[发明专利]照明系统及其光注入耦合器

说明书

本申请是申请日为2009年4月1日、申请号为200980115700.2（国际申请号为PCT/US2009/039057）、发明名称为“照明系统及其光注入耦合器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及基于光导的照明系统。

背景技术

光学透明材料（例如，玻璃或透明聚合物）可用作光导来传播光。光导通常包括至少一个适于从光源接收光的表面以及用于反射通过光导传播的光的光学平滑表面。光导的通用实例包括光学的纤维和/或棒、以及平面波导。

光导也可用作照明（即，光照明）系统中的元件。通常的光导具有内反射性的较高折射率的芯以及可任选的设置在芯上的较低折射率的包层。在这些系统中，将光注入（即，以小于或等于光导内反射的临界角的角度进入）到光导的至少一端内并且允许光在位于沿光导长度方向上的预定位置处离开光导。促使光在所需位置处离开光导的方法称作提取技术。多种提取技术造成光以不受控制的方式从光纤中泄漏。这种技术包括将纤维进行相对较陡的弯曲以及移除和/或粗化光导芯或包层的一部分以提供使光逸出的漫射表面。使用沿光纤间隔开的光提取结构（例如，切口）的提取技术也可用于以可控方式从光导中提取光。

然而，在具有相对较大尺寸的照明系统中使用光导已受限于如下难题，即在相对较长的长度上保持合格的、美学上令人愉悦的、并且相当均一的光强度。

发明内容

在一个方面，本发明提供了照明系统，其包括：

m个光导，其能够在m个各自的纵向方向上引导光，所述m个光导中的每一个各自包括芯以及两个光学平滑表面，所述光学平滑表面基本上垂直于m个各自的纵向方向分别对齐；

n个腔体，所述n个腔体中的每一个各自包括开口以及与所述开口相对的反射-透射表面，所述腔体邻近所述光学平滑表面中的两个；以及

n个覆盖件，其分别邻近所述n个腔体进行设置并且封闭所述n个腔体的开口，所述n个覆盖件分别包括与所述n个腔体各自的反射-透射表面进行光通信的n个光源，从所述n个光源发出的任何光的大部分被所述n个腔体各自的反射-透射表面反射并且注入到所述m个光导中，并且从所述n个光源发出的任何光的少部分透射穿过所述n个腔体各自的反射-透射表面并且从所述照明系统中发出；

其中m和n独立地为至少是1的整数。

在一些实施例中，m不小于n。在一些实施例中，m和n均为1。在一些实施例中，所述n个腔体中的至少一些是与所述m个光导中的至少一些一体地形成的。

在一些实施例中，所述n个腔体中的p个基本上容纳在p个各自相邻的光学透射性壳体内，透射穿过所述p个腔体各自的反射-透射表面并且从所述照明系统发出的任何光均穿过各自相邻的光学透射性壳体，p为小于或等于n的正整数。

在一些实施例中，所述m个光导中的至少一个包括光提取元件。在一些实施例中，所述n个光源中的至少一个包括发光二极管。在一些实施例中，所述n个光源中的至少一个包括多个各自具有不同颜色的发光二极管。在一些实施例中，所述n个光源中的至少一个包括光学耦合到灯的光纤。在一些实施例中，所述n个腔体中的至少一个各自包括具有镜面反射性的反射-透射表面。在一些实施例中，所述n个腔体中的至少一个各自包括具有漫反射性的反射-透射表面。在一些实施例中，所述m个光导中的至少一个各自包括柔性芯。在一些实施例中，所述m个光导中的至少一个各自包括有机聚合物。在一些实施例中，所述m个光导中的至少一个还各自包括位于其芯上的包层，所述包层与所述芯相比具有较低的折射率。在一些实施例中，所述n个腔体中的至少一个（例如，一个、大部分或全部）具有相应的反射-透射表面，该表面延伸直至其相应的覆盖件以及相应光导的光学平滑表面。

在另一个方面，本发明提供了光注入耦合器，其包括：

具有第一、第二、和第三开口的光学透射性壳体；

在所述第一、第二、和第三开口之间延伸的导管，所述第一和第二开口中的每一个均适于在保持两者间的腔体的同时来接合至少一个光导的至少两个端部，所述至少两个端部能够在至少第一和第二相应的纵向方向上引导光，所述导管具有邻近所述腔体并且与所述第三开口相对的反射-透射表面，并且所述至少两个端部各自具有在基本上垂直于各自的纵向方向的方向上对齐的光学平滑表面；