LED光源作为新一代的照明光源,具有发光效率高、全固态、节能环保、寿命长和体积小等优点。近年来,LED双面出光面光源因其出光面积大,出光柔和均匀和可定制化等优点,广泛运用于照明领域和工业生产领域。本研究首先通过采用纳米晶导光板实现自然双面出光,再通过光学仿真掌握纳米晶颗粒对纳米晶导光板出光的影响规律,指导进行纳米晶导光板的选型,最后通过优化入光方式和优化入光结构进一步提高双面出光面光源的光照度均匀性和光耦合率。综合以上措施制作样品,然后进行测试分析。首先,通过采用纳米晶导光板实现双面出光。传统的双面出光面光源是两块单面出光面光源以背靠背的形式实现双面出光,结构雍容。纳米晶导光板是大量纳米晶粒子均匀分布在PMMA基材中,利用内部的掺杂粒子进行散射出光,没有光点出光柔和。根据米散射理论,在均匀掺杂且相同的入射光线情况下,纳米晶导光板的上表面和下表面出光一致,可实现自然双面出光。其次,通过选型合适的纳米晶导光板来提高纳米晶导光板的光照度均匀性和光耦合率。以尺寸为1000mm×1000mm×6mm的纳米晶导光板为研究对象,建立纳米晶导光板模型,利用Light Tools光学仿真软件进行研究,通过改变Si O2、Al2O3或Ti O2纳米晶粒子的浓度和粒径,掌握纳米晶粒子对纳米晶导光板出光的影响规律。仿真结果表明:1、Si O2、Al2O3或Ti O2纳米晶粒子能达到的最佳光照度均匀性约70%;2、在达到最佳光照度均匀性时,Si O2粒子的光耦合率比Al2O3或Ti O2高约8%,确认采用Si O2粒子;3、Si O2粒子的推荐浓度范围5000颗/mm3-20000颗/mm3,Si O2的推荐粒径范围1200nm-3000nm;4、这3种粒子的最佳光照度均匀性约70%,分析其原因是受限于结构模型,需要通过优化导光板入光结构进一步提高双面出光导光板的光耦合率和光照度均匀性。最后通过优化入光方式和优化入光结构的方式进一步提高双面出光面光源的光照度均匀性和光耦合率。制作了相交入光和相对入光的双面出光面光源样品,相交入光的光通量为753.3lm,光照度均匀性为34.72%,相对入光的光通量为739.6lm,光照度均匀性为78.61%。相交入光方式相对于相对入光光耦合率提高约1.85%,光照度均匀性由78.61%降低为34.72%。原因是纳米晶导光板减弱光的指向性,光耦合率的提高效果不明显,光分布的不均匀造成光照度均匀性不理想。建立光学仿真模型,软件仿真结果表明:调整LED灯条的光分布和优化雕刻网点的方法,光照度均匀性可达到93.523%。优化入光结构是依托光学仿真软件Light Tools进行研究,通过设计特殊的结构解决近光处亮度偏高且明暗相间,远离光源的位置容易形成暗区的问题。再通过优化入光结构的反射杯进一步提高双面出光面光源的光照度均匀性和光耦合率。仿真结果表明:上表面的光照度均匀性88.341%,光耦合率为75.286%,下表面的光照度均匀性88.764%,光耦合率为75.073%。光照度均匀性和光耦合效率达到预期的目的,且双面出光均匀一致。综合以上优化方案制作样品,样品测试结果:1、通过优化选型纳米晶导光板,双面出光面光源的光照度均匀性由42.03%提高到77.33%。2、通过优化入光结构,双面出光面光源的光照度均匀性由77.33%提高到86.56%,光耦合率为72.54%。3、测试上下表面的光照度,上表面的光照度均匀性为86.56%,下表面的光照度均匀性为85.59%,再对比各测试点数据,表明双面出光面光源是双面对称均匀出光的。