使用光导的照明系统技术方案

一种照明系统，包括：LED阵列、用于使来自LED的光输出准直的准直器以及安装在准直器的阵列上方的光导。光导包括细长结构，其具有长度方向，在该长度方向上一个光输入端安装在准直器上方，其中垂直于长度方向的横截面的一般形状包括非圆形弧。LED阵列被安装成遵循对应的非圆形弧。光提取特征被提供用于将光从光导的外弓形表面耦出。由光导的外表面形成的非圆形弧使得非均匀光输出分布能够形成。因此，表面的形状可以被用来控制定向光输出。

Light guided lighting system

An lighting system includes an LED array, a collimator for collimating light output from LED, and a light guide above an array of collimators. Light guide includes slender structure, which has length direction. In this length direction, a light input terminal is mounted on the collimator, and the general shape of the cross section perpendicular to the length includes non-circular arc. The LED array is installed to follow the corresponding non circular arc. The optical extraction features are provided for coupling light from an outer surface of an optical guide. Non circular arcs formed by the external surface of the optical guide make the non-uniform optical output distribution possible. Therefore, the shape of the surface can be used to control the output of directional light.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用光导的照明系统
本专利技术涉及使用光导来限定光输出的照明系统。
技术介绍
光导（也称为波导）通过利用该光导提供全内反射来捕捉光。这通过控制光进入光导的角度以及具有合适折射率的材料的选择来实现，该折射率必须高于典型地为空气的周围材料的折射率。用于显示器的后照明和前照明的侧光式光导是众所周知的，并且它们是廉价的和鲁棒的。已知的侧光式光导被设计成提供跨越光导整个表面的光输出的最大均匀性。图1示出侧光式光导10的示意性图像。光导包括波导材料，例如具有顶面10a、底面10b和侧边缘10c的固体材料板。存在图1中无法看到的顶边缘和底边缘，因为图1的横截面是在横向侧到侧方向上取得的。光导在平面图中一般为矩形。从图1的左侧，光从光源12被耦入，并且在光导的底部处放置若干光耦出（即，光提取）结构14。光在具有高度H的光导内部按照角θin传播。在该示例中，耦出结构14被绘制为半棱镜，其具有半顶角α、高度h和宽度w。光导形成为由例如玻璃或聚碳酸酯制成的电介质板。在该板中，边界处的全内反射在光传播的同时使光保持受限。板的边缘典型地用于耦入光并且小光耦出结构14局部地将光耦合出光导。光提取是在光撞击具有散射属性的表面时抑或在光撞击破坏允许光以大于临界角的角度反射的平行性的表面时实现的。除LCD背光照明之外，现在光导也被用在办公室照明器以及室外照明中。这些新应用也意味着与在显示应用中使用的基于平板的光导的背离。例如，在EP2161599中已经提出了一种圆柱形光导，其中光从圆柱的顶部环形表面发射。在US20130201717中已经提出了一种具有渐变式光导的灯罩，其中该灯罩具有大致圆柱形形状（其可以是椭圆形、抛物线形或双曲线形），其具有应用于内表面的光提取特征。形成非对称光分布（例如根据北美照明工程学会（IESNA）的分类）的横向分布III型）是使用光导的一个挑战。使用圆柱形光导的架构在垂直于光导的平面上创建旋转对称图案。由于系统的对称性，子午面（包含光轴/对称轴的那些平面）中所包含的射线由该波导的二维形状轮廓控制。其他非子午射线也将有助于旋转对称图案，尽管它们不受设计的控制。为了用圆柱形光导创建非对称光分布，可能的是改变LED布置，特别是在一些区块中集中LED和/或在其它区块中减弱LED的密度。可替换地，可以通过对一些LED进行调光来实现非对称性。这后一种方法显然限制了可以生成的光通量，因为一些LED被关断或调光。还存在下述缺点：这导致光导的非常不均匀的外观的缺点，这在许多应用中不是优选的。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据一个示例，提供了一种照明系统，包括：LED阵列；安装在LED阵列上方的准直器布置，其用于使来自LED的光输出准直；安装在准直器布置上方的光导，该光导包括：细长的结构，其具有长度方向，在该长度方向上一个光输入端安装在准直器布置上方，其中垂直于长度方向的横截面的一般形状包括非圆形弧，并且LED阵列遵循对应的非圆形弧；以及光提取特征，其沿宽度方向平行于光输入端延伸以用于将光从光导的外弓形表面耦出，其中角β是光提取特征的法线n与长度方向之间的角，其中所述角β至少一次在平行于光输入的方向上逐渐地或突然地改变。由光导的外表面形成的非圆形弧使得非均匀的光输出分布能够形成。光输出可以以例如围绕垂直于表面的局部部分的方向为中心。因此，表面的形状可以用来控制定向光输出。倾斜角β可以在弓形表面的横截面上方突然地、逐渐地或根据任何规则改变，倾斜角β的所述改变允许进一步调整光输出分布和/或提高地面上照度的均匀性。非圆形弧可以限定封闭形状，或者它可以限定开放形状，即诸如椭圆形之类的封闭的弯曲形状的一部分。可以生成满足根据IESNA分类的II型、III型或IV型的非对称光分布，同时保持低水平的向上照明（如果光导竖直地安装，其中光输入端处在顶部）、例如小于4％向上照明，可接受的背光量（即，通过光导的内表面发射的光，例如小于25％）以及小几何结构内的足够的光。在100mm的直径内，光强度可以例如为10,000lm量级。通过定制光导的形状，光被朝向适当的方向重定向以便创建期望的测光图案。LED可以被提供在诸如印刷电路板之类的载体上。光提取特征优选地被提供在光导的内弓形表面处。它们改变光的方向，使得它然后可以从外表面逃逸。以这种方式，外表面可以具有期望的例如平滑的外部外观。光提取特征可以例如包括弓形表面的横截面上方的一个连续的倾斜的小面（facet）或若干离散的倾斜的小面。这些被用来中断光导内的全内反射。内表面处的提取特征改变在它们上反射的光的方向，并使得当它们到达外表面时全内反射条件丧失，因此它们从光导中逃逸。然后，所述小面优选地在宽度方向上平行于光输入端的平面延伸。于是，每个小面与光输入端的距离为固定（最短）距离。在系统的一个实施例中，光导在平行于光输入端的方向上包括侧到侧定位的多个分段，并且其中β在相应分段内是相同的，但对于至少两个分段，β是相互不同的。波导的每个部分之间的过渡可以是急剧的（例如通过将挤出分段接合在一起）或平滑的（例如通过成型组合设计）。该过渡在小角度或大角度（给出从一个横截面到下一个横截面的更逐渐的过渡的大角度）上延伸。这是设备的设计参数之一，并且可以用于进一步提高地面上照度的均匀性且进一步调整光分布的宽度。光导可以在与长度方向平行并且与外表面的法线方向平行的平面中具有相同横截面形状。该平面通过光导的厚度方向。通过具有相同的横截面形状，光导具有均匀的外观。它还给出了光导可以形成为挤出组件的可能性。它可以被挤出为平坦片，该平坦片然后被弯曲成期望的弓形形状，例如这可以适用于硅树脂光导。对于PMMA光导，通过在材料是温暖的（接近玻璃化转变温度）的同时执行所述弯曲，这种方法也是可能的。与成型工艺相比，此方法可以降低投资/制造成本，但它是更加劳动密集的。取代作为单个片的是，光导可以包括多个分段，其中每个分段覆盖全长度并且被侧到侧定位，并且其中每个分段在与长度方向平行且与外表面的法线方向平行的平面中具有相同横截面形状。在系统的一个实施例中，所述多个分段包括外部分段和中心分段，其中离在其任一侧上的中心分段等距地布置外部分段被镜像（mirrorly）布置并且它们的相应光提取特征具有相同的角β。例如，这可以用于容易地设置和提高光分布的期望对称性。这些分段可以被成型为在不同分段之间具有平滑过渡的单个组件，以保持期望的美学外观。在一个示例中，准直器布置包括具有透镜部分和反射器部分的全内反射准直器。这些准直器可以是旋转对称的。在另一示例中，光导可以包括通道，该通道限定处于通道基底的准直器布置的透镜表面。准直器布置可以进一步包括形成全内反射表面的反射器部分。通过将准直器布置形成为细长的一维通道结构，LED可以定位在沿通道的任何期望位置处。这使得光导适合与不同的LED布置一起使用。光导可以具有远离光输入端渐减的厚度，厚度的阶梯减小由光提取特征限定。然后，光提取特征包括从厚顶部到薄基底渐进地步进的小面。排除光提取特征，光导可以作为替代具有恒定厚度，并且光提取特征包括上升的或下沉的突起。LED可以沿它们的非圆形弧均匀布置，但它们也可以不均匀地布置以改变光输出特性。整个系统优选地在垂直于长度方向的平面中具有非对称角光输出强度分布。附图说明现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统（1），包括：LED阵列（22）；准直器布置（40，50），其安装在LED阵列上方以用于使来自LED的光输出准直；光导（30），其安装在准直器布置上方，该光导包括：细长结构，其具有长度方向，在该长度方向上一个光输入端（34）安装在准直器布置上方，其中垂直于长度方向（32）的横截面的一般形状包括非圆形弧，并且LED阵列遵循对应的非圆形弧；以及光提取特征（100），其沿宽度方向平行于光输入端延伸以用于将光从光导的外弓形表面耦出，其中角β是光提取特征的法线n与长度方向之间的角，其中所述角β至少一次在平行于光输入的方向上逐渐地或突然地改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 EP 15161864.21.一种照明系统（1），包括：LED阵列（22）；准直器布置（40，50），其安装在LED阵列上方以用于使来自LED的光输出准直；光导（30），其安装在准直器布置上方，该光导包括：细长结构，其具有长度方向，在该长度方向上一个光输入端（34）安装在准直器布置上方，其中垂直于长度方向（32）的横截面的一般形状包括非圆形弧，并且LED阵列遵循对应的非圆形弧；以及光提取特征（100），其沿宽度方向平行于光输入端延伸以用于将光从光导的外弓形表面耦出，其中角β是光提取特征的法线n与长度方向之间的角，其中所述角β至少一次在平行于光输入的方向上逐渐地或突然地改变。2.如权利要求1所述的系统，其中所述光提取特征（100）被提供在所述光导（30）的内弓形表面处。3.如权利要求1所述的系统，其中所述光提取特征包括倾斜小面（105）。4.如权利要求1、2或3所述的系统，其中在平行于光输入端（34）的方向上，光导包括侧到侧定位的多个分段（140a，140b，140c），并且其中β在分段部分内是相同的，但对于至少两个分段β是相互不同的。5.如权利要求4所述的系统，其中所述光导（30）的每个分段在与所述长度方向平行并且与外表面的法线方向平行的平面中具有相应的相同横截面形状。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：F穆诺兹弗南德兹，JM蒂斯森，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL