[發(fā)明專利]使用一組微棱鏡的照明系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 95193053.2
• 申請日: 1995-04-07
• 公開（公告）號: CN1095056C
• 公開（公告）日: 2002-11-27
• 發(fā)明（設計）人: S·M·齊默爾曼;J·C·施偉延;K·W·比森;J·候
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合訊號公司
• 主分類號: F21V8/00
• 分類號: F21V8/00;F21V5/02;G02B6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王勇,張志醒

與相關申請的相互參照

本申請是1994年1月11日提交的、題為“使用一組微棱鏡的背后照明設備”的U.S.系列08/149,219號的部分延續(xù)。

發(fā)明背景

總的來說，本發(fā)明涉及一種光學照明系統(tǒng)，用于產生準直光，從而實現(xiàn)相對高的光傳輸。更具體地說，本發(fā)明言及一種照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有多個光學微棱鏡和微距鏡，用以對來自非準直光源的光重新定向，或分別或組合地形成非散射或基本準直的光源輸出。

許多光學和照明上的應用要求產生一種非散射或準直光源，以形成有效的光輸出。準直光源所遇到的典型問題包括：(1)光的不均勻分布；(2)光的輸出缺乏定向控制；(3)準直光的輸出量相對非準直光的輸入量效率低；(4)在緊湊設計或狹小輪廓時缺乏有效的準直光源。

因此，在光學和照明領域中需要一種在保持狹小輪廓的同時能提供能量有效光源的照明設備。

發(fā)明概述

本發(fā)明以一種光學照明系統(tǒng)為對象，該系統(tǒng)分別或組合地形成一種非散射或基本準直的光源，它是能量有效的(在下文中稱為空間定向光源)。此外，本發(fā)明適用于任何需要低輪廓空間定向光源的照明應用。

本光學照明系統(tǒng)包括：一個緊鄰于一個光傳輸裝置的散射入射光源，一個反射裝置，與所說的發(fā)射裝置可操作地鄰接配置，用以對來自光傳輸裝置的光進行移動和重新定向。該反射裝置包括一組微棱鏡，或者組合地將一組微棱鏡和一組微距鏡光學協(xié)同使用，由此將微棱鏡可操作地配置于光傳輸裝置和微距鏡之間。本發(fā)明的反射裝置在一個低輪廓組件中形成一種空間定向光的能量有效分布。

在一個優(yōu)選實施方案中，單個輸入光源鄰近光傳輸裝置的光接收表面放置。光傳播裝置可以是通過反射傳送光的任何結構，諸如光導管、光劈、波導或其他為本領域的技術人員所熟知的任何其它結構。光傳輸裝置優(yōu)選地包括一個波導，用以接收由輸入光源產生的光，并通過全內反射(TIR)傳送光。一組微棱鏡附著在波導的一面。這組微棱鏡包括一個與波導相接的光入射面和一個遠離光入射面并與之平行的光射出面。這組微棱鏡還包括四個側壁，這四個側壁形成一定角度，使通過波導的光能被微棱鏡捕獲并重新定向，通過微棱鏡的TIR反射，從微棱鏡出來的便是一個空間定向光源。空間定向光源是指包括在與光輸出表面基本垂直方向上的一個基本準直光源，或與光輸出表面法向成一角度的光源。

在一個替代實施方案中，一組微距鏡可操作地鄰近于微棱鏡的光出射面而放置。每個微棱鏡的四個側壁形成一定角度，使從單個光源發(fā)出、通過波導的光被微棱鏡捕獲，通過微棱鏡作TIR反射，從微距鏡出來的便是一個空間定向光源。微距鏡由合適的曲率形成，適當放置，以使從每個微棱鏡發(fā)出的光被定向到一個相應的微距鏡上。光穿過微距鏡，出來的便是一個基本準直光源。

在另一個優(yōu)選實施方案中，兩個輸入光源相鄰于光傳輸裝置的相對放置的光接收面放置。該光傳輸裝置包括一個波導，接收產生于兩個輸入光源的光，并通過TIR輸送光。一組微棱鏡附著在波導的一個面上。這組微棱鏡包括一個與波導相接的光入射面和一個遠離光射面并與之平行的光出射面。這組微棱鏡還包括四個傾斜的側壁，它們形成一定角度，使從兩個輸入光源發(fā)出的經波導傳播的光能被微棱鏡捕獲并重新定向，通過微棱鏡作TIR反射，出來的便是一個空間定向光源。

還有另一個替代實施方案，一組微距鏡有效地相鄰于微棱鏡的光出射面放置。每個微棱鏡的4個側壁形成一定角度，使從兩個光源發(fā)出、通過波導的光被微棱鏡捕獲，通過微棱鏡TIR反射，出來的便是一個空間定向光源，微距鏡由合適的曲度形成，且適當放置，使從每個微棱鏡發(fā)出的光被定向到一個相應的微距鏡或多個微距鏡上。光穿過微距鏡，出來的便是一個基本準直光源。

許多照明應用可以利用這種采用微棱鏡和微距鏡配置結構的照明系統(tǒng)。在汽車制造業(yè)、宇航工業(yè)、商業(yè)及住宅市場均有這種應用。一些汽車制造應用，僅作為例證而非限制可能的應用，包括低輪廓汽車頭燈和尾燈；低輪廓的汽車內置燈諸如閱讀燈和地圖燈；用于儀表柜顯示的光源；用于平面板航向顯示、平面板自動電視屏和平面板型電子設備顯示的背景燈；交通燈；以及路標的背景燈。在宇航業(yè)的示意性例子包括：用于飛機的平面板駕駛室顯示和客艙中平面板電視屏的背景燈；低輪廓閱讀燈和飛機著陸燈；以及跑道著陸燈。住宅和商業(yè)應用包括：低輪廓室內外聚光燈及準直性較低的室內燈；用于平面板電視屏、LCD顯示，諸如計算機、游戲機顯示、儀表顯示、機器顯示和圖像電話的背景燈。