光導(dǎo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及照明工程。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于改變光源的光分布圖 案的光導(dǎo)，所述光源可以例如是但不必需是發(fā)光二極管"LED"。
【背景技術(shù)】
[0002] 由光源產(chǎn)生的光的分布在某些應(yīng)用中是很重要的，甚至是關(guān)鍵的。該光源可以例 如是但不必須是發(fā)光二極管"LED"、白熾燈、或者氣體放電燈。圖Ia所示的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù) 的用于改變光源102的光分布圖案的示例性光導(dǎo)101的剖視圖。由光源102發(fā)射的一些光 束在圖Ia中用短劃線箭頭描繪。光導(dǎo)101可以關(guān)于圖Ia所示的幾何線120旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。該 幾何線120平行于坐標(biāo)系199的Z軸。光導(dǎo)101由折射率大于一的透明材料制成。該光導(dǎo) 包括：具有用于光源的位置的第一端部103 ;與該第一端部相對(duì)的第二端部104 ;以及在第 一和第二端部之間的外表面105。外表面105被成形為提供用于將光朝向第二端部104反 射的全反射。有關(guān)上述類型光導(dǎo)的不便之處在于，未被外表面105反射的光線被透明材料 所衰減。圖Ib所示的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于改變光源112的光分布圖案的另一個(gè)示例性 光導(dǎo)111的剖視圖。由光源112發(fā)射的一些光束在圖Ib中用短劃線箭頭描繪。光導(dǎo)111 可以關(guān)于圖Ib所示的幾何線121旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。光導(dǎo)111是碗狀元件，其具有：包括用于光源 112的位置的第一端部113 ;與第一端部相對(duì)的第二端部114 ;以及位于碗狀元件的內(nèi)表面 上的反射層115。在該情形中，光線沒有被任何透明材料所衰減，但與圖Ib所示的光導(dǎo)相關(guān) 的不便之處在于，需要將反射層115設(shè)置在碗狀元件的內(nèi)表面上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 下面提供簡(jiǎn)化的概要，以便提供各個(gè)發(fā)明實(shí)施例的某些方面的基本理解。該概要 不作為本發(fā)明廣泛的概述。其既不用于指定本發(fā)明的關(guān)鍵或者決定性部件，也不是用于描 繪本發(fā)明的范圍。下面的概要僅僅是以簡(jiǎn)化的形式說明本發(fā)明的某些構(gòu)思，作為本發(fā)明實(shí) 施例詳細(xì)說明的序言。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于改變光源的光分布圖案的新型光導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的光 導(dǎo)包括由具有大于一的折射率的透明材料制成的透明元件，該透明元件包括：
[0005] 第一端部，器具有用于光源的位置，
[0006] 第二端部，器與第一端部相對(duì)，
[0007] 在第一和第二端部之間的外表面，以及
[0008] 內(nèi)部通道，器不包含透明材料且從第一端部延伸至第二端部。
[0009] 該內(nèi)部通道包括始于第一端部的第一部分以及延伸到第二端部的第二部分。第一 部分被成形為將落在第一部分的壁上的光的至少一部分引導(dǎo)到透明材料中，并且朝向外表 面引導(dǎo)，并且外表面被成形為提供用于將所述光的所述至少一部分朝向第二端部反射的全 反射。在由第一和第二端部之間的距離限定的第一方向上，內(nèi)部通道的第二部分與第一部 分至少一樣長(zhǎng)，并且第二部分被形成為使得：
[0010] 當(dāng) L 彡 LI 時(shí)，W/L 彡 Wl/Ll，（I)
[0011] 其中，L是在第一方向上距第一端部的距離，W是在離第一端部距離L處且在與第 一方向垂直的第二方向上測(cè)量的內(nèi)部通道的寬度，Ll是第一部分的在第一方向上的長(zhǎng)度， 并且Wl是在離第一端部Ll距離處且在與第二方向上測(cè)量的第一部分的寬度，并且內(nèi)部通 道的第一部分的壁限定截錐體。
[0012] 由于當(dāng)距第一端部的距離L增加時(shí)，例如距光源的距離增加時(shí)，根據(jù)等式（1)，第 二部分的寬度的下限增加，已經(jīng)穿過第一部分而沒有落在第一部分的壁上的光到達(dá)第二端 部，而不落在第二部分的側(cè)壁上。因此，已經(jīng)穿過第一部分而沒有落在第一部分的壁上的光 不受到由透明材料所引起的衰減的影響。另一方面，由上述外表面提供的全反射能夠被利 用。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，還提供一種新型的光導(dǎo)系統(tǒng)，其包括根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)以及用于將 來自光導(dǎo)的第二端部的光準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，還提供一種新型的照明器裝置，其包括至少一個(gè)光源以及至少一個(gè) 根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)。該至少一個(gè)光源可以包括例如一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管"LED"。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的的示例性而非限制性的實(shí)施例的光導(dǎo)是可以例如通過模鑄來制造 的單塊透明材料。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種新型的模具，其具有適于通過模鑄來制造上述單 塊透明材料的形式。
[0016] 本發(fā)明的一些示例性而非限制性的實(shí)施例由所附的從屬權(quán)利要求描述。
[0017] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下具體示意性實(shí)施例的說明，本發(fā)明不同的示意性而非限制性 實(shí)施例，無論是結(jié)構(gòu)還是操作方法，及其另外的目的和優(yōu)勢(shì)，將會(huì)得到更好地理解。
[0018] 在本文中所使用的動(dòng)詞"包括"和"具有"是開放性的限定，其既不排除又不要求未 列舉部件的存在。除非有特殊聲明，在從屬權(quán)利要求中所列舉的部件可以互相自由地結(jié)合。
【附圖說明】
[0019] 將參考附圖更具體地解釋本發(fā)明的示例性而非限制性實(shí)施例以及它們的優(yōu)勢(shì)，其 中：
[0020] 圖Ia和Ib是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)的剖視圖，
[0021] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖，
[0022] 圖3a和3b示意了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)，
[0023] 圖3c和3d示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖，
[0024] 圖4a和4b示意了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)，
[0025] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖，
[0026] 圖6a示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖，
[0027] 圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖，
[0028] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)系統(tǒng)的剖視圖，并且
[0029] 圖8a和8b示意了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的照明器裝置。
[0030] 圖Ia和Ib已經(jīng)在本申請(qǐng)的【背景技術(shù)】部分進(jìn)行解釋。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖，該光導(dǎo)用于改變光源 202的光分布圖案，所述光源202能夠例如是但不必須是發(fā)光二極管"LED"、白熾燈或者氣 體放電燈。圖2中所示的剖面是沿著與坐標(biāo)系299的x-z平面平行的截面截取的。該光導(dǎo) 包括透明元件215,其由具有大于一的折射率的固體透明材料制成。該透明材料可以例如 是丙烯酸塑料、聚碳酸酯、光學(xué)硅酮或者玻璃。透明元件215的生產(chǎn)方法可以是例如模鑄。 該透明元件包括：第一端部203,該第一端部203包括用于光源202的；與第一端部相對(duì)的 第二端部204 ;在第一和第二端部之間的外表面205 ;以及內(nèi)部通道206,該內(nèi)部通道206不 具有透明材料，并且從第一端部延伸到第二端部，如圖2所示。內(nèi)部通道206包括始于第一 端部203的第一部分207以及延伸到第二端部204的第二部分208。第一部分被成形為將 落在該第一部分的壁上（fall to)的光的至少一部分引導(dǎo)到透明材料中，并且朝向外表面 205引導(dǎo)。因此，內(nèi)部通道的第一部分207的壁作為聚光器起作用。外表面205被成形為提 供用于將所述光的所述至少一部分朝向第二端部204反射的全反射。在圖2中，落在內(nèi)部 通道的第一部分207的壁上并且被外表面205反射的光束中的一些用短劃線箭頭表不。
[0032] 內(nèi)部通道206的第二部分208至少與第一部分207 -樣長(zhǎng)，并且第二部分被成形 為使得：
[0033] 當(dāng) L 彡 Ll 時(shí)，W/L 彡 W1/L1，
[0034] 其中L是距第一端部的距離，W是在離第一端部距離L處的內(nèi)部通道的寬度，Ll是 第一部分的長(zhǎng)度，并且Wl是在離第一端部距離Ll處的第一部分的寬度。第一部分207的長(zhǎng) 度Ll能夠借助于始于光源202并且接觸（touch)內(nèi)部通道的壁而沒有穿過內(nèi)部通道的壁 的直線來限定。所述直線和內(nèi)部通道的壁之間的接觸點(diǎn)209確定第一部分207的長(zhǎng)度Ll， 如圖2所示。從圖2中可以看出，穿過第一部分207而沒有落在第一部分的壁上的光到達(dá) 第二端部204,而沒有落在第二部分208的壁上。在圖2中，穿過第一部分207而沒有落在 第一部分的壁上的光束中的一些用點(diǎn)劃線箭頭表示。內(nèi)部通道206有利地關(guān)于與第一和第 二端部之間的距離平行的幾何線220對(duì)稱。
[0035] 圖3a和3b示意了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)301。圖3b示出了沿著圖 3a中所示的線A-A截取的剖面的示意圖。在這一示意性情形中，光導(dǎo)301的透明元件315 關(guān)于內(nèi)部通道的幾何中心線320基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，其中該幾何中心線與透明元件315的第 一和第二端部之間的距離L2平行。在圖3中，幾何中心線平行于坐標(biāo)系399的Z軸。
[0036] 在圖3a和3b中示意的示例性光導(dǎo)中，內(nèi)部通道306的第二部分308的壁限定了 朝向第二端部304開口的截錐體。內(nèi)部通道的第一部分307的壁限定了另一個(gè)截錐體，該 另一個(gè)截錐體朝向第二端部開口，并且具有錐角φ?，該錐角φ?比由第二部分308的壁限定 的截錐體的錐角Φ2小。
[0037] 第一部分307的圓錐體形狀提供了例如下面的優(yōu)勢(shì)：通過調(diào)整錐角φ?，能夠調(diào)整 光導(dǎo)301產(chǎn)生的光分布圖案。此外，在其中光導(dǎo)301通過模鑄來制造的情形中，第一部分 307的圓錐體形狀促進(jìn)在鑄造之后將光導(dǎo)從模具脫離。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的照明裝置包括光導(dǎo)301和光源302。該光源302大 體上是點(diǎn)形式的光源，其能夠例如是發(fā)光二極管"LED"。
[0039] 圖3c示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖。該光導(dǎo)的透明元件315 關(guān)于內(nèi)部通道306的幾何中心線320旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。內(nèi)部通道306的第二部分308的壁限定朝 向第二端部304開口且具有錐角Θ 2的截錐體。內(nèi)部通道的第一部分307的壁限定朝向第 一端部303開口且具有錐角Θ 1的另一個(gè)截錐體。
[0040] 圖3d示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的剖視圖。該光導(dǎo)的透明元件315 關(guān)于內(nèi)部通道306的幾何中心線320旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。在這一示例性情形中，內(nèi)部通道306在其 第一端部303處具有斜面部325,如圖3d所示。
[0041] 圖4a和4b不意了根據(jù)本發(fā)明的不例性實(shí)施例的用于改變光源402的光分布圖案 的光導(dǎo)401。圖4b示