作为照明设备的光导制造技术

本发明专利技术公开了一种起照明设备作用的光导。该照明设备包括至少一个固态光源诸如LED、以及被构造成接收来自固态光源的光的光导。来自该光源的光耦合到该光导中并且在该光导内通过全内反射来传送，直到该光离开该光导。该光导的形状致使该光的提取并指引该光的提取的方向，并且还可用于创建所提取的光的特定图案。此类形状包括线性楔形件和扭曲楔形件。光学膜可被包括在该光导的光输入表面和光输出表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
发光二极管(LED)基本上为点光源。通常，使用LED的电灯泡成形的照明应用具有设置在扩散圆顶的内部的LED。光以类似于白炽灯泡的方式穿过圆顶从LED发散出来。为进一步控制光的发射、方向性和质量，将这些电灯泡成形的外壳放入夹具以创建照明设备，该照明设备被认为是完整的照明单元。因此，使用LED的照明设备除LED和扩散圆顶外通常需要若干部件来起完整照明单元的作用。因此，存在对于组装了 LED或其他固态光源的改善的和更通用的照明设备的需要。
技术实现思路
符合本专利技术的照明设备包括至少一个固态光源以及被构造成接收来自该固态光源的光的光导。来自该光源的光耦合到该光导中并且在该光导内通过全内反射来传送，直到光离开光导。光导的形状致使从光导提取光。该形状也指引从光导所提取的光的方向，并且可致使以特定图案提取光。照明设备可具有位于光导的光输入侧和光输出侧上的各种类型的光学膜。【附图说明】附图作为本说明书的一部分并入其中并构成本说明书的一部分，并且与【具体实施方式】一起解释本专利技术的优势和原理。在附图中，图1是照明设备的透视图；图2是图1的照明设备的侧面剖视图；图3是图1的照明设备的端部剖视图；图4是图1的照明设备的另选的实施例的侧面剖视图；图5是图1的光导的侧面局部剖视图，示出了在设计光导中使用的参数；图6A是示出图1的光导上的各种光学膜的图示；图6B是示出光导的输入表面上的结构的侧视图；图6C是图6B中所示结构的透视图；图7是另一个照明设备的侧面剖视图；图8是图7的照明设备的透视图；图9是具有线性楔形件光导的照明设备的前视图；图1OA是图9的照明设备的侧视图；图1OB是用于固定线性楔形件光导的任选的特征结构的侧视图；图1OC是用于固定线性楔形件光导的任选的特征结构的侧视图；图11是图9的照明设备的透视图；图12是图9的照明设备的光导的另选的实施例的剖视图；图13是具有扭曲楔形件光导的照明设备的第一侧视图；图14是图13的照明设备的第二侧视图；图15是图13的照明设备的透视图；图16是具有扭曲楔形件光导的照明设备的第一侧视图，其中扭曲楔形件光导具有悬臂端；图17是图16的照明设备的第二侧视图；并且图18是图16的照明设备的透视图。【具体实施方式】成形的照明设备包括至少一个光源和光导，其中来自光源的光耦合到该光导中并且通过全内反射来传送，直到它离开光导。由于光导形状，在光导上的特定位置处不是所有的光都会由于全内反射而被反射，并且将相反离开光导。照明设备的形状可包括不同水平的形状规模来控制光分布。该形状大规模地是光导的形式，诸如圆锥形、金字塔形、楔形或其他形状。光导较小规模地通过使横截面变化来成形。例如，在一个方面，光导厚度增加以便有效地准直并注射光进入光导的其余部分。在另一方面，光导厚度减小以便以有效的方式提取光。除使用形状来提取光外，还可使用光导表面上的微结构或纳米结构，以便进一步改变光从光导的提取。成形的光导照明设备的例子在名称为“Lightguide as Luminaire”(作为照明设备的光导)且提交于2011年12月20日的美国专利申请序列号13/331119中有所描述，该专利申请如全文所示以引用方式并入本文。图1-3分别是照明设备10的透视图、侧面剖视图和端部剖视图。照明设备10包括具有外表面20、内表面22、光输入端16和远侧端部18的光导12。固态光源24诸如LED被容纳在环14内并指引光进入光输入端16。环14可用于创建混合腔体，该混合腔体用于高效率，例如80%、85%或更优选地90%地将来自光源24的光注入光导12。光注入效率也可在特定范围，例如50%至70%、60%至80%、80%至85%、85%至90%或90%至95%内。环14可在内表面上以反射膜或涂层作衬里，以提高混合腔体的效应。此类反射膜的一个例子是得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company, St.Paul, Minnesota)的增强型镜面反射器(ESR)膜产品。另一类型的反射膜为非PEN ESR0作为混合腔体的一部分，气隙可在光源24和光输入端16之间创建。具有光输入端16的光导12的边缘可通过摩擦或使用紧固件来固定在环14中。而且，环14提供了有效地从光源24除去热量的方法。在这个和其他实施例中环14中的光源24将被连接至用于激发和控制该光源的电源和驱动器。用于驱动固态光的LED的电路的例子在美国专利申请公布号2012/0001558中公开，该专利申请公布如全文所示以引用方式并入本文。除LED以外，可使用其他固态光源，诸如有机发光二极管(OLED)。另外，光源和环可安装在供给热管理和冷却的基部上。例如，如果基部用金属板来实现，该板可起散热片的作用以从光源导热和散热。其他热管理特征结构可以用于冷却照明设备。本实施例中的光导12具有大体圆锥形的形状，其具有均从光输入端16到远侧端部18减小(向内渐缩)的内半径26和外半径28。在本实施例中，光导12具有光输入端和远侧端部之间的连续横截面形状，意味着光导没有出自如图3所示的剖视图的孔、离散的或连续的提取元件或其他开口。在操作中，将来自光源24的光在光输入端16处注入或以其他方式耦合到光导12中并在光导内通过全内反射传送，直到光离开光导12，该离开可能沿表面20和22中的一者或两者，并且也可能在远侧端部18处。光导12的形状致使光的提取，并且该形状指引从光导12所提取的光的方向。光导12的形状也可致使所提取的光以特定离开光图案离开光导12。例如，此类图案可通过渐缩或弯曲光导12或者同时渐缩和弯曲光导12来控制，其中光导12的相对侧表面不是如图2所示平行。除使用形状外，离开光图案也可通过光导12的表面上的特征结构来部分地控制。具体地，结构诸如小平面、小透镜、肋和光导表面上其他结构可影响光提取，并且也可以是照明设备设计的美学元素，以及创建期望的离开光图案的美学元素。图4是图1-3的照明设备的另选的实施例的侧面剖视图。在图4中，照明设备30包括具有外表面42、内表面40、光输入端34和远侧端部38的光导32。固态光源44诸如LED被容纳在环35内并指引光进入光输入端34。环35可用于创建混合腔体、除去热量，并如相对于照明设备10所述的那样固定到光导32。本实施例中的光导32具有大体圆柱形的形状，其具有基本上恒定的内半径46和从光输入端34到远侧端部38减小(向内渐缩)的外半径48。照明设备30以与照明设备10类似的方式起作用，其具有通过全内反射穿过光导32传送的光，以及致使和指引光可能以特定离开光图案从光导32提取的光导32的形状。图5是图1的光导的侧面局部剖视图，示出了在设计光导中使用的参数。该光导的设计基于下列参数:环14顶部处的内半径56 ;环14顶部处的外半径58 ;光导12顶部处的内半径60 ;光导12顶部处的外半径62 ;总体光导12长度66 ;以及光导12的基部处适于环14内的直(非锥形)区域的高度64。可改变这些参数以便设计光导的形状，以致使光以特定离开光图案提取。例如，可调整光导的锥度以使提取的光更加准直或更加分散。另外，光导的锥度可在一个方向上变化，诸如从光输入端到远侧端部，或者锥度可在多个方向上变化。结合光导的总体形状，远侧端部的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备，包括：至少一个固态光源；光导，所述光导被构造成接收来自所述至少一个固态光源的光，所述光导具有输入表面并且具有一个或多个输出表面；和光学膜，所述光学膜邻近所述输入表面，其中来自所述至少一个固态光源的所述光在所述输入表面处耦合到所述光导中并且在所述光导内通过全内反射来传送，直到所述光在所述一个或多个输出表面处离开所述光导，其中所述光导的形状致使从所述光导提取所述光，并且所述形状指引从所述光导所提取的光的方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德·P·约翰斯顿，罗伯特·L·布劳特，帕特里克·R·弗莱明，卡尔·J·L·吉斯勒，凯拉·A·麦格拉思，史蒂文·G·卢赫特，查尔斯·N·德沃尔，约瑟夫·W·V·伍迪，戴维·S·汤普森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US