描述了一种用于照亮、照明和显示目的的光波导装置，该装置展示了具有预定的并且优选地均匀的角亮度分布的输出光。该装置包括光波导（13）和多个提取特征（10、11），光波导适合于引导耦合到其的光，多个提取特征定位在光波导的一个或多个表面上。多个提取特征包括第一(11)和第二提取特征的交错模式，这些提取特征的布置提供了用于定义输出光的预定的角亮度和空间亮度分布的设备。该装置待产生的均匀的角亮度分布，其即使当光波导弯曲或者屈曲时也被维持。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光波导装置本专利技术涉及用于照亮、照明和显示目的的光波导装置，并且特别地，涉及展示具有预定的并且优选地均匀的角亮度分布的输出光的光波导装置。很多光波导装置对于本领域中的技术人员是已知的。这些装置用于一系列功能，包括照明、背光、标识和显示目的。例如，使用光纤照明技术来产生平坦的、可弯曲的照明面板用于LCD背光在本领域中是已知的。在这种装置中，用于引导光的塑料或者玻璃光纤被交织到平坦的、可弯曲的照明面板中，例如参见美国专利号6，874，925。然而这种装置具有展示低的角均匀性的光输出，尤其是在照明面板是弯曲或者屈曲的时候。可选地，使用平坦的或者楔形形状的透明面板用于背光照明、背光、标识和显示目的是已知的。这种装置的实例由专利技术人在PCT公布号W02005/101070中提供并且示意性地呈现在图I中，如一般由参考数字I表示的。在这里，光源2边缘耦合到平面光波导3中。然后，由于全内反射的效应，由光源2生成的光4传播到平面光波导3内。然后，平面光波导3的表面上的提取特征5例如隆起部、凹痕、凹槽、墨点或者线条使光4能够避免全内反射条件。 存在由提取特征5使用来干扰全内反射的两种主要物理原理，即，反射和折射。反射涉及与光波导3的表面上的反射材料相互作用的光4，光4被吸收以及然后重新发射并因此破坏全内反射的效应。白色材料例如白墨水通常被用作反射介质。白墨水在任意方向上发射光(通常被称作散射)，并作为结果，散射光的一部分以低于全内反射条件所应用的临界角的角度入射在相对的表面上，并且因此然后光可以从该表面射出光波导3。可选的解决方案是使用折射效应，其中出射表面的形状在小规模上被局部地修改，使得引导的光的有效入射角被改变成低于临界角，并且因此光可以按照斯涅耳定律射出。光波导3的表面的机械加工或者激光加工被采纳来实现该效应。可选地，在光波导3上的注塑模具、微模具或者微凸透明半球状微透镜特征或者如专利技术人在PCT公布号W02009/141663中描述的不均匀显露的提取特征是已知的。折射技术一般比使用反射提取特征的技术给出对引导的光4的更有效和可控制的干涉。所有上面描述的提取特征5的共同特征是它们展示低的角亮度均匀性，其转移到从装置I输出的光上。为了提供具有均匀的角亮度的外观的观测器6，将扩散器7定位在平面光波导3和观测器6之间在本领域中是已知的。被定位在平面光波导3的与观测器6相对的侧面上的反射器8常常用于提高到达观测器6的光水平。虽然扩散器7和反射器8的合并可以将来自平面装置的输出的角均匀度提高到例如大于90%，但是扩散器7和反射器8的合并不仅增加了装置I的制造成本，而且还增加了其总体厚度。此外，发现当平面光波导3屈曲或者弯曲时扩散器7的有效性显著地降低，如对于某些应用所期望的。图2展示了图I的光波导装置I被形成为曲线形状的情况的示意性表示。作为由提取特征5控制的光的低的角均匀性的结果，看装置I的点A和点B的观测器6将看到不同的亮度级。因此，本领域中已知的非平面光波导装置I的输出光水平被发现随着视角显著地变化，导致如观测器6所看到的明亮区和黑暗区。在PCT公布号W02009/141663中，专利技术人描述了一种技术，其中在光波导3上以阵列形成的提取特征5的使用提供用于提高输出光的空间亮度，S卩，如沿着光波导3的输出表面的不同区域的法线观测的亮度的均匀性的设备。然而，所描述的装置仍然需要合并扩散器7，以便补偿在输出光的角亮度上的变化。除上述内容之外，还存在关于对发光体要求的光分布的角度的控制的工业标准，例如欧洲标准EN 12464-1 :“The Lighting of Workplaces”。存在这些标准存在的多种原因，例如，照明可能引起干扰在现代计算机屏幕上的反射。由于此原因，该标准规定用于控制平均亮度的要求。对于正常的工作站，限制适用于lOOOcd/m2或者200cd/m2，取决于计算机屏幕。该限制适用于从65°开始的所有角度。对于关键的计算机屏幕活动，这从55°起的所有角度开始。因此，本专利技术的一个方面的目的是消除或者至少减轻本领域中已知的光波导装置的上述缺陷。本专利技术的一个方面的另一个目的是提供一种允许输出光的预定角亮度分布的光波导装置，例如展示实质上均匀的角亮度的光输出的光波导装置。 本专利技术的一个方面的又一个目的是提供一种展示实质上均匀的角亮度的光输出的非平面光波导装置。专利技术概述按照本专利技术的第一方面，提供一种包括光波导和多个提取特征的光波导装置，该光波导适合于引导耦合到其的光，多个提取特征被定位在光波导的表面上并且被布置成重定向所引导的光的一部分以便提供输出光，其中多个提取特征包括第一和第二提取特征的交错模式。通过提供第一和第二提取特征的交错模式，可以产生输出光的预定的角亮度分布。第一提取特征优选地产生输出光的第一角亮度分布分量。第二提取特征优选地产生输出光的第二角亮度分布分量。最优选地，第一和第二提取特征的交错模式并且因此第一和第二角亮度分布的组合给输出光提供均匀的角亮度分布。有利地，光波导装置的均匀的角亮度分布被实现而无需使用扩散器或者反射器。这提供一种适合于提供均匀的角亮度的输出光的光波导装置，其与本领域中已知的光波导装置相比时具有减小的厚度和制造成本。优选地，光波导装置还包括被布置成将光耦合到光波导中的一个或多个光源。可选地，交错模式包括由第一和第二提取特征构成的元件的阵列。该阵列可以包括不规则地隔开的元件的阵列。优选地，阵列的元件的位置离一个或多个光源越远，元件之间的间隔就越小。以这种方式，提取特征提供一种用于提高该装置的输出光的空间亮度均匀性的设备。可选地，阵列包括规则地隔开的元件的阵列。优选地，阵列的元件的位置离一个或多个光源越远，元件的面积就越大。以这种方式，提取特征提供一种用于提高该装置的输出光的空间亮度均匀性的设备。阵列可以包括第一和第二提取特征的交替的行或者列。可选地，阵列包括第一和第二提取特征的方格模式。在又一可选实施方式中，交错模式可以包括超过两种类型的提取特征。提取特征优选地被定位在光波导的公共表面上。然而提取特征可以被定位在光波导的相对表面上。提取特征可以包括反射提取特征或者折射提取特征。光波导可以是平面的。可选地，光波导可以是非平面的，例如屈曲或者弯曲的。按照本专利技术的第二方面，提供了一种光波导装置，该光波导装置包括非平面光波导和多个提取特征，该非平面光波导适合于引导耦合到其的光，多个提取特征被定位在光波导的表面上并且被布置成重定向引导的光的一部分以便提供输出光，其中多个提取特征包括第一和第二提取特征的交错模式。通过提供第一和第二提取特征的交错模式，可以产生输出光的预定的角亮度分布。本专利技术的第二方面的实施方式可以包括实现本专利技术的第一方面的优选的或者可 选的特征的特征，或者反之亦然。按照本专利技术的第三方面，提供一种生产光波导装置的方法，该方法包括以下步骤-提供光波导，该光波导适合于引导耦合到其的光；以及-将第一和第二提取特征的交错模式定位在光波导的表面上，以便提供用于形成输出光的设备。定位交错模式的步骤可以给输出光提供均匀的角亮度分布。定位交错模式的步骤可以包括将第一和第二提取特征定位在光波导的公共表面上。然而提取特征可以被定位在光波导的相对表面上。该方法还可以包括将光源耦合到光波导的步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：詹姆士·古尔雷，
申请(专利权)人：LED产品设计有限公司，
类型：
国别省市：
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