專利名稱：具有波導(dǎo)板的照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括波導(dǎo)板的照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
其中使用光透射板的照明系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，US2010020531描述了一種背光照明單元，其中光透射板的下表面和上表面分別充當(dāng)光的入射和出射表面，并且用于對光進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的發(fā)光材料膜結(jié)構(gòu)在光入射到所述板上或者從所述板出射的位置處提供。US2010020531中描述的背光照明單元包括:光發(fā)射裝置，其包括被設(shè)置成向上發(fā)射光的發(fā)光二極管；光透射板，其設(shè)置在發(fā)光二極管上方，具有允許光入射于其上的下表面和允許光從其出射的上表面；以及發(fā)光材料膜結(jié)構(gòu)，其包括微粒發(fā)光材料，在光透射板的下表面和上表面中的至少一個上形成。

發(fā)明內(nèi)容
其中耦合光的波導(dǎo)用在許多照明應(yīng)用中。在一些應(yīng)用中，有意義的是具有薄的以及例如也是柔性和順應(yīng)性的波導(dǎo)。然而，將光耦合到薄波導(dǎo)中是相當(dāng)困難的并且可能是低效的。當(dāng)光要從側(cè)表面耦合時，LED的厚度應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)小于波導(dǎo)的厚度，使得將光從側(cè)表面耦合到波導(dǎo)中是困難的。尤其是在使用高功率LED的光和/或較高LED光功率封裝需要耦合到波導(dǎo)中時，可能在波導(dǎo)的邊緣上不存在容納它和/或?qū)⑺蠰ED光高效地耦合到波導(dǎo)中的足夠表面面積。因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種可替換的照明設(shè)備，其優(yōu)選地進(jìn)一步至少部分地消除了上面描述的缺陷中的一個或多個。在這里，建議使用置于這種波導(dǎo)中或頂部上的(透明)發(fā)光材料層。該發(fā)光材料由光源(尤其是LED，例如優(yōu)選地為固態(tài)LED)照射，其將光轉(zhuǎn)換成另一種波長。轉(zhuǎn)換的光可以至少部分地限制在波導(dǎo)中。逃離波導(dǎo)的光可以由另一種發(fā)光顏色轉(zhuǎn)換，直到它也耦合出波導(dǎo)。通過這種方式，可以使用例如發(fā)光材料的組合在波導(dǎo)中產(chǎn)生彩色光以及白色光。白色光或者可以例如通過使用與適當(dāng)發(fā)光材料結(jié)合的紫色LED產(chǎn)生。也可能通過使用與適當(dāng)發(fā)光材料結(jié)合的藍(lán)色LED并且將藍(lán)色光的部分也耦合到波導(dǎo)中而產(chǎn)生白色光。為此目的，具有高透明度的有機發(fā)光材料是良好的候選。耦合到波導(dǎo)中的光可以通過尤其是圖案化的結(jié)構(gòu)(透明的)或者散射顆粒(半透明的)提取以便獲得從整個表面的(均勻)發(fā)射。在提取點處，也可能使用發(fā)光材料來誘導(dǎo)光提取以及附加的光轉(zhuǎn)換。這樣的波導(dǎo)可以用在諸如不引人注目的照明之類的各種不同的應(yīng)用中。建議的波導(dǎo)和所描述的用于波導(dǎo)中的高效光耦合的方法也可以用在諸如裝飾照明、用于氣氛創(chuàng)建的照明以及嵌入式照明應(yīng)用之類的各種不同的應(yīng)用中。建議的照明設(shè)備可以用作天花板燈面板、墻壁燈面板、地板燈面板。波導(dǎo)也可以置于頂部或者環(huán)繞家具或(其他)消費產(chǎn)品。照明技術(shù)也可以用在許多其中使用透明箔的產(chǎn)品中，這些產(chǎn)品例如傘、充氣產(chǎn)品、窗簾等等。因此，在第一方面中，本發(fā)明提供了一種照明設(shè)備，該照明設(shè)備包括:
-透明波導(dǎo)板(在本文中也表示為“波導(dǎo)板”、“波導(dǎo)”或者“板”)，其包括第一表面、相對的第二表面以及第一表面與第二表面之間的邊緣表面，
-光源，其用于朝透明波導(dǎo)板的光內(nèi)耦合表面提供光源光，其中該光源被配置成在與第一表面和第二表面中的一個或多個垂直的方向上提供光源光的至少一部分，并且其中透明波導(dǎo)板進(jìn)一步包括:
-發(fā)光材料，其被配置成將光源光的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射，
-光外耦合裝置，其用于在遠(yuǎn)離第一表面和第二表面中的一個或多個的方向上將發(fā)光材料發(fā)射以及可選地還有光源光作為照明設(shè)備光耦合出透明波導(dǎo)板。利用這樣的照明設(shè)備，可以在使用薄波導(dǎo)板時將高功率耦合到波導(dǎo)板中。此外，可以獲得具有預(yù)定顏色的光。外耦合可以從第一表面和/或第二表面獲得。此外，如果希望的話，所述板可以是柔性的或者可以是彎曲的(特別地，該板的平面可以是彎曲的，即板上不同位置處第一和/或第二表面的法線可能未被布置成平行的)。如上面所指明的，波導(dǎo)板可以是柔性的或剛性的。在一個實施例中，透明波導(dǎo)板是平坦的。在另一個特定的實施例中，透明波導(dǎo)板是彎曲的。在這里，彎曲涉及可能是彎曲的第一表面和/或第二表面(特別地，所述板的平面可以是彎曲的)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，波導(dǎo)板的邊緣也可以是彎曲的，但是也可以是平坦的。邊緣的彎曲可以處于波導(dǎo)板的平面內(nèi)和/或垂直于波導(dǎo)板的平面。波導(dǎo)板可以例如為正方形、矩形、橢圓形、圓形、不規(guī)則形狀(在波導(dǎo)板的平面內(nèi))。術(shù)語“邊緣”涉及波導(dǎo)板的介于第一表面與第二表面之間的那部分。例如在正方形或矩形波導(dǎo)板的情況下，術(shù)語“邊緣”也可以涉及多個邊緣。通常，邊緣將包括反射器，尤其是諸如反射鏡之類的鏡面反射器，以便降低或防止光經(jīng)由邊緣向外耦合。在這里，術(shù)語“板”用來指明波導(dǎo)具有通常遠(yuǎn)大于該板的高度的長度和/或?qū)挾?。術(shù)語板因此不一定意味著“平坦的”(在宏觀尺度上；也參見上文)。為了說明板的方面，第一表面和第二表面在本文中被指明為相對的表面。例如，波導(dǎo)板高度可以處于0.l_20mm的范圍內(nèi)，例如0.l_15mm，并且長度和寬度可以例如為至少0.05m，例如0.3m,比如處于0.05_5m的范圍內(nèi)，比如0.l_2m。本發(fā)明適合于具有小于5mm的高度的薄波導(dǎo)，更適合于具有小于Imm的高度的波導(dǎo)，并且最適合于具有小于0.5mm的厚度的波導(dǎo)。利用本發(fā)明，可以將高強度耦合到波導(dǎo)中，而沒有需要厚波導(dǎo)的缺點。薄波導(dǎo)由于柔性和/或設(shè)計方面和/或成本的原因而可以受青睞。光源的光通常經(jīng)由第一表面和/或第二表面耦合到波導(dǎo)中。在一個實施例中，光源光經(jīng)由第一表面或第二表面耦合到波導(dǎo)中。波導(dǎo)板可以包括選自包括透明有機材料(支持)的組的一種或多種材料，例如選自以下組的一種或多種材料，該組包括PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(樹脂玻璃或有機玻璃)、乙酸丁酸纖維素(CAB)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS (聚二甲基硅氧烷)和COC (環(huán)烯烴共聚物)。然而，在另一個實施例中，波導(dǎo)板可以包括無機材料。優(yōu)選的無機材料選自這樣的組，該組包括玻璃、(熔融)石英、透明陶瓷材料和硅樹脂。特別優(yōu)選的是PMMA、透明PVC或玻璃作為用于波導(dǎo)兀件的材料。在本文中，術(shù)語“透明”可以尤其涉及對于具有選自可見波長范圍的波長的光具有90-100%范圍內(nèi)的光透射的波導(dǎo)板。在本文中，術(shù)語“可見光”尤其涉及具有選自380-780nm范圍的波長的光。透射可以通過在垂直輻射下將特定波長的具有第一強度的光提供給波導(dǎo)并且將在透射通過材料之后測量的該波長的光的強度與該特定波長處提供給材料的光的第一強度關(guān)聯(lián)起來而確定(也參見化學(xué)和物理學(xué)CRC手冊第69版的E-208和E-406，1088-1989)。應(yīng)當(dāng)指出的是，由于存在發(fā)光材料，波導(dǎo)板可以是彩色的(也參見下文)。在本文中，術(shù)語“光源”可以涉及一個光源，但是在一個實施例中也可以涉及多個光源。特別地，光源為固態(tài)光源(無機LED)。在一個實施例中，光源為具有從Imm2至50 mm2的范圍內(nèi)的面積的基于LED的3W (或更高)光發(fā)射表面。光源特別地被配置成生成光源光(即尤其是在使用照明設(shè)備期間)。光源光可以具有任何顏色，但是對于白色光應(yīng)用而言，光源光尤其可以選自UV和藍(lán)色波長范圍。光源可以具有任何形狀并且在一個實施例中也可以包括多個半導(dǎo)體元件。假設(shè)白色光應(yīng)用，即照明設(shè)備光為白色，光源光可以例如為UV，一種或多種發(fā)光材料將UV光的至少一部分轉(zhuǎn)換成RGB光和/或其他顏色，并且可選地一種或多種發(fā)光材料將轉(zhuǎn)換的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成其他的發(fā)光材料發(fā)射。光源光也可以是藍(lán)色的，一種或多種發(fā)光材料將藍(lán)色光的至少一部分轉(zhuǎn)換成黃色以及可選地還有紅色光，或者轉(zhuǎn)換成綠色和紅色光和/或其他顏色，并且可選地一種或多種發(fā)光材料將轉(zhuǎn)換的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成其他的發(fā)光材料發(fā)射。尤其是當(dāng)使用了藍(lán)色光源時，優(yōu)選的是利用光源發(fā)射表面與波導(dǎo)板之間的接觸將藍(lán)色光的部分耦合到波導(dǎo)中。因此，在一個優(yōu)選的實施例中，發(fā)光二極管表面于是光學(xué)耦合到波導(dǎo)的表面以便將光耦合到波導(dǎo)中(并且可以彼此物理接觸)。當(dāng)在光源與波導(dǎo)板之間使用了發(fā)光材料時，尤其是在使用了藍(lán)色光源時，光源優(yōu)選地與應(yīng)當(dāng)與波導(dǎo)光學(xué)接觸的發(fā)光材料光學(xué)接觸。尤其是當(dāng)光源被配置成生成藍(lán)色光時以及當(dāng)不存在散射時，光源與波導(dǎo)(或者當(dāng)發(fā)光材料布置在光源與波導(dǎo)之間時與發(fā)光材料)光學(xué)接觸。也可能使用改變?nèi)肷涔夥较虻呐c波導(dǎo)光學(xué)接觸的諸如漫反射器之類的反射元件將藍(lán)色光耦合到波導(dǎo)中。這樣的反射器于是布置在波導(dǎo)板的下游。來自光源的藍(lán)色光耦合到波導(dǎo)板中且在反射器的方向上行進(jìn)，并且然后通過漫反射器向后耦合到波導(dǎo)中(也參見下文)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，可以應(yīng)用不同的發(fā)光材料組合，即可以應(yīng)用多種發(fā)光材料(作為混合物和/或處于不同的區(qū)域中，也參見下文)。另外，可以應(yīng)用多個光源，其被配置成在(基本上)等波長處或者在另一個實施例中在兩個或更多(充分)不同的波長處生成發(fā)射。原則上，可以(一起)應(yīng)用UV和藍(lán)色光源。也可以應(yīng)用在其他可見波長處發(fā)射的光源，但是所述光源提供的光的至少一部分由一種或多種發(fā)光材料轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射。如上面所指明的，光源被配置成朝光內(nèi)耦合表面提供光。透明波導(dǎo)板首先接收光源光的表面(即第一下游波導(dǎo)表面)被指明為內(nèi)I禹合表面。光從波導(dǎo)板逃逸的表面在本文中也可以被指明為外耦合表面。應(yīng)當(dāng)指出的是，表面可以處于內(nèi)耦合表面的一個位置以及外率禹合表面的另一個位置。通常，提供給波導(dǎo)板的光束的光軸垂直于光內(nèi)耦合表面。如上面所指明的，光內(nèi)耦合表面通常是第一表面或第二表面，但是可能的是具有一個或多個被配置成經(jīng)由第一表面將光源光耦合到波導(dǎo)板中的光源以及一個或多個被配置成經(jīng)由第二表面將光源光耦合到波導(dǎo)板中的光源。因此，特別地，光源被配置成在與第一表面和第二表面中的一個或多個垂直的方向上提供光源光的至少一部分。由于第一表面和第二表面通常是平行的，因而光源通常被配置成在與第一表面和第二表面垂直的方向上提供光源光的至少一部分。應(yīng)當(dāng)指出的是，波導(dǎo)板可以是彎曲的(也參見上文)，并且光源通常局部地被配置成在與第一表面和第二表面垂直的方向上提供光源光的至少一部分，但是光源可能不是相互平行排列。透明波導(dǎo)板進(jìn)一步包括發(fā)光材料。因此，透明波導(dǎo)板為透明發(fā)光波導(dǎo)。該透明發(fā)光波導(dǎo)可以例如包括透明聚合物基質(zhì)，該基質(zhì)比如包括PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(樹脂玻璃或有機玻璃)、乙酸丁酸纖維素(CAB)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS (聚二甲基硅氧烷)和COC(環(huán)烯烴共聚物)，其中(分子地)散布了有機發(fā)光分子(例如二萘嵌苯衍生物、氟硼熒、青藍(lán)和二酮吡咯并吡咯等等)、發(fā)光納米顆粒和發(fā)光量子點(比如InPXdSe等等)中的一個或多個。透明發(fā)光波導(dǎo)也可以包括諸如立方Y(jié)AG:Ce3+之類的透明發(fā)光陶瓷，例如其中Y至少部分地用像Sc、Gd或Lu那樣的其他金屬代替，并且Al至少部分地被Ga代替，如本領(lǐng)域中已知的(也參見上文關(guān)于透明發(fā)光材料的引用)。因此，波導(dǎo)可以包括具有散布于其中的諸如有機發(fā)光分子、發(fā)光納米顆?；虬l(fā)光量子點等等之類的發(fā)光材料的透明聚合物，并且在另一個實施例中，波導(dǎo)可以包括透明發(fā)光陶瓷，其中該陶瓷為波導(dǎo)和發(fā)光材料。透明發(fā)光波導(dǎo)可以在不同區(qū)域中包括超過一種透明聚合物基質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，也可以應(yīng)用這樣的發(fā)光材料中的一種或多種的組合。發(fā)光材料被配置成轉(zhuǎn)換光源光的至少一部分。這表明存在至少一種類型的發(fā)光材料，其將光源光的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射。然而，也可以存在轉(zhuǎn)換光源光的至少一部分和/或發(fā)光材料發(fā)射的至少一部分的其他發(fā)光材料。特別地，發(fā)光材料為下轉(zhuǎn)換器，即它將光(尤其是光源光)轉(zhuǎn)換成具有比利用其激發(fā)發(fā)光材料(通過光源光和/或發(fā)光材料發(fā)射)的光更長的(平均)波長的發(fā)光材料發(fā)射。發(fā)光材料可以用來將光耦合到波導(dǎo)中，但是發(fā)光材料也可以用來將光耦合出波導(dǎo)板。特別地，發(fā)光材料的部分至少被配置成將光耦合到波導(dǎo)板中。也可以利用(非發(fā)光)外耦合裝置執(zhí)行外耦合，也參見下文。在一個特定的實施例中，光源和發(fā)光材料被配置成生成白色照明設(shè)備光。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，這也包括其中應(yīng)用了多個光源的實施例和/或其中應(yīng)用了多種發(fā)光材料(不管處于何種配置，也參見下文)的實施例。為了獲得白色光，其他元件的布置/配置也可能是相關(guān)的，例如選自由下述構(gòu)成的組的一個或多個:發(fā)光材料的空間布置，反射元件的空間布置，光源光的光束角度，透明波導(dǎo)的折射率，等等。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇那些參數(shù)以便最優(yōu)化光內(nèi)耦合和/或最優(yōu)化希望的光的希望的外耦合。本文的術(shù)語白色光對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。它尤其涉及具有一定相關(guān)色溫(CCT)的光，所述相關(guān)色溫介于大約2000K與20000K之間，尤其是2700-20000K，并且特別地處于離BBL (黑體軌跡)的大約15 SDCM (顏色匹配的標(biāo)準(zhǔn)偏差)內(nèi)，特別地處于離BBL的大約10 SDCM內(nèi)，甚至更特別地處于離BBL的大約5 SDCM內(nèi)。這里術(shù)語“包括”可以涉及其中發(fā)光材料包含于波導(dǎo)板中的實施例，但是也可以涉及其中發(fā)光材料在第一表面上和/或第二表面上的實施例。因此,在一個實施例中，發(fā)光材料包含于透明波導(dǎo)板中。例如，發(fā)光材料可以散布在波導(dǎo)板中。此外或者可替換地，發(fā)光材料可以在分子水平上分布在波導(dǎo)板中。例如，納米顆?？梢陨⒉荚诨诰酆衔锏牟▽?dǎo)板中，但是可替換地或者此外，有機染料分子可以混合在基于聚合物的波導(dǎo)板的聚合物中。此外，也可以應(yīng)用發(fā)光材料的一種或多種布置的組合，例如某種發(fā)光材料在波導(dǎo)板中并且某種發(fā)光材料在波導(dǎo)板的第一表面和/或第二表面上(也參見下文)。在一個特定的實施例中，透明波導(dǎo)板包括發(fā)光材料的非均勻分布。例如，在一個實施例中，透明波導(dǎo)板包含一個或多個包括發(fā)光材料的離散透明區(qū)域。例如，這樣的離散區(qū)域可以是包括發(fā)光材料的層。這些層可以彼此鄰近，但是也可以彼此遠(yuǎn)離。因此，在一個實施例中，透明波導(dǎo)板包含多個包括發(fā)光材料的離散透明區(qū)域。所述多個離散區(qū)域可以具有不同的發(fā)光屬性。應(yīng)當(dāng)指出的是，離散區(qū)域可以包括多種發(fā)光材料。波導(dǎo)板內(nèi)的離散區(qū)域是透明的，并且因此允許透射所述光(光源光和/或發(fā)光材料光)的至少一部分。特別地，發(fā)光材料布置在光源的光束的路徑上。特別地，發(fā)光材料布置在光源光的逃逸錐中，并且可選地可以延伸到該錐之外。在這樣的實施例中，從波導(dǎo)板逃逸的未經(jīng)轉(zhuǎn)換的光被最少化。因此，在一個實施例中，發(fā)光材料至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。特別地，發(fā)光材料可以不僅布置在光源的逃逸角內(nèi)，但是也可以延伸到該角度之外。如上面所指明的，在一個實施例中，照明設(shè)備進(jìn)一步包括第一反射元件，該第一反射元件布置在透明波導(dǎo)板的下游，與光源相對，并且被配置成將光源光和發(fā)光材料光中的一個或多個的至少一部分向后反射到透明波導(dǎo)板中。因此，從光源光的傳播來看，光離開光源且在內(nèi)耦合表面(特別地為第一表面或第二表面)處進(jìn)入透明波導(dǎo)并且將在相對表面(特別地為第二表面或第一表面)的方向上行進(jìn)。當(dāng)透明波導(dǎo)中的光未被向后反射時，光的部分可以從透明波導(dǎo)逃逸。因此，在一個實施例中，與光源正對但是在波導(dǎo)的另一側(cè)布置反射元件。該反射元件可以被配置成向后反射所有光，但是在一個實施例中也可以被布置成向后反射光的部分(例如由于其面積小于光束)。該反射元件通常為改變光的方向的元件，例如漫反射元件?？梢源嬖诹硗獾姆瓷湓?，特別地以便促進(jìn)大量的全內(nèi)反射。當(dāng)使用反射元件以便將藍(lán)色光的部分耦合到波導(dǎo)中時，該反射元件優(yōu)選地為改變來自源的方向的元件，例如漫反射器。此外，該反射器需要與波導(dǎo)光學(xué)接觸。特別地，反射元件可以至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。通過這種方式，大多數(shù)光可以耦合到波導(dǎo)板中。在一個特定的實施例中，反射元件延伸到該角度之外以便最少化從波導(dǎo)板的逃逸。措詞“上游”和“下游”涉及相對于來自光生成裝置(在這里特別地為光源)的光的傳播的物品或特征的布置，其中相對于來自光生成裝置的光束內(nèi)的第一位置，更靠近光生成裝置的光束內(nèi)的第二位置在“上游”，并且更遠(yuǎn)離光生成裝置的光束內(nèi)的第三位置在“下游”。代替發(fā)光材料包含于波導(dǎo)板中的是或者除此之外，透明波導(dǎo)板可以在第一表面和第二表面中的一個或多個上包括一個或多個包含發(fā)光材料的離散區(qū)域。再一次地，這些離散區(qū)域可以包括層，但是在另一個實施例中也可以包括點等等。這些層可以彼此鄰近，但是也可以彼此遠(yuǎn)離。因此，在一個實施例中，透明波導(dǎo)板在第一表面和第二表面中的一個或多個上包含多個包括發(fā)光材料的離散透明區(qū)域。所述多個離散區(qū)域可以具有不同的發(fā)光屬性。應(yīng)當(dāng)指出的是，離散區(qū)域可以包括多種發(fā)光材料。波導(dǎo)板的第一表面和第二表面中的一個或多個上的離散區(qū)域可以是透明的，并且因此允許透射所述光(光源光和/或發(fā)光材料光)的至少一部分，但是不必是透明的。當(dāng)?shù)谝缓?或第二表面上的離散區(qū)域透明時，優(yōu)選地使用反射元件以便將發(fā)光材料光和/或光源光的至少一部分向后反射到波導(dǎo)板中。因此，當(dāng)離散區(qū)域透明時，光源光和/或發(fā)光材料光的部分可能太早地從波導(dǎo)板和發(fā)光材料逃逸。因此，在其中所述一個或多個離散區(qū)域中的至少一個透明的實施例中，透明波導(dǎo)板可以進(jìn)一步包括第二反射元件，該第二反射元件被配置成將發(fā)光材料發(fā)射和光源光中的一個或多個的至少一部分向后反射到透明波導(dǎo)板中。例如，可以局部地分別獲得波導(dǎo)板、具有發(fā)光材料的透明離散區(qū)域和反射元件的堆疊。在一個特定的實施例中，與光源正對但是在波導(dǎo)的另一側(cè)布置這樣的發(fā)光材料區(qū)域和反射元件。該反射元件可以被配置成向后反射所有光，但是在一個實施例中也可以被布置成向后反射光的部分(例如由于其面積小于該位置處的光束)。該反射元件通常為漫反射元件?？梢源嬖诹硗獾姆瓷湓貏e地以便促進(jìn)大量的全內(nèi)反射。在其中透明波導(dǎo)板在第一表面和第二表面中的一個或多個上包括一個或多個包含發(fā)光材料的離散區(qū)域的又一個特定的實施例中，所述一個或多個離散區(qū)域中的至少一個被配置成將發(fā)光材料發(fā)射和光源光中的一個或多個的至少一部分向后散射到透明波導(dǎo)板中。在這樣的實施例中，光源光和/或發(fā)光材料光被向后散射到波導(dǎo)板中。在這樣的實施例中，可能不必在具有發(fā)光材料的離散區(qū)域上提供第二反射元件，因為這些離散區(qū)域可以不是透明的。在一個實施例中，照明設(shè)備包括多個具有不同發(fā)光屬性的離散區(qū)域(在第一和/或第二表面上)。所述多個離散區(qū)域可以具有不同的發(fā)光屬性。應(yīng)當(dāng)指出的是，離散區(qū)域可以包括多種發(fā)光材料(例如發(fā)光材料混合物)。波導(dǎo)板的第一和/或第二表面上的離散區(qū)域可以是透明的，并且因此可以允許透射所述光(光源光和/或發(fā)光材料光)的至少一部分，但是也可以是反射/散射的(也參見上文)。特別地，發(fā)光材料布置在光源的光束的路徑上。特別地，發(fā)光材料布置在光源光的逃逸錐中，并且可選地可以延伸到該錐之外。在這樣的實施例中，從波導(dǎo)板逃逸的未經(jīng)轉(zhuǎn)換的光被最少化。因此，在一個實施例中，發(fā)光材料至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。特別地，發(fā)光材料可以不僅布置在光源的逃逸角內(nèi)，而且也可以延伸到該角度之外。
取決于希望的應(yīng)用，光可以經(jīng)由第一表面或經(jīng)由第二表面或者經(jīng)由這兩個表面從波導(dǎo)向外耦合。因此，在一個實施例中，第一表面為光內(nèi)耦合表面，并且光外耦合裝置中的一個或多個被配置成在遠(yuǎn)離第二表面的方向上將發(fā)光材料發(fā)射和可選地還有光源光I禹合出透明波導(dǎo)板，并且可替換地或者此外，第一表面為光內(nèi)耦合表面，并且光外耦合裝置中的一個或多個被配置成在遠(yuǎn)離第一表面的方向上將發(fā)光材料發(fā)射和可選地還有光源光I禹合出透明波導(dǎo)板。光外耦合裝置可以僅僅是波導(dǎo)的粗糙化的第一和/或第二表面。光外耦合裝置可以是本領(lǐng)域中已知的結(jié)構(gòu)。光外耦合裝置可以被波導(dǎo)板包含，但是可替換地或此外也可以在第一表面和/或第二表面內(nèi)，或者可替換地或此外在第一表面和/或第二表面上。例如，可以在波導(dǎo)板內(nèi)使用散射顆粒和/或可以應(yīng)用第一表面和/或第二表面處的不規(guī)則性。例如，可以應(yīng)用凹槽和/或(其他)凹口以便幫助波導(dǎo)中的光向外耦合到波導(dǎo)的外部。光外耦合裝置可以被布置(例如圖案化)成促進(jìn)光的均勻外耦合。在一個實施例中，散射顆粒包括發(fā)光材料。例如在“基本上所有的光”或者“基本上平行”中的本文的措詞“基本上”應(yīng)當(dāng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。措詞“基本上”也可以包括具有“整個”、“完全”、“全部”等的實施例。因此，在實施例中，也可以移除形容詞基本上。在適用的情況下，措詞“基本上”也可以涉及90%或者更高，例如95%或者更高，特別地99%或者更高，甚至更特別地99.5%或者更高，包括100%。措詞“包括”也包含其中措詞“包括”表示“由……組成”的實施例。此外，說明書和權(quán)利要求書中的措詞第一、第二、第三等等用于區(qū)分相似的元件并且不一定用于描述連續(xù)的或者按時間先后的順序。應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣使用的措詞在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的，并且本文描述的本發(fā)明實施例能夠以不同于本文所述或所示的順序操作。除別的以外，本文的設(shè)備是在操作期間加以描述的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會清楚的是，本發(fā)明并不限于操作方法或者操作中的設(shè)備。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述實施例說明了而不是限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下將能夠設(shè)計出許多可替換的實施例。在權(quán)利要求書中，置于括號之間的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為限制了權(quán)利要求。動詞“包括”及其變體的使用并沒有排除存在權(quán)利要求中未陳述的元件或步驟。元件之前的冠詞“一”并沒有排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于經(jīng)過適當(dāng)編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以由同一硬件項實施。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載了特定的措施這一事實并不意味著這些措施的組合不可以加以利用。


現(xiàn)在，將僅僅通過實例的方式參照示意性附圖描述本發(fā)明的實施例，在附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記指明相應(yīng)的部分，并且在附圖中:
圖1a-1e示意性地繪出了具有波導(dǎo)的照明設(shè)備的一些方面；
圖2a_2f示意性地繪出 了本發(fā)明的照明設(shè)備的一些實施例；以及 圖3a_31示意性地繪出了本發(fā)明的照明設(shè)備的一些另外的實施例。
附圖不一定符合比例。
具體實施例方式圖1a示意性地繪出了包括波導(dǎo)200的照明設(shè)備1，該波導(dǎo)具有第一表面201、第二表面202和邊緣表面203。波導(dǎo)200為在這里是平坦的板，具有高度h。照明設(shè)備I進(jìn)一步包括光源300，該光源將光提供給邊緣表面203以便將光源300的光源光301耦合到波導(dǎo)200 中。波導(dǎo)200越薄，即h減小，光的內(nèi)耦合可能變得困難。因此，本發(fā)明建議如后續(xù)的附圖中所示，尤其是在與第一表面201和第二表面202中的一個或多個垂直的方向上經(jīng)由另一個內(nèi)耦合表面提供光。下文中示意性地繪出的本發(fā)明的實施例被描繪成具有恒定的h。通常，h在整個波導(dǎo)板200上是恒定的，但是在一個特定的實施例中，h也可以變化。圖1b示意性地繪出了包括透明波導(dǎo)板200的照明設(shè)備100的一個實施例，該透明波導(dǎo)板具有第一表面201、相對的第二表面202以及介于第一表面與第二表面202之間的邊緣表面203。照明設(shè)備100進(jìn)一步包括光源300 (例如LED)，該光源用于朝透明波導(dǎo)板200的光內(nèi)稱合表面210提供光源光301,其中光源300被配置成在與第一表面201和第二表面202中的一個或多個垂直的方向上提供光源光301的至少一部分。光內(nèi)耦合表面210在這里為第一表面201。透明波導(dǎo)板200進(jìn)一步包括被配置成將光源光301的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射401的發(fā)光材料400。該發(fā)光材料400可以允許可選地與光源光301 —起地生成白色光。透明波導(dǎo)板200進(jìn)一步包括光外耦合裝置220，該光外耦合裝置用于在遠(yuǎn)離第一表面201和第二表面202中的一個或多個的方向上將發(fā)光材料發(fā)射401和可選地還有光源光301作為照明設(shè)備光101耦合出透明波導(dǎo)板200。在該示意性附圖中，僅僅繪出了一個光源300，并且僅僅示意性地繪出了幾個光外耦合裝置220。此外，舉例而言，照明設(shè)備光101向外率禹合到兩個方向，即遠(yuǎn)離第一表面201的方向和遠(yuǎn)離第二表面202的方向。然而,光外率禹合裝置和諸如反射元件之類的其他光學(xué)元件(參見下文)可以被配置成讓作為照明設(shè)備光101的光僅僅向外耦合到一個方向。舉例而言，這里的照明設(shè)備光101看起來包括光源光301和發(fā)光材料光401。例如，前者可以是藍(lán)色光并且后者可以是黃色光，由此可以獲得白色照明設(shè)備光101。發(fā)光材料可以分布在整個波導(dǎo)板上。例如，波導(dǎo)板可以包括具有散布于其中的諸如量子點之類的發(fā)光材料的透明聚合物板?；蛘?，波導(dǎo)板可以包括具有分子地散布于其中的發(fā)光染料的聚合物基質(zhì)?；蛘?，波導(dǎo)板200可以包括透明發(fā)光陶瓷材料。圖1b示意性地繪出了這樣的實施例，其中發(fā)光材料均勻地分布。代替圖lb，圖1c示意性地示出了一個實施例，其中發(fā)光材料非均勻地分布在波導(dǎo)板200上。圖1c示意性地繪出了一個實施例，其中發(fā)光材料400至少存在于波導(dǎo)板200的用光源300的光源光301直接照射的那個部分中。光源光301的相當(dāng)部分可以在波導(dǎo)200內(nèi)由發(fā)光材料400轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料光401。通過這種方式，轉(zhuǎn)換的光至少部分地限制在波導(dǎo)中(并且隨后至少部分地向外耦合)。如該圖中所示，發(fā)光材料400至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。然而，發(fā)光材料也可以被布置成延伸到光源光的逃逸角之外。
在圖1b-1c中，如從側(cè)面所看見的那樣示意性地繪出了波導(dǎo)板200。從上面看(觀看第一或第二表面)，可以發(fā)現(xiàn)不同的形狀，這取決于希望的應(yīng)用和/或取決于希望的模型。例如，可以獲得圓形、橢圓形、矩形、三角形、多邊形等等。舉例而言，圖1d示意性地繪出了正方形波導(dǎo)板200。應(yīng)當(dāng)指出的是，整個邊緣用附圖標(biāo)記203指明。圖1e示出了本發(fā)明的工作原理的一個實施例。當(dāng)不管入射光束的方向地輻照具有發(fā)光材料的波導(dǎo)板時，在諸如有機分子和量子點之類的發(fā)光實體隨機散布時，發(fā)光材料中的各向同性發(fā)射發(fā)生。由于具有發(fā)光材料的波導(dǎo)板的透明性質(zhì)，在臨界角Θ。之上發(fā)射的光將限制在具有發(fā)光材料的波導(dǎo)板內(nèi)。處于臨界角(41.83° )錐內(nèi)的光將逃離波導(dǎo)(該錐因此為臨界角的2倍，在這種情況下n=l.5: 2*41.83° )。在該實例中，對于發(fā)光材料假設(shè)折射率η為1.5并且計算出發(fā)光層中轉(zhuǎn)換的光的26%逃離這些層(13%從底部并且13%從頂部)，留下74%進(jìn)行全內(nèi)反射。臨界角以及因而所述光限制非常依賴于(發(fā)光)材料的折射率。臨界角與折射率的關(guān)系依照臨界角=arCsin(l/n)給出，其中η為波導(dǎo)板(具有發(fā)光材料(量子點、有機染料分子、分子地散布在基質(zhì)中的納米顆粒或者透射發(fā)光陶瓷))的折射率，并且與發(fā)光材料的界面為空氣。耦合到波導(dǎo)板中的能量等于sqrt{l_l/(n*n)}，其中η如上限定。隨著折射率的增加，臨界角表現(xiàn)出減小，從而將更多的光限制到波導(dǎo)板(具有發(fā)光材料)中。當(dāng)這樣的發(fā)光材料置于透明波導(dǎo)板頂部或者之內(nèi)(并且與波導(dǎo)板光學(xué)接觸)時，取決于波導(dǎo)板的折射率，或多或少的光將耦合到波導(dǎo)中。特別地，透明波導(dǎo)板200可以包括例如選自以下組的透明聚合物基質(zhì)，該組包括PE (聚乙烯)、ΡΡ (聚丙烯)、ΡΕΝ (聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(ΡΜΑ)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(樹脂玻璃或有機玻璃)、乙酸丁酸纖維素(CAB)、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS (聚二甲基硅氧烷)和COC (環(huán)烯烴共聚物)，其中散布了有機發(fā)光分子(例如二萘嵌苯衍生物、氟硼熒、青藍(lán)和二酮吡咯并吡咯)、發(fā)光納米顆粒和發(fā)光量子點(比如InP、CdSe)中的一個或多個。可替換地，波導(dǎo)板200可以包括透明發(fā)光陶瓷。圖2a再次示意性地繪出了照明設(shè)備100的一個實施例，其中透明波導(dǎo)板200包括發(fā)光材料400的非均勻分布，在這里為包括發(fā)光材料400的離散透明區(qū)域450的形式。當(dāng)受光源光301照射時，發(fā)光材料中發(fā)射的光可以在波導(dǎo)200內(nèi)行進(jìn)，并且在光外耦合裝置220處，光可以從波導(dǎo)200耦合出去。因此，通過這種方式，轉(zhuǎn)換的光至少部分地限制在波導(dǎo)中(并且隨后至少部分地耦合出去)。舉例而言，波導(dǎo)板200在邊緣處包括反射器230。邊緣處的反射器230通過實例示出并且不一定在該實施例中或者在本文示意性地繪出的其他實施例中存在。此外，反射器可以例如存在于區(qū)域450所在的第二表面202處。同樣地，反射器可以在第一表面處存在于區(qū)域450的位置處，但是這樣的反射器可以對于光源光301是透明的并且對于發(fā)光材料光是反射的。在前一實施例中，離散區(qū)域450為具有發(fā)光材料400的邊緣層或邊緣部分。然而，離散區(qū)域450也可以是波導(dǎo)板200內(nèi)的離散層。圖2b中示意性地示出了一個實例。這樣的層可以例如包括散布在有機物(聚合物基質(zhì))中的有機染料或者透明發(fā)光陶瓷材料(參見例如序列號為N0.10/861, 172的美國專利申請(US2005/0269582)、序列號為N0.11/080，801 的美國專利申請(US2006/0202105)、W02006/097868、W02007/080555、US2007/0126017和W02006/114726)。離散區(qū)域450可以例如具有薄片或膜的形狀。圖2c示出了這樣的配置，其中發(fā)光材料400置于與其光學(xué)接觸的波導(dǎo)板200頂部并且置于波導(dǎo)與光源之間。發(fā)光材料400在第一表面201上被布置成離散區(qū)域250,例如層。在這里，具有發(fā)光材料的離散區(qū)域250是透射的。由發(fā)光材料轉(zhuǎn)換的光源光301進(jìn)入波導(dǎo)200并且可以向外耦合(到別處)。通過這種方式，轉(zhuǎn)換的光至少部分地限制在波導(dǎo)中(并且隨后至少部分地耦合出去)。在圖2b和圖2c的兩個實施例中，發(fā)光材料400舉例而言至少布置在光源300上方的光源光的逃逸角內(nèi)。然而，發(fā)光材料也可以被布置成延伸到光源光的逃逸角之外。這例如是圖2c的示意性地繪出的實施例中的情況。圖2d示意性地繪出了一個實施例，其中透明波導(dǎo)板包括用附圖標(biāo)記450(1)-450(4)示意性地指明的多個離散區(qū)域450，例如每個區(qū)域包括發(fā)光材料400。在這里，發(fā)光材料400非均勻地分布在波導(dǎo)板200上。所述多個離散區(qū)域450可以具有不同的發(fā)光屬性。在左側(cè)和在中間，分別繪出了兩個不同的非鄰近的離散區(qū)域450(1)和450(2)，并且在右邊分別繪出了兩個不同的鄰近的離散區(qū)域450(3)和450 (4)，例如包括不同發(fā)光材料(混合物)的兩個層。發(fā)光材料區(qū)域450(2)由光源300的光源光301直接照射，并且處于光源300的光源光301錐的臨界角內(nèi)。圖2e不意性地繪出了一個實施例，其中透明波導(dǎo)板200在第一表面201和第二表面202中的一個或多個上包括一個或多個包含發(fā)光材料400的離散區(qū)域250。在這里，舉例而言，這樣的離散區(qū)域中的三個250 (I)-250 (3)在第二表面202上提供并且一個250 (4)在第一表面201上提供。第一離散區(qū)域250 (I)可以例如是散射的。因此,波導(dǎo)板200內(nèi)的光不在第一離散區(qū)域250 (I)處從波導(dǎo)板逃逸，而是至少部分地被散射和/或至少部分地被轉(zhuǎn)換。更精確地說，部分可能從波導(dǎo)板200逃逸。該部分可以在離散區(qū)域250(1)中至少部分地被轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射401，其除別的方式以外向后散射到波導(dǎo)板200中。第二離散區(qū)域250(2)可以例如是透明的。由于存在反射元件251 (在這里也指明為第二反射元件)，光向后反射到波導(dǎo)板200中。因此，在這里基本上也沒有光可以(總的說來)離開波導(dǎo)板200。第三離散區(qū)域250(3)舉例而言也可以是包含區(qū)域250的透明發(fā)光材料，具有被配置成將發(fā)光材料發(fā)射401和/或光源光301向后反射到透明波導(dǎo)板200中的第二反射器251。圖2f示意性地繪出了一個實施例，其再一次地具有嵌入到透明波導(dǎo)板200內(nèi)的離散區(qū)域450。在該實施例中，第二離散區(qū)域450(2)包括TOLC (即聚合物分散液晶)。PDLC例如在W02006043196中進(jìn)行了描述。在I3DLC散射模式中，諸如LED之類的光源200的例如藍(lán)色光由I3DLC元件中的發(fā)光材料400轉(zhuǎn)換成例如紅色光。在I3DLC透明模式中，來自諸如LED之類的光源200的例如藍(lán)色光由I3DLC元件頂部的發(fā)光層轉(zhuǎn)換成例如黃色光。通過這種方式，可以獲得顏色可調(diào)波導(dǎo)板200?？梢允褂玫钠渌汕袚Q元件包括但不限于電潤濕元件、液晶凝膠(LC-gel)或者其他基于液晶的技術(shù)。此外，也可以使用多個或像素化元件。照明設(shè)備100可以進(jìn)一步包括控制器500，該控制器在該實施例中也可以用來控制roLC，但是該控制器通?？梢员慌渲贸煽刂乒庠?00的強度和/或光源200的顏色。因此，雖然未在其他示意性附圖中繪出，但是依照本發(fā)明的每個照明設(shè)備可以包括控制光源200的強度和/或光源200的顏色的控制器500。
圖3a示意性地示出了一個特定的實施例。在這里為固態(tài)發(fā)光二極管的光源300光學(xué)耦合到波導(dǎo)200。在該布置中，二極管發(fā)射的在臨界角之上的光301耦合到波導(dǎo)中。發(fā)光材料區(qū)域250的尺寸被選擇成使得發(fā)光材料區(qū)域的尺寸落在臨界角內(nèi)，從而來自光源300(在這里為LED)的光被發(fā)光材料400吸收,該光于是被轉(zhuǎn)換成另一種波長，因此作為光轉(zhuǎn)換的結(jié)果，它也變得部分地耦合到波導(dǎo)板200中。這利用從區(qū)域250離開發(fā)光材料400進(jìn)入波導(dǎo)200的箭頭指明。光源光301可以例如為藍(lán)色光，并且發(fā)光材料光可以例如為黃色或者紅色+綠色光。在這里，發(fā)光材料400被示為置于波導(dǎo)板200頂部的元件或區(qū)域(例如層)，但是它也可以是波導(dǎo)內(nèi)的區(qū)域(參見其他實施例，例如圖1c和圖2b)。圖3b示出了又一個實施例，其中諸如漫反射器之類的反射器231置于具有發(fā)光材料400 (在這里為第一發(fā)光材料400 (I))的區(qū)域250之上，并且不與具有發(fā)光材料區(qū)域250的波導(dǎo)板200光學(xué)接觸。該配置注意到逃離第一發(fā)光材料400 (I)的轉(zhuǎn)換的光。該光向大的角度漫反射，并且再次耦合到波導(dǎo)200中。通過這種方式，轉(zhuǎn)換的光至少部分地限制在波導(dǎo)中(并且隨后至少部分地耦合出去)。再次耦合到波導(dǎo)200中，它可以由第二發(fā)光材料400(2)吸收，并且部分地耦合到波導(dǎo)板200中，從而進(jìn)一步提高光耦合的效率。第一發(fā)光材料400 (I)可以例如為黃色或綠色發(fā)光材料，并且第二發(fā)光材料400 (2)可以例如為橙色或紅色發(fā)光材料。在這里，區(qū)域250中的發(fā)光材料400被示為置于波導(dǎo)頂部的元件，但是它也可以是波導(dǎo)內(nèi)的區(qū)域(參見其他實施例，例如圖1c和圖2b)。圖3c示出了又一個實施例。在該實施例中，圓形漫反射器(在這里也用附圖標(biāo)記231指明)置于逃逸錐內(nèi)以便與波導(dǎo)200光學(xué)接觸。由該漫反射器漫反射的光可以耦合到波導(dǎo)200中。仍然落入錐內(nèi)的反射的光由區(qū)域250 (在這里在第一面201上)中的發(fā)光材料400轉(zhuǎn)換成另一種波長，并且部分地(再次)耦合到波導(dǎo)板200中。在這里，發(fā)光材料400被示為置于波導(dǎo)板200頂部(在這里為第一面210)的元件，但是它也可以是波導(dǎo)內(nèi)的區(qū)域(參見其他實施例，例如圖1c和圖2b)。圖3d示意性地繪出了一個實施例，其中反射鏡230用來引導(dǎo)波導(dǎo)板200內(nèi)的光。應(yīng)當(dāng)指出的是，該示意性地繪出的實施例可以用在任何所描述的且示意性地繪出的實施例中。特別地，使用了第一反射元件231，其被布置在透明波導(dǎo)板200的下游，與光源300相對并且被配置成將光源光301的至少一部分向后反射到透明波導(dǎo)板200中。第一表面201和/或第二表面202處的另外的反射器230可以具有相似的功能，但是第一反射元件231特別地具有以下功能:至少部分地防止光源光301和/或發(fā)光材料光401從相對于光源300的相對表面直接逃逸。應(yīng)當(dāng)指出的是，例如在圖2e中，離散區(qū)域250(2)上的、被布置成與光源300相對的第二反射元件251也可以被認(rèn)為是第一反射元件，因為盡管被布置成與光源300相對,該兀件也被配置成將光源光301和/或發(fā)光材料光401的至少一部分向后反射到波導(dǎo)板200中。第一表面201和/或第二表面202處的另外的反射器230可以比所描繪的更小或更大。邊緣處的反射器可以存在或者可以不存在(也參見上文)。在該實施例中，發(fā)光材料400可以例如均勻地分布在整個波導(dǎo)板200上。圖3e示意性地繪出了分別布置在第二表面202上、波導(dǎo)200內(nèi)或者第一表面201處的光外耦合裝置220的一些可能的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，光外耦合裝置220的形狀和位置僅僅通過實例的方式指明。
圖3f示意性地繪出了一個實施例，其中第一表面201為光內(nèi)耦合表面，并且其中光外耦合裝置220中的一個或多個被配置成在遠(yuǎn)離第一表面201的方向上將發(fā)光材料發(fā)射401以及可選地還有光源光301作為照明設(shè)備光101耦合出透明波導(dǎo)板200。圖3g示意性地繪出了一個實施例，其中照明設(shè)備100包括多個光源300。舉例而言，對于所述多個光源300，示出了多個伴隨的第一反射元件231。發(fā)光材料400可以特別地處于由區(qū)域450指明的、利用光源光301直接照射的區(qū)塊內(nèi)，但是也可以延伸到逃逸錐(逃逸角)之外。圖3h示意性地繪出了一個實施例，其中照明設(shè)備100包括多個光源300。舉例而言，對于所述多個光源300，示出了多個伴隨的包括區(qū)域250的發(fā)光材料。優(yōu)選地，其區(qū)塊與照射該區(qū)塊的光源300的逃逸錐一樣大或者比它更大。如該圖中所示，發(fā)光材料400至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。然而，如同樣在這里示出的，發(fā)光材料也可以被布置成延伸到光源光的逃逸角之外。圖3i示意性地繪出了圓形的照明設(shè)備100。設(shè)備100從上面示出，第一反射元件231處于中心。未不出的光源從下面福照波導(dǎo)板200,并且光源光301和/或發(fā)光材料光401被向后反射到波導(dǎo)板200中。圖3j也示意性地繪出了圓形的照明設(shè)備100。設(shè)備100從上面示出，發(fā)光包括區(qū)域250、發(fā)光材料400處于中心。未不出的光源從下面福照波導(dǎo)板200,并且光源光301和/或發(fā)光材料光401稱合到波導(dǎo)板200中。原則上，波導(dǎo)板200可以具有任何形狀，甚至是彎曲的。圖3k中示出了一個實例。應(yīng)當(dāng)指出的是，同樣在這樣的實施例中，光源300被配置成在與第一表面201和第二表面202中的一個或多個(在這里因此為兩個表面201、202)垂直的方向上提供光源光301的至少一部分。法線η被示出。光源光(束)301的光軸(未示出)因此可以基本上平行于(這里的)第一和第二表面201、202的法線η。在這里，看起來光源300被配置成在與第一表面201和第二表面202垂直的方向上提供光源光301的至少一部分，但是光源300不是相互平行排列(由于透明波導(dǎo)板200的彎曲)。在該示意性地繪出的實施例中，波導(dǎo)板200的高度在基本上整個波導(dǎo)板200上是相同的。在這些實施例中，在波導(dǎo)內(nèi)或頂部使用發(fā)光材料以便將光耦合到波導(dǎo)中。在該示意性地繪出的實施例中，波導(dǎo)板200的平面是彎曲的。也可以使用超過一個波導(dǎo)板200。圖31示意性地繪出了這樣的實施例，其中應(yīng)用了用附圖標(biāo)記200(1)和200(2)指明的多個波導(dǎo)板200。所述多個板200中的一個或多個可以在波導(dǎo)板內(nèi)(或頂部)包括發(fā)光材料400。不同板200內(nèi)的發(fā)光材料(混合物)可以是相同的或者可以是不同的。
權(quán)利要求
1.一種照明設(shè)備(100)，包括: -透明波導(dǎo)板(200),其包括第一表面(201)、相對的第二表面(202)以及第一表面與第二表面(202 )之間的邊緣表面(203 )， -光源(300 )，其用于朝透明波導(dǎo)板(200 )的光內(nèi)耦合表面(210)提供光源光(301)，其中該光源(300)被配置成在與第一表面(201)和第二表面(202)中的一個或多個垂直的方向上提供光源光(301)的至少一部分，并且其中透明波導(dǎo)板(200)進(jìn)一步包括: -發(fā)光材料(400),其被配置成將光源光(301)的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射(401)， -光外稱合裝置(220),其用于在遠(yuǎn)離第一表面(201)和第二表面(202)中的一個或多個的方向上將發(fā)光材料發(fā)射(401)以及可選地還有光源光(301)作為照明設(shè)備光(101)耦合出透明波導(dǎo)板(200)。
2.依照權(quán)利要求1的照明設(shè)備(100)，其中發(fā)光材料包含在透明波導(dǎo)板中。
3.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中透明波導(dǎo)板包括透明聚合物基質(zhì)，其中散布了有機發(fā)光分子、發(fā)光納米顆粒和發(fā)光量子點中的一個或多個。
4.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中透明波導(dǎo)板包括諸如立方Y(jié)AGiCe3+之類的透明發(fā)光陶瓷，其中Y可以部分地用像Sc、Gd或Lu那樣的其他金屬代替，并且其中Al可以部分地被Ga代替。
5.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中發(fā)光材料400至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。
6.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，進(jìn)一步包括第一反射元件(231)，該第一反射元件布 置在透明波導(dǎo)板的下游，與光源(300)相對，并且被配置成將光源光和發(fā)光材料光中的一個或多個的至少一部分向后反射到透明波導(dǎo)板中。
7.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中反射元件(231)至少布置在光源上方的光源光的逃逸角內(nèi)。
8.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中光源(300)與波導(dǎo)(200)光學(xué)接觸。
9.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中透明波導(dǎo)板(200)在第一表面(201)和第二表面(202)中的一個或多個上包括一個或多個包含發(fā)光材料(400)的離散區(qū)域(250)。
10.依照權(quán)利要求9的照明設(shè)備(100)，其中所述一個或多個離散區(qū)域(250)中的至少一個被配置成將發(fā)光材料發(fā)射(401)和光源光(301)中的一個或多個的至少一部分向后散射到透明波導(dǎo)板中。
11.依照權(quán)利要求9-10中任何一項的照明設(shè)備(100),包括多個具有不同發(fā)光屬性的離散區(qū)域(250)。
12.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中第一表面(201)為光內(nèi)耦合表面，并且其中光外耦合裝置(220)中的一個或多個被配置成在遠(yuǎn)離第二表面(202)的方向上將發(fā)光材料發(fā)射(401)和可選地還有光源光(301)耦合出透明波導(dǎo)板(200)。
13.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中第一表面(201)為光內(nèi)耦合表面，并且其中光外耦合裝置(220)中的一個或多個被配置成在遠(yuǎn)離第一表面(201)的方向上將發(fā)光材料發(fā)射(401)和可選地還有光源光(301)耦合出透明波導(dǎo)板(200)。
14.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中光源和發(fā)光材料被配置成生成白色照明設(shè)備光。
15.依照前面的權(quán)利要求中任何一項的照明設(shè)備(100)，其中透明波導(dǎo)板(200)是彎曲的 。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種照明設(shè)備，該照明設(shè)備包括(a)透明波導(dǎo)板(200)，其具有第一表面(201)、相對的第二表面(202)以及第一表面與第二表面之間的邊緣表面；(b)光源(300)，其用于朝透明波導(dǎo)板的光內(nèi)耦合表面提供光源光，被配置成在與第一表面和第二表面中的一個或多個垂直的方向上提供光源光的至少一部分。透明波導(dǎo)板進(jìn)一步包括發(fā)光材料(400)，其被配置成將光源光的至少一部分轉(zhuǎn)換成發(fā)光材料發(fā)射；以及光外耦合裝置(220)，其用于在遠(yuǎn)離第一表面和第二表面中的一個或多個的方向上將發(fā)光材料發(fā)射以及可選地還有光源光作為照明設(shè)備光耦合出透明波導(dǎo)板。
文檔編號G02B6/00GK103168260SQ201180051954
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者R.A.M.?？嗣诽? R.G.F.A.維比克, T.范博梅 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司