本發(fā)明涉及l(fā)ed顯示與照明，具體為一種反射式硅膠透鏡及其制備方法和led發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
1、隨著顯示技術(shù)的快速發(fā)展，消費者對液晶電視畫質(zhì)的要求顯著提升，尤其在色域覆蓋范圍、色彩飽和度和對比度等方面提出了更高需求。當前主流的液晶電視直下式tv背光技術(shù)仍然采用led芯片結(jié)合熒光粉的發(fā)光方案，其基本原理是通過藍光led激發(fā)黃色熒光粉混合成白光。由于熒光粉發(fā)光機制依賴二次光譜轉(zhuǎn)換，因缺乏純正綠光組分且單色光純度不足，導(dǎo)致色域受限，難以滿足超高清高色域標準的要求，顯示效果受限；并且現(xiàn)有高端機型的液晶電視為實現(xiàn)均勻光照和高亮度，需密集排布led芯片并配合復(fù)雜透鏡組，進而導(dǎo)致成本過高，若單純縮減芯片間距或透鏡數(shù)量，又會易引發(fā)背光不均、局部暗區(qū)等問題，從而陷入成本控制和光學(xué)性能難以兼顧的技術(shù)瓶頸。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述難題，本發(fā)明目的之一在于提供一種反射式硅膠透鏡，包括：透鏡本體，其整體為一平面圖形繞中心軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，透鏡本體底部設(shè)置有用于放置光源的光源形腔，光源形腔壁上設(shè)置有入光面，入光面滿足自由曲面公式其中，z代表曲面高度；透鏡本體頂部設(shè)置有全反射曲面，全反射曲面的截面為v型結(jié)構(gòu)，v型結(jié)構(gòu)朝向透鏡本體的外側(cè)弧形傾斜延伸設(shè)置，在全反射曲面靠近入光面一端設(shè)有深v型椎體結(jié)構(gòu)，全反射曲面的曲率比深v型椎體結(jié)構(gòu)的小，深v型椎體結(jié)構(gòu)頂點位于透鏡本體的中心軸線位置，在全反射曲面上設(shè)有至少一個環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)；透鏡本體側(cè)壁上設(shè)置有出光面，出光面設(shè)置在全反射曲面和入光面之間。
2、優(yōu)選的，環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)為2～5個，環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)連續(xù)設(shè)置。
3、優(yōu)選的，環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)為2～5個，環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置。
4、優(yōu)選的，出光面由一曲線繞透鏡本體的中心軸旋轉(zhuǎn)而成。
5、優(yōu)選的，透鏡本體側(cè)壁上還設(shè)置有火花紋和鋸齒紋，花火紋與鋸齒紋交替設(shè)置。
6、優(yōu)選的，透鏡本體底部還設(shè)有扇形柱腳。
7、優(yōu)選的，透鏡本體底部還設(shè)有溢膠槽，溢膠槽以光源形腔為中心呈放射狀。
8、優(yōu)選的，出光面為拋光面，拋光光潔度為5～25nm，這里的拋光面是指通過機械將硅膠透鏡表面處理得非常光滑，以減少硅膠透鏡表面的粗糙度和散射，從而提高光線的透過率和均勻性。
9、本發(fā)明另一目的在于提供一種反射式硅膠透鏡的制備方法，包括以下步驟：按照質(zhì)量份數(shù)將5～15份量子點熒光粉復(fù)合顆粒、40～60份硅膠、10～14份含氫硅油、24～28份乙烯基硅油、1～3份鉑催化劑置于容器中混合均勻后升溫至110～130℃反應(yīng)1～2h形成混膠，將混膠注入硅膠透鏡的成型模具內(nèi)并抽真空至無肉眼可見的氣泡，將經(jīng)過抽真空的混膠在80～180℃下固化1～2h，得到反射式硅膠透鏡；
10、其中量子點熒光粉復(fù)合顆粒制備工藝包括以下步驟：
11、在避光環(huán)境下，按照質(zhì)量份數(shù)將7～9份親水性cdse/zns量子點、10～16份熒光粉(粒徑范圍為0.1～0.5μm)、12～16份納米二氧化鈦加入到去離子水中，并在氮氣保護下，使用超聲波分散儀處理0.5～1h，形成均勻的懸浮液，超聲波分散儀功率為300～500w；將懸浮液水浴加熱至40～60℃，再將45～65份聚苯乙烯微球邊攪拌邊緩慢加入懸浮液中，攪拌速度為200～400rpm，反應(yīng)1～2小時；再逐步升溫至60～80℃，接著向懸浮液中加入3～7份端乙烯基聚二甲基硅氧烷和3～7份聚丙烯酸銨，并用氨水調(diào)節(jié)懸浮液ph至8～9，并以8000～12000rpm剪切乳化10～20min得到混合體系，將混合體系轉(zhuǎn)移至真空反應(yīng)容器中，升溫至80～100℃，保持2～3小時完成交聯(lián)反應(yīng)，真空反應(yīng)容器壓力控制在-0.05～-0.08mpa，再對完成交聯(lián)反應(yīng)后的混合體系進行噴霧干燥得到初產(chǎn)物，將初產(chǎn)物在氮氣氛圍下進行表面鈍化處理即得量子點熒光粉復(fù)合顆粒。
12、本發(fā)明再一目的在于提供一種led發(fā)光器件，包括上述的反射式硅膠透鏡。
13、有益效果：
14、本申請通過對結(jié)構(gòu)-材料-工藝的三重改進，來增加發(fā)散角度、提升光學(xué)效果，形成大角度的均勻光斑，達到減少芯片和硅膠透鏡的使用數(shù)量之目的，改進后的硅膠透鏡發(fā)散角度相較于傳統(tǒng)硅膠透鏡的擴展近30°，且色溫均勻性δcct＜100k；
15、1、結(jié)構(gòu)上，首先通過設(shè)計特殊角度的入光面控制光源的入射角度，其次在硅膠透鏡上設(shè)置深v型椎體結(jié)構(gòu)不僅可對中心光源進行聚焦再擴散，并且陡峭的側(cè)壁還能使軸向光發(fā)生二次反射，與曲率較小的全反射曲面形成互補；并且通過設(shè)置環(huán)形凸起形成菲涅爾型相位延遲現(xiàn)象，降低干涉效應(yīng)，使得光斑均勻性得到大幅度提升；同時交替設(shè)置的火花紋與鋸齒紋可產(chǎn)生衍射光柵效應(yīng)，將單一出射角分解為多級衍射角，結(jié)合旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)計，可使發(fā)散角接近150°；截面為v型結(jié)構(gòu)且v型結(jié)構(gòu)朝向透鏡本體外側(cè)弧形傾斜延伸的全反射曲面可將邊緣光折轉(zhuǎn)至大角度方向，配合出光面的負球差補償，使光斑邊緣更加柔和；
16、2、材料上，本申請制備的量子點熒光粉復(fù)合顆粒通過量子點和熒光粉的光吸收與再發(fā)射，結(jié)合納米二氧化鈦和聚苯乙烯微球的散射效應(yīng)，能夠有效改變光的傳播方向，顯著增加發(fā)散角度。同時，端乙烯基聚二甲基硅氧烷和聚丙烯酸銨的加入可以確保量子點和熒光粉穩(wěn)定分散于聚苯乙烯微球中，實現(xiàn)光的均勻分布。
17、3、工藝上，端乙烯基聚二甲基硅氧烷中的烷氧基可以水解生成硅羥基(si-oh)，隨后與硅膠表面的硅羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，形成硅氧硅鍵(si-o-si)，增加量子點熒光粉復(fù)合顆粒與硅膠的相容性，同時通過增加乙烯基硅油與硅膠發(fā)生共交聯(lián)，將量子點熒光粉復(fù)合顆粒進一步錨定在硅膠網(wǎng)絡(luò)中，避免量子點熒光粉復(fù)合顆粒在硅膠固化過程中發(fā)生遷移或團聚，使量子點熒光粉復(fù)合顆粒能夠長時間穩(wěn)定地分散于硅膠網(wǎng)絡(luò)中，當這些量子點熒光粉復(fù)合顆粒嵌入硅膠透鏡后會改變?nèi)肷涔獾膫鞑ヂ窂?，使光在硅膠透鏡內(nèi)部多次反射和折射使光的能量分布更加均勻，從而形成大角度的均勻光斑。
18、綜上，將量子點熒光粉復(fù)合顆粒嵌入硅膠透鏡中后，光通過特殊角度的入光面進入硅膠透鏡后經(jīng)過量子點熒光粉復(fù)合顆粒作用反復(fù)改變光的傳播路徑后再從全反射曲面和出光面出去，如此經(jīng)過量子點熒光粉復(fù)合顆粒與硅膠透鏡結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，最終形成大角度的均勻光斑，成功達成減少芯片和硅膠透鏡使用數(shù)量的目標。
1.一種反射式硅膠透鏡，其特征在于，包括：透鏡本體(1)，其整體為一平面圖形繞中心軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，所述透鏡本體底部設(shè)置有用于放置光源的光源形腔，所述光源形腔壁上設(shè)置有入光面(2)，所述入光面(2)滿足自由曲面公式其中，z代表曲面高度；所述透鏡本體(1)頂部設(shè)置有全反射曲面(3)，所述全反射曲面(3)的截面為v型結(jié)構(gòu)，所述v型結(jié)構(gòu)朝向透鏡本體(1)的外側(cè)弧形傾斜延伸設(shè)置，在所述全反射曲面(3)靠近入光面(2)一端設(shè)有深v型椎體結(jié)構(gòu)(4)，所述全反射曲面(3)的曲率比所述深v型椎體結(jié)構(gòu)(4)的小，所述深v型椎體結(jié)構(gòu)(4)頂點位于透鏡本體(1)的中心軸線位置，在所述全反射曲面(3)上設(shè)有至少一個環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)(31)；所述透鏡本體(1)側(cè)壁上設(shè)置有出光面(5)，所述出光面(5)設(shè)置在所述全反射曲面(3)和所述入光面(2)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)(31)為2～5個，所述環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)(31)連續(xù)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)(31)為2～5個，所述環(huán)形凸起結(jié)構(gòu)(31)間隔設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述出光面(5)由一曲線繞所述透鏡本體的中心軸旋轉(zhuǎn)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述透鏡本體(1)側(cè)壁上還設(shè)置有火花紋和鋸齒紋，所述花火紋與所述鋸齒紋交替設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述透鏡本體(1)底部還設(shè)有扇形柱腳(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述透鏡本體(1)底部還設(shè)有溢膠槽(7)，所述溢膠槽(7)以所述光源形腔為中心呈放射狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡，其特征在于，所述出光面(5)為拋光面，拋光光潔度為5～25nm。
9.一種如權(quán)利要求1所述反射式硅膠透鏡的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按照質(zhì)量份數(shù)將5～15份量子點熒光粉復(fù)合顆粒、40～60份硅膠、10～14份含氫硅油、24～28份乙烯基硅油、1～3份鉑催化劑置于容器中混合均勻后升溫至110～130℃反應(yīng)1～2h形成混膠，將所述混膠注入硅膠透鏡的成型模具內(nèi)并抽真空至無肉眼可見的氣泡，將經(jīng)過抽真空的混膠在80～180℃下固化1～2h，得到所述反射式硅膠透鏡；
10.一種led發(fā)光器件，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的反射式硅膠透鏡。