LGP: rivoluzione ottica e prospettive di applicazione

Astratto

È un componente fondamentale della moderna tecnologia dei display, piastra di guida della luce (LGP) converte la sorgente di luce lineare in una sorgente di luce superficiale uniforme grazie a un preciso design ottico ed è ampiamente utilizzato negli schermi LCD, nelle scatole luminose pubblicitarie, nelle apparecchiature mediche e nell'illuminazione intelligente. Il suo principio fondamentale si basa sulla rifrazione, la riflessione e la diffusione della luce, combinata con l'innovazione della scienza dei materiali e del processo di produzione, per ottenere progressi tecnologici di alta luminosità, basso consumo energetico e ultra-sottile. Questo articolo analizza in modo esaustivo il nucleo tecnico e il valore di mercato della piastra a guida di luce da dieci dimensioni, tra cui il principio di funzionamento, le proprietà dei materiali, la tecnologia di produzione, gli scenari applicativi e le tendenze future, e cita dati di ricerca autorevoli e rapporti di settore per esplorare la sua posizione strategica nell'industria globale dei display.

1. Principio di funzionamento della piastra di guida della luce: controllo preciso dell'ottica

La piastra di guida della luce converte efficacemente la sorgente luminosa in luce superficiale uniforme grazie a materiali di qualità ottica (come PMMA o PC) e alla progettazione della microstruttura. Il suo flusso di lavoro può essere suddiviso in quattro fasi:

  1. Incidenza e riflessione totale della luceDopo che la luce entra nella piastra di guida della luce dal lato o dal fondo, a causa dell'elevato indice di rifrazione del materiale (ad esempio l'indice di rifrazione del PMMA è 1,49), si verifica una riflessione totale all'interno per evitare la perdita di energia.
  2. Diffusione guidata dalla microstruttura: I punti di guida della luce (con un diametro da decine di micron a centinaia di micron) formati sulla superficie inferiore mediante incisione laser, stampa UV e altre tecnologie distruggono le condizioni di riflessione totale e disperdono la luce sulla superficie.
  3. Miglioramento dell'efficienza del riflettore: La luce non utilizzata viene restituita alla piastra di guida della luce attraverso il riflettore, aumentando l'efficienza luminosa a più di 90%.
  4. Emissione luminosa uniforme: Grazie alla progettazione di punti di guida della luce scarsamente distribuiti, è stato possibile ottenere un'emissione luminosa planare senza aree scure e strisce chiare e scure. Questo processo combina ottica fisica e simulazione computazionale. Ad esempio, la tecnologia MLA (microlens array) migliora notevolmente la luminosità e l'uniformità dei dispositivi di visualizzazione grazie alla disposizione di decine di migliaia di microlenti.

2. Selezione del materiale: equilibrio tra prestazioni e costi

Il materiale di base della piastra di guida della luce deve avere un'elevata trasmittanza luminosa, resistenza agli agenti atmosferici e praticità di lavorazione:

  • PMMA (acrilico): La trasmittanza della luce è pari a 92%, ma è facile assorbire l'acqua e deformarsi, quindi è adatto a dispositivi di visualizzazione di precisione per interni (come telefoni cellulari e tablet).
  • PC (policarbonato): Forte resistenza agli urti e alle alte temperature, utilizzato soprattutto nell'illuminazione automobilistica e negli schermi pubblicitari per esterni.
  • Materiali nanocompositi: Migliorare l'uniformità con il drogaggio di particelle diffondenti, ma le applicazioni di grandi dimensioni devono ancora affrontare sfide di processo.

La tendenza futura punta a materiali ecologici e degradabili per ridurre la dipendenza dalle risorse petrolchimiche. Ad esempio, la ricerca e lo sviluppo del PMMA a base biologica sono entrati nella fase sperimentale.

3. Processo di produzione: dalla stampa tradizionale all'incisione intelligente

La tecnologia di produzione delle piastre di guida della luce ha subito numerose iterazioni e si divide principalmente in due categorie:

  1. Processo di stampa: Attraverso la serigrafia UV dei punti di guida della luce, il costo è basso ma l'uniformità è scarsa, adatta alla personalizzazione di piccoli lotti.
  2. Processo non di stampa:
  3. Incisione laser: alta precisione ed eccellente efficienza luminosa, ma bassa efficienza e costi elevati.
  4. Stampaggio a iniezione: le strutture complesse possono essere prodotte in serie, i costi degli stampi sono elevati ed è adatto a prodotti standardizzati (come i moduli di retroilluminazione dei televisori).
  5. Pressatura a caldo a rulli: Combinazione di goffratura fisica e incisione chimica per ottenere un'elevata uniformità, ma mancanza di flessibilità.

L'ultima innovazione del settore è il design due in uno della piastra di guida della luce e della piastra del diffusore, che riduce le fasi di assemblaggio grazie allo stampaggio a iniezione a strati e riduce i costi di oltre 20%.

4. Espansione multidimensionale della classificazione e degli scenari di applicazione

Classificazione per forma e metodo di ingresso della luce

  • Piastra piatta e piastra a cuneo: La piastra piatta viene utilizzata per un'illuminazione uniforme, mentre la piastra a cuneo (sezione trasversale triangolare) ottimizza l'utilizzo dello spazio delle apparecchiature ultrasottili.
  • Luce laterale e diretta verso il basso: La luce laterale (LED posizionato sul bordo) domina i telefoni cellulari e i televisori ultrasottili; la luce diretta verso il basso (sorgente luminosa in basso) è utilizzata per i display commerciali con requisiti di luminosità elevati.

Campi di applicazione

  1. Apparecchiature di visualizzazione: Modulo di retroilluminazione LCD (pari a 70% della produzione globale), che garantisce l'assenza di macchie scure sullo schermo.
  2. Scatola luminosa pubblicitaria: Solo 3 cm di spessore, 77% a risparmio energetico, risparmio annuale di elettricità di 700 gradi/metro quadro.
  3. Ricerca medica e scientificaLampada chirurgica senza ombre, illuminazione del microscopio, fonte di luce uniforme e priva di abbagliamento.
  4. Illuminazione per autoveicoli: L'effetto luminoso della lampada a piastra guida luce è migliorato di 30%, il consumo energetico è ridotto di 20% e la sicurezza di guida è migliorata.

5. Vantaggi fondamentali: la tecnologia dà forza al valore commerciale

  1. Durata ultra lunga: Il processo fisico riduce le perdite, PMMA La durata del substrato è di oltre 8 anni e i costi di manutenzione sono ridotti di 60%.
  2. Taglio flessibile: Supporta la giunzione di qualsiasi dimensione per soddisfare esigenze personalizzate come i loghi pubblicitari.
  3. Risparmio energetico e alta efficienza: Il tasso di conversione della luce è aumentato di 30% rispetto alla tecnologia tradizionale e il consumo di energia è solo di 23% rispetto alle normali scatole luminose.
  4. Design ultrasottile: Lo spessore di 3 cm consente di risparmiare spazio e di ampliare gli scenari di applicazione in interni ed esterni.

Si prevede che il mercato globale delle piastre fotoguida supererà i $5 miliardi di dollari nel 2025. Le principali forze trainanti includono:

  • Aggiornamento della tecnologia dei display: OLED e Mini LED hanno un'impennata nella domanda di piastre di guida della luce ad alta precisione.
  • Produzione verde: La percentuale di materiali riciclabili è aumentata e l'UE l'ha inclusa nei regolamenti sulla gestione dei rifiuti elettronici.
  • Illuminazione intelligente: Le piastre di guida della luce integrano sensori per ottenere un oscuramento adattivo (come il design pluripremiato del Tyrannosaurus Rex Optical Store).

7. Evoluzione tecnologica: dalla singola funzione all'integrazione di sistema

Secondo la legge di evoluzione del TRIZ, la tecnologia delle piastre di guida della luce si sviluppa verso la "dinamicità" e l'"integrazione del super sistema":

  • Dinamico: La microstruttura si sviluppa da punti fissi a reticoli regolabili per soddisfare le esigenze di illuminazione di più scene.
  • Integrazione funzionale: La piastra di guida della luce è composta da una pellicola di fosforo e da una pellicola di filtro per generare direttamente la luce bianca e ridurre il numero di componenti.

8. Sfide del settore e strategie di risposta

  1. Fluttuazione delle materie prime: I prezzi del PMMA sono influenzati dal mercato del petrolio greggio e le aziende devono stabilire una cooperazione a lungo termine nella catena di approvvigionamento.
  2. Barriera tecnica: Le piastre a guida luminosa di fascia alta si affidano ad apparecchiature importate, mentre i produttori nazionali stanno accelerando lo sviluppo della tecnologia di nanoimprinting.
  3. Divario di talenti: Gli ingegneri ottici compositi scarseggiano e la cooperazione tra scuola e impresa è diventata la chiave per la formazione.

9. Prospettive future: Punti quantici e dispositivi indossabili

  • Piastra di guida della luce a punti quantici: La gamma di colori è aumentata a NTSC 120% grazie al rivestimento a punti quantici ed è applicata alla visualizzazione 8K.
  • Piastra guida luce flessibile: La piastra di guida della luce pieghevole basata sul materiale PI promuove lo sviluppo di telefoni cellulari e dispositivi indossabili con schermo pieghevole.

10. Sintesi

In quanto componente centrale dell'industria optoelettronica, l'innovazione tecnologica delle piastre di guida della luce continua a promuovere l'aggiornamento dei settori dei display e dell'illuminazione. Dall'innovazione dei materiali ai processi di produzione intelligenti, dalle singole funzioni all'integrazione dei sistemi, le piastre di guida della luce non solo migliorano l'efficienza energetica e l'esperienza dell'utente, ma diventano anche un vettore chiave per la green economy e la trasformazione digitale. In futuro, con la maturità di tecnologie come i punti quantici e i materiali flessibili, le piastre a guida di luce sprigioneranno un potenziale maggiore in nuovi scenari come l'AR/VR e le case intelligenti, guidando il prossimo decennio della tecnologia ottica.

Riferimenti

  1. Piastra di guida della luce_Enciclopedia Baidu
  2. Schermo LCD Jingtuo: vantaggi della piastra di guida della luce
  3. Tendenza all'evoluzione della piastra di guida della luce LED
  4. Caratteristiche del light box ultrasottile
  5. Materiali e usi delle piastre di guida della luce
  6. Rapporto di ricerca sul settore LGP
  7. Principio di funzionamento della piastra di guida della luce
  8. Caso di applicazione aziendale della piastra di guida della luce
  9. Previsione delle tendenze del settore delle piastre fotoguida
  10. Analisi tecnica dell'enciclopedia Baidu

Lascia un commento