[發(fā)明專利]光導(dǎo)照明裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380022534.8
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104272017A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·保羅·摩根;帕斯卡·杜富爾
• 申請（專利權(quán)）人: 摩根陽光公司
• 主分類號: F21V8/00
• 分類號: F21V8/00;G02B6/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王鵬鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本申請總體上涉及具有用于光導(dǎo)照明裝置的直接光學(xué)耦合界面的設(shè)備和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在嘗試保護(hù)地球環(huán)境并保留自然資源的過程中，世界各地的政府將溫室氣體排放的減少認(rèn)定為優(yōu)先級。減少溫室氣體排放的一種方式是降低能耗。通過使用包括照明裝置的節(jié)能裝置可以降低能耗。

使用平坦或板光導(dǎo)的光學(xué)照明裝置和系統(tǒng)是節(jié)能照明裝置。這樣的照明裝置典型地包括不同層的光透射層或介質(zhì)。常規(guī)地，此類照明裝置可以被分為從一個(gè)或多個(gè)光源接收并引導(dǎo)光的層(在本申請中稱為光導(dǎo)層，但在本領(lǐng)域中也稱為多個(gè)其他名稱)，以用于將其插入將光轉(zhuǎn)向從而使其從該照明裝置射出的層(在本申請中稱為光轉(zhuǎn)向?qū)樱诒绢I(lǐng)域中也稱為多個(gè)其他名稱)。取決于具體照明裝置的構(gòu)型和構(gòu)造，這些層可以是整體制造的結(jié)構(gòu)的多個(gè)區(qū)域或者可以是分開制造并隨后放在一起而形成作為單元來工作的單一結(jié)構(gòu)的多個(gè)分開的物理結(jié)構(gòu)。平坦照明裝置的一些實(shí)例在美國專利申請公開號US?2010/0202142中被示出。

當(dāng)這些層是分開制造并且隨后組裝而形成單元時(shí)，這些層之間的界面固有地在光學(xué)透射路徑中呈現(xiàn)出不連續(xù)性，而使得被透射的光可能遭受反射損失(在本領(lǐng)域中被稱為菲涅爾損失)，特別是當(dāng)這些層未對準(zhǔn)時(shí)。影響光透射效率的菲涅爾損失的程度取決于在給定光透射界面處光結(jié)合或耦合的品質(zhì)以及光學(xué)部件的制作品質(zhì)。

因此，當(dāng)前的高效常規(guī)平坦照明裝置是難以制造的，因?yàn)樵谥谱鬟@些層并且在將它們放在一起以形成單元時(shí)它們的對準(zhǔn)方面均要求極度的精確性。在制作或?qū)?zhǔn)中的小缺陷都將對從光源接收的光中能夠被該照明裝置發(fā)出的百分比產(chǎn)生非常顯著的負(fù)面影響、并且一般必須加以避免。

在跨過光導(dǎo)照明裝置中使用的不同光透射材料和層可以進(jìn)行更有效的光耦合的程度上(例如(但不限于)降低菲涅爾損失)，就可以實(shí)現(xiàn)具有降低的能耗而同時(shí)提供更高強(qiáng)度的輸出的一種更高性能的產(chǎn)品

發(fā)明內(nèi)容

在此提供了一種照明裝置，該照明裝置包括：至少一個(gè)光源；光轉(zhuǎn)向板，該光轉(zhuǎn)向板由光透射材料制成并且包括光學(xué)輸出表面并且多個(gè)光學(xué)轉(zhuǎn)向元件的陣列，所述光學(xué)轉(zhuǎn)向元件每個(gè)具有位于該光學(xué)輸出表面遠(yuǎn)側(cè)的光學(xué)耦合表面以及至少一個(gè)光轉(zhuǎn)向表面，該至少一個(gè)光轉(zhuǎn)向表面用于接收來自該光學(xué)耦合表面的光并且將由此接收的光朝該光學(xué)輸出表面轉(zhuǎn)向以從其發(fā)出；基本上平坦的光導(dǎo)板，該光導(dǎo)板由光透射材料制成并且具有第一表面、與該第一表面相對的第二表面以及至少一個(gè)輸入表面，該至少一個(gè)輸入表面用于接收來自該至少一個(gè)光源的光；以及多個(gè)光學(xué)孔口的陣列，所述孔口將該光導(dǎo)板的第一表面與該光轉(zhuǎn)向板的光學(xué)耦合表面進(jìn)行光學(xué)耦合，所述光學(xué)孔口是由至少一個(gè)變形的光學(xué)耦合元件形成。該第一表面、該第二表面以及該至少一個(gè)變形的光學(xué)耦合元件是一個(gè)相對于另一個(gè)地設(shè)置成使得進(jìn)入該光導(dǎo)層的光通過一次或多次反射而被引導(dǎo)穿過該光導(dǎo)層以便插入該光轉(zhuǎn)向板中。

在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置還包括用于將來自該至少一個(gè)光表面中的一個(gè)或多個(gè)的光的至少一部分轉(zhuǎn)向到該光導(dǎo)板之中的至少一個(gè)次級光學(xué)元件，每個(gè)次級光學(xué)元件是與該光導(dǎo)板的該至少一個(gè)輸入表面中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)聯(lián)通并且與該至少一個(gè)光源中的一個(gè)或多個(gè)處于光學(xué)聯(lián)通。在另外一個(gè)實(shí)施例中，該照明裝置還包括至少一個(gè)可變形的次級光學(xué)耦合元件，每個(gè)次級光學(xué)耦合元件將該光導(dǎo)層的該至少一個(gè)光學(xué)輸入表面中的一個(gè)耦合至該至少一個(gè)次級光學(xué)元件中的一個(gè)的光學(xué)出口表面上。在又一個(gè)變體中，該次級光學(xué)元件是位于該光導(dǎo)板和該至少一個(gè)光源中的一個(gè)的上方。

在又一個(gè)實(shí)施例中，該變形的光學(xué)耦合元件是布置在該光導(dǎo)板與該光轉(zhuǎn)向板之間的單一的光透射界面層從而形成該多個(gè)光學(xué)孔口的陣列。在一個(gè)替代的實(shí)施例中，該變形的光學(xué)耦合元件是多個(gè)光透射界面層，該多個(gè)光透射界面層中的每一個(gè)都是布置在該光導(dǎo)板與該多個(gè)光轉(zhuǎn)向元件的陣列中的一個(gè)光轉(zhuǎn)向元件的光學(xué)耦合表面之間從而形成該具有多個(gè)光學(xué)孔口的陣列中的一個(gè)光學(xué)孔口。在另一個(gè)變體中，該變形的光學(xué)耦合元件是所述光學(xué)轉(zhuǎn)向元件中的每一個(gè)的至少一部分，所述至少一部分包括所述光學(xué)轉(zhuǎn)向元件的光學(xué)耦合表面。

該變形的光學(xué)耦合元件可以包括為彈性體的柔軟聚合物材料，例如硅酮材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，該光學(xué)輸出表面可以包括多個(gè)準(zhǔn)直元件。在另一個(gè)變體中，該光學(xué)輸出表面可以是基本上平坦的。

在一個(gè)實(shí)施例中，該光轉(zhuǎn)向表面通過全內(nèi)反射來將光轉(zhuǎn)向。在另外一種設(shè)置中，該光轉(zhuǎn)向表面包括在橫截面上是拋物線形的截面。