【摘要】：隨著能源和環(huán)境的危機,環(huán)保和節(jié)能的LED照明已經(jīng)被廣泛采用。LED照明通常采用多排多個LED光源,通過均勻點陣和直線微棱鏡陣列的導光面板實現(xiàn)點光到面光,但會導致高能耗等問題。因此,提出一種新型的弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu),僅僅適配單個或兩個LED光源,研究弧形微棱鏡陣列導光的微光學原理及性能,配光設計弧形微棱鏡陣列的空間幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),實現(xiàn)更加節(jié)能的照明效果。但是,尚未有集成形狀精度和表面光滑的弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)表面加工方法。為此,采用高精度修整的金剛石砂輪微尖端,提出三軸數(shù)控一軸差動的過切微磨削方法,利用多軸數(shù)控技術(shù)控制微過切的弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)空間曲面參數(shù)。開發(fā)僅一道工序的精密過切微磨削工藝,研究弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)的磨削成型機制和精度控制方法。利用該精密微磨削工藝加工出高精度的微成型金屬模芯,進而研究弧形微棱鏡陣列導光板的熱壓微成型工藝,實現(xiàn)光學聚合物導光板(PMMA)的快速批量化生產(chǎn)。首先,提出三軸數(shù)控一軸差動的過切微磨削方法,構(gòu)建微棱鏡結(jié)構(gòu)曲面的參數(shù)化模型,然后在數(shù)控精密磨床上加工出弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)導光板。實驗表明,過切微磨削方法能夠加工出光滑的、高深寬比的弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)導光板,其尺寸誤差小于0.5%,深寬比可以達到0.24,表面粗糙度可以達到94 nm。應用到照明用的光學聚合物導光板,弧形微棱鏡陣列與直線微棱鏡陣列相比,不但減少微棱鏡條數(shù)73.8%,而且,提高導光效率45.5%,提高均勻度15.3%。然后,應用開發(fā)的過切微磨削工藝加工高硬度的成型金屬模芯。為了確保加工的微結(jié)構(gòu)精度,研究磨削工藝參數(shù)與刀具磨損率的作用機制。實驗表明,加工55HRC的S136H模具鋼表面,角度為125.2°和深度為387.5μm的弧形微棱鏡,尺寸誤差小于0.2%,形狀誤差小于1.9%,深寬比達到0.23,表面粗糙度為152 nm。最后,將微結(jié)構(gòu)成型模芯應用于熱壓成型技術(shù),開發(fā)快速和批量化生產(chǎn)導光板的熱壓微成型工藝,通過實驗研究微棱鏡填充率和表面粗糙度對產(chǎn)品性能的影響。實驗表明,在工藝條件為熱壓溫度120℃,成型壓力12 MPa,保壓時間7 s時,熱壓微成型導光板的導光效率能夠達到82.2%。此外,弧形微棱鏡陣列結(jié)構(gòu)能夠降低光源溫度1.7℃,降低導光板整體溫度1.2℃,達到更加均勻的散熱效果。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH74

【參考文獻】

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1 楊輝;張彬;張利鵬;;微結(jié)構(gòu)功能表面的應用及制造[J];航空精密制造技術(shù);2015年05期

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4 張錦豐;;節(jié)能技術(shù)在現(xiàn)代城市路燈照明中的應用[J];自動化應用;2015年01期

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