑平面最远的两个微柱棱镜体外设置有两个带状光源，各微柱棱镜体的截面三角形中离所述带状光源较远且接收带状光源发出的光的一边称为受光临界边，所述受光临界边和所述光滑平面的法线成一临界角，所述临界角范围从40度到90度，并且从对称中心向着左右两侧所述微柱棱镜体的所述临界角逐渐递增。
[0014] 本发明还提供了一种三角形微型棱镜圆形导光板，它包括：光滑平面；和棱镜面，在所述棱镜面上从中心轴线起的径向方向设有多个同心的环状微柱棱镜体，通过中心轴线所作的垂直截面，每一个环状微柱棱镜体的横截面为三角形，从中心轴线向着左右两侧的周边各环状微柱棱镜体的截面三角形顶点距所述光滑表面的距离逐渐递增，各环状微柱棱镜体的截面三角形顶点的径向连线是两条倾斜的直线，所述直线与所述光滑表面形成的夹角α小于45度，在三角形顶点距光滑平面最远的环状微柱棱镜体外设置有一环形的带状光源，各环状微柱棱镜体的截面三角形中离所述带状光源较远且接收带状光源发出的光的一边称为受光临界边，所述受光临界边和所述光滑平面的法线成一临界角，所述临界角范围从40度到90度，并且从中心轴线向着左右两侧的周边所述环状微柱棱镜体的所述临界角逐渐递增。
[0015] 对于上述导光板，各微柱棱镜体的截面三角形中相对于受光临界边的另一边与所述光滑平面的法线形成的夹角的范围为0度到40度。
[0016] 对于上述导光板，各微柱棱镜体的截面三角形中相对于受光临界边的另一边与所述光滑平面的法线形成的夹角为0度。
[0017] 对于上述导光板，所述棱镜面有n个棱镜，所述n个棱镜被分成m组，所述微柱棱镜体的所述临界角按各组按阶跃方式逐渐递增，其中m大于等于3。
[0018] 对于上述导光板，所述直线与所述光滑表面形成的夹角α小于10度。
[0019] 对于上述导光板，在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设有长条状的凸缘，以形成用于容纳所述带状光源的灯槽。
[0020] 对于上述导光板，各个截面三角形在长度方向上的距离是相等的，所述长度方向平行于所述光滑平面。
[0021] 对于上述导光板，所述导光板是由聚碳酸脂或聚甲基丙稀酸脂的透明塑料制成。
[0022] 本发明还提供了一种片灯，它包括：上述的导光板，其中在三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体外设有长条状的凸缘，以形成用于容纳所述带状光源的灯槽；以及安装于所述灯槽内的带状光源。
[0023] 对于上述片灯，所述带状光源为经预制的、由含有多个发光二极管贴片和线路板构成的长条形灯组件，并且所述带状光源发射平面与所述灯槽内壁相紧贴并平行于所述导光板的光滑平面。
[0024] 对于上述片灯，所述发光二极管贴片中的发光二极管是低功率管，并可于一个发光二级管贴片中设置数个发光二级管。
[0025] 对于上述片灯，还包括：散热条，与所述带状光源一同安装于所述灯槽内，用于固定所述带状光源并吸收所述带状光源发出的热量。
[0026] 对于上述片灯，还包括：反射衬片，它架设于所述导光板上，所述反射衬片的反射面与所述导光板的棱镜面相对。
[0027] 对于上述片灯，所述反射衬片由塑料、纸张或金属材料制成。
[0028] 本发明还提供了一种灯具，它包括：上述片灯；用于容纳所述片灯的底框；以及带状光源的恒流源，所述带状光源的恒流源通过连接件安装在底框上，它的输出端通过导线连接到所述带状光源。
[0029] 本发明还提供了一种制造上述棱镜导光板的方法，该方法包括：把预聚合的含有甲基丙烯酸甲酯的浆液灌入棱镜模具的层板内，所述棱镜模具具有与多个棱镜导光板对应的形状；使甲基丙烯酸甲酯浆液聚合成聚甲基丙烯酸甲酯片材；打开模具的层板，取出聚甲基丙烯酸甲酯片材；以及切割所述聚甲基丙烯酸甲酯片材，以形成具有预定大小的棱镜导光板。
[0030] 根据本发明的构思，可提供一种出射光线的亮度和均匀度均非常理想的三角形微型棱镜导光板。由其制成的片灯、片灯具是薄壁型的，因而片灯具可嵌装在墙体内，并可与墙体平面处于同一平面。这类薄型的片灯具可广泛应用于例如厨房灶具所在的墙面、厨柜内壁、卫生间的镜子上方、楼梯和楼梯走道、公共走廊，墙面广告照明，工厂流水线等等。另一方面，该片灯具的片灯耗电量小，在其功率为普通灯泡的十分之一或情况下可得到与普通灯泡同样的照明亮度，而且散热量小，使用寿命长。这可扩大和方便人类的生活、工作、学习的空间，并达到高效节能、使用安全的目的，还具有结构简约、使用简便的优点。
[0031] 附图简要说明
[0032] 图1是对称形的等截面三角形棱镜导光板的剖视图。
[0033] 图2a和2b分别是图1的导光板制成的片灯的剖视图和俯视图。
[0034] 图3是图2的片灯制成的片灯具的剖视图。
[0035] 图4是非对称形的等截面三角形棱镜导光板的剖视图。
[0036] 图5是图4的导光板制成的片灯的剖视图；
[0037] 图6是用图5的片灯制成的片灯具的剖视图；
[0038] 图7是等截面三角形棱镜圆形导光板的立体视图。
[0039] 图8是图7的图形导光板制成的圆板灯的剖视图。
[0040] 图9是圆板灯制成的作为吊顶灯的圆板灯具的剖视图。
[0041] 图10是变角度临界边三角形微型棱镜导光板的剖面图。
[0042] 图11是分别用灌浇工艺和注塑工艺加工的圆板灯的照度均匀性的对比曲线图。
具体实施方式
[0043] 为了描述的需要，申请人在此引入受光临界边的概念。在上述导光板、片灯、片灯具中，各微型棱镜体的截面三角形中离灯体较远且向着灯体照射方向以接受灯体发出的光的一边称为受光临界边，也是三角形棱镜体的受光临界面，该受光临界边的延长线与光滑平面相交并与光滑平面的法线成一临界角，这一临界角范围从40度到90度。
[0044] 变角度临界边的三角形的微型棱镜导光板
[0045] 上述图1到图9均示出等截面三角形的微型棱镜导光板。通过进一步的研究，申请人发现等截面三角形微型棱镜导光板及其制成的片灯和片灯具的出射光线的亮度非常理想，但均匀度有一定的欠缺。
[0046] 为了解决上述技术问题，本发明揭示了一种变角度临界边的三角形微型棱镜导光板，以取代上述等截面三角形微型棱镜导光板，即导光板中各个微型棱镜的受光临界边的角度被设计成在一个设定范围内渐变的，从而使得出射的光线均匀分配。
[0047] 图10示出了一个示例性的非对称形的变角度临界边的三角形微型棱镜导光板的剖视图。在导光板的棱镜面上设有n个棱镜，这n个棱镜可被分成m组，各组中微型棱镜体的临界边的角度从三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体向三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体按阶跃方式逐阶递增，其中m大于等于3。例如，假设三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体的临界角为x，三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体的临界角为y，则相邻的两组棱镜体的临界角之差为(y-x)/m。
[0048] 在图10所示的实例中，导光板棱镜面上的多个棱镜被分成4组，从三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体向三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体，第一组棱镜的临界角为50度，第二组棱镜的临界角为56度，第三组棱镜的临界角为63度，第四组棱镜的临界角为70度。
[0049] 本领域的技术人员很容易理解，临界角除了采用上述阶跃式的变化外，也可以采用渐变式的。如在导光板的棱镜面上设有n个棱镜，三角形顶点距光滑平面最近的微柱棱镜体的临界角为x，三角形顶点距光滑平面最远的微柱棱镜体的临界角为y，则相邻的两个棱镜体的临界角之差为(y-x)/n。
[0050] 另外，各微柱棱镜体的截面三角形中非受光临界边的另一边与光滑平面的法线形成的夹角的范围为0度到40度。较佳的，各微柱棱镜体的截面三角形中非受光临界边的另一边与光滑平面的法线形成的夹角为0度。当各微柱棱镜体的截面三角形中非受光临界边的另一边与光滑平面的法线形成的夹角为0度时，可以在相同长度的导光板上配置较多数量的微型棱镜体，从而能够有效提高灯具的亮度。
[0051] 另外，虽然图10示出了非对称形的变角度临界边三角形棱镜导光板的剖视图，但是本领域的技术人员很容易理解，当左右对称地配置图10所示的剖面图时，将直接得到对称形和圆形的变角度临界边三角形棱镜导光板的剖视图，因此不再对对称形和圆形的变角度临界边三角形棱镜导光板作重复描述。
[0052] 棱镜导光板的制造方法
[0053] 本发明的棱镜导光板可以是由聚碳酸脂或聚甲基丙稀酸脂的透明塑料制成。
[0054] 本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的棱镜导光板的制造方法，用甲基丙烯酸甲酯(MMA)在棱镜模具内用灌浇的工艺来制作棱镜导光板。
[0055] 由于PMMA有机玻璃透光性能好，被广泛地用于许多产品上。申请人在实践中发现PMMA有它的局限性，例如在利用注塑成型制作棱镜导光板时，PMMA被注塑成型后，如果制作的是圆形导光板，那么圆中心的光学结构会产生不规则变形，范围会局部隆起，从而改变了光束在导光板中的轨迹，整个光学元件的光路被改变。因此用注塑成型的方法来制作棱镜导光板背离了设计要求。
[0056] 本发明提供一种用MMA原材料采用浇灌的方法以获取一种无变形或变形程度小的PMMA棱镜导光板，从而取得一种保证坚定光学设计的棱镜导光板，以确保制成的导光板均匀照明，或理想的配光照明。
[0057] 这种灌浇PMMA导光板的制造方法包括如下工艺流程：
[0058]
[0059] 首先执行预聚合过程。制作含有甲基丙烯酸甲酯的浆液，温度为50℃，不间断地搅拌时间为30小时以形成预聚合的浆液。该浆液的具体配方为：甲基丙烯酸甲酯98.9％，硬脂酸0.5％，甲基丙烯0.15％，甲基丙烯酸乙二醇酯0.2％，偶氮二异丁腈0.25％。
[0060] 然后，把已完成预聚合的浆液灌入有棱镜模具的层板内，封口聚合。把以上夹板模具沉入80℃的水域，保持20小时。把以上完成聚合的模具推入105℃蒸汽室，保持1小时。开模前1小时内把模具均匀地冷却到常温。这时，甲基丙烯酸甲酯浆液聚合成聚甲基丙烯酸甲酯片材。打开模具的层板，取出聚甲基丙烯酸甲酯片材。切割聚甲基丙烯酸甲酯片材，以形成具有所需大小的棱镜导光板。之后，对切割的棱镜导光板作机械加工、清洗干燥，包装等处理。
[0061] 图11示出了分别用灌浇工艺和注塑工艺加工的导光板制成的圆板灯的照度均匀性的对比曲线图。其中使用直径为6寸临界角为50度的圆形导光板。用灌浇工艺加工的导光板制成的圆板灯的50lux照度封闭曲线具有苹果形分布，用注塑工艺加工的导光板制成的圆板灯的50lux照度封闭曲线具有梨形分布。例如，在相对于圆板灯中心轴40度处，用灌浇工艺加工的圆板灯的50lux照度曲线可达到120cm以上，而用注塑工艺加工的圆板灯的50lux照度曲线只能达到100cm左右。显然，用灌浇工艺制作的导光板制成的圆板灯能实现较理想的均匀照明。
[0062] 以上所述包括本发明的诸多示例。当然，为描述本发明而对每一能想到的组件或方法组合进行描述是不可能的，但本领域普通技术人员明白本发明的更多排列和组合是可能的。因此，本发明旨在包含所有这样的在所附权利要求书精神和范围内的变更、修改、和变化。
