[发明专利]用于产生偏振光束的照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明设备，该照明设备包括用于产生偏振光束的 偏振反射器。

背景技术

在各种不同的发光应用中，需要偏振光，或者说采用偏振光是有 益的。例如，希望有产生偏振光以便减小眩目效应的汽车前灯，以及 在液晶显示器(LCD)中，需要偏振光作为显示器背光。

对偏振光的期望或需求常常伴随着对高效率(在产生偏振光时， 能量损失低)、特定光束形状和/或价格的要求。当提及涉及偏振光的 许多想法的实现和/或商业化时，满足这些要求的全部或一些常常是成 问题的，或者甚至成为障碍。

产生偏振光的一个已知方式涉及一起使用偏振分束器(PBS)和反 射性反射器(例如镜子)。US5,042,925公开了具有双折射取向的聚合 体粘合层的PBS。尽管这允许高的效率，但是最后产生的光束被加宽， 束形状未得到保持。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的问题。特定目的是允许产生高 效率的具有预定的和界限明确的(well-defined)束形状的偏振光束。

这个和其他目的根据下面的描述将变得清楚明白，其通过用于提 供偏振光束的照明设备来实现，该照明设备包括：光源，其具有设置 成在平面上发光的发光表面；第一偏振反射器，其设置成将光源包围 (enclose)在所述平面中，并且适合于接收发射光、在目标方向上反 射第一椭圆偏振的光并透射相反的第二椭圆偏振的光；以及第二反射 器，其设置成将第一椭圆偏振反射器包围在所述平面中，并且适合于 接收来自第一椭圆偏振反射器的透射光，并在目标方向上反射椭圆偏 振光。

通过设置两个包围侧面发射光源的反射器，可以在保持束形状的 同时获得更高的效率。

所述光源通常包括与束成形光学器件结合的发光二极管(LED)， 所述束成形光学器件例如用于方便在一个平面上发光。这样的LED被 称作侧面发光LED。所述发光表面是束成形光学器件的表面。优选地， 所述光源关于第一反射器对称地设置在平面上。

在这里，表述“包围在平面中”旨在意味着包围部分(enclosing part) 出现在平面上被包围的部分的几乎所有方向上。然而，在所述包围部 分中可以存在一个或许多小的、连续的区段，即某些方向或角度的区 段，其中不存在包围部分。将之比作具有包围物体的网的情形。该网 包括许多洞，然而该物体还是被认为被该网包围。

表述“椭圆偏振光”包括具有相移场分量的偏振光。因此，椭圆 偏振光包括圆形偏振光，它是椭圆偏振光的特殊情况，即当场分量被 相移90度时的情况，(四分之一波)。然而，这个定义排除了线性偏 振，因为线性偏振光中的场分量是同相的。

圆形偏振光允许更均匀的偏振光束，并因此允许更方便和更有效 地被转换为线性偏振光。它的一个原因归于圆形的“无限”对称性， 这导致圆形只能单向(in one way)取向，因此圆形偏振光能够方便地 被添加到其他的圆形偏振光。将其比作椭圆偏振光的一种情形。椭圆 可以是相等的大小和形状，但是仍然相对于彼此取向不同。然而，应 当注意，完全的圆形偏振光在实践中难以实现，通常需要接受某种程 度的椭圆偏振光，尽管通常期望拥有尽可能接近圆形偏振光的椭圆偏 振光。

第二反射器可以是非偏振反射器，例如金属反射器。因为金属反 射器相移入射光的场分量之一180°(半个波长)，结果是与来自第一 反射器的方向相同的椭圆偏振光，因此可以添加来自两个反射器的光 以形成目标方向上的均匀偏振光束。然而，应当注意，在实践中常常 会有偏离，在自第一反射器反射的光和自第二反射器反射的光之间仍 然存在一些相差。

可替换地，第二反射器可以是偏振反射器，在这种情况下，再次 使被第一反射器透射的光偏振。

第一反射器和第二反射器优选地在目标方向上充分延伸，使得所 述反射器接收几乎所有的由光源发射的光。

所述设备可以进一步包括相移片，该相移片适合于将反射的偏振 光转换成单个预定方向的偏振光。相移片可以是四分之一波片，和/或 相移片可以具有两个展现出不同相移性质的区域。

获得期望的相移的一个方法是通过调整相移的大小，例如，一个 区域可以对应于四分之一波片，另一个对应于半波片。获得期望的相 移的另一个方法(可以与第一方法结合)是通过调整或定向所述两个 区域的光轴。