背景与技术诉求

- 某些电子产品需要对环境光进行检测，但传感器接收到的环境光的入射方向往往不可控，易导致在相同光照强度下因入射方向不同而产出误判。

- 为提高传感器对光信号的响应稳定性，需要降低入射角对检测结果的影响。传统漫反射涂层对不同入射角度的反射光分布差异较大，难以实现统一的反射分布。

- 朗伯分布的亮度在各个方向近似一致，若能将多角度入射的光线反射成接近朗伯分布的光，将显著提升探测灵敏度。因此，需要一种能够将不同入射角的光线改造成近似朗伯分布的反射片及其制备工艺。

技术要点

- 提供一种朗伯体反射片及其制备方法，使反射光分布接近朗伯体分布，以实现对环境光的更鲁棒检测。

- 反射片结构包括基板和位于基板一侧的朗伯体反射层。朗伯体反射层按重量份计，通常包含无机粒子、有机粒子、胶黏剂和助剂；无机粒子具有较高折射率，有机粒子粒径较大且部分裸露，以在表面形成微米级凹凸结构，促使入射光在界面上的镜面反射被打乱，产生接近朗伯分布的反射光。

- 通过调整无机粒子与有机粒子的重量份、粒径、折射率以及胶黏剂与助剂的配比，可实现所需的反射率与光分布特性。

结构组成与材料选项

- 基板与朗伯体反射层：朗伯体反射层设在基板的一侧，层内按重量份包含：

- 无机粒子：80～200份，折射率1.76～2.70；粒径0.1～0.78 μm（部分实施方案允许0.1～0.78 μm范围内的取值），高折射无机粒子有助于多次散射、提高总反射率。

- 有机粒子：70～110份，粒径2～26 μm；有机粒子粒径较大且密度通常低于无机粒子和胶黏剂，部分裸露于表面以形成微观凹凸结构。

- 胶黏剂：100份（基于质量份计），用于将粒子结合成涂层。

- 助剂：1～5份，用于改善涂层成膜性、分散性和流平性等性能；在具体实施中，助剂组分可包括流平剂、消泡剂、分散剂等，且分散剂与消泡剂可分批加入。

- 类似组合的变化形式还包括：无机粒子80～200份、有机粒子70～110份、胶黏剂100份、助剂1.3～2.8份等不同的具体配比，以实现不同的工艺要求。

- 有机粒子与无机粒子的组合、粒径和折射率的不同搭配，决定了涂层的微观表面结构及光学性能，从而影响反射率和光分布的接近程度。

材料选项的示例

- 无机粒子可选：二氧化钛（TiO2）、氧化锆（ZrO2）、三氧化二铝（Al2O3）、钛酸钡（BaTiO3）、氧化锌（ZnO）中的一种或多种组合；折射率高有利于多重散射与增强反射。

- 有机粒子可选：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚甲基丙烯酸丁酯（PBMA）、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲基硅氧烷、氨基树脂中的一种或多种组合。

- 胶黏剂可选：环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂中的一种或多种组合。

- 助剂配比（质量份计）：流平剂0.3～0.7、消泡剂0.3～0.5、润湿剂0.7～1.6；具体数值可按工艺需要微调，分散剂可在制备步骤中分次加入。

- 朗伯体反射层厚度通常在65～250 μm之间，太薄不易加工，太厚易产生表面周期性不平整。

基板材料的选型

- 基板可选材包括316不锈钢、304不锈钢、铝或铝合金、钛或钛合金、聚碳酸酯板/膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）板/膜、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板/膜等，能够满足不同使用场景的机械强度与热稳定性要求。

具体实施例要点

- 实施例1（典型组合）：基板为316不锈钢，朗伯体反射层含100份黏结剂、90份无机粒子、110份有机粒子、0.9份分散剂、0.3分消泡剂、0.5分流平剂；无机粒子为TiO2，粒径0.11～0.25 μm，折射率2.70；有机粒子为PMMA，粒径2～10 μm；涂层厚度65 μm，远离基板的一侧部分裸露的有机粒子形成凹凸表面。

- 实施例2（基板为聚碳酸酯）：朗伯体反射层的成分为100份黏结剂、130份无机粒子、70份有机粒子、1.2份分散剂、0.4份消泡剂、0.5份流平剂；无机粒子为BaTiO3，粒径0.2～0.36 μm，折射率2.40；有机粒子为PBMA，粒径2～15 μm；厚度100 μmHJC黄金城集团。涂覆方式以喷涂、淋涂或浸涂等实现。

- 实施例3（基板为PET）：无机粒子为Al2O3，粒径0.15～0.48 μm，折射率1.76；有机粒子为PA，粒径5～15 μm；厚度250 μm。

- 实施例4（基板为304不锈钢）：无机粒子为ZrO2，粒径0.15～0.72 μm，折射率2.20；有机粒子为PS，粒径2～15 μm；厚度125 μm。

- 实施例5（基板为钛合金）：无机粒子为TiO2，粒径0.45～0.78 μm，折射率2.70；有机粒子为PMMA，粒径2～12 μm；厚度90 μm。

- 实施例6（基板为铝合金）：无机粒子为ZnO，粒径0.10～0.65 μm，折射率2.01；有机粒子为PDMS，粒径2～7 μm；厚度145 μm。

- 实施例7（基板为316不锈钢）：无机粒子为TiO2与BaTiO3的混合，粒径0.10～0.15 μm与0.50～0.75 μm、折射率分别为2.70与2.40；有机粒子为PMMA，粒径2～15 μm；厚度75 μm。

- 实施例8（基板为铝板）：无机粒子为ZnO与ZrO2的混合，粒径0.15～0.45 μm与0.15～0.72 μm、折射率分别为2.01与2.20；有机粒子为PMMA与PS，粒径2～5 μm与10～26 μm，重量比为2:1；厚度125 μm。

- 对比例1（对比方案1）：在反射层仅添加高折射无机粒子，未加入有机粒子，获得较高反射率但光束角较小。

- 对比例2（对比方案2）：在反射层仅添加有机粒子，未加入无机粒子，反射率较低，表面凹凸性不足，光束角也偏小。

- 对比例3（对比方案3）：无机粒子的折射率设定较低，无法充分提升反射率，光束分布同样较为局限。

光学性能与测试要点

- 测试内容包括对实施例1～8及对比例1～3所述朗伯体反射片的反射率与光分布的评估；材料与设备选用均为行业通用、市场可获得的常规器材。

- 反射率测量：在可见光区对4 cm × 4 cm的样品进行测量，以评估总反射效率。

- 光分布测试：在相同样品下测量光分布曲线，并与标准朗伯体光分布曲线进行对比，评估相似度。

- 实验结果显示：实施例1～8均表现出较高的反射率与较大光束角，反射率多在80%以上，光束角多超越110°，并且分布特征接近标准朗伯体分布。相比之下，对比例1～3的反射片在反射率或光束角上明显劣于本发明的实施例，且对比例2因缺乏无机粒子导致表面凹凸性不足，难以实现理想的光分布。

对比分析要点

- 含有无机粒子与有机粒子之组合的朗伯体反射层，能够在提高反射率的同时，通过表面微观粗糙结构调控光的散射分布，从而获得更接近朗伯分布的输出光。

- 仅使用单一类型粒子（仅无机或仅有机）往往要么反射率高但光束角受限，要么光束分布不足以实现朗伯特征，因此本发明的混合粒子体系在综合性能上具有明显优势。

应用前景与结论

- 本发明提供的朗伯体反射片具备高反射率与对入射角度不敏感的光分布特性，适用于作为光学传感系统的标准输入光源，特别适合环境光检测领域。

- 通过对粒子类型、粒径、折射率、涂层厚度、基板材料以及助剂配比的优化，可实现不同应用场景下的性能平衡，提升传感器在多角度光照环境中的探测稳定性与灵敏度。

附注

- 相关实施例、对比例和测试曲线参考若干图示及表格，文献中的示意图与曲线用于对比说明光分布曲线与标准朗伯体曲线的接近程度，具体数值以实际测量结果为准。