导光体和照明系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 关联申请的交叉引用
[0002] 本申请基于2014年3月18日提交的在先日本专利申请No. 2014-055651，并且要 求该申请的优先权，该申请的全部内容通过引用被并入本文中。
技术领域
[0003] 本文中说明的实施例通常涉及引导光的导光体以及使用该导光体的照明系统。
【背景技术】
[0004] 有一种类型的LED照明，其中来自LED的光被引导进入导光体内，同时光被包含在 导光体内的漫射体漫射到外部。尤其是，如果在该导光体上设置弯曲形状，那么作为设计照 明度的增加值能被增加。弯曲表面在局部区域可以近似于R形（在某一截面为圆形）。
[0005] 例如，专利文献1已知作为其中导光体具有R形的情况的示例。LED被用作光源， 来自光源的光通过使用金属反射器被引导进入导光体中。通过采用这样的结构，来自LED 的直射光能被反射器阻挡。因此，能减少直射光的闪耀。但是，金属反射器在一次反射中吸 收了约10%的光。因此，导致了低的光输出率。
【附图说明】
[0006] 图1是截面图，示意性示出了根据第一实施例的照明系统；
[0007] 图2是从斜上方看去的透视图，示出了图1所示的照明系统；
[0008] 图3是曲线图，示出了用于图1所示的照明系统的导光体的公式（5);
[0009] 图4是示意图，示出了与图3所示的曲线的实线部分对应的第一点、第二点和第三 点的物理关系；
[0010] 图5是示意图，示出了与图3所示的曲线的虚线部分对应的第一点、第二点和第三 点的物理关系；
[0011] 图6是截面图，示意性示出了根据第二实施例的照明系统；
[0012] 图7是截面图，示意性示出了根据第三实施例的照明系统；
[0013] 图8是透视图，示出了根据第三实施例的照明系统的变型；和
[0014] 图9是截面图，示意性示出了根据第四实施例的照明系统。
【具体实施方式】
[0015][第一实施例]
[0016] 下面参照图1至5说明照明系统的第一实施例。根据第一实施例的照明系统11 被用于被安装在例如天花板的表面上，或者被安装在天花板中设置的缺口内部。
[0017] 如图1和2所示，该照明系统11包括光源12、通过允许光通过内部引导来自所述 光源12的光的导光体13、和为光源12提供电力的电路板14。
[0018] 光源12包括板15 (印刷线路板）和安装在所述板15上的多个LED16 (发光装置）。 多个LED16以规则间隔配置在例如同一直线上。小间隙（例如，约0. 5mm)设置在LED16和 导光体13的入射面23之间。但是，该间隙不受限制。LED16成形为类似板状，并且沿着入 射面23延伸。LED16包括在漫射部分22的一侧上的第一端部16A和在第一端部16A相对 一侧上的第二端部16B。
[0019] 通过使用图1所示形状的模具挤出成形，导光体13形成为弯板，如图2所示。导 光体13包括来自光源12的光在其中入射的引入部分21和连接到该引入部分21的漫射部 分22。包括导入部分21和漫射部分22的导光体13是由透明材料（半透明材料），例如亚 克力，一体地形成。但是，导光体13的材料不限于亚克力，可以是聚碳酸酯，玻璃或类似物。 当导光体13由亚克力制成时，折射率n为1.49。
[0020] 如图1和2所示，引入部分21包括与光源12 (LED16)相对的入射面23和连接到 入射面23并且和入射面23相对的反射面24。同样，漫射部分22包括定位在反射面24的 一侧上的第一面25和与第一面25相对并且定位在入射面23的一侧上的第二面26。第一 面25是所谓的射出表面，用于向外部发光，并形成有例如镜面抛光。第二面26是所谓的漫 射表面，其朝向射出表面（第一面25)漫反射从引入部分21的一侧引导的光。第二面26 进行表面处理，以通过例如喷砂使得其表面粗糙度制成较粗糙。然而，第二面26的结构并 不限于上述示例，第二面26可以通过例如丝网印刷印有白点，使得光朝向射出表面被漫反 射。
[0021] 如图1所示，导光体13包括位于反射面24与所述第一面25之间的接界处的第一 点31，和位于入射面23上与光源12 (LED16)相对的第二点32。第二点32被定位成临近第 一端部16A。照明系统11还包括第三点33,其作为第一面25在第一点31 (在第一点31的 附近）处的曲率中心。
[0022]引入部分21的入射面沿着LED16(发光装置）的表面光滑地形成。含有入射面的 面23A与第一点31相交。包含入射面的该面23A不限于如下情况：其中面23A与第一点31 相交并且可以被配置为与反射面24相交。
[0023] 反射面24形成为圆弧状。更具体地，反射面24被形成为满足以下条件的曲线：使 得从入射面23入射的光可以完全被反射到漫射部分22的一侧。如果导光体13的折射率 是n，那么反射面24形成为使得由连接入射面23上的第二点32和反射面24上作为任意点 的第四点34的线段和反射面24在第四点34处的法线形成的角度0满足下列公式：
[0025] 全反射是一种物理现象，其中，当光束从较高的折射率的区域行进到较低折射率 的区域时，如果由界面法线方向和光束方向形成的角度等于临界角或者更大，那么光束在 由这些区域形成的界面处几乎100%被反射。
[0026] 第一面25在第一点31附近在下面的条件下形成：使得从入射面23进入的光被全 反射到第二面26的一侧上。即，如果由连接第一点31和第二点32的线段与第一面25在 第一点31处的法线形成的角是a，那么满足
[0028] 假定通过第一点31、第二点32和第三点33形成三角形。如果在第二点32和第三 点33之间的距离是D，那么，可以说需要
[0029] R sina彡D
[0030] 由此建立了这样的三角形，即，这样的第一点31、第二点32和第三点33是现有的。 因此，
[0031] R sina彡D
[0032] 成立，所以，
[0034] 成立，并且，因此如果第一面25在第一点31附近的曲率是K，那么
[0035]
:公式（3)
[0036]成立。
[0037]从公式（2)，
[0039] 成立并且将其代进公式（3)中，得到
[0041] 即，在该实施例中，第一面25在第一点31附近的曲率K被设置成满足公式（4)。
[0042] 更具体地，第一面25在第一点31附近的曲率K如下所述地形成。即，如果第一点 31和第二点32之间的距离是E，第一面25在第一点31处（第一点31附近）的曲率K由
[0044] 给出，其中，满足公式⑵的数值被设置成a。
[0045] 公式（5)在图3中的曲线图中由曲线的实线部分和虚线部分表示。在这种情况下， 公式（5)中在分子上具有负的第二项对应于实线，公式（5)中在分子上具有正的第二项对 应于虚线。
[0046] 通过变换余弦法则公式能获得公式（5)。在图3中，示出了当a是42°，50°和 60°时公式（5)的曲线。
[0047] 图4示意性示出了图3所示曲线的实线部分的物理关系。如图4所示，反射面24 的长度在公式（5)的曲线的实线部分上可制造地更短。因此，引入部分21能制造地紧凑。
[0048] 图5示意性示出了图3所示曲线的虚线部分的物理关系。如图5所示，当与图4 比较时，反射面24的长度在公式（5)的曲线的虚线部分中变得更长。因此，引入部分21的 尺寸增加。因此，优选地是，使得导光体13设计成处于公式（5)的实线部分的范围内。即， 在分子上具有负的第二项的公式（5)是优选的。
[0049] 从图3的曲线图中的曲线（公式（5))的实线部分，优选地可以理解，如果导光体 13被设置为处于
[0051] 的范围内，那么反射面24的长度变得更短。K=1/R并且，因而得出
[0053] 随后，参照图1等说明根据本实施例的照明系统11的工作。在本实施例中，反射 面24形成为在反射面24的任何点（第四点）处满足公式（1)。因此，从光源12 (LED16)朝 向反射面24发出的光被全反射并且朝向漫射部分22被引导。
[0054] 同样地，在本实施例中，第一面25在第一点31附近形成为满足公式（2)，（4)，（5) 和（6)。因此，从光源12 (LED16)在第一点31附近（或者在第一点31处）朝向第一面25 发出的光被全反射并且被朝向漫射部分22引导。
[0055] 被引导到漫射部分22