LGP: Optische revolutie en toepassingsvooruitzichten

Inhoudsopgave

Abstract

Als kernonderdeel van moderne beeldschermtechnologie, lichtgeleidingsplaat (LGP) zet een lijnlichtbron om in een uniforme oppervlaktelichtbron door middel van een nauwkeurig optisch ontwerp en wordt veel gebruikt in LCD-schermen, reclamelichtbakken, medische apparatuur en intelligente verlichting. Het kernprincipe is gebaseerd op de breking, reflectie en verspreiding van licht, gecombineerd met de innovatie van de materiaalwetenschap en het productieproces, om technologische doorbraken te bereiken op het gebied van hoge helderheid, laag energieverbruik en ultradunheid. In dit artikel worden de technische kern en de marktwaarde van lichtgeleidende platen uitgebreid geanalyseerd vanuit tien invalshoeken, waaronder het werkingsprincipe, materiaaleigenschappen, productietechnologie, toepassingsscenario's en toekomstige trends, en worden gezaghebbende onderzoeksgegevens en brancherapporten aangehaald om de strategische positie in de wereldwijde beeldschermindustrie te onderzoeken.

1. Werkingsprincipe van lichtgeleidingsplaat: nauwkeurige regeling van optiek

De lichtgeleidingsplaat zet lichtbronnen efficiënt om in uniform oppervlaktelicht door middel van optische materialen (zoals PMMA of PC) en microstructuurontwerp. De workflow kan worden onderverdeeld in vier stappen:

Inval en totale reflectie van licht: Nadat het licht de lichtgeleidingsplaat vanaf de zijkant of onderkant binnenkomt, treedt er door de hoge brekingsindex van het materiaal (zoals de brekingsindex van PMMA is 1,49) binnenin totale reflectie op om energieverlies te voorkomen.
Microstructuur geleide diffusie: De lichtgeleidingspunten (met een diameter van tientallen microns tot honderden microns) gevormd op het bodemoppervlak door lasergraveren, UV-printen en andere technologieën vernietigen de totale reflectieomstandigheden en verstrooien het licht naar het oppervlak.
Verbetering van de efficiëntie van de reflector: Het ongebruikte licht wordt via de reflector teruggevoerd naar de lichtgeleidingsplaat, waardoor de lichtefficiëntie toeneemt tot meer dan 90%.
Gelijkmatige lichtopbrengst: Door het ontwerp van spaarzaam verdeelde lichtgeleidingspunten wordt uiteindelijk een vlakke lichtopbrengst zonder donkere gebieden en lichte en donkere strepen bereikt. Dit proces combineert fysische optica en computersimulatie. De MLA-technologie (microlens array) verbetert bijvoorbeeld de helderheid en uniformiteit van beeldschermen aanzienlijk door de opstelling van tienduizenden microlenzen.

2. Materiaalkeuze: balans tussen prestaties en kosten

Het kernmateriaal van de lichtgeleidende plaat moet een hoge lichtdoorlatendheid, weersbestendigheid en verwerkingsgemak hebben:

PMMA (acryl): De lichtdoorlatendheid is zo hoog als 92%, maar het is gemakkelijk om water te absorberen en te vervormen, geschikt voor indoor precisie weergave-apparaten (zoals mobiele telefoons en tablets).
PC (polycarbonaat): Sterke schokbestendigheid en weerstand tegen hoge temperaturen, meestal gebruikt in autoverlichting en reclameschermen voor buiten.
Nanocomposietmaterialen: De uniformiteit verbeteren door verstrooiende deeltjes te dotteren, maar toepassingen met grote afmetingen hebben nog steeds te maken met procesuitdagingen.

De toekomstige trend wijst naar milieuvriendelijke en afbreekbare materialen om de afhankelijkheid van petrochemische grondstoffen te verminderen. Het onderzoek naar en de ontwikkeling van PMMA op biologische basis is bijvoorbeeld de experimentele fase ingegaan.

3. Productieproces: van traditioneel printen tot intelligent graveren

De fabricagetechnologie van lichtgeleidende platen heeft vele iteraties ondergaan en is hoofdzakelijk verdeeld in twee categorieën:

Drukproces: Door middel van UV-zeefdruk van lichtgeleiderpunten zijn de kosten laag, maar de uniformiteit is slecht, geschikt voor kleine partijen maatwerk.
Niet-drukproces:
Lasergraveren: hoge precisie en uitstekende lichtefficiëntie, maar lage efficiëntie en hoge kosten.
SpuitgietenComplexe structuren kunnen in massa worden geproduceerd, de matrijskosten zijn hoog en het is geschikt voor gestandaardiseerde producten (zoals achtergrondverlichtingsmodules voor tv's).
Warmpersen met rollen: Een combinatie van fysieke embossing en chemisch etsen om een hoge uniformiteit te bereiken, maar een gebrek aan flexibiliteit.

De nieuwste doorbraak in de industrie is het twee-in-één ontwerp van lichtgeleidingsplaat en diffusorplaat, die de assemblagestappen vermindert door gelaagd spuitgieten en de kosten met meer dan 20% verlaagt.

4. Multidimensionale uitbreiding van classificatie en toepassingsscenario's

Indeling naar vorm en lichtinvalmethode

Vlakke plaat en wigvormige plaat: Vlakke plaat wordt gebruikt voor gelijkmatige verlichting, terwijl wigvormige plaat (driehoekige doorsnede) het ruimtegebruik van ultradunne apparatuur optimaliseert.
Zijlicht en direct naar beneden: Side-light (LED geplaatst aan de rand) domineert mobiele telefoons en ultradunne tv's; direct-down (lichtbron aan de onderkant) wordt gebruikt voor commerciële schermen met hoge helderheidseisen.

Toepassingsgebieden

Uitrusting weergeven: LCD backlight module (goed voor 70% van de wereldwijde productie), zodat het scherm geen donkere vlekken heeft.
Lichtbak voor reclame: Slechts 3 cm dik, 77% energiebesparing, jaarlijkse elektriciteitsbesparing van 700 graden/vierkante meter.
Medisch en wetenschappelijk onderzoek: chirurgische schaduwloze lamp, microscoopverlichting, die een niet-verblindende uniforme lichtbron biedt.
Autoverlichting: Het lichteffect van de lichtgeleidingsplaatlamp wordt verbeterd met 30%, het energieverbruik wordt verminderd met 20% en de rijveiligheid wordt verbeterd.

5. Kernvoordelen: technologie zorgt voor commerciële waarde

Ultralange levensduur: Fysiek proces vermindert verlies, PMMA Het substraatleven is meer dan 8 jaar en de onderhoudskosten worden verlaagd met 60%.
Flexibel snijden: Ondersteunt lassen van elk formaat om te voldoen aan aangepaste behoeften, zoals reclamelogo's.
Energiebesparend en zeer efficiënt: De lichte omzettingssnelheid wordt verhoogd door 30% vergeleken met traditionele technologie, en het energieverbruik is slechts 23% van gewone lichte dozen.
Ultradun ontwerp: 3 cm dikte bespaart ruimte en breidt toepassingsscenario's voor binnen en buiten uit.

6. Markttrends: ultradun en intelligent

Verwacht wordt dat de wereldwijde markt voor lichtgeleidende platen in 2025 meer dan US$5 miljard zal bedragen. De belangrijkste drijvende krachten zijn:

Upgrade weergavetechnologie: OLED en Mini LED hebben een sterke vraag naar zeer nauwkeurige lichtgeleidende platen.
Groene productie: Het aandeel recyclebare materialen is toegenomen en de EU heeft het opgenomen in de regelgeving voor het beheer van elektronisch afval.
Slimme verlichting: Lichtgeleidingsplaten integreren sensoren om adaptief dimmen mogelijk te maken (zoals het bekroonde ontwerp van Tyrannosaurus Rex Optical Store).

7. Technologische evolutie: van enkele functie naar systeemintegratie

Volgens de TRIZ evolutiewet ontwikkelt de lichtgeleidende plaattechnologie zich in de richting van "dynamisch" en "supersysteemintegratie":

Dynamisch: De microstructuur ontwikkelt zich van vaste punten tot instelbare roosters om te voldoen aan de verlichtingsbehoeften van meerdere scènes.
Functionele integratie: De lichtgeleidende plaat is samengesteld met fosforfolie en filterfolie om direct wit licht te genereren en het aantal componenten te verminderen.

8. Industrie-uitdagingen en responsstrategieën

Grondstoffluctuatie: De prijzen van PMMA worden beïnvloed door de markt voor ruwe olie en bedrijven moeten samenwerken in de toeleveringsketen op de lange termijn.
Technische barrière: Hoogwaardige lichtgeleidende platen zijn afhankelijk van geïmporteerde apparatuur en binnenlandse fabrikanten versnellen de ontwikkeling van nano-imprinttechnologie.
Talentkloof: Samengestelde optische ingenieurs zijn schaars en samenwerking tussen scholen en bedrijven is de sleutel tot opleiding geworden.

9. Toekomstperspectieven: Quantumdots en draagbare apparaten

Quantum Dot licht geleidende plaat: Het kleurengamma is vergroot tot NTSC 120% door middel van quantum dot coating, en het wordt toegepast op 8K beeldscherm.
Flexibele lichtgeleidingsplaat: Buigbare lichtgeleidende plaat op basis van PI-materiaal bevordert de ontwikkeling van opvouwbare mobiele telefoons en draagbare apparaten.

10. Samenvatting

Als kerncomponent van de opto-elektronica-industrie blijft de technologische innovatie van lichtgeleidende platen de opwaardering van beeldschermen en verlichting bevorderen. Van materiaalinnovatie tot intelligente productieprocessen, van afzonderlijke functies tot systeemintegratie, lichtgeleiderplaten verbeteren niet alleen de energie-efficiëntie en gebruikerservaring, maar worden ook een belangrijke drager voor groene economie en digitale transformatie. In de toekomst, met de volwassenheid van technologieën zoals kwantumdots en flexibele materialen, zullen lichtgeleidende platen een groter potentieel vrijmaken in nieuwe scenario's zoals AR/VR en slimme huizen, waardoor ze het volgende decennium van optische technologie zullen leiden.

Referenties