專利名稱：引導式光學的光導的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于光學的光導，尤其關于一種供使用發(fā)光二極管(LED) 光源的車輛燈組中使用的光學的光導。
背景技術：
必需使光源盡可能小是一種工業(yè)標準。這節(jié)約了材料成本，并 能夠改善光學成像。與這些需求的爭逐中，可能需要照明照亮大片 區(qū)域，并且利用車輛，在車輛表面上需要基本的可見圖像以便標記 車輛的存在。這些目標在過去通過使用相對大的白熾燈和反光系統(tǒng) 已經(jīng)實現(xiàn)。固態(tài)燈光的到來指明了通過徹底降低光源尺寸來改善這 些系統(tǒng)的方向；然而，仍有一種需求是在廣闊區(qū)域上分布波束形成 照明(beam-forming illumination)，以便更好的照亮車輛。在本領域中， 如果提供這樣的系統(tǒng)而無需使用反射器將是一種進步。在本領域中， 提供一種使用替代光源的燈光系統(tǒng)更是一種進步。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一個方面中，通過提供一種光學的光導實現(xiàn)這些目 的，該光導包括具有輸入窗口的基本堅硬的光傳輸體、遠端、前側(cè)和后側(cè)，光傳輸體在所述前側(cè)上具有基本平滑的外表面和基本透明(clear)的和固態(tài)的內(nèi)部，所述輸入窗口傳輸光線到所述光傳輸體內(nèi)， 所述輸入窗口基本上橫穿發(fā)光二極管光源的縱向軸線延伸；所述光 傳輸體具有在所述前側(cè)和所述后側(cè)之間測量的基本恒定的厚度，所 述光傳輸體通過60到120度的弧度遠離輸入窗口而延伸到擴展部， 擴展部形成了朝向所述遠端延伸的輸出區(qū)域；至少位于所述輸出區(qū) 域內(nèi)的所述后側(cè)形成有多個引導被截取的光線朝向前側(cè)的反射階 梯。根據(jù)上述描述形成的光學的光導能夠永久安裝在車輛內(nèi)并與可 替代光源使用。光學輸出設計的各種變化是可能的，以便獲得裝飾 性和/或?qū)嵱眯皂憫?。附圖簡要說明
圖1是能夠與本發(fā)明使用的光源的平面圖；圖2是能夠與本發(fā)明使用的備選光源的平面圖；圖3是圖1中沿3-3線的截面圖；圖4是本發(fā)明實施例的平面圖；圖5是沿圖4的5-5線的截面圖；圖6是本發(fā)明備選實施例的平面圖；圖7是沿圖6的7-7線的截面圖；圖8是本發(fā)明另一備選實施例的平面圖；圖9是沿圖8的9-9線的截面圖；以及圖IO是適用本發(fā)明的光學的光導的光引導區(qū)域的部分透視圖。實施發(fā)明的最佳模式為了更好理解本發(fā)明，與其它和進一步的目的、優(yōu)點和性能一 起，將結(jié)合上文所述的附圖對下述公開內(nèi)容和所附的權利要求做出 參考說明?，F(xiàn)在參考具有更大特定性的附圖，圖1中顯示了包括理想地適于與本發(fā)明的光學的光導100使用的可替換LED燈組件10。燈10 具有繞著縱向軸線14橫向地排列的基本平坦的收容體12,并且該燈 10包括在其第一表面17上的通孔16。由適合材料如任何金屬最好 是銅或鋁，或是導熱塑料制成的平坦的導熱支撐體18被置于收容體 12內(nèi)。平坦的導熱支撐體18具有前側(cè)20、后側(cè)22和與縱向軸線14 共軸的中心點24。LED 26安裝在前側(cè)20上并且繞著中心點24排列。在圖1所示 的實施例中，陣列是圓形，在圖2所示的實施例中，陣列是線形。 在優(yōu)選模式中，每個陣列中有8個LED 26;然而，實際數(shù)字取決于 光源的最終使用，當然還有單個LED的光線輸出。基底28支撐平坦的導熱支撐體18，并且該基底28根據(jù)需要固 定在收容體12上。優(yōu)選地，基底28也是熱導體，這樣在操作過程 中LED產(chǎn)生的熱量通過基底28到達熱沉(heat sink)30,熱沉30與基 底熱接觸并向收容體外延伸。熱沉30包括多個金屬桿30a，金屬桿30a 的數(shù)量根據(jù)光源的尺寸和功率變化。在優(yōu)選實施例中，光源收容體 直徑為2.5英寸，并能具有約100個金屬桿。桿最好具有0.5英寸的 長度。如果需要，使用散熱片替代桿30a。連接頭32與收容體12形 成，用于接收向LED的電輸入，并且該連接頭32能包含多個電觸點， 這是為現(xiàn)有技術所知道的。上文所述的光源10可認為是完整的單元；但是，也可進行其它 改變以便提高其大眾的接受度。例如，連接器34可提供在表面17上，以便當光源10連接到各 個接收體時減少安裝需求。在優(yōu)選實施例中，連接器適于旋轉(zhuǎn)連接?？商峁┲鞴鈱W器件。例如，圖1、圖2和圖3中，主光學器件36(圖 1和圖3的圓形陣列情況)或36a(圖2的線形陣列情況)可通過光學膠 直4妄接合到LED 26上?，F(xiàn)在參考圖4,顯示了光學的光導100能與可替換燈組件10使用。光導100包括具有輸入窗口 140的基本上堅硬的光傳輸體120、 遠端160、前側(cè)180和后側(cè)200。 光傳輸體120在前側(cè)180上具有 基本平滑的外表面，并且該光傳輸體120具有基本透明和固態(tài)的內(nèi) 部。用于光導體優(yōu)選的材料是透明塑料，最好具有低傳輸損失，如 丙烯酸(acrylic)塑料；然而，如果機械強度和熱強度更重要，建議用 聚碳酸酯。輸入窗口 140傳輸從LED 26接收到的光線到光傳輸體120內(nèi)， 并且該輸入窗口 140基本橫穿發(fā)光二極管(LED)光源26的縱向軸線 121延伸。光傳輸體120具有在前側(cè)180和后側(cè)200之間測量的基本恒定 的厚度，并且該光傳輸體120通過60到120度的弧度，90度優(yōu)選， 遠離輸入窗口 140而延伸到擴展部210，該擴展部210形成朝向遠端 160延伸的輸出區(qū)域220。至少位于輸出區(qū)域220內(nèi)的后側(cè)200形-成有多個反射階梯240， 該反射階梯240引導被截取的光線朝向前側(cè)180。輸出區(qū)域220的前側(cè)180可形成有引導從反射階梯240接收到 的光線到所希望的方向的折射結(jié)構280。為了清楚，折射結(jié)構280僅 在圖10中示出。輸出區(qū)域220的擴展部210包括從輸入窗口 140到遠端160的 表面距離的大約三分之一，而/人輸入窗口 140到遠端160的整個長 度大于IO倍的平均厚度。在圖4和圖5所示的實施例中，光傳輸體120包括多個放射狀 環(huán)繞縱向軸線121排列的指狀體120a。當然，指狀體120a的數(shù)量對 應燈組件10內(nèi)提供的LED的數(shù)量和分布，在這種情況下是8個LED 以圓形分布，這些LED是圖1的燈組件10中的LED。備選地，指狀體120a在平行的行內(nèi)排列，如圖6和圖7所示。 在這種情況下光學的光導100可以與圖2所示的燈組件10使用，其 中LED在平行的行內(nèi)排列。又一實施例如圖8和圖9所示，其中光傳輸體120包括形成作 為繞著縱向軸線121的旋轉(zhuǎn)體的大體上環(huán)形的陣列。因此，提供了一種光學的光導，該光導在結(jié)構上具有廣泛的變 化以便適用特定設計目的。其適應多種光源，除了極好地適用于可 替代LED光源外。輸出區(qū)域能夠變化以便提供大量的光線輸出，這 樣可與固定設計的LED燈使用。盡管已經(jīng)圖示和描述了目前作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但顯然 本領域技術人員可在不脫離所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)做 各種改變和改進。
權利要求
1.一種光學的光導，包括具有輸入窗口的基本堅硬的光傳輸體、遠端、前側(cè)和后側(cè)，所述光傳輸體在所述前側(cè)上具有基本平滑的外表面和基本透明的和固態(tài)的內(nèi)部，所述輸入窗口傳輸光線到所述光傳輸體內(nèi)，所述輸入窗口基本上橫穿發(fā)光二極管(LED)光源的縱向軸線延伸；所述光傳輸體具有在所述前側(cè)和所述后側(cè)之間測量的基本恒定的厚度，所述光傳輸體通過60到120度的弧度遠離所述輸入窗口而延伸到擴展部，所述擴展部形成朝向所述遠端延伸的輸出區(qū)域；至少位于所述輸出區(qū)域內(nèi)的所述后側(cè)形成有多個引導被截取的光線朝向所述前側(cè)的反射階梯。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光學的光導，其特征在于，所述輸出 區(qū)域內(nèi)的所述前側(cè)形成有在所希望的方向引導從反射階梯接收到的 光線的折射結(jié)構。
3. 根據(jù)權利要求1所述的光學的光導，其特征在于，所述光傳 輸體通過約90度的弧度延伸。
4. 根據(jù)權利要求1所述的光學的光導，其特征在于，所述輸出 區(qū)域的擴展部包括從所述輸入窗口到所述遠端的表面距離的三分之
5. 根據(jù)權利要求1所述的光學的光導，其特征在于，從所述輸 入窗口到所述遠端的路徑的距離大于橫跨所述路徑的所述光導的平 均厚度10倍。
6. 根據(jù)權利要求1所述的光學的光導，其特征在于，所述光傳 輸體基本上是繞著所述縱向軸線的旋轉(zhuǎn)體。
7. 根據(jù)權利要求1所述的光學的光導，其特征在于，至少一個 反射階梯具有反射表面，所述反射表面定向成用以引導光線朝向至 少 一個形成在所述前側(cè)上的相應的折射部件。
8. —種光學的光導，包括多個光導指狀體，每個指狀體具有包括輸入窗口的堅硬的光傳 輸元件、遠端、前側(cè)和后側(cè)，所述光傳輸指狀體具有基本平滑的外 表面和基本透明的和固態(tài)的內(nèi)部；所述輸入窗口傳輸光線到所述光傳輸指狀體內(nèi)，所述輸入窗口 的尺寸和形狀被構造成跨越至少 一個發(fā)光二極管光源；所述光傳輸指狀體具有在所述前側(cè)和所述后側(cè)之間測量的基本 恒定的厚度，所述光傳輸指狀體通過60到120度的弧度遠離所述輸 入窗口而延伸到輸出區(qū)域，所述輸出區(qū)域朝向所述遠端延伸；至少位于所述輸出區(qū)域內(nèi)的所述后側(cè)形成有多個引導被截取的 光線朝向所述前側(cè)的反射階梯；并且所述輸出區(qū)域內(nèi)的所述前側(cè)形 成有在指定方向引導從所述反射階梯接收到的光線的折射結(jié)構，所 述各個輸出區(qū)域在公共面內(nèi)被乂于準。
9. 根據(jù)權利要求8所述的光學的光導，其特征在于，所述指狀 體在平行的行內(nèi)排列。
10. 根據(jù)權利要求8所述的光學的光導，其特征在于，所述指狀 體環(huán)繞所述縱向軸線排列。
11. 根據(jù)權利要求10所逸的光學的光導，其特征在于，所述指 狀體相對于所述縱向軸線等距離放射狀間隔。
全文摘要
一種光學的光導，其包括具有輸入窗口的基本堅硬的光傳輸體、遠端、前側(cè)和后側(cè)。光傳輸體在該前側(cè)上具有基本平滑的外表面和基本透明的和固態(tài)的內(nèi)部。輸入窗口傳輸光線到光傳輸體內(nèi)，輸入窗口基本上橫穿發(fā)光二極管(LED)光源的縱向軸線延伸。光傳輸體具有在前側(cè)和后側(cè)之間測量的基本恒定的厚度。光傳輸體通過60到120度的弧度遠離輸入窗口而延伸到擴展部，擴展部形成了朝向遠端延伸的輸出區(qū)域。至少位于所述輸出區(qū)域內(nèi)的后側(cè)形成有多個引導被截取的光線朝向前側(cè)的內(nèi)部全反射階梯。
文檔編號H01L29/22GK101223643SQ200680021987
公開日2008年7月16日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權日2005年6月23日
發(fā)明者T·特斯諾 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司