张欣
云知光学堂 签约讲师
壹启工业设计创始人
苏州大学艺术学院副教授
广东省一级工业设计师
国家二级创新工程师
国际MTRIZ三级创新工程师
曾获广东省“十大工业设计师”
根据上一篇文章我们了解到原有的 LED 导光板联合系统组件有扩散板、导光板、反射板、荧光粉四个超系统组件组成。
LED导光板的进化趋势（点击题目即可阅读）
为了实现功效“生产加工安装方便”、“提高光效”，设计了第一阶段的平面光源组方案，主要为荧光粉膜、截止滤光膜、光学玻璃、侧投蓝光 LED 和反光膜组成。
这样做出的面板灯虽然光效有所提高，但是由于导光板和荧光膜之间存在缝隙，并不能完全贴合，所以最终效果并不能达到理想的光效状态。
导光板的制作工艺
根据 TRIZ 技术进化法则中的向超系统进化的法则，导光板组件会向着超系统的方向进化，就是由导光板、扩散板、反射板所组成的导光组件必将向更深度集成的方向发展。所以，我们尝试设计一种复合材料，将超系统组件进行更深度集成，复合材料构成如下图：
▲导光板复合材料结构图
它的发光原理是蓝光 LED 芯片通过激发荧光板的荧光粉发射出白光，导光板将 LED 光通过网点折射转变光线角度散出，反光膜可以将光高效的反射到出光面上。通过导光板、扩散板、反射板材料的三合一制造过程，也许我们能够得到更高光效的发光板。
制作如下：
1、加工有导光网点的导光板；
2、将导光板另外一面镀反光膜，将有导光网点的导光板放入模具；
3、将亚克力A胶与混合了荧光粉的B胶利用真空铸型机共同浇铸在有导光网点的导光板上；
4、复合材料制作完毕。
但是会有很多的因素影响最终的效果，例如.蓝光光源与与复合板的位置关系、荧光层的沉淀情况、荧光层浓度、荧光层成份、不同功能层的厚度比例等。
由于复合材料中荧光粉在亚克力中华的沉降对光分布的均匀性产生影响特别大，所以在后面进行了一系列实验，来验证静置与反转的时间差及导光板厚度对荧光粉混合导光板的导光效果的影响。因此我们进行了一系列的实验。
事实上，在荧光粉隔离封装的情况下，荧光粉在亚克力胶中的沉淀程度是的一个比较值得探究的过程。在加热的过程中，哪怕是1秒钟的差别，都会影响到荧光粉的沉降，从一开始浮在胶体中到最后的完全沉降的过程。
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不同温度对胶水粘合程度的影响
在荧光粉运用比例确定的情况下，亚克力胶水的粘合程度与荧光粉沉淀成反比。随着温度的升高，亚克力胶水的粘合程度逐渐降低；随着加热时间的延长，温度的提升，亚克力交税的粘合程度也上升，并产生固化。在实际中，当胶水低温固化时，亚克力胶水粘合度降低，荧光粉的沉降速率就变大。
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固化过程荧光粉沉降对样品坐标的影响
在提升温度加热固化胶水时，因为亚克力胶水的粘合度缓慢降低，导致荧光粉沉降率加快，为了更好观察荧光粉在不同温度的情况下的沉降情况，这里以 60℃ 和 80℃ 初始温度对荧光板进行加热固化，然后将样品进行光电参数测试。
▲静置 0min 初烤温度 60℃ 样品色分布图
▲静置0min初烤温度80℃样品色分布图
依上图能够看出荧光粉不同的沉降状态，以 60℃ 进行加热固化时，胶水粘合程度降低，荧光粉沉降速率加快；当初始温度为 80℃ 进行加热固化时，升温的过程中，胶水的粘合度降低，荧光粉发生沉降，温度过高，加水固化快，粘合度上升，所以荧光粉的沉降情况并不是很明显。
当将样品静置 4min 后再以 80℃ 加热固化时，随着初始温度不断地上升，部分荧光粉有开始慢慢地沉降，并且散布的比较乱、不集中，从而导致 LED 封装样品色坐标分的相对较分散。
▲静置4min初烤温度80℃样品色分布图
结论：
依据上方的实验数据分析得出，荧光粉沉降对白光 LED 出光有很大的影响，经过简单的封装工艺促成荧光粉的沉降，减少荧光粉的沉降对荧光粉散布的不均匀现象，使之能更好提高光效，和提高出光的均匀度。
总而言之，在以后的生产中在选择亚克力胶水要慎重，选择时要根据荧光粉的性能参数型号来搭配，尽量降低荧光粉在亚克力胶水中的分布差异，充分地提高出光的均匀集中度。
为了试验复合导光板的光效和性能，我们制作了 LED 面光源灯具来进行实验。LED 面光源制作采用的是 2835 型号蓝光 LED 芯片灯条，新型复合导光板和单边侧入式进光。
通过隔离封装工艺，蓝光 LED 芯片直射新型复合导光板激发黄色荧光粉发射出白光，由 12 颗 SMD2835 型号蓝光 LED 组成的蓝光灯条，并配有 300 毫安的恒流电源驱动。通过不同荧光粉比例的复合导光板与蓝光 LED 的几次实验对比，选择出面光源出光效果最佳的一块种复合导光板，为面光源灯具的设计应用做准备。
▲实验过程
▲实验的样品
设计方案一：EVI系列灯具
EVI 系列灯具的设计基于新型三合一复合导光板的研发，目的在于将复合导光板进行实际运用，体现材料特性。
新型复合导光板材料创新点在于将面板灯中 LED 灯中荧光粉分离置于扩散板中，并将导光板、扩散板与反光层分层合二为一，具有出光均匀，光效好，降低材料整体厚度，延长使用寿命等优点。
基于出光均匀、光效好的材料优点，灯具使用定位于需要均匀、高光效灯光的工作台、书桌等场所，以及需要均匀、无眩光灯光并有一定阅读需求的卧室床边，衍生出了大吊灯、小型吊灯及小型壁灯的产品组合。
为展现复合导光板轻薄的优势，设计汲取了生活中书页、纸片、叶片等形态灵感，并将复合导光板的平面与有机曲面进行结合，力图将灯具做得尽可能薄，并给人灵动的曲面观感，打破了现有常见面板灯规整平面的单一刻板印象。
产品外观曲线与边缘经过反复调整，既保证了产品边缘的安全性，又保证了产品外观的灵动感。下图这款吊灯就是以纸片为灵感，两边微微翘起，表达材料的轻薄特性，并增加空间灵动感。
▲EVI壁灯
▲EVI小吊灯
▲EVI吊灯
使用上，小型吊灯与小型壁灯既可单独使用，也可多个单品组合使用，使用者可根据自己的喜好与使用面积进行组合搭配，应用广泛，且在组合使用时更具有韵律感。
在结构实现上，复合导光板与外壳以槽位相接的方式进行固定，保证发光面与外壳面之间平整与尽可能小的接缝，使产品外观尽可能简洁。曲面外壳采用质轻的铝材一次成型并进行喷涂，外壳面边缘由厚到薄渐变，在视觉上更给人轻薄感。
▲EVI壁灯结构爆炸图
整体而言，EVI 系列灯具充分展现了复合导光板的均匀发光、高光效及轻薄的优点，并提出了轻薄有机曲面的创新外观解决方案。
设计方案二：Galaxy系列灯具
Galaxy 系列的灯具采用了新设计的三合一复合导光板材料，具有发光均匀,轻薄的优点，在 OLED 尚无法普及与市场化的情况下,具有较大发展空间。设计应体现面板灯相较 LED 点光源的优点。
从而根据用户的需求点、市场的需求，结合新型复合导 光板一体化，设计出一款出光效率高，均匀度好的面光源家居吊灯。
Galaxy 系列的灯具的设计灵感来自于行星在空中运转、动态的起伏，造就了一个美观的造型，结合了明确的设计语言、创新的 LED 面光源技术，使灯看起来更加细腻而不失重，营造了一个令人印象深刻的美学氛围。
在使用方面，这个系列的灯具可随意调节造型，调整到比较满意的方向，以达到最佳的照明效果，同时增加使用者与产品之间的互动，增加生活情趣感。
▲Galaxy餐吊灯
▲Galaxy 餐吊灯
Galaxy 餐吊灯有三块发光面,中间的小圆发光面都可以随意调节角度,调节到使用最佳状态。设计中利用转轴结构和面的可旋转设计随意调整光线的角度。利用部分和整体的分离调节灯光，更增加了使用过程中的互动性。
通过手动控制调节出光量和光的方向。外壳主要是以金属铝为主,使用金属拉丝包边;发光面主要是新型复合导光板,呈黄色,与黑色金属铝的搭配达到一种很新颖的视觉效果。
▲Galaxy系列吊灯结构爆炸图
结论：每个公司都努力改善自己的产品或者研发更创新的产品。由于盲目追求新技术，不考虑产品的进化方向，造成资金、资源浪费、新产品开发成功率不高，未能准确把握未来方向，很多企业只能失去市场先机，成为行业中的跟随者。选择合理创新模式，将随机的技术创新改变为遵循产品技术进化理论，能更准确的进行技术布局，为企业在研发决策过程中找准方向。
目前的产品和技术还没有产业化，也在找寻可以合作的厂商，欢迎大家联系咨询。
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