光导设备和导光的方法技术

一种光导设备，其具有耦入表面（４６），用于基本在垂直于所述耦入表面（２６；４６）的第一主方向（４１）耦入光辐射，和具有耦出表面（４７，４８，４９），用于基本在垂直于所述耦出表面的第二主方向（４２）耦出光辐射。所述耦出表面具有的尺寸不同于所述耦入表面（４６）的尺寸。所述设备包括多个板状光导元件（４３，４４，４５），每个具有大致矩形的侧向耦入表面和大致矩形的侧向耦出表面（４７，４８，４９）。多个板状光导元件被堆叠在一起从而产生耦入表面（４６），所述耦入表面通过所述侧向耦入表面在它们的长边彼此邻接而形成。所述耦出表面（４７，４８，４９）通过所述侧向耦出表面在它们的短边彼此邻接而产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光导设备，其具有耦入表面，用于在基本垂直于所述耦入表面的第一主方向上耦入光辐射，并具有耦出表面，用于在基本垂直于所述耦出表面的第二主方向上耦出光辐射，其中所述耦出表面具有的尺寸不同于所述耦入表面的尺寸，并且其中例如光辐射进一步被引导到发光元件中。
技术介绍
发光元件可以被放置在所述耦出表面前面以将光辐射引导到其中，但是发光元件可以可选择地用光学胶粘贴在光导设备的耦出表面上，甚至与之一体地连接；例如可以在一次注塑操作中模制光导设备和发光元件。在该情况下耦出表面仅仅是一块区域，而不是材料的外表面。术语光辐射的“主方向”表示在不同的方向上与所述主方向成相对较小的角，特别地小于大约45°辐射光，光辐射的平均方向基本上为主方向。取决于光导元件的材料的折射率，光辐射将被所述元件的外表面向回反射到光导元件的材料中，只要外表面是平滑的并且入射角大于某个值，即全反射角。入射角是光束和与光束所指向的所述表面垂直的直线之间的角。用于导光的合适材料是透明的热塑性塑料，特别是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。这样的材料可以由注塑过程、挤压过程或去除材料激光操作成形。包括将光发射到待照明空间中的元件的光导系统在US-A-2002/0167820中被公开。该公开文献描述了用于提高机动车辆的车厢的照明条件的光导系统，其中板状发光元件布置在车顶的内衬的区域中。光辐射通过元件的侧表面被耦入到发光元件中，并且光以均匀的方式通过所述元件的大前表面被发射到车辆的车厢中。光辐射可以借助于沿着发光元件的椭圆形侧向耦入表面延伸的光发生单元，例如荧光管被耦入到发光元件中。作为另一选择，许多光源，例如发光二极管(LED)可以沿着所述侧向耦入表面成排布置。然而，在所有这些情况下，光发生单元辐射的仅仅一部分光将到达用于将光辐射耦入到发光元件中的侧向表面。布置在光发生单元后面的反射器可以增加到达所述侧向表面的光辐射，但是在所述侧向表面附近产生的光仍要大大多于可以耦入到发光元件中的光。此外，常常希望离开光导设备-并且可以耦入到发光元件中的光束的方向与光辐射的所述第二主方向围成相对较小的角，所述第二主方向是垂直于光导设备的耦出表面的方向。光束与第二主方向所成的较小角，即光辐射在第二主方向上的减小角分布，将改善光被引导到发光元件中。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种光导设备，由此光辐射从相对较小的光源被引导并且在较大区域上，特别是椭圆形耦出表面上被分布，使得优选地光束和光辐射的主方向之间的角变得更小。为了实现所述目标，所述光导设备包括多个板状光导元件，每个具有大致矩形的侧向耦入表面和大致矩形的侧向耦出表面，其中多个板状光导元件被堆叠在一起从而产生耦入表面，所述耦入表面通过所述侧向耦入表面在它们的长边彼此邻接而形成，并且其中所述耦出表面通过所述侧向耦出表面在它们的短边彼此邻接而产生。大致矩形表示形状可以是矩形，但是形状可以可选择地由两个长边和两个短边界定，所述边在二维平面中或三维空间中或多或少地被弯曲。通过利用多个板状光导元件，光辐射可以在长耦出表面上分布，而耦入表面具有用于放置在光源前面的合适形状，例如正方形。在一个优选实施方式中，耦入表面具有大致矩形形状，其中长边比短边长五倍以下，并且其中耦出表面具有椭圆形状，所述椭圆形状具有的长度是耦入表面的所述长边的长度的五倍以上，优选十倍以上。优选地，耦入表面具有基本正方形。在一个优选实施方式中，每个板状光导元件带有用于反射光辐射的侧向反射外表面，所述侧向反射外表面被布置成与所述第一主方向成一个角并且基本上在第二主方向上朝着耦出表面引导光辐射。优选地，所述反射外表面和所述第一主方向之间的角在15°至55°之间，更优选在35°至45°之间，并且在一个优选实施方式中大约为40°。光辐射的第二主方向因此可以基本上垂直于第一主方向。光导元件的反射外表面可以是平表面，但是在光导设备的耦出表面中的光辐射的分布，即光强度的分布可以受到弯曲反射外表面影响。光导元件中所述反射外表面的存在产生的一种可能性是在光辐射通过耦出表面离开光导元件的方向上，即在第二主方向上光导设备尺寸较小。在一个优选实施方式中，每个板状光导元件的(垂直于所述第一主方向的)横截面积在第一主方向上增加。优选地，横截面积的增加在每个光导元件的侧向耦入表面开始。当光辐射通过光导元件的相关部分之后，增加的横截面积，特别是由邻接每个光导元件的侧向耦入表面的分叉侧向表面产生的，导致光束和第一主方向之间的角更小，这是因为分叉侧向外表面在一个方向上反射光束，该方向相对于所述第一主方向具有这样的较小角。结果是光辐射在主方向上的减小角分布。所述分叉侧向外表面可以是平坦的，但是它们也可以具有抛物线形状或其它形状，所述形状可以进一步提高光束的方向效应。通过将设备中的光辐射引导通过多个独立板状光导元件实现(垂直于光辐射的第一和第二主方向的)光导设备的横截面的转换。光辐射因此被分成多个部分，从而每个部分可以被引导通过光导元件到达期望位置。此外，每个光导元件中的横截面由于分叉侧向表面而增加，从而耦出表面可以具有椭圆形状。这些是光导设备的重要特性。不太重要的是光辐射被引导到所述光导元件中的方式和它们离开元件的方式。光辐射可以通过它们的侧向耦入表面进入光导元件，所述侧向耦入表面一起形成光导设备的耦入表面。在一个优选实施方式中，板状光导元件的部分在耦入表面附近进行光学接触，并且优选地用光学胶粘合在一起，所述光学胶具有与光导元件的材料自身大约相同的折射率。因此，在所述耦入表面附近的光导设备的材料中没有妨碍光辐射的屏障，但是远离所述耦入表面部分光辐射被俘获(耦入)到每个堆叠光导元件中。光学接触的目的，例如光学胶的使用，是正确地混合光辐射和在耦入表面之后的光导元件的整个堆叠中产生均匀光分布，从而光辐射的相等部分进入每个堆叠光导元件中。代替胶的应用或作为其补充，固态附加光导元件可以放置在光导设备的耦入表面的前面，或者可以粘贴在耦入表面上。这样的附加光导元件的长度，或者由胶粘结的光导元件的部分的长度可以在20mm至100mm之间，优选地在35mm至70mm之间，更优选地大约为50mm。在所述设备的耦出表面附近，光导元件的侧向表面可以粘合在一起，从而在靠近其耦出表面的设备的材料中没有妨碍光辐射的屏障。也可能将附加的固态光导元件放置在光导设备的耦出表面的前面，或者将这样的附加元件粘贴在耦出表面上。在一个优选实施方式中，靠近耦出表面的板状光导元件的厚度在第二主方向上增加，从而耦出表面的短边比远离耦出表面的板状光导元件的厚度长。板状元件的基本平行的外表面由于此在所述耦出表面附近在所述第二主方向上分叉。分叉外表面的效果是光束的方向从第二主方向的偏离进一步减小，即光辐射的角分布变窄。优选地，靠近所述耦入表面的板状光导元件的部分在不同的基本平行的平面内延伸，而靠近所述耦出表面的板状光导元件的部分基本上在一个平面内延伸。所述平面可以是平坦的或弯曲的，以便使光导设备的形状适合容纳所述设备的可用空间的形状。本专利技术进一步涉及一种引导光通过光导设备的方法，其中基本在垂直于耦入表面的第一主方向上耦入光辐射，其中基本在垂直于耦出表面的第二主方向上耦出光辐射，其中所述耦出表面具有的尺寸不同于所述耦入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光导设备，其具有耦入表面，用于基本在垂直于所述耦入表面的第一主方向上耦入光辐射，并具有耦出表面，用于基本在垂直于所述耦出表面的第二主方向上耦出光辐射，其中所述耦出表面具有的尺寸不同于所述耦入表面的尺寸，其特征在于所述设备包括多个板状光导元件，每个具有大致矩形的侧向耦入表面和大致矩形的侧向耦出表面，其中多个板状光导元件被堆叠在一起从而产生耦入表面，所述耦入表面通过所述侧向耦入表面在它们的长边处彼此邻接而形成，并且其中所述耦出表面通过所述侧向耦出表面在它们的短边处彼此邻接而产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJL亨恩，AGH梅杰斯，EPH范利尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]