Micro-optical illumination properties of hierarchical microlens arrays formed by hot-embossing

在LED照明中,光线分布不均产生的眩光及光线中的紫外光、蓝光成分容易造成视觉疲劳和眼睛损伤,目前主要是以调节光源为主,纳米级光波段调节的表面结构加工成本较高。因此,利用热压印快速成型技术开发了一种微米尺度的复合微透镜阵列导光板,探究健康照明的复合微透镜尺度效应。首先分析微棱镜表面小微透镜的深宽比与反射电场分布的关系,然后研究导光板的微结构参数对漫反射率、镜面反射率和透射率的影响。最后,对比市面上丝网印刷微点、微棱镜阵列等结构导光板,研究复合微透镜微米尺度对照度、均匀度等微光学性能的影响。分析表明:当小微透镜深宽比在0.6~1内时,紫外光和蓝光的反射面有更小的反射电场变异系数,说明其漫反射大。实验结果表明:热压印技术可以在4 s内将微透镜高5~30 μm和微棱镜高10~80 μm的复合微透镜阵列导光板加工成型;照度均匀度随着小微透镜深宽比的增大而增大,照度分别比微棱镜和丝网印刷微点阵列提高45%和83%;与微棱镜相比,紫外光和蓝光的漫反射率分别提高8%和18%,镜面反射率下降80%~83%。控制复合微透镜的深宽比可以减少照明眩光,抑制紫外光和蓝光。