[发明专利]光导照明装置

说明书

技术领域

本申请总体上涉及具有用于光导照明装置的直接光学耦合界面的设备和系统。

背景技术

在尝试保护地球环境并保留自然资源的过程中，世界各地的政府将温室气体排放的减少认定为优先级。减少温室气体排放的一种方式是降低能耗。通过使用包括照明装置的节能装置可以降低能耗。

使用平坦或板光导的光学照明装置和系统是节能照明装置。这样的照明装置典型地包括不同层的光透射层或介质。常规地，此类照明装置可以被分为从一个或多个光源接收并引导光的层(在本申请中称为光导层，但在本领域中也称为多个其他名称)，以用于将其插入将光转向从而使其从该照明装置射出的层(在本申请中称为光转向层，但在本领域中也称为多个其他名称)。取决于具体照明装置的构型和构造，这些层可以是整体制造的结构的多个区域或者可以是分开制造并随后放在一起而形成作为单元来工作的单一结构的多个分开的物理结构。平坦照明装置的一些实例在美国专利申请公开号US 2010/0202142中被示出。

当这些层是分开制造并且随后组装而形成单元时，这些层之间的界面固有地在光学透射路径中呈现出不连续性，而使得被透射的光可能遭受反射损失(在本领域中被称为菲涅尔损失)，特别是当这些层未对准时。影响光透射效率的菲涅尔损失的程度取决于在给定光透射界面处光结合或耦合的品质以及光学部件的制作品质。

因此，当前的高效常规平坦照明装置是难以制造的，因为在制作这些层并且在将它们放在一起以形成单元时它们的对准方面均要求极度的精确性。在制作或对准中的小缺陷都将对从光源接收的光中能够被该照明装置发出的百分比产生非常显著的负面影响、并且一般必须加以避免。

在跨过光导照明装置中使用的不同光透射材料和层可以进行更有效的光耦合的程度上(例如(但不限于)降低菲涅尔损失)，就可以实现具有降低的能耗而同时提供更高强度的输出的一种更高性能的产品

发明内容

在此提供了一种照明装置，该照明装置包括：至少一个光源；光转向板，该光转向板由光透射材料制成并且包括光学输出表面并且多个光学转向元件的阵列，所述光学转向元件每个具有位于该光学输出表面远侧的光学耦合表面以及至少一个光转向表面，该至少一个光转向表面用于接收来自该光学耦合表面的光并且将由此接收的光朝该光学输出表面转向以从其发出；基本上平坦的光导板，该光导板由光透射材料制成并且具有第一表面、与该第一表面相对的第二表面以及至少一个输入表面，该至少一个输入表面用于接收来自该至少一个光源的光；以及多个光学孔口的阵列，所述孔口将该光导板的第一表面与该光转向板的光学耦合表面进行光学耦合，所述光学孔口是由至少一个变形的光学耦合元件形成。该第一表面、该第二表面以及该至少一个变形的光学耦合元件是一个相对于另一个地设置成使得进入该光导层的光通过一次或多次反射而被引导穿过该光导层以便插入该光转向板中。

在一个实施例中，该装置还包括用于将来自该至少一个光表面中的一个或多个的光的至少一部分转向到该光导板之中的至少一个次级光学元件，每个次级光学元件是与该光导板的该至少一个输入表面中的一个或多个光学联通并且与该至少一个光源中的一个或多个处于光学联通。在另外一个实施例中，该照明装置还包括至少一个可变形的次级光学耦合元件，每个次级光学耦合元件将该光导层的该至少一个光学输入表面中的一个耦合至该至少一个次级光学元件中的一个的光学出口表面上。在又一个变体中，该次级光学元件是位于该光导板和该至少一个光源中的一个的上方。

在又一个实施例中，该变形的光学耦合元件是布置在该光导板与该光转向板之间的单一的光透射界面层从而形成该多个光学孔口的阵列。在一个替代的实施例中，该变形的光学耦合元件是多个光透射界面层，该多个光透射界面层中的每一个都是布置在该光导板与该多个光转向元件的阵列中的一个光转向元件的光学耦合表面之间从而形成该具有多个光学孔口的阵列中的一个光学孔口。在另一个变体中，该变形的光学耦合元件是所述光学转向元件中的每一个的至少一部分，所述至少一部分包括所述光学转向元件的光学耦合表面。

该变形的光学耦合元件可以包括为弹性体的柔软聚合物材料，例如硅酮材料。

在一个实施例中，该光学输出表面可以包括多个准直元件。在另一个变体中，该光学输出表面可以是基本上平坦的。

在一个实施例中，该光转向表面通过全内反射来将光转向。在另外一种设置中，该光转向表面包括在横截面上是抛物线形的截面。