具有覆盖层的照明器布置的制作方法

专利名称：具有覆盖层的照明器布置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有用于提供沿目标方向的光通量的多个光源的 照明器布置。
背景技术：
照明器方面的当前趋势是使用多个较小且提供所需覆盖和/或亮度
的光源代替诸如荧光管这样的大的常规光源。由于发光二极管(LED) 领域中的原先和最近的进步和发展，当前，LED是这种小光源的有利 选择，不过未来可能发现其它备选。
然而，现有LED照明器可能具有很多缺点.
例如， 一般而言，对于照明器(包括LED基照明器)的要求是， 其能够提供良好受控、良好定义的均匀光通量，而没有光的无意散布 和/或阻挡。具体而言，照明器将能够遵循例如关于眩光的特定应用要 求。在很多应用中，与眩光相关的要求是，即使从某些倾斜角度观看 照明器时，光通量应均匀且不呈现任意亮点。然而，当诸如在LED基 照明器中使用多个小光源时，这种要求尤其难以满足。
另一问题是散热，其中各个光源处的温度通常倾向于比希望的温 度更高。
在不对光通量造成负面影响的情况下，难以实现多个光源的控制 和供电。
另一问题在于，照明器应能够呈现吸引人的外观。例如，通常希 望照明器应能够呈现符合或甚至适应于使用照明器的环境的离散外 观。

发明内容
本发明的目的是克服或至少消除现有技术中的问题，并提供包括 多个光源(诸如发光二极管(LED))的改善的照明器布置。
本发明由所附独立权利要求限定。优选实施例在从属权利要求和下面的描述及附图中阐明。
因此，根据的一方面，从下面的描述显见的上述和其它目的通过 一种用于提供沿目标方向的光通量的照明器布置来实现，该照明器布
置包括光导；多个光源，布置在所述光导处，用于将光发射到所述 光导内；向外耦合装置，布置在所述光导处且调节为将光引出所述光 导；以及覆盖层，布置在光被引出侧的所述光导的前面，所述覆盖层 设置有至少一个光透明区域，使得从所述光导引出的光被允许经过所 述覆盖层。
此处，沿目标方向的光通量包括很多独立的光线，其中每个射线 可以从目标方向偏离某一角度，诸如高达卯。。较小的偏离意味着较大 准直的光通量，其中完全准直的光通量将至少在理论上对应于0°的偏 离。
光导处的光源和向外耦合装置一般意味着它们至少布置在光导的 主表面之间、光导平面内或甚至在光导中。
覆盖层允许沿目标方向生成照明器的调节的外观，且同时可以在 物理损害和例如灰尘或其它颗粒和/或布置光源的环境中的其它物体导 致不希望的光学接触方面用作光导的保护。这种不希望的光学接触具 有削弱光导能力且导致不希望位置和方向的光的向外耦合的风险。面 对目标方向的覆盖层的表面例如可以设置有匹配照明器所在位置的周 围环境的紋理，例如壁纸，而没有不希望的光学接触的风险。
除了使得光从向外耦合装置经过，透明区域还允许通过向外耦合 装置从光导引出的光的后调节，诸如后准直，即，覆盖层允许光通量 的调节。
因此，覆盖层允许在很多不同照明器应用中使用相同或相似的光 导、光源和向外耦合装置，其中每个应用可具有关于例如外观和/或准 直和/和光通量的方向性的不同要求。这甚至比为不同应用调节光导的 最直接备选是更加希望的，为不同应用调节光导在不对光导和/或向外 耦合能力造成负面影响的情况下是难以实现的，且也将更加昂贵。
而且，除了光透明区域之外，覆盖层可以是阻挡光的。因为光在 不同于透明孔径的位置且经由透明孔径无意耦合出光导的风险降低， 例如，通过在覆盖层中使用不透明和/或光吸收材料完成的阻挡光覆盖 层允许更好的环境调节。当覆盖层在目标方向覆盖光源时，沿目标方
5向的来自这些光源的直接光被阻止且由此眩光要求更加容易满足。这
甚至在边发射LED用于向光导发射光时是有用的，因为这种LED实 际上通常也在其它方向发射少量光。例如，边发射SMD LED—般在 不希望的方向经由"错误，，表面发射10%的光。来自光源的直接光可以 经由透明区域逃逸，然而，这可以通过布置与光导和光源有关的覆盖 层弥补，使得当从例如眩光要求设置的目标方向偏离预定角度的任意 方向观看时，不存在经由透明区域可见的任意光源的光发射部分。
光透明区域可以包括透明材料。这允许光通过，同时灰尘和其它 颗粒难以进入。包括填充有透明材料的覆盖层中通孔的透明区域允许 覆盖层具有均匀表面，因而具有容易维护和保持清洁的照明器布置， 且其中灰尘和颗粒可以被防止经由覆盖层进入而干扰光导。因为光源
(LED)和向外耦合装置相对小，在光导和/或向外耦合装置聚集的极 少或者少量颗粒可能产生干扰和问题，且如果这种颗粒(例如灰尘) 允许累积，则问题更加糟糕。
透明材料可设置有呈现反射性表面的狭缝和/或锯齿形缺口
(indentation )以用于来自向外耦合装置的光的重定向。
狭缝和锯齿形缺口允许有效和简单的制造，例如，空气狭缝或空 气锯齿形缺口可以通过激光切割或压花透明材料形成。当透明材料设 置为层时，狭缝和/或锯齿形缺口可以在同一制造步骤中在多个透明区 域提供。
而且，透明材料可以形成为透镜以用于来自向外耦合装置的光的 重定向。
应当注意，这里，在上下文中，"来自向外耦合装置的光的重定向" 表示来自向外耦合装置的入射光线的重定向，例如，其允许向外耦合 装置提供的光通量的增加或减小的准直和/或重定向。
光透明区域可以包括覆盖层中的孔径，诸如通孔。应当注意覆盖 层可以包括子层，且这种情况下孔径可能涉及一些子层但不一定涉及 全部的子层。孔径的内表面可以是反射性的，以用于来自向外耦合装 置的光的重定向。
孔径可以是在目标方向具有较大开口的漏斗形状。漏斗形或者锥 形孔径具有包含斜面的内表面，该斜面可被调节到向外耦合装置提供 的光通量的准直程度，使得孔径的内表面不被照射。没有或者少量的内表面的照射使得表面不容易看见。小的内开口也对该较小的可见度 有贡献，这进而允许离散照明器。通过为内表面提供光吸收材料和/或 具有与覆盖层的外表面相同外观的材料，孔径可以做得更不容易看见。 而且，漏斗形状允许覆盖层无需不必要地阻挡来自向外耦合装置的光 入射。
当不希望影响向外耦合装置提供的光通量的准直或方向性和/或当 希望特定离散照明器时，内表面一般是非反射性的。然而，漏斗的反 射性内表面可用于重定向来自向外耦合装置的入射光线，这例如允许 向外耦合装置提供的光通量的增加或减小的准直和/或重定向。在这种 情况下，漏斗的斜面当然相应地根据其目的调节.
覆盖层可以具有比光导的厚度大的厚度，优选地约为其1.4倍或更 大。这是在光通量方面防止将光引出光源进而更容易满足眩光要求的 一种方式。而且，例如，当与包括具有线性斜面的反射性内表面的漏 斗形孔径的透明区域相结合时，较厚的覆盖层允许小的遮光角的后准 直。1.4倍厚的覆盖层例如可用于达到60。的遮光角，即，达到光线从 目标方向偏离不大于60。的光通量。
光源可以附接到覆盖层。覆盖层因而可以用作基板，且例如可以 是或者包括印刷电路板PCB。附接到覆盖层的光源允许光源的简单替 换，例如以替换故障光源或调节光为不同颜色或者使其更亮等。
覆盖层可以包括或者至少部分地组成导电体。导电体可以是覆盖 层包括的部分PCB，然而，导体也可以从PCB导线分离，或者除了 PCB导线之外，导体例如是附接到覆盖层的分离导线或者是布置在覆 盖层的子层中的导体。
覆盖层可以包括或至少部分地组成导热层。该导热层(例如金属 层)优选地与光源(诸如LED)或者光导中希望散热和减小局部温度 的其它热产生组件接触。导热层也可以用于导电。
光源优选地是发光二极管(LED)。
光导层可以是光导板。
可能存在光导平面中布置的孔洞中容纳的多个LED,其中至少一 个孔洞具有用于将来自孔洞中任意LED的光耦合到光导中的笫一侧刻 面(facet),以及用于将光耦合出光导的第二相对侧刻面，且其中这些 孔洞被布置，使得所有第一侧刻面面对一个方向。优选地，笫二向外耦合刻面是反射性的且相对于光导平面倾斜。 倾斜的反射元件例如可以依次是棵刻面，空气狭缝和反射器，它们全
都相对于光导平面以约45度布置，在这种情况下，光沿着光导板的法 线的方向耦合出光导。
还优选地，第 一和第二相对刻面之间的孔洞的侧壁被调节以例如 通过全反射(TIR)来反射任意入射光。
因而，来自给定LED的光不能透过另一孔洞，因为第一向内耦合 刻面位于阴影侧，第二向外耦合刻面是反射性的，且剩余侧面通过TIR 反射所有光。因此，没有光由于照明器布置的其它光源处的吸收或散 射而损耗，这确保了好的光效率。而且，光导的厚度(且由此照明器 布置)可以非常小，优选地约3mm或更小，主要由LED本身的厚度 限制。而且，因为仅LED和第二向外耦合刻面必须不透明，照明器布 置的大部分区域可以是透明的，这使得当照明器布置关闭时其更加容 易与环境和谐。透明属性还可以通过在倾斜的反射性向外耦合刻面下 部分地放置LED而增强。
优选地，孔洞根据交错分布布置在光导平面内。更优选地，孔洞 被布置，使得从一行孔洞向内耦合的光将不碰撞下一行孔洞的第二向 外耦合刻面。这允许照明器布置的光混合属性的改善。光导中的光混 合使得该照明器布置对于LED之间的通量和色差以及每平方米少量 LED的故障是鲁棒性的。


现在，将参考附图更加详细地描迷本发明的这些和其它方面，附 图示出了本发明的当前优选实施例。
图la是根据第一实施例的具有覆盖层的照明器布置的透视示意图。
图lb是图la的照明器布置的示意性顶视图。 图lc是图la的照明器布置的示意性侧视图。 图ld是图la的照明器布置的覆盖层中透明区域处的示意性顶视图。
图2a是根据第二实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视图。图2b是图2a的照明器布置的覆盖层中透明区域处的示意性顶视图。
图2c是图2a的照明器布置的示意性顶视图。
图3是具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视图，示意了用以避 免经由覆盖层中透明区域的来自光源的直接光的光源放置。
图4是根据第三实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层中的透明区域被调节到从光导入射的光的准直程度。
图5是根据第四实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层中的透明区域包括反射性表面.
图6是根据第五实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层包括光导处的导热子层。
图7a是根据第六实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中光源附接到覆盖层。
图7b是图7a的覆盖层的示意性底视图。
图8是根据第七实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层是透明的且设置有反射性狭缝。
图9是根据第八实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层包括设置有锯齿形缺口的透明子层和具有孔径的光阻 挡子层。
具体实施例方式
图la是根据第一实施例的具有覆盖层的照明器布置的透视示意 图 覆盖层102布置在光导101的前面且与之附接。图lb是图la的照 明器布置的示意性顶视图，示出了覆盖层102的表面102a。底层的向 外耦合装置106和光源103使用虚线描绘。
存在布置于光导以用于在其中发光的多个光源103。光在光导中传 播和混合且然后通过布置在光导的向外耦合装置106沿目标方向z从 光导引出。光导的材料一般是PMMA或PC。覆盖层102是阻挡光的 但是设置有区域104，该区域对于发射的光是透明的且布置为使得经由 向外耦合装置从光导引出的光经由这些区域穿过.覆盖层具有面对目 标方向z的主表面102a和面对光导的相反的主表面。为了阻挡光，覆 盖层可以包括或由吸收光源发射的光的材料组成。覆盖层一般由塑料制成，但可以是诸如木材、金属等几乎任意类型的材料。
图lc是图la的照明器布置的示意性侧视图且示出了光导101和 覆盖层102的剖面。示例性光线轨迹由虚线箭头表示。图ld是从目标 方向z观看图la的照明器布置的覆盖层102中透明区域104的示意性 顶视图。覆盖层102没有光学接触光导101,因为这种接触可能影响光 导和照明器的功能和效率。光学接触可以通过覆盖层和光导之间的即 使最细小的气隙而得以避免。例如优选地通过在照明器布置周围处的 螺丝钉或夹具附接覆盖层到光导，或者光学接触地或非光学接触地在 光导中没有光的某一点位置附接覆盖层到光导， 一般足以避免覆盖层 和光导之间的有害光学接触。
在图lb中，光源对称地布置在向外耦合装置106之间。此处覆盖 层的透明区域104是圆形的且在向外耦合装置的前面居中。覆盖层具 有面积A且在此处是边长为b和d的矩形。底层光导基本被覆盖层覆 盖。
在图lc中，可以看出，透明区域104包括覆盖层102中通孔形式 的孔径。孔径是沿目标方向具有较大开口的漏斗形状且具有内表面 108。可以看出光源103定位于光导的通孔中。光源优选地是边发射的 低功率LED，诸如低于100mW，即，主要在光导平面内发射光且不沿 与所述光导平面垂直的目标方向z发射光的光源。LED例如可以附接 和电学连接到印刷电路板(PCB)(未示出)，该印刷电路板(PCB) 在附接覆盖层(502)的相对一侧附接到光导(101)。当然，PCB也可 以无光学接触地附接到光导。
向外耦合装置106此处是光导中的漏斗形圆锥凹槽形式的锥形结 构，且覆盖层中的透明区域104相对于光导中的向外耦合装置定位。 向外耦合装置呈现用于在光导中传播的光的反射刻面。为了反射平行 于光导的主表面传输的光且沿目标方向z (即，此处朝向覆盖层和透明 区域)将这些光引出主表面之一，此处刻面相对于目标方向以45°布置。
一般而言，照明器布置的主表面的面积及其边长一般比厚度大， 诸如是厚度的IO倍或者更大，即，光导和覆盖层一般是薄结构。例如， 厚度可以是1-100 mm，边长是0.1-5m且面积是10c迈2至10m2。在某 些应用领域，照明器布置的主表面的面积是几百平方厘米到几平方米， 但是厚度仅是几毫米。例如，当LED用作光源时，光导的厚度可以是1.0-1.5mm且在光导的主表面的每一平方厘米就可能存在一个光源。光 源一般与向外耦合装置相隔大于光导的厚度的距离。例如，当光导是
几毫米厚时，光源一般与向外耦合装置相隔几厘米或更多.相邻的向 外耦合装置一般间隔大于该距离，且相邻的光源同样如此。光导中向 外耦合装置的密度优选地等于或大于光源的密度。
图2a是根据第二实施例的具有覆盖层202的照明器布置的示意性 侧视图且示出了光导201和覆盖层202的剖面。示例性光线轨迹由虚 线箭头示出。
图2b示出了图2a的照明器布置的覆盖层202中透明区域204的 示意性顶视图，且图2c是图2a的照明器布置的顶视图。此处透明区域 204是从目标方向z观看的，且具有矩形剖面。底层向外耦合装置206 在本实施例中为倾斜镜，以虚线绘制。
而且，在本实施例中，覆盖层的透明区域204包括漏斗形孔径。 孔径具有两个相对内表面208a、 208b，且如此定位，即，4吏得通过向 外耦合装置重定向的光允许经过该孔径。光导中的由光源203发射的 光在向外耦合装置206的镜刻面206a中反射，由此导向覆盖层和孔径 204。在所示示例中，每个光源置为更接近一个向外耦合装置。然而， 与每个光源最接近的向外耦合装置屏蔽该光源，使得没有光经由最接 近的向外耦合装置导向孔径。光源布置成主要沿远离最接近的向外耦 合装置且朝向多个远处的向外耦合装置的方向发射光，通孔孔径204 允许光沿目标方向z被引导。在通过远处的向外耦合装置引出之前， 光可以与来自其它光源的光混合。
未示出第二实施例的照明器布置的透视图，即，对应于图1中的 第一实施例示出的视图.然而，考虑所示示例和这些示例之间的共同 特征，将容易理解对于第二实施例而言，对应于图la的透视图看上去 如何。
而且，现在描述关于图2a-2c的照明器布置。标记为IO的照明器 布置包括透明光导板201。光导201的一侧设置有多个孔洞14，每个 孔洞容纳发光二极管(LED) 203。孔洞14可以是穿过光导201的整 个厚度的孔洞或者是光导201 —侧的孔洞。LED 203可以是边发射LED 或倾斜约90度的顶发射LED。而且，LED 203优选地是约60mW的低 功率LED，用于降低照明器布置10的整体功耗。而且，这种LED不
ii产生很多热，这可以减小诸如热沉的热管理装置的需要。而且，这种
LED通常较小，这允许实现较薄的照明器布置10。
在典型的实施方案中，光导201的厚度约为1.2mm，孔洞14的基 本面积约为2.8-3.5x5.5mm，且LED 203约为0.8mm高和2.8mm宽。 每平方厘米的光导201大约提供一个LED 203。应当注意，LED效率 的改善和/或较高功率的LED的使用将允许较大的LED间距，同时保 持照明器布置的光输出相同。
每个孔洞14具有用于耦合来自孔洞14中的LED 203的光到光导 201中的第一向内耦合侧刻面18。在每个孔洞14的相对侧，提供用于 将光耦合出光导201的第二向外耦合侧刻面206。优选地，向外耦合刻 面206是棵刻面，接着是空气狭缝和相对于光导板201的平面以约45 度布置的反射镜，在这种情况，光沿着光导201的法线方向，即此处 的z方向耦合出光导201。大部分入射光将在棵刻面通过全内反射 (TIR)无损耗地反射。剩余光被TIR刻面后的反射镜反射以避免光 进入下一孔洞。取决于应用，向外耦合刻面206可以向外耦合光到光 导201的任意一侧或两侧。向内耦合刻面18和向外耦合刻面206之间 的每个孔洞14的剩余的侧壁22a、 22b调节为例如通过TIR来反射任 意入射光。TIR可以通过使侧壁22平行于光的平均方向适当地定向来 实现。孔洞14还布置成使得所有向内耦合侧刻面18面向一个方向(图 la中的正z方向或"向上")。相应地，所有相对的向外耦合侧刻面206 面对相反的方向(图la中的负z方向或者"向下")。
在照明器布置IO的操作中， 一个LED 203发射的光经由容纳了一 个LED 203的孔洞14的向内耦合侧刻面18耦合到光导201中。光然 后经由某些其它孔洞14的向外耦合侧刻面206直接(如示例性射线轨 迹24a所示)或在被至少一个其它孔洞14的侧壁22反射之后(如示例 性射线轨迹24b所示)耦合出光导201。
因而，来自给定LED203的光将不穿透另一孔洞14,因为向内耦 合侧刻面18处于阴影侧，向外耦合侧刻面206是反射性的且剩余侧壁 22通过TIR来反射所有光。因此，没有光由于照明器布置10的其它 光源处的吸收或散射而损耗，这确保了好的光效率。而且，光导201 (以及因此照明器布置10)的厚度可以非常小，主要由LED203本身 的厚度限制。照明器布置10中的光混合程度除其它因素之外由孔洞14之间的 距离，即，孔洞密度控制。如图la所示，在给定位置进入光导201的 光可以在各种向外耦合侧刻面206退出光导201。如果存在高孔洞密度 (即，孔洞14之间的距离短)，来自给定LED 203的大多数光将通过 向外耦合侧刻面206 (另一孔洞14的)向外耦合，该向外耦合侧刻面 206与给定LED203的向内耦合侧刻面18相对。另一方面，如果孔洞 密度低(即，孔洞14之间的距离长)，来自给定LED 203的光将向外 扩展到很多向外耦合侧刻面206且来自很多LED 203的光将在离开光 导201之前混合。
此外，光混合属性可以通过根据交错分布布置孔洞14来加以改善， 如图la所示。退出的光可以具有偏差范围(departure range)的限制 角度，由此，如果光处于所述范围之外，光将不碰撞最相邻一行的向 外耦合侧刻面206。而是，在耦合出去之前，光被强迫进一步在光导 201中传输，导致光导201的平面内的更多的混合。例如，如果偏差范 围的角度是居中的约80度，45度(如在图la的交错分布中)处的任 意向外耦合侧刻面206将是"不可见的"。偏差范围的角度例如由光导 201的材料的折射率、LED的发射图形和/或孔洞中的准直器(如果存 在)决定。
注意，不是每一个孔洞必须包含LED,某些孔洞例如可仅用于向 外耦合光。而且，有利地并且适宜地，该LED照明器布置是一种定制 的照明器布置，使得可以从较大的照明器布置中剪切出具有理想形状 和尺寸的照明器布置。在这种定制的装置中，LED优选地并联连接。
图3是具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视图，用于说明覆盖 层304怎样可以防止经由覆盖层302中的透明区域304来自光源的直接 光。光导301、光源303、向外耦合装置306和覆盖层302类似于图1 中的描述。当覆盖层是阻挡光的且使用边发射光源诸如边发射类型 LED时，例如，当覆盖层如所示示例中沿目标方向覆盖光源时，经由 不理想的边发射LED的顶面，将仍然直接沿目标方向发射的光被避免。 然而，仍存在光源303向透明区域304发射光(也是向前引导)和经 由透明区域304泄漏光的风险。这可能在光源沿目标方向z和光导平 面xy之间的方向发射光时发生。当该光从目标方向z偏离小于眩光要 求设置的某一角度诸如60。时，这些要求可能难以满足。然而，这类倾斜的直接光可以通过布置覆盖层和透明区域来避免，使得当从覆盖层 的目标方向 一侧以眩光要求设置的角度限制内的角度观看照明器时，
没有光源303的光发射部件305经由透明区域304 (此处是孔径)是可 见的。
在图3a中，虚线351标记了以此处最大可能的偏离角a通过孔径 304的视线。当视线与面对光导的孔径的开口 (此处为点Pi)相切且同 时与沿目标方向的孔径的开口 (此处为尽可能地远离Pi的点P。)相切 时，出现最大可能a角。
当通过所有孔径绘制相应线时，在覆盖层的光导侧，在这些线之 间形成虚拟面积350。该面积代表从目标方向 一侧经由孔径到覆盖层的 相反侧没有直接路径的位置。
容易理解，面积350对应于三维(3d)情形的体积，且面积350 纯粹是用于说明一般性的原理。
通过布置覆盖层302和孔径304使得光源的光发射部件布置在面 积350内，避免了光通量中来自光源的直接光。当覆盖层的厚度增加 和/或当孔径(透明区域)的开口减小和/或当相邻孔径(透明区域)之 间的距离增加时，面积350 (或者3d情形中相应的体积)增加，即存 在用于放置光源的光发射部件的更多位置.
还应当理解，通过保持角度a相对于目标方向恒定，同时保持虚 线仅相切于点Pi，可以形成对应于面积350的备选面积。如果在这种 情况下，角度a是眩光要求设置的角度，则这些要求可以通过布置覆 盖层使得光源的光发射部件位于这些备选面积中来实现，尽管在这种 情况会存在比出现直接光的a更大的角度。
图4是根据第三实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层402中的透明区域404调节到来自光导401的光的准直 (备选地，非准直)程度。在该示例中，向外耦合装置406提供的且 沿目标方向z指向的光通量中的光从目标方向偏离不大于角度e,或者 至少光通量中的大部分光的偏离小于该角度。角度e因而可以看作是 代表光通量的准直程度的准直角度。当平板光导中的光不准直时，光 导条件(全反射，TIR)规定光导中的任意光束角相对于光导平面(xy) 应处于45。度的范围内。当在这种情况且向外耦合装置包括相对于平面 倾斜约45。的反射表面诸如反射镜状表面时，注意e也是约为45。。然而，应当注意，倾斜角度依赖于折射率，例如，在11 = 1.5的光导材料 中，提供反射表面的锥体一般为+/-42。。
此处，透明区域404包括具有线性斜面的漏斗形孔径，该斜面相对 于目标方向z具有倾角P。孔径具有内表面408。孔径具有沿目标方向 的较宽开口 w。和面对光导的较小开口 Wi.倾角p此处至少是准直角e。 这样，在内表面408上没有光或最终只有少量的光。内宽Wi选择为使 得通过向外耦合装置406对准在目标方向的所有或至少大部分光通过 孔径404接收。容易理解，为实现这点，向外耦合装置反射的光在达 到孔径的内开口之前必须传播的距离越远，则内开口必须越宽，即， Wi越大。因此，为了保持孔径小且因而较不可见，覆盖层应尽可能无 光学接触地靠近光导和向外耦合装置布置。在本实施例中，孔径的内 宽Wi大于向外耦合装置的宽度wm。
在另一实施例中，内开口宽度较小且因而某些来自向外耦合装置 的光入射到覆盖层的内表面402b且由此从照明器布置产生的光通量排 除。尽管这减小了效率，在某些应用中例如，当希望小孔径以生成较 不可见照明器或通过其它方法不能实现更少的照射时，这仍是希望的。
为了使得孔径404更不可见，孔径的内表面408可以呈现与覆盖 层的外表面402a相似的外观。例如，当覆盖层的外表面设置紋理例如 以产生吸引人或离散的外观时，孔径的内表面可以设置有相似的紋理。
在另一实施例中，存在入射到孔径的内表面的光，该表面设置有
光吸收层，使得入射光不被反射。这样，尽管倾角p小于准直角e，仍
可以实现孔径的低可见度，但是以经过孔径时某些光损耗为代价。
图5是根据第四实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层502中的透明区域504是漏斗形孔径的形式。漏斗形 孔径具有反射性内表面508。反射性内表面通过使用高反射材料(诸如 反射镜状材料)提供覆盖层的漏斗形孔径内表面形成。反射性内表面 508被布置以用于向外耦合装置506提供的光通量的后准直。类似于图 4的实施例，形成孔径的内开口，使得通过向外耦合装置沿目标方向引 导的所有或至少大部分光被该孔径接收。应当注意，除了内表面设置 有镜状材料之外，图5的照明器布置类似于图2a-2c的布置。
通过向外耦合装置506，此处是以45。布置且在光导的主表面之间 延伸的反射镜，光从光导501引向覆盖层孔径504。光导具有厚度hg
15且覆盖板的厚度是he。漏斗形孔径具有入口宽度Wi和出口宽度W。。示
例性光线轨迹在图5中通过虚线箭头示出。
相对于目标方向(z)具有最大角度的直接射线，即，可以直接经
过孔径而没有反射的射线，具有atan((w。+Wi)/(2hc))度的角度。间接射 线，即，可以反射地经过孔径的射线，具有90 - 2atan((w。-Wi)/(2hc))度 的最大角度。对于有效的准直器设计，这些所谓的遮光角一般约相同， 这导致
(方程式l)<formula>formula see original document page 16</formula>光导中的光不准直时，光导条件(TIR)规定光导中的光束角相对 于光导平面(xy)应处于约45度的范围内。此处，这意味着，粗略地， 为获取所有的向外耦合光，漏斗入口 Wi应至少是2hg。
通过将w尸2hg与方程式1相组合，且使用遮光角方程式之一，结 果是
(方程式2) " = <formula>formula see original document page 16</formula>该方程式示出，例如，当光导和覆盖层具有相同的厚度，即，hc -hg时，仅通过后准直，即，通过具有反射性内表面的孔径，可以获 得66。的遮光角。为了获得60。的遮光角(这是用于办公室照明应用的 典型眩光要求)，覆盖层应是光导的厚度的约1.4倍。
因而，当覆盖层足够厚，诸如是光导厚度的1.4倍或更厚时，这类 后准直可以提供至少沿一个方向的足够的准直程度。
注意，在其它实施例中，例如当覆盖层不用于后准直时，覆盖层 可以比光导层薄。
在另一实施例中，孔径填充有透明材料，并且仍在另一实施例中， 所述孔径没有内反射表面，代替的是，后准直是通过孔径中形成为透 镜的透明材料实现的，
图6是根据第五实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层602包括面对光导601的导热子层612b。该覆盖层还 包括面对目标方向的上子层612a。导热层612b与布置于光导中的通孔中的光源603接触。此处透明区域604是延伸通过子层612a、 612b的 漏斗形孔径，且该孔径填充以光透明材料610。
在备选实施例中，覆盖层由单层导热材料组成.
图7a是根据第六实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中LED光源703附接到覆盖层702。覆盖层因而用作光源的基 板。当覆盖层附接到光导701时，光源放置在光导的凹槽中。类似于 先前的实施例，光源703发射光到光导701中，该光然后通过向外耦 合装置706经由覆盖层中的孔径704对准于目标方向z。孔径放置在沿 目标方向向外耦合装置的前面。
图7b是图7a的覆盖层的示意性底视图。覆盖层设置有导线，用 于附接到覆盖层的光源703的供电和/或控制。导体印刷在覆盖层的内 表面上，且覆盖层因而可以视为至少部分地由印刷电路板(PCB)组 成。
在另一实施例中，导体是附接到覆盖层的引线，且在又一实施例 中，光源设置有经由光导的电连接，且当光源放置在光导凹槽中时光 源是电连接的。
图8是根据第七实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图。光导卯l、光源卯3和向外耦合装置906类似于先前的实施例。不 过，这里，覆盖层902具有光透明材料的性质且光透明区域904包括 覆盖层中的空气狭缝914。覆盖层此处与光导是相同的材料，不过在其 它实施例中，可以是不同的材料。当狭缝914在透明覆盖层材料中形 成时，形成反射性表面908。此处形成狭缝，使得所得的反射性表面以 与结合图5中描述的类似方式后准直通过向外耦合装置卯6引向覆盖 层卯2的光。透明区域卯4包括形成于狭缝914之间的覆盖层的部分 910。来自向外耦合装置的光经过覆盖层的该部分。
图9是根据第八实施例的具有覆盖层的照明器布置的示意性侧视 图，其中覆盖层1002包括设置有锯齿形缺口 1014的透明子层1012b。 光导IOOI、光源1003和向外耦合装置1006类似于第七实施例，不过， 此处，覆盖层中的透明区域1004包括透明子层1012b中的空气锯齿形 缺口 1014而非狭缝。锯齿形缺口 1014例如可以通过压花形成。当锯 齿形缺口 1014在透明覆盖层材料中形成时，形成反射性表面1008。形 成与先前实施例中的狭缝类似的锯齿形缺口 1004，使得所得的反射性表面1008后准直通过向外耦合装置1006引向覆盖层1002的光。不是 仅具有一个透明覆盖层，此处覆盖层1002还包括除了透明区域1004 之外的覆盖透明子层1012b的附加外部非透明子层1012a。非透明覆盖 层1012a在透明区域1004具有孔径。
应当注意，在第三至第八实施例中省略了照明器布置的透视图和 顶视图，即，对应于第一实施例示出的视图。然而，类似于图la-lb 的透视图和顶^L图也可应用于第三至第八实施例。备选地，覆盖层和/ 或光导处的向外耦合装置中的透明区域可以具有类似于图2b的矩形形 状。
根据本发明的照明器布置的应用包括诸如办公照明或气氛或装饰 性照明的室内照明以及诸如建筑物、招牌等照明的室外照明。
尽管在附图和前述说明中详细阐释和描述了本发明，这些阐述和 描述被视为阐释性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实 施例。
例如，在透镜或者覆盖层中的孔径的反射性内表面被布置以用于 不同于后准直的其它类型的后调节(例如可用于光通量的重定向)使 得目标方向改变或者用于扩展光且使得光通量较不准直的实施例中； 在覆盖层中的后准直与光导中和/或光源处直接提供的准直相组合的实 施例；在准直仅在光导中发生和/或在光源处直接发生的实施例中；在 孔径具有平行内表面的实施例中或者在漏斗形孔径没有线性内表面斜 面而是具有曲面的内表面的实施例中；在覆盖层是刚性的、半刚性、 或者柔性的实施例中；在包括覆盖层的照明器布置具有不同于此处描 述的其它形状的实施例中，例如，在照明器布置不具有薄片形状而是 完全或部分弯曲(例如，凸起或凹陷)和/或具有变化的厚度的实施例 中；在光导通过多于一个表面发射光且存在多于一个目标方向的实施 例中；在光导的一个以上的侧存在覆盖层的实施例中；在向外耦合装 置和/或光源布置在光导的其它位置的实施例中；在向外耦合装置具有 其它形状和/或尺寸，呈现或多或少的刻面，呈现不同角度的刻面的实 施例中；在向外耦合装置沿着不同方向反射来自光导的光的实施例中； 在向外耦合装置通过光导的两个或更多个主表面引出光的实施例中； 在向外耦合装置包括本质上不是光导部件的反射部分和/或材料(涉及 或不涉及光导中的凹槽)的实施例中，有可能操作本发明。而且，有
18利地并且适宜地，本发明的照明器布置是一种定制的照明器布置，从 而可以从较大的照明器布置中剪切出具有理想形状和尺寸的照明器布 置。在这种定制的装置中，光源优选地并联连接。
从附图、公开和所附权利要求的学习中，在实践要求保护的本发 明中，本领域技术人员将理解和实现公开的实施例的各种变型例。在 权利要求中，单词"包括"不排除其它元件或步骤，且不定冠词"一，，或 "一个"不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的纯 粹事实并不表示这些措施的组合就没有优越性。权利要求书中的任意
参考符号不应被认为是对范围的限制。
权利要求
1.一种用于提供沿目标方向(z)的光通量的照明器布置，该照明器布置包括光导(101)；多个光源(103)，布置在所述光导处，用于将光发射到所述光导内；向外耦合装置(106)，布置在所述光导处且调节为将光引出所述光导；以及覆盖层(102)，布置在光被引出侧的所述光导的前面，所述覆盖层设置有至少一个光透明区域(104)，使得从所述光导引出的光被允许经过所述覆盖层。
2. 如权利要求l所述的照明器布置，其中除了所述至少一个光透明区域(104)之外，所述覆盖层(102)是阻挡光的。
3. 如前述权利要求中任一项所述的照明器布置，其中所述至少一个光透明区域包括透明材料(510)。
4. 如权利要求3所述的照明器布置，其中所述透明材料(912)设置有呈现反射性表面的狭缝(914),用于来自所述向外耦合装置(906)的光的重定向。
5. 如权利要求3所述的照明器布置，其中所述透明材料(1012b)设置有呈现反射性表面的锯齿形缺口 (1014)，用于来自所述向外耦合装置(1006)的光的重定向。
6. 如权利要求3所述的照明器布置，其中所述透明材料(510)形成为透镜，用于来自所述向外耦合装置(506)的光的重定向。
7. 如权利要求l所述的照明器布置，其中所述至少一个光透明区域(104)包括孔径。
8. 如权利要求7所述的照明器布置，其中所述孔径的内表面(108 )是反射性的，用于来自所述向外耦合装置(106)的光的重定向。
9. 如权利要求7或8所述的照明器布置，其中所述孔径(404)为沿目标方向具有较大开口 (w。)的漏斗形状。
10. 如前述权利要求中任一项所述的照明器布置，其中所述覆盖层(502)具有比所述光导的厚度(hg)大的厚度(hc)，优选地约为。1.4倍或更大。
11. 如前述权利要求中任一项所述的照明器布置，其中所述光源(703)附接到所述覆盖层(702)。
12. 如前述权利要求中任一项所述的照明器布置，其中所述覆盖层(802)包括或者至少部分地组成导电体(820)。
13. 如前迷权利要求中任一项所述的照明器布置，其中所述覆盖层(602)包括或至少部分地组成导热层(612b)。
14. 如前述权利要求中任一项所述的照明器布置，其中所述光源是发光二极管LED。
全文摘要
一种用于提供沿目标方向(z)的光通量的照明器布置，包括光导(101)；多个光源(103)，布置在所述光导处，用于将光发射到所述光导内；向外耦合装置(106)，布置在所述光导处且调节为将光引导出所述光导；以及覆盖层(102)，布置在光被引出侧的所述光导的前面，所述覆盖层设置有至少一个光透明区域(104)，使得从所述光导引出的光被允许经过所述覆盖层。在很多不同的照明器应用中，该覆盖层允许相同或类似光导、光源和向外耦合装置的使用，其中每个应用可以具有例如关于光通量的外观和/或准直和/或方向性的不同要求。
文档编号G02B6/00GK101529290SQ200780038644
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月11日 优先权日2006年10月16日
发明者M·C·J·M·维森伯格, P·H·F·德伦伯格, W·L·伊泽曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司