本发明专利技术涉及用于混合光的装置。更具体地，本发明专利技术涉及用于混合光的装置（１００），该装置包括至少两个光源，其中第一光源（１０１）发射第一波长的光，并且第二光源（１０２）发射第二波长的光；并且该装置进一步包括至少一个光导（１０３），该光导具有用于光的输出耦合的衍射光栅（１０４）以及针对该至少两个光源的每个光源的用于光的输入耦合的小平面，由此第一小平面（１０５）适合于将第一波长的光耦合进入至少一个光导（１０３）中，以及第二小平面（１０６）适合于将第二波长的光耦合进入至少一个光导（１０３）中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于混合光的装置。
技术介绍
存在各种方式将来自不同颜色的光源(例如红色(R)LED、绿色(G)LED和蓝色(B) LED)的光混合以形成白光或者期望颜色的光。光导用来混合和引导由各种照明方案中的光源发射的光。通过在光导的表面上具有表面凹凸结构(如衍射光栅)，可以在表面处提取在光导结构中传输和反射的光以获得照明图案。不同颜色的提取的光(即输出耦合的光)的衍射效率决定感知的经混合的光的质量或者颜色。衍射效率是表达从衍射的光中获得的能量关于入射光的能量的程度的值。由衍射光栅衍射的光的衍射角由光栅定律确定m λ / Λ = sin θ out-ng sin θ g， 其中m是衍射级，λ是光波长，A是光栅周期，118和Iitl分别是光导的折射率和外部介质的折射率，并且98和θ。ut分别是关于光导内部的光和光导外部的光的表面法线的角度。为了发生光的全内反射(即当反射光束的第0阶被全内反射反射时)，则应当满足条件θ。 < eg<90°，其中θ。= a sin(n0/ng)是全内反射的临界角。US20050259939公开了包括超薄光导层和多层应用的光导。光导元件具有类似于光源高度的厚度。另外，在光导元件包括多个光导层的情况中，通常建议输入耦合 (incoupling)可以在层中间变化。利用用于混合光的传统装置，存在的风险是光导中的反射损耗导致的太低的衍射效率或者不同波长的光之间的衍射效率的不平衡影响输出耦合(outcoupling)的光的质量，其与期望颜色不对应。
技术实现思路
鉴于以上，期望提供具有提高的衍射效率的用于混合光的装置。根据本专利技术的一方面，提供了用于混合光的装置，该装置包括至少两个光源，其中第一光源发射第一波长的光，并且第二光源发射第二波长的光。用于混合光的装置进一步包括至少一个光导，该光导具有用于光的输出耦合的衍射光栅和针对至少两个光源中的每个光源的用于光的输入耦合的小平面(facet)，由此第一小平面适于将第一波长的光耦合进入至少一个光导中，并且第二小平面适于将第二波长的光耦合进入至少一个光导中。不同波长的光通过独立的小平面进入光导，此后在光导中发生多次反射。通过针对每个波长具有各自的光输入耦合小平面可以在光导中针对每个波长优化反射条件(例如，最小化反射损耗)，从而利用该用于混合光的装置获得提高的衍射效率。可以使用一个或者多个光导，每个光导具有针对每个波长的光输入耦合小平面。通过将光导的表面处的光衍射到周围介质(例如空气)的衍射光栅提供光的输出耦合或者光的提取。在本专利技术的实施方式中，关于至少一个光导成角度地安装第一小平面和第二小平面，其中第一小平面的第一角度可以与第一波长在至少一个波导中的全内反射的角度相对应，并且第二小平面的第二角度可以与第二波长在至少一个波导中的全内反射的角度相对应。每个小平面关于例如光导在其中延伸的平面具有角度，该平面可以与光提取表面和/ 或者衍射光栅平行。小平面的角度由针对进入该小平面的光的特定波长在光导中的全内反射(TIR)条件决定。当光在IlR条件中进入光导时，这允许在衍射光栅内提取全部的光量。 在光在小平面处的任意(非TIR)角度输入耦合情况中，呈现光的非衍射阶，即第零阶，并且这个光将不会在光导中传播并且将会被损耗。根据本专利技术可以最小化反射损耗(例如菲尼尔反射损耗)。在本专利技术的实施方式中，第一光源和第二光源可以将光发射进入独立的光导中， 使得第一光导引导第一波长的光，并且第二光导引导第二波长的光。通过针对每个光源和波长具有独立的光导，可以针对每个波长调整光导参数，并且可以确保针对每个波长的最大衍射效率的重叠范围，以提供期望颜色的均勻光。重叠范围可以解释为衍射角的范围，在该范围中针对每个波长获得最大衍射效率。在本专利技术的实施方式中，第一光导和第二光导可以在由空气间隔隔开的两个平行平面中延伸。通过具有平行平面，提供了光混合装置的紧凑设计，并且光导之间的空气间隔确保了可以满足TIR条件。可以使用除了空气之外的另一介质，前提是该介质的折射率允许在光导中的TIR。在本专利技术的实施方式中，用于混合光的装置可以进一步包括第三光源，其中第一光源、第二光源和第三光源各自发射与红光、绿光或者蓝光中任何一者对应的波长。因此，第一光源可以发射红光、绿光或者蓝光，并且对第二光源和第三光源也是如此。 可以使用附加光源，每个附加光源具有它们特定的波长。 在本专利技术的实施方式中，用于混合光的装置可以包括与至少一个光导平行地定位的反射体。通过具有诸如镜子之类的反射体，光可以仅在一个期望的方向上被反射。可以使用多于一个的反射体。在本专利技术的实施方式中，三个光导可以在彼此平行的三个平面中延伸，其中反射体可以最接近第三光导，并且第三光导引导红光，第二光导引导绿光，而第一光导引导蓝光，其中第二光导定位在第一光导和第三光导之间。光导在三个平行平面中延伸应当被解释成第一光导的光提取表面与第二光导和第三光导的光提取表面平行。通过具有这种顺序的光导，获得了光的有效输出耦合，以用于获得期望颜色的光提取。光输出耦合的效率应当被解释为衍射效率。在本专利技术的实施方式中，光导的厚度、衍射光栅周期或者衍射光栅深度或者这些的任意组合可以被适配，使得针对所有波长光输出耦合的效率在一定范围内。通过适配以上提到的参数，可以针对所有波长获得相同的输出耦合效率以用于产生期望颜色的光。在本专利技术的实施方式中，第一波长的光可以经准直以与第一小平面的表面法线平行地进入第一小平面，并且第二波长的光可以经准直以与第二小平面的表面法线平行地进入第二小平面。通过准直使光以与小平面的表面法线平行的方向进入小平面可以最小化反射损耗。如果光在TIR条件中进入光导，可以由衍射光栅提取全部的入射光量。由于针对每个波长的这样的光的输入耦合，可以针对这些波长中的每个波长最小化反射损耗。在本专利技术的实施方式中，第一光导的衍射光栅可以限定关于第二光导的衍射光栅的偏移角。通过具有光栅之间的偏移角，并且光导具有相似的配置，光源可以关于彼此移位，以用于提供更紧凑的设计和/或者避免光源干涉。5在本专利技术的实施方式中，衍射光栅可以覆盖至少一个光导的至少一个光输出耦合表面。可以在光导的一侧、两侧或者更多侧上提供光栅以用于光提取。多于一个光栅可以提供更有效的光输出耦合。在本专利技术的实施方式中，至少两个光源是LED。可以使用例如灯泡的任何其他光源。在本专利技术的实施方式中，由衍射光栅输出耦合的光是白色的。如果光源发射R光、 G光和B光，则从光导发射的混合的光是白光，因为每个颜色的衍射效率在一定范围内，即在光衍射的期望角度范围内重叠。通过衍射光栅可以提取任何期望颜色的光。根据并且关于此后描述阐明的实施方式，本专利技术的这些和其他方面将会明显。通常，除非在此另外明确限定，否则权利要求中使用的所有术语应当根据它们在本领域中的普通含义进行解释。除非另外明确陈述，所有提及“一个/所述元件、装置、组件、手段、步骤等”之处将开放地解释成涉及所述元件、装置、组件、手段或者步骤等中的至少一个实例。附图说明关于附随附图，从目前优选实施方式的以下详细描述，本专利技术的其他特征和优点将会变得明显，其中 图1示出了用于混合光的装置的示例。图2示出了用于混合光的装置的另一示例。图3示出了根据第一实施方式的用本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于混合光的装置（１００，２００），包括：－至少两个光源，其中第一光源（１０１，２０４）发射第一波长的光，并且第二光源（１０２，２０６）发射第二波长的光，－至少一个光导（１０３，２０１，２０２，２０３），具有用于光的输出耦合的衍射光栅（１０４，２０７，２０８，２０９），其特征在于；－所述至少一个光导包括针对所述至少两个光源中的每个光源的用于光的输入耦合的小平面（１０５，１０６，１１３，１１４，２１０，２１１，２１２），由此－第一小平面（１０５，２１０）适合于将所述第一波长的光耦合进入所述至少一个光导中，以及－第二小平面（１０６，２１１）适合于将所述第二波长的光耦合进入所述至少一个光导中。
【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：H·J·科内利森，
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
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