含光源和溶凝胶单片散射体的装置制造方法及图纸

用于把光投射到一个预定的区域（８４）的装置，该装置包含光源（４２）和靠近光源（４２）设置的透明元件（４６），透明元件（４６）是由溶凝胶类型的玻璃、石英或其它的光学材料制造，组合在透明元件（４６）内的许多微观结构（５０）既使自光源（４２）通过透明元件（４６）的光变得均匀，又能控制光的方向。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及包含一个光源的装置，尤其是涉及包括由溶凝胶类材料例如玻璃或石英制造的透镜罩或灯罩的一个光源，该装置包含能够使自光源出射的光均匀、方向得到控制、成形且具有高透射效率的整体表面散射体(漫射体)。在许多领域的照明设计中，照明技术的不断改进，减小了装置的大小并提高了光源效率及寿命。与数年前的灯光相比，许多最新的光源和设计能够提供长时间的大量的光且封装变得更小。然而，改进了的光源，在使用中产生的大量的热量可能引起光源周围的物体以及连接到光源上的组件损坏。因此，在光照应用的光源设计中，环绕光源的壳体结构、用于控制自光源发射的光的产品以及为了获得所希望的漂亮的外观而附加到光源上的所有其它元件都必须设计成能经受住由这些光源所产生的热量。另外，许多这一类光源被设计用在极端恶劣的并可能损坏与光源装置相关联的许多周围元件的环境条件下。新光源的应用实例是投影仪灯、车辆头灯、桌灯、地面灯以及使用卤灯泡技术的建筑上的照明装置和高功率/高温度激光器中使用的灯。街道的外部照明设备、建筑广场场地灯、机场和飞机跑道的照明设备、甚至许多室内外设施例如体育活动竞技场、舞台、摄影棚和公园的照明设备开始使用(产生极度热量的)卤素技术和低压弧形灯(例如Xe)，以及其它产生极大热量的可替换的光源。例如，一个相当新的照明光源在其灯泡内含有少量的硫和惰性氩气，该灯泡在微波能量轰击下能够由相当小的光源产生延续很长时间的明亮的光线。这种类型的灯泡产生巨大的热量。在照明工业中，包括邻近光源的透镜罩以改善光源的美学外观并稍微散射从光源射出的光是非常普遍的。这样的罩通常由耐用的材料例如玻璃或者不太耐用的且仅能够经得起一定程度热量的材料例如塑料制成。在高能激光应用中，能量或功率大到能使塑性材料和一些玻璃材料溶化或损坏。绝大部分这一类光源的另一个问题是，光的定向性能和散射性能基本上是由不成熟的技术或者根本不成熟的技术实现的。由这些光源射出的大量的光未完全被利用或者被浪费掉，或者未朝向所希望照射的物体或区域，并且不是“成形的”恰当地照射到那个区域。另外，几乎所有这些光源以略微有些不均匀、不连续的方式产生一种光输出形式。因此，在从光源射出的光的一个特殊的形式或分布范围内，存在包含更多光的高强度点和包含较少光的低强度点。非理想的散射性能几乎不能使光定向、成形或散开，并且在提供均匀、平稳光分布上是相当差的。目前，很少有透过200nm和低于200nm的紫外光的光散射和光成形的基体。在照相光刻及其它紫外线光的应用例如在医学领域中，对高透射的散射和光束成形有相当大的需求。本专利技术的受让人已经专利技术了在基体上产生光散射和光控制的微观表面结构的许多方法。这些方法和装置公开在若干已转让给本专利技术的受让人的已发布的美国专利，以及也转让给本专利技术的受让人的若干共同待批美国专利申请中。例如，制作和复制光学元件像展示所希望的光散射特性的主散射体的多种方法业已公知。许多这些方法包括通过把感光性树脂材料暴露到一个光源中，然后把这个主散射体复制到一个或多个更具耐用特性的副片中制作主散射体。也有在制作的主散射体的复制品上包含主散射体的多个光学特性的其它几种制造方法。采用每一种制造方法，主散射体最初是用光学方法制作出来的。副片是采用许多制造方法把主散射体表面复制到副片表面而由主散射体制造出来的。其余的这几种方法在下面引用的并已被转让给本专利技术的受让人的一个或多个待批美国专利申请中予以描述。下面普通转让的美国专利和待批专利申请公开了制造和记录光学产品并复制这些产品以便可以大量生产这些产品的相关的方法。例如，美国专利号5,365,354、名称为“基于大量全息材料的格林(Grin)型散射体”，美国专利号5,534,386名称为“使用相干光和全息散射体形成的光束均匀器”，和美国专利号5,609,939名称为“使用相干光形成的观察屏”，所有这些有关记录和复制光学产品的方法均为本受让人所拥有。包含在本申请中的每一件美国专利是引用来表明包括本专利技术
技术介绍
和举例说明技术状况之目的，但不限于这些目的。相关的共同待批美国专利申请包括序列号为09/052,586、名称为“在保存主模的同时制作复制品的方法”，序列号为08/595,307、名称为“具有光源变性和成形装置的液晶显示器”，序列号为08/782,962、名称为“适用于液晶显示器逆光照明的装置”，序列号为08/618,539、名称为“制作液晶显示器系统的方法”，序列号为08/800,872、名称为“与使用有关的制造复制品和合成物的方法”，和序列号为09/075,023、名称为“利用相干光制造光学主模的方法和装置”，序列号为08/902,415、名称为“单片玻璃光成形散射体及其制造方法”，和1998年8月20日提交的名称为“非朗伯玻璃散射体和制造方法”，1998年8月20日提交的名称为“散射体主模和制作方法”，1998年8月25日提交的名称为“高效率单片玻璃光成形散射体和制作方法”，1998年8月25日提交的名称为“具有组合面散射体的光学装置”，1998年8月25日提交的名称为“包括散射体表面结构的车辆头灯装置”，1998年8月25日提交的名称为“无源矩阵液晶显示器”，和1998年8月25日提交的名称为“包括含有散射体的光学元件的装置”。上面所有的专利申请均为本受让人所拥有，并专门引用来指出本专利技术的
技术介绍
和说明技术状况的目的，但不限于这些目的。另外，本专利技术的受让人已经专利技术了由相当耐久和抗高温玻璃或光学材料制作散射体结构的许多方法。这种玻璃是由溶凝胶溶液固化的，固化的溶凝胶玻璃表面包括一个组合的散射体微观表面结构，该表面结构既能使通过玻璃散射体的光均匀化，又能在特定的形式和方向范围内控制光的方向性。这些装置和方法均公开在上面引用的并于最近提交美国专利与商标局的共同待批申请中。这些方法包括由一个橡胶子模或其它子模复制散射体微观表面结构，而橡胶子模或其它子模是预先采用光学方法从一个主模上记录的。所述微观表面结构也能够通过采用机械方式的涂刷、喷砂、或者蚀刻溶凝胶玻璃的一个表面制作出来。本专利技术是指光源组合装置，它包括一个光源和邻近光源的由溶凝胶材料制成的透镜罩。溶凝胶透镜罩的一个表面上有组合的散射体微观结构，该微观表面结构既使光源的光通过散射体后均匀一致地分布，又能够按预定的方向和分布控制光的方向性，以使光在整个电磁波谱中具有高透射能力。本专利技术的一个目的是提供一种光源装置，它能够提供具有平稳的光形和分布的光输出、或具有恒定强度的包络面，并且能够控制光分布的方向性。本专利技术的另一个目的是，提供使用高温光源和耐高温的透镜罩的光源装置，该透镜罩能够经受住由光源产生的极高温度并具有高能量损坏阈值。本专利技术再一个专利技术目的是提供一种光源装置，其中的透镜罩包含能够使光具有均匀、定向和成形特点的组合的散射体微观表面结构。在一个实施例中，装置是用于把光投射到预定区域。该装置有一个光源和一个邻近光源设置的透明元件。透明元件是由溶凝胶材料制作的。微观表面结构被组装在透明元件的一个表面上，微观表面结构使从光源穿过透明元件的光变得均匀，方向得以控制并成形。因此，相应于被照明的区域，在光的预定的控制方向和预定的分布状态或形状下，微观表面结构能产生一个均匀、平稳、连续的光形。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将光投射到预定区域的装置，该装置包括：一个光源；邻近光源设置并由溶凝胶材料制作的透明元件；和组合于透明元件一个表面内的微观表面结构，该微观表面结构既使得自光源通过透明元件的光变均匀又能够控制光的方向性，以在一预定方向产生平稳、一致的光形。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：里克L谢，杰弗里A莱恩，加金德拉D萨文特，
申请(专利权)人：物理光学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]