具有光发散度修改器的光导照明装置制造方法及图纸

一种照明装置包括：发光元件(LEE)；从第一端至第二端以向前方向延伸的光导，所述光导在第一端接收LEE光并引导光至第二端，使得在第一端接收的光的发散度和到达第二端的引导光的发散度基本上相同；在第二端光学耦合至光导以接收引导光的光发散度修改器，所述光发散度修改器修改引导光的发散度，使得由光发散度修改器提供的光具有不同于引导光的发散度的修改发散度；以及光学耦合至光发散度修改器的光学提取器，所述光学提取器将由光发散度修改器提供的光作为输出光以一个或多个输出角度范围输出至周围环境中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及具有光导和光发散度修改器的组合的照明装置。
技术介绍
光源用于多种应用中，如提供一般照明和提供用于电子显示器(如，LCD)的光。在历史上，白炽光源已广泛用于一般照明目的。白炽光源通过加热灯丝导线至直到其发光的高温而产生光。灼热灯丝借助用惰性气体填充或抽真空的玻璃封装阻止免于在空气中氧化。白炽光源在许多应用中正在逐步由其它类型电灯取代，诸如荧光灯、紧凑型荧光灯(CFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、高强度放电灯和诸如发光二极管(LED)的固态光源。
技术实现思路
本公开涉及包括光导和光发散度修改器的组合的照明装置。通常，本文描述的技术的革新方面可以在包括下列方面的一个或多个的照明装置中实现：在一个方面中，照明装置包括多个发光元件(LEE)；从光导的第一端至光导的第二端以向前方向延伸的光导，所述光导设置成在第一端接收由LEE发射的光并经配置引导光至第二端，其中在第一端接收的光的发散度和到达第二端的引导光的发散度基本上相同；在第二端光学耦合至光导以接收引导光的光发散度修改器，所述光发散度修改器经配置修改引导光的发散度，使得由光发散度修改器提供的光具有不同于引导光的发散度的修改发散度；以及光学耦合至光发散度修改器的光学提取器，所述光学提取器经配置将由光发散度修改器提供的光作为输出光以一个或多个输出角度范围输出至周围环境中。前述和其它实施方案可以每个任选单独或组合地包括以下特征的一个或多个。在一些实施方式中，光发散度修改器可以是锥形的，使得光发散度修改器的输入孔径比光发散度修改器的输出孔径更大，并且在光发散度修改器的输出孔径提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更大。在其它实施方式中，光发散度修改器可以是扩口的，使得光发散度修改器的输入孔径比光发散度修改器的输出孔径更小，并且在光发散度修改器的输出孔径提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更小。在前述实施方式的任一个中，光发散度修改器可包括沿在输入孔径和输出孔径之间的光发散度修改器的长度延伸的一对相对的侧表面。在一些情况下，相对的侧表面中的至少一个是平面的。在一些其它情况下，两个相对的侧表面都是平面的。可替代地，光发散度修改器可包括在输入孔径和输出孔径之间延伸的截头锥形表面。在一些实施方式中，光发散度修改器经配置在相对的侧表面通过全内反射(TIR)以向前方向引导在输入孔径接收的光。在一些实施方式中，光发散度修改器可以包括沿光发散度修改器的长度延伸的3D光栅，3D光栅经配置使得在光发散度修改器的输出孔径提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更小。在一些实施方式中，光发散度修改器可以包括沿光发散度修改器的长度延伸的3D光栅，3D光栅经配置使得在光发散度修改器的输出孔径提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更大。在前述实施方式的任一个中，光发散度修改器的长度是光导的长度的分数。例如，该分数在5％和50％之间。进一步，3D光栅可以包括全息元件和光子晶体中的一种或多种。在一些实施方式中，光发散度修改器包括经配置使得提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更小的会聚透镜。在其它实施方式中，光发散度修改器包括经配置使得提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更大的发散透镜。这里，与透镜相关联的折射率不同于与光导相关联的折射率及与光学提取器相关联的折射率。在一些情况下，透镜可以是菲涅耳透镜。在前述实施方式的任一个中，光导、光发散度修改器和光学提取器可以一体形成或粘合在一起。在一些实施方式中，光发散度修改器可包括配置为2D光栅的光学界面，2D光栅经配置使得提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更小。在一些实施方式中，光发散度修改器可包括配置为2D光栅的光学界面，2D光栅经配置使得提供至光学提取器的光的修改发散度比引导光的发散度更大。在一些实施方式中，光导可以经配置引导在第一端接收的光以向前方向通过全内反射(TIR)离开相对的侧表面。在一些实施方式中，由LEE提供的光具有第一发散度，并且光导的数值孔径使得从LEE接收的具有第一发散度的光可由光导引导通过TIR离开所述对相对的侧表面。在一些实施方式中，所公开的照明器模块可以进一步包括一个或多个光学耦合器。这里，由LEE提供的光具有第一发散度，光学耦合器被布置为接收由LEE提供的光，并将其改向至光导的接收端具有第二发散度，并且光导的数值孔径使得从光学耦合器接收的具有第二发散度的光可以由光导引导通过TIR离开所述对相对的侧表面。在一些实施方式中，LEE可以是发射白光的LED。在一些实施方式中，光学提取器可包括至少一个改向表面，光学提取器的至少一个改向表面适于以具有正交于向前方向的分量的方向反射由光发散度修改器提供的光的至少一部分。在一些实施方式中，光学提取器可以包括适于以具有正交于向前方向的分量的第一方向反射由光发散度修改器提供的光的至少一部分的第一改向表面；以及适合于以具有正交于向前方向且反平行于第一方向的正交分量的分量的第二方向反射由光发散度修改器提供的光的至少一部分的第二改向表面。在前述的实施方式任一个中，第一改向表面和/或第二改向表面可以透射由光发散度修改器提供的光的剩余部分以便光的透射部分以向前方向射出光学提取器至周围环境中。另外，光学提取器可以包括设置在从第一改向表面和/或第二改向表面反射的光的一个或多个路径中的第一弯曲输出表面和/或第二弯曲输出表面，并且第一弯曲输出表面和/或第二弯曲输出表面经配置以一个或多个向后角度范围透射入射其上的光至周围环境。在一些实施方式中，所公开的照明器模块可以向着向前方向正交地延伸。这里，LEE向着向前方向正交地布置。本文所描述的技术的一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。所公开的技术的其它特征、方面和优点将通过说明书、附图和权利要求变得显而易见。附图简述图1A示出了照明器模块的示例，照明器模块包括光导和光发散度修改器的组合。图1B是在图1A中所示的照明器模块的示例强度轮廓。图2A-2F示出包括光导和光发散度修改器的组合的示例照明器模块的各方面。图3A-3G示出包括光导与不同光发散度修改器的不同组合的照明器模块的各个示例。在各附图中参考数字和标记指示本公开的特定特征的示例性方面、实施方式。具体实施方式本公开涉及用于提供直接和/或间接照明的照明装置。所公开的照明装置可朝向工作表面和/或朝向背景区域有效地引导和分布由固态光源发射的光。所公开的照明装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明装置，其包括：多个发光元件(LEE)；光导，其从所述光导的第一端至所述光导的第二端以向前方向延伸，所述光导设置成在所述第一端接收由所述LEE发射的光并经配置引导所述光至所述第二端，其中在所述第一端接收的所述光的发散度和到达所述第二端的所述引导光的发散度基本上相同；在所述第二端光学耦合至所述光导以接收所述引导光的光发散度修改器，所述光发散度修改器经配置修改所述引导光的所述发散度，使得由所述光发散度修改器提供的所述光具有不同于所述引导光的所述发散度的修改发散度；以及光学耦合至所述光发散度修改器的光学提取器，其经配置将由所述光发散度修改器提供的所述光作为输出光以一个或多个输出角度范围输出至周围环境中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.17 US 61/878,7641.一种照明装置，其包括：
多个发光元件(LEE)；
光导，其从所述光导的第一端至所述光导的第二端以向前方向延伸，所述光导设置成
在所述第一端接收由所述LEE发射的光并经配置引导所述光至所述第二端，其中在所述第
一端接收的所述光的发散度和到达所述第二端的所述引导光的发散度基本上相同；
在所述第二端光学耦合至所述光导以接收所述引导光的光发散度修改器，所述光发散
度修改器经配置修改所述引导光的所述发散度，使得由所述光发散度修改器提供的所述光
具有不同于所述引导光的所述发散度的修改发散度；以及
光学耦合至所述光发散度修改器的光学提取器，其经配置将由所述光发散度修改器提
供的所述光作为输出光以一个或多个输出角度范围输出至周围环境中。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中
所述光发散度修改器是锥形的，使得所述光发散度修改器的输入孔径比所述光发散度
修改器的输出孔径更大，以及
在所述光发散度修改器的所述输出孔径提供至所述光学提取器的所述光的所述修改
发散度比所述引导光的所述发散度更大。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中
所述光发散度修改器是扩口的，使得所述光发散度修改器的输入孔径比所述光发散度
修改器的输出孔径更小，以及
在所述光发散度修改器的所述输出孔径提供至所述光学提取器的所述光的所述修改
发散度比所述引导光的所述发散度更小。
4.根据权利要求2或3所述的照明装置，其中所述光发散度修改器包括一对相对的侧表
面，所述一对相对的侧表面沿所述输入孔径和所述输出孔径之间的所述光发散度修改器的
长度延伸。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中所述相对的侧表面的至少一个是平面的。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中所述相对的侧表面两个均是平面的。
7.根据权利要求2或3所述的照明装置，其中所述光发散度修改器包括在所述输入孔径
和所述输出孔径之间延伸的截头锥形表面。
8.根据权利要求1所述的照明器模块，其中所述光发散度修改器经配置在所述相对的
侧表面通过全内反射(TIR)以所述向前方向引导在所述输入孔径接收的光。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光发散度修改器包括沿所述光发散度修
改器的长度延伸的3D光栅，所述3D光栅经配置使得在所述光发散度修改器的所述输出孔径
提供至所述光学提取器的所述光的所述修改发散度比所述引导光的所述发散度更小。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光发散度修改器包括沿所述光发散度修
改器的长度延伸的3D光栅，所述3D光栅经配置使得在所述光发散度修改器的所述输出孔径
提供至所述光学提取器的所述光的所述修改发散度比所述引导光的所述发散度更大。
11.根据权利要求4、7、9或10所述的照明装置，其中所述光发散度修改器的所述长度是
所述光导的长度的分数。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中所述分数在5％和50％之间。
13.根据权利要求9或10所述的照明装置，其中所述3D光栅包括全息元件和光子晶体中
的一种或多种。
14.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光发散度修改器包括会聚透镜，其经配
置使得提供至所述光学提取器的所述光的所述修改发散度比所述引导光的所述发散度更
小。
15.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光发散度修改器包括发散透镜，其经配

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·布伦特·约克，路易斯·勒曼，费迪南德·斯基纳哥，威尔逊·多，汉斯·彼得·施托姆贝格，
申请(专利权)人：夸克星有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US