[发明专利]使用光导的照明系统和照明方法

说明书

照明系统使用侧光式波导。底部具有细长的光提取特征的集合以用于将光从光导朝向反射器耦出，该反射器将光反射回到光导中。光导的顶面充当照明系统的输出。在一些实例中，它具有细长的射束成形特征的集合，该细长的射束成形特征与光提取5特征的集合基本上正交地延伸以用于离开顶面的光的射束成形。

技术领域

本发明涉及使用光导来限定光输出的照明系统。

背景技术

光导（也称为波导）通过利用该光导提供全内反射来捕捉光。这通过控制光进入光导的角度以及具有合适折射率的材料的选择来实现，该折射率必须高于典型地为空气的周围材料的折射率。

用于显示器的后照明和前照明的侧光式光导是众所周知的，并且它们是廉价的和鲁棒的。

已知的侧光式光导被设计成提供跨越光导整个表面的光输出的最大均匀性。

图1示出侧光式光导10的示意性图像。光导包括波导材料，例如具有顶面10a、底面10b和侧边缘10c的固体材料板。存在图1中无法看到的顶边缘和底边缘，因为图1的横截面是在横向侧到侧方向上取得的。光导在平面图中一般为矩形。

从图1的左侧，光从光源12被耦入，并且在光导的底部处放置若干光耦出（即，光提取）特征14。光在具有高度H的光导内部按照角θ_in传播。在该示例中，耦出特征14被绘制为半棱镜，其具有半顶角α、高度h和宽度w。

光导形成为由例如玻璃或聚碳酸酯制成的电介质板。在该板中，边界处的全内反射在光传播的同时使光保持受限。板的边缘典型地用于耦入光并且小光耦出特征14局部地将光耦合出光导。光提取在光撞击具有散射属性的表面时被实现，或者在光撞击改变光在板内行进的角度以使得入射角变得小于（相对于法线的）临界角的表面时被实现。

除LCD背光照明之外，现在光导也被用在办公室照明器以及室外照明中。这些新应用也意味着与在显示应用中使用的基于平板的光导的背离。

如LCD背光照明的实例所期望的那样，光导完美地适合于将光均匀地散布在大的表面区域上。

然而，应用在基于LED光照系统中的光导还要求射束成形以使眩光保持在足够低的水平。由EN-12464规范（其第1部分涉及照明或室内工作场所）描述眩光规定，比如统一眩光值（UGR）和所谓的L65性能（其是在相对于照明器表面的法线的65度视角处照明器的以cd/m²为单位的亮度）。

使用单个光导系统并且基于非准直光输入，不可能在所有方向上创建具有角度截止的低眩光射束。

图2示出了如在一些照明器和背光灯中使用的光导系统的另一示例的配置。如在图1的示例中，它具有光提取特征14，其在该示例中包括处在透明光导板外侧上的丝网印刷或喷墨印刷的漆点（paint dot）。光再次在光导的一个或多个边缘（直的或弯曲的）处注入。

当小漆点（典型地1mm）在表面上的尺寸或密度变化时，可以优化视觉均匀的发光表面。然而，光以低效方式从光导中被提取，并且在给出高炫光的所有角方向上逃逸。图2还示出了反射器背板20，用于回收从光导的错误侧逃逸的光。

因此，存在对一种基于光导的照明系统的需要，该照明系统允许在所有方向上创建截止，但不要求准直光的耦入。

US2002135996公开了一种平面光源装置，其包括布置在包括光提取特征的光导管的边缘处的光源，该光源装置进一步包括布置成将从光导提取的光重定向成向回穿越光导的反射片。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据一个示例，提供了一种照明系统，包括：

光导，其具有顶面和底面以及在顶面和底面之间延伸的外边缘；