源光注入不平行于装置光轴的照明装置制造方法及图纸

一种照明装置包括：光源，其被配置来在操作期间发射传播的普遍方向不同于所述照明装置的光轴的方向的光；和包括透明材料的光学耦合器，所述光学耦合器具有输入孔、引出孔以及布置在所述输入孔与所述引出孔之间的第一侧表面和第二侧表面，所述引出孔居中于所述照明装置的所述光轴上。所述光学耦合器通过所述输入孔从所述光源接收发射光。此外，所述第一侧表面和所述第二侧表面经由全内反射(TIR)将所接收光重新导引到所述引出孔。此外，通过所述引出孔发出所述重新导引光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§119(e)(1)主张2013年7月18日提交的第61/856,009号美国临时申请的权益，所述申请以引用方式并入本文中。
本公开涉及照明装置，例如其中源光注入不平行于装置的光轴的光导灯具模块。
技术介绍
源光用于各种应用中，诸如提供一般照明且为电子显示器(例如，LCD)提供光。历史上，白炽源光已经广泛用于一般照明目的。白炽源光通过将灯丝线加热到高温直至其闪烁而生成光。用填充惰性气体或真空的玻璃壳体保护热灯丝免遭空气中的氧化。在许多应用中，白炽源光正逐渐被其它类型的电光所取代，诸如荧光灯、紧凑型荧光灯(CFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、高强度放电灯和固态源光，诸如发光二极管(LED)。概要本公开涉及照明装置，例如其中源光注入不平行于装置的光轴的光导灯具模块。一般来讲，本文所述技术的创造性方面可以在包括一个或多个以下方面的照明装置中实施：在一个方面中，一种照明装置包括：光源，其被配置成在操作期间在发射角度范围内发射光，所述发射角度范围内的发射光的传播的普遍方向不同于照明装置的光轴的方向；和包括透明材料的光学耦合器，所述光学耦合器具有输入孔、引出孔以及布置在所述输入孔与所述引出孔之间的第一侧表面和第二侧表面，所述引出孔居中于照明装置的光轴上。所述光学耦合器通过输入孔从光源接收在发射角度范围内发射的光。此外，所述第一侧表面和所述第二侧表面经由全内反射(TIR)将所接收光重新导引到所述引出孔。此外，在重新导引角度范围内通过引出孔发出重新导引光。上述和其它实施方案每个可以单独或组合地选用包括一个或多个以下特征。在一些实施方式中，重新导引光在重新导引角度范围内的传播的普遍方向可沿照明装置的光轴。在一些实施方式中，重新导引角度范围可以具有比发射角度范围更小的发散度。在一些实施方式中，光源包括LED管芯。在一些实施方式中，光源可以发射白光。在一些实施方式中，光源和光学耦合器的输入孔可以浸没耦合。此处，光源包括磷光体层且所述磷光体层与光学耦合器的输入孔浸没耦合。在一些实施方式中，第一侧表面和第二侧表面中的每个可以沿正交于照明装置的光轴的轴和发射光在发射角度范围内的传播的普遍方向具有平移对称性。在一些实施方式中，发射光在发射角度范围内的传播的普遍方向可以相对于照明装置的光轴倾斜小于临界TIR角的倾斜角，且第二侧表面包括弯曲部分和扁平部分，所述扁平部分沿照明装置的光轴定向。此处，第二侧表面的扁平部分邻近引出孔。此外，第一侧表面是取决于倾斜角和临界TIR角的第一对数螺旋，第二侧表面的弯曲部分是取决于倾斜角、临界TIR角和光源的尺寸的第二对数螺旋，且第二侧表面在弯曲部分与扁平部分的相交处连续。此外，引出孔在第一侧表面上的点沿照明装置的光轴具有与引出孔在第二侧表面的扁平部分上的另一点相同的坐标。在一些实施方式中，发射光在发射角度范围内的传播的普遍方向相对于照明装置的光轴倾斜等于或大于临界TIR角的倾斜角，且第二侧表面是扁平的且沿所述照明装置的光轴定向。此处，第一侧表面是取决于倾斜角和临界TIR角的第一对数螺旋。此外，引出孔在第一侧表面上的点沿照明装置的光轴具有与引出孔在扁平侧表面上的另一点相同的坐标。在一些实施方式中，所述照明装置还包括光导，所述光导包括沿照明装置的光轴安置的接收端和相对端。所述接收端被安置成接收由光学耦合器发出的光。此外，所述光导被配置成沿前向方向上将在所述接收端处接收的光引导朝向光导的相对端。此外，所述照明装置还包括光学提取器，所述光学提取器位于相对端且被配置成将引导光输出到周边环境作为后向方向上的输出光。此外，所述光导的数值孔径使得在重新导引角度范围内从光学耦合器接收的光可经由TIR由所述光导引导。在一些情形中，光学提取器可以具有至少一个重新导引表面。此处，光学提取器的至少一个重新导引表面被布置且成形成在具有正交于前向方向的分量的方向上反射引导光的至少一部分。在一些其它情形中，所述光学提取器可以具有：第一重新导引表面，其被布置且成形成在具有正交于前向方向的分量的第一方向上反射引导光的至少一部分；和第二重新导引表面，其被布置且成形成在具有正交于前向方向且反平行于所述第一方向的正交分量的分量的第二方向上反射所述引导光的至少一部分。在一些实施方式中，所述照明装置还包括光学提取器，所述光学提取器被安置在所述照明装置的光轴上且与光学耦合器的引出孔隔开分隔距离。(i)分隔距离与(ii)光学提取器的数值孔径的组合使得由光学耦合器发出的所有光投射在光学提取器上。此外，光学提取器被配置成在相对由光学耦合器发出的光的传播的普遍方向的后向方向上将投射在其上的光输出到周边环境中作为输出光。在一些情形中，光学提取器可以具有至少一个重新导引表面。此处，光学提取器的至少一个重新导引表面被布置且成形成在具有正交于由光学耦合器发出的光的传播的普遍方向的分量的后向方向上反射投射在其上的光的至少一部分。在其它情形中，光学提取器可以具有：第一重新导引表面，其被布置且成形成在具有正交于由光学耦合器发出的光的传播的普遍方向的分量的第一方向上反射投射在其上的光的至少一部分；和第二重新导引表面，其被布置且成形成在具有正交于由光学耦合器发出的光的传播的普遍方向且反平行于所述第一方向的正交分量的分量的第二方向上反射投射在其上的光的至少一部分。在另一方面中，一种光学耦合器包括：输入孔，其安置在第一平面内；引出孔，其安置在第二平面内，使得第二平面以锐角相交第一平面；以及在输入孔与引出孔之间延伸的第一侧表面和第二侧表面。第一和第二侧表面被配置成经由全内反射将来自输入孔的入射光导引到引出孔。上述和其它实施方案每个可以单独或组合地选用包括一个或多个以下特征。在一些实施方式中，第一侧表面和第二侧表面中的每个可以沿平行于第一平面和第二平面的轴具有平移对称性。在一些实施方式中，锐角可以小于临界TIR角，且第二侧表面包括弯曲部分和扁平部分，其中所述扁平部分定向成正交于第二平面。此处，第二侧表面的扁平部分邻近引出孔。在一些情形中，第一侧表面是取决于锐角和临界TIR角的第一对数螺旋，第二侧表面的弯曲部分是取决于锐角、临界TIR角和输入孔的尺寸的第二对数螺旋，且第二侧表面在弯曲部分与扁平部分的相交处连续。此外，引出孔在第一侧表面上的点沿正交于引出孔的轴具有与引出孔在第二侧表面的扁平部分上的另一点相同的坐标。在一些实施方式中，锐角可以等于或大于临界TIR角，且第二侧是扁平的且定向成正交于第二平面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明装置，其包括：光源，其被配置来在操作期间在发射角度范围内发射光，其中所述发射角度范围内的发射光的传播的普遍方向不同于所述照明装置的光轴的方向；和包括透明材料的光学耦合器，所述光学耦合器具有输入孔、引出孔以及布置在所述输入孔与所述引出孔之间的第一侧表面和第二侧表面，所述引出孔居中于所述照明装置的所述光轴上，其中所述光学耦合器通过所述输入孔从所述光源接收在所述发射角度范围内发射的光，其中所述第一侧表面和所述第二侧表面经由全内反射(TIR)将所接收光重新导引到所述引出孔；且其中在重新导引角度范围内通过所述引出孔发出重新导引光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.18 US 61/856,0091.一种照明装置，其包括：
光源，其被配置来在操作期间在发射角度范围内发射光，其中所述发射角度范围内的
发射光的传播的普遍方向不同于所述照明装置的光轴的方向；和
包括透明材料的光学耦合器，所述光学耦合器具有输入孔、引出孔以及布置在所述输
入孔与所述引出孔之间的第一侧表面和第二侧表面，所述引出孔居中于所述照明装置的所
述光轴上，
其中所述光学耦合器通过所述输入孔从所述光源接收在所述发射角度范围内发射的
光，
其中所述第一侧表面和所述第二侧表面经由全内反射(TIR)将所接收光重新导引到所
述引出孔；且
其中在重新导引角度范围内通过所述引出孔发出重新导引光。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述重新导引光在所述重新导引角度范围内
的传播的普遍方向是沿所述照明装置的所述光轴。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中
所述发射光在所述发射角度范围内的传播的普遍方向相对于所述照明装置的所述光
轴倾斜小于临界TIR角的倾斜角，且
所述第二侧表面包括弯曲部分和扁平部分，所述扁平部分沿所述照明装置的所述光轴
定向。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中所述第二侧表面的所述扁平部分邻近所述引
出孔。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中
所述第一侧表面是取决于所述倾斜角和所述临界TIR角的第一对数螺旋，
所述第二侧表面的所述弯曲部分是取决于所述倾斜角、所述临界TIR角和所述光源的
尺寸的第二对数螺旋，且
所述第二侧表面在所述弯曲部分与所述扁平部分的相交处连续。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中
根据方程式(1)计算所述第一对数螺旋，且
根据方程式(2)计算所述第二对数螺旋。
7.根据权利要求5所述的照明装置，其中所述引出孔在所述第一侧表面上的点沿所述
照明装置的所述光轴具有与所述引出孔在所述第二侧表面的所述扁平部分上的另一点相
同的坐标。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中
所述发射光在所述发射角度范围内的传播的普遍方向相对于所述照明装置的所述光
轴倾斜等于或大于临界TIR角的倾斜角，且
所述第二侧表面是扁平的且沿所述照明装置的所述光轴定向。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述第一侧表面是取决于所述倾斜角和所述
临界TIR角的对数螺旋。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其中根据方程式(1)计算所述对数螺旋。
11.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述引出孔在所述第一侧表面上的点沿所述
照明装置的所述光轴具有与所述引出孔在所述扁平侧表面上的另一点相同的坐标。
12.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一侧表面和所述第二侧表面中的每个
沿正交于所述照明装置的所述光轴的轴和所述发射光在所述发射角度范围内的传播的所
述普遍方向具有平移对称性。
13.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述重新导引角度范围具有比所述发射角度
范围更小的发散度。
14.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光源包括LED管芯。
15.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光源发射白光。
16.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光源和所述光学耦合器的所述输入孔浸
没耦合。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其中所述光源包括磷光体层且所述磷光体层与
所述光学耦合器的所述输入孔浸没耦合。
18.根据权利要求1所述的照明装置，其还包括
光导，其包括沿所述照明装置的所述光轴安置的接收端和相对端，所述接收端被布置
成接收由所述光学耦合器发出的光，所述光导被配置成在前向方向上将在所述接收端处接
收的光引导朝向所述光导的所述相对端；和
光学提取器，其位于所述相对端且被配置成将所述引导光输出到周边环境作为后向方
向上的输出光。
19.根据权利要求18所述的照明装置，其中所述光导的数值孔径使得在所述重新导引
角度范围内从所述光学耦合器接收的光可经由TIR...

【专利技术属性】
技术研发人员：费迪南德·斯基纳哥，
申请(专利权)人：夸克星有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US