[发明专利]改进的光导和光输出设备

说明书

技术领域

本发明涉及平面光导，其包括第一和第二相对设置的表面(face)、 用于向内耦合来自光源的光的内耦合位置以及位于内耦合位置邻近的 外耦合部分。

本发明还涉及包括这种光导以及至少一个光源的光输出设备。

背景技术

到目前为止，荧光照明通常用作选用于办公照明的照明系统。

然而，为了允许建筑师和室内设计师创建明显将一幢建筑物与另一 幢建筑物区分的室内风格，越来越需要尽可能不令人生厌地将照明集成 到室内。

已知基于荧光照明的常规灯具(luminaire)具有大约50mm的最小 厚度。另一方面，基于允许薄灯具的可替换光源的照明系统，例如包括 若干发光二极管(LED)以及用于混合和分布由这些LED发射的光的光 导的照明系统，在设计灯具方面提供了多得多的自由度。

在光导中实现足够程度的光混合是获得基于光导的灯具的改进的 观察特性的重要因素。这样的改进可以包括例如从光导向外耦合的光的 增大的均匀性以及降低的最大亮度。

WO2006/034831公开了一种用于实现这种混合的方法，依照该方 法，光导配备了金字塔形外耦合小平面(facet)，这些小平面与外耦合 表面形成一定角度，使得几乎平行的光在向外耦合之前在光导中经历若 干次反射。

WO2006/034831中描述的光导的缺陷在于，它要求内耦合光高度准 直以便发挥适当的功能。

发明内容

因此，本发明的目的是减轻现有技术的至少一些缺陷并且提供允许 使用更加多样的光源的改进的光导。

依照本发明，这些和其他目的是通过一种光导来实现的，该光导包 括第一和第二相对设置的表面(face)、用于内耦合来自光源的光的内耦 合部分以及位于内耦合部分邻近的外耦合部分。外耦合部分被配置成以 比次级光束更低的外耦合效率向外耦合初级光束，所述初级光束具有离 开(directed from)内耦合部分中的位置的传播方向，所述次级光束具 有离开光导中的内耦合部分之外的位置的传播方向。

所述光导可以例如由单种电介质材料的或者电介质材料的组合的 平板(slab)制成。适当的电介质材料包括不同的透明材料，例如各种 类型的玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等等。光导可以是平面的、 平坦的或者具有弯曲的外观。平板型光导典型地依赖于全内反射(TIR) 以便包含耦合到该波导中的光。

在光导的特定外耦合部分中，次级光束可能来源于可以包含在光导 中的另一内耦合部分，或者可能是起初来自与该特定外耦合部分关联的 内耦合部分，但是由于例如反射而改变了其传播方向的光。

应当指出的是，为一个外耦合部分中的初级光束的光束典型地为与 另一内耦合部分(如果有的话)关联的另一外耦合部分中的次级光。

通过配置外耦合部分，使得它以比次级光束更低的外耦合效率向外 耦合初级光束，确保了内耦合光的大部分在作为次级光向外耦合之前经 历光导的相对表面内的若干次反射。这可以例如通过配置外耦合部分来 实现，使得对于初级光束满足TIR(全内反射)条件但是对于次级光束 则不满足TIR。

通过这种方式，可以实现光在光导中的良好混合，而无需对内耦合 光的准直施加任何特殊的要求。

依照本发明的光导还可以包括重定向装置，其用于对初级光束重定 向，从而将初级光束转换成次级光束。

这种重定向装置可以包括有源和/或无源装置。有源装置可以例如包 括具有可控折射率和/或反射率的光学元件，无源装置可以例如包括固定 反射结构和/或具有不同折射率的材料之间的界面。

在离开内耦合部分的传播方向上传播的初级光束可以例如由一个 或多个反射器反射，所述反射器可以位于光导的边缘处，或者位于光导 的分段的边界处。在这样的分段边界处的反射器可以例如由空气间隙或 者另一具有低折射率的物质形成、由半透明反射器涂层形成或者通过选 择性地提供基本上完全反射的涂层而形成。这样的分段可以为组装起来 以形成复合光导的若干光导，或者光导可以通过例如在适当的位置处形 成通过光导部分地延伸的狭缝而部分地被分离成分段。