均匀照亮的光引导器的制造方法_2

文档序号:9932465阅读:来源:国知局
圆周的一部分的扇形形状(包括在图1B所表示的平面内和平面外扇开的部分)。光源(110)可以是锥形形状,其具有开口(例如孔等)作为入口区域(112)以将光注入到光漫射器(102)中。光引导器(104)的扇形形状可以不与光源(110)的锥形形状共面。如所示,光漫射器(102)被配置作为球状形状,以从光源(110-1)侧向(sideWays)(例如与通过光引导器的扇形圆周形成的平面垂直、基本上与该平面垂直、对于该平面的其它侧向入射角等)接收光。
[0037]光漫射器(102)从光源(110)接收到的光可以源自一个或多个有源光发射器或由其注入,该一个或多个有源光发射器可以位于或可以不位于光源(110)内。如文中所使用的那样,有源光发射器可以指生成(可见或不可见)光的光发射器。在一些实施例中,有源光发射器位于光源(110)外部;来自外部有源光发射器的光通过光引导/定向机构(例如光纤、光引导器等中的一个或多个)以光学方式被引导或定向到光源(110)中。在一些实施例中,有源光发射器处于光源(110)内部;来自内部有源光发射器的光生成于光源(I 10)内。有源光发射器可以单向、多向或全向等的。
[0038]聚合腔室(114)可以被配置为漫射和反射从光源(100)接收到的光,直到光离开聚合腔室(114)并且进入光引导器(104)中。聚合腔室(114)可以包括空气填充的空间、真空填充的空间、光学透明材料、光学色散材料、光透射材料等。
[0039]可以通过反射/漫射金属表面、全内反射(TIR)表面、反射/漫射光学膜、其它光反射/漫射材料等实现可以是高反射性(例如反射率为80%、85% ,90%,95%,99%,99.9%等)的光漫射区域(108)。附加地,可选地,或替代地,光漫射区域(108)在高反射性的同时可以包括可以被配置为在整个聚合腔室(114)中分布、漫射或定向光的空间特征、增强结构、增强材料、光定向特征、光漫射特征、光聚焦特征等。
[0040]在一些实施例中,光源(I10)可以是均匀光照装置中的可分离地更换的模块。在一些实施例中,在两个或更多个均匀光照装置之间共享光源(110)。在一些实施例中,光源(110)以及一些或所有均匀光照装置(100)可以形成单个集成的可更换模块。
[0041]仅为了说明的目的,图1A和图1B描绘了光漫射器(102)具有球形或柱形形状。然而,在各个实施例中,光漫射器(102)可以是包括但不限于以下形状中的任一个的几何形状:矩形形状、多边形形状、弯曲形状、柱形形状、椭圆形状、球形形状、球茎形状、不规则形状等,只要光漫射器(102)包含如下这样的聚合腔室(例如114等)即可,在该聚合腔室中,所注入的光可以被捕集、漫射、反射、随机化、聚合等并且被使得在聚合腔室(114)内行进(例如极大地、平均等)加长的随机光学路径以在光出射到与光漫射器(102)集成的光引导器中之前形成均匀光。
[0042]可以基于数种几何设计因素选择文中所描述的光漫射器(例如102等)的几何性质。几何设计因素的示例包括但不限于以下中的任何一个:主持光漫射器的设备的形数、几何结构等;可与光漫射器集成的设备的底盘的部分的形数、几何结构等;待照射的可视指示器的形数、几何结构等;要从光源被路由以照射可视指示器(例如发亮按钮等)的光的轮廓;与可以从单位注入光产生多少均匀光有关的光效率、与可视指示器的不同部分应被如何均匀地照射有关的光均匀性;用于光漫射的光学结构特征、光学膜、光发射器、光引导器相关的光学组件;材料成本;与成型、浇筑、组装等有关的制造成本/复杂度等;等。光漫射器(102)可以被配置具有使得反射的数量最大化并且因此大大地增加注入光的光学路径的单一的或复杂的形状(例如一个或多个球、一个或多个球形柱等)。
[0043]出于说明的目的,在图1A和图1B中已经描述了光漫射区域(108)仅包括一个孔作为入口区域(112)以从光源(110)接收入射光。在各实施例中,可以在光漫射区域(108)上提供一个、两个或更多个孔,以从光源(110)接收(注入)光。
[0044]出于说明的目的,已经在图1A和图1B中描述了光漫射区域(108)仅包括一个孔作为出口区域(106),以将相对均匀的光从光漫射器(102)注入到光引导器(104)。在各实施例中,可以在光漫射区域(108)上提供一个、两个或更多个孔,以将相对均匀的光从光漫射器
(102)注入到光引导器(104)。光学介质可以但不限于遍及出口区域(106)是相同的。例如,光引导器(106)的内部体积可以都包括相同的光透射介质(例如真空、空气、对可见光的一个或多个波长范围透明的物质等)。光引导器(106)的内壁可以但不限于被涂覆有与在涂覆聚合腔室(114)的内壁中所使用光学材料相同的光学材料。光引导器(106)的内壁可以涂覆有光反射层,其可以不与在涂覆聚合腔室(114)的内壁中所使用的光反射层相同。
[0045]3.光漫射和聚合
[0046]图1C示出了通过如文中所描述的光漫射器(例如图1A的100等)可如何漫射(例如反射、随机化、聚合等)光。如所示,光漫射器(102)或其中的聚合腔室(114)被部署为通过入口区域(112)接收来自光源(110)的入射光(120)。入射光(120)在光漫射器(I 02)内漫射为到第一多光线(122)。第一多光线(122)的第一部分可以通过出口区域(106)出射到光引导器(104)中。第一多光线(122)的第二部分可以从入口区域(112)出射出聚合腔室(114)而返回到光源(110)。第一多光线(122)的第三部分可以进一步漫射为第二多光线(124)。第二多光线(124)可以类似地包括通过出口区域(106)出射到光引导器(104)中、通过入口区域
(112)出射返回到光源(110)、以及进一步在光漫射器(102)中漫射的各个部分。
[0047]为了增加出射到光引导器(104)中的光的第一部分的均匀性,光漫射器(102)可以被配置为:与从出口区域(104)或入口区域(112)出射出聚合腔室(114)的光的其它部分中的光的量相比,在将进一步漫射的光的第三部分中保持相对大量的光。在一些实施例中,入口区域(112)的总面积大小设置为不大于光漫射区域(108)的总面积大小的30%、25%、20%,15%、10 %、5%等之一;出口区域(106)的总面积大小设置为不大于光漫射区域(108)的总面积大小的80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%等之一。
[0048]在一些实施例中,光源(110)被配置有光反射材料,以使得通过入口区域(I12)出射出聚合腔室114的光再循环。在一些实施例中,光源(110)可以被配置为:通过构成入口区域(112)的相对小的孔注入光。
[0049]如文中所使用的,光引导器可以指的是具有用于将光引导到可见指示器(例如其照明对于用户可见的对象、光引导器的边缘等)的光分布介质的模块。在一些实施例中,光引导器可以被配置为相对于文中所描述的均匀光照装置中的其它组件是固定的。在一些实施例中,光引导器可以被配置为相对于文中所描述的均匀光照装置中的其它组件是可移动的。在一些实施例中,光引导器(110)中的光引导器可以被配置有可与通过入口区域(112)的聚合腔室114的空间尺寸(例如长度、直径等)相当的长度。在一些实施例中,光引导器
(110)中的光引导器可以被配置有比通过入口区域(112)的聚合腔室114的空间尺寸(例如长度、直径等)更小的长度。在一些实施例中,光引导器(110)中的光引导器可以被配置有比通过入口区域(112)的聚合腔室114的空间尺寸(例如长度、直径等)更大的长度。如文中所使用的那样,“光引导器的长度”通常指的是沿着光引导器的纵向方向(例如光受引导以照射一个或多个可视指示器等的方向)的路径的空间尺寸;“光引导器的宽度”通常指的是在光引导器的纵向方向的横向方向上的空间尺寸。
[0050]4.光漫射膜
[0051]图2示出可以被设置在聚合腔室(例如114等)的内壁中以形成一个或多个光漫射区域(例如108等)的示例漫射结构200。漫射结构200包括光透射介质(例如清澈塑料、对于可见光透明的光学膜等)的内层(202)。内层(202)的外表面(204和206)之一或二者可以涂覆有漫射物质(例如白色涂料、超白涂料、氧化钛材料等),以形成一个或多个光漫射表面。出于说明的目的,在漫射结构(200)中,外表面(204和206)都是光漫射表面。第一外表面(204)可以被配置为面对光漫射器(102)的内部。第二外表面(206)可以被配置为设置靠近聚合腔室(114)的内壁(其可以是高度反射的)。当光208入射在第一外表面(204)上时,光(208)的第一部分(210)漫射并且反射回到聚合腔室(114)的内部,而光(208)的第二部分(212)穿过内层(202)并且受第二外表面(206)漫射/反射。
[0052]在一些实施例中,透射通过第二外表面(206)的任何光可以被聚合腔室(114)的高度反射壁朝向聚合腔室(114)的内部反射回去。在一些实施例中,在第二外表面(206)处不进行漫射
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