光导的制作方法

专利名称：光导的制作方法
技术领域：
本发明涉及提供光导，这种光导能在光导内均勻地分布入射光。
背景技术：
在许多应用中，扁平光导提供具有很“扁平”光源的机会。这些光导常常组合有 LED, LED不含汞、高效、使用低电压、寿命长且提供了产生饱和色彩的机会。显示器的背光和直观光面板例如结合平板电视(环境光)进行应用。为了实现均勻亮度，如LED这样的集中光源的光必须能在光导区域上散布。在使用多色LED的情况下，还需要适当的色彩混合。为减小光导尺寸，使用LED阵列，其中LED 以较小节距定位。在需要细长光导的情况下，必须决定光将从哪一侧(哪几侧)耦合到光导内。使用较长侧部将导致大量LED，且因此增加成本。使用光导的较短侧部将导致较少数量的LED， 但也导致在长度上不均勻的亮度。耦合出射的光量能或多或少地通过调适耦合出射结构在长度上的大小或密集度来控制，但这也有其限度。将存在耦合出射结构的最小尺寸，太大的节距将会变得可见，且当通过尺寸或密集度来校正结构的亮度时将会存在外观差异。特别是在关闭状态，这最后一个议题可能会造成问题。实现更均勻亮度和外观的一种解决方案是，耦合出射更少的光，但是这将会(以消极的方式)显著地影响效率和成本。LED阵列的使用在0-小时处而且在使用期限中需要良好的颜色均勻性。考虑到LED装箱(binning)和降级问题，这是一个困难的要求。通常，保留更多的面积和体积用于混合所用LED的光，从而避免不可接受的色差。

发明内容
本发明的目的是提供一种能在光导内均勻地分布光而无需大量的光源的光导。根据一个方面，本发明涉及一种光导，该光导包括
-至少一个第一光导部分，其至少部分地沿着所述光导延伸且适于沿着所述第一光导部分传导入射光，
-至少一个第二光导部分，其包括光出射耦合装置，所述光出射耦合装置用于将来自所述至少一个第一光导部分的入射光耦合出射，
其中，所述至少一个第一光导部分和所述至少一个第二光导部分由至少一个光分离结构分开，从所述至少一个第一光导部分向所述至少一个第二光导部分传导的光量由所述光分离结构的尺寸来决定。因此，可以实施光分离结构以用于在光导长度上向外散布光。这导致均勻的光分布而无需大量光源。而且，可控制从至少一个第一光导部分向至少一个第二光导部分耦合的光量。入射光可以是来自两个或更多光源的光，其中可对这些光源的光的颜色进行不同的选择。以此方式，可实现出射耦合光的彩色图案，包括从一种颜色到其它颜色的过渡区。在一个实施例中，由成形到光导内的大致U形或V形凹槽形成光分离结构，借助于改变凹槽深度并且因此改变光分离结构的厚度来控制从至少一个第一光导部分传导到至少一个第二光导部分中的光量。因此，光分离结构的厚度决定从至少一个第一光导部分到至少一个第二光导部分中的“光泄漏”量。因此，在光强度最高的地方，即在光进入至少一个第一光导部分的地方， 光分离结构的厚度典型地将会最低以便减少进入至少一个第二光导部分的光量，并且沿着光导均勻地增加该厚度。结果是，可完全控制在至少一个第二光导部分内的光分布。在一个实施例中，还进一步基于改变U形凹槽或V形凹槽的形状来控制从至少一个第一光导部分传导到至少一个第二光导部分中的光量。因此，提供额外的控制参数来控制从至少一个第一光导部分到至少一个第二光导部分中的光泄漏。即，使得在一定角度下的壁将反射光线弯曲，且增加它们进入分离结构的机会。因此，分离结构的形状将影响从至少一个第一光导部分向至少一个第二光导部分泄漏的光泄漏量。在一个实施例中，由光导彼此相对的两侧所形成的大致U形或V形凹槽来形成光分离结构。在一个实施例中，光分离结构具有稳定增加的厚度，且以入射光进入第一光导部分的端部处的厚度作为最小厚度，厚度的增加用来刺激至少一个第一光导部分向至少一个第二光导部分传导的光量。以此方式，确保进入至少一个第二光导部分的光量将沿着光导基本上恒定。但也可能将光源(例如，发光二极管(LED))定位于第一光导部分的两侧以增加亮度且进一步增加均勻性，或者允许更长的光导。在一个实施例中，至少一个第一光导部分成形为大致直线形状或曲线形状，或二者的组合。因此，光可以沿着串行线(string line)、沿着U形线、沿着圆等传导。因此，例如在拐角周围，至少一个第一光导部分的形状可与至少一个第二光导部分的形状相适应，或用于进一步改进光分布。在一个实施例中，相对于曲线的半径，至少一个第一光导部分的宽度显著更小。以此方式，减少了在这些曲线中丢失的光量。在一个实施例中，至少一个第一光导部分在光导的一端处具有开口端，其中入射光在开口端进入至少一个第一光导部分，且其中至少一个第一光导部分的相对端是被涂覆的镜面，或者具有安装于此相对端上的镜面。因此，来自至少一个第一光导部分的尚未耦合出射到至少一个第二光导部分的其余光将在相对端处被反射，导致在最大尺寸方向上具有改进的均勻性、改进的效率、更高的亮度和/或允许更长的光导。在一个实施例中，至少第二光导部分是被涂覆的镜面或者具有安装于一侧或多侧上的镜面。以此方式，改进了在此第二光导部分内的效率和均勻性。在一个实施例中，至少一个第一光导部分拆分成两个或更多个子部分。以此方式，可以改进光导上的光分布，且至少一个第二光导部分的更复杂形状将是可能的。
在一个实施例中，光导包含两个或更多的第一光导部分，每个第一光导部分配备光源。以此方式，可以改进光导上光分布，且可以实现更高的亮度。而且，可形成更大的光导且至少一个第二光导部分的更复杂形状将是可能的。在一个实施例中，两个第一光导部分相交。这导致在这些部分中将会使光导的强度和/或颜色被混合且因此可以改进颜色和/或亮度均勻性，或者可以实现关于亮度或颜色的某种过渡。在一个实施例中，光导具有三维结构，并且其中至少一个第一光导部分包括在该三维结构内延伸的一个或多个第一光导部分。 此第一光导部分也可以适于将光传递到三个或更多个第二光导部分。根据另一方面，本发明涉及一种制造所述光导的方法，其包括 -冲切(notching into)到光导内以形成光分离结构，或者
-模制该光导以使得在所述光导中集成有第一光导部分和光分离结构。本发明的各个方面均可与任意一个其它方面组合。参考下文所述的实施例，本发明的这些方面和其它方面将变得显然并被阐明。


本发明的实施例将参考附图仅通过实例的方式进行描述，在附图中
图1示出了根据本发明的光导，该光导包括一个第一光导部分和一个第二光导部分， 图2a)至2e)示出了根据图1的光导的截面的实例，以及图3a)至3d)图解性地描绘了光分离结构103的形状沿着图1的光导如何改变。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的光导100，其包括一个第一光导部分101和一个第二光导部分102。如此处所描绘，第一光导部分101沿着光导100延伸，且光源104向上指向第一光导部分101的一端。如此处所示的第二光导部分102显著大于第一光导部分101，第二光导部分102包括光出射耦合装置105，光出射耦合装置105用于将来自至少一个第一光导部分的入射光耦合出射。可以例如通过将条带胶合到光导100的表面上，或通过涂刷或印刷光导100的表面，或通过向光导表面上均勻地喷砂或添加纹理，或者通过在该表面内做出凹痕，或者通过将突起置于表面上，来制作光出射耦合装置105。其它熟知的技术也可用于提供这种光出射耦合装置105。光导100可以是扁平的或弯曲的板(S卩，大致二维的光导)， 或具有三维结构，例如“厚板”，或立方体，即，其中与侧面长度相比，光导厚度不可忽略。第一光导部分和第二光导部分由光分离结构103分开。光分离结构103的目的是， 在第一光导部分与第二光导部分之间形成可调整的“挡光件”，使得从第一光导部分101向第二光导部分102传导的光量可控制。可通过调整光分离结构103的尺寸来调整这种“挡光件”。在一个实施例中，尺寸包括光分离结构103的厚度(参看图3)，使得被传导的光量取决于光分离结构103的厚度，从而使得光分离结构103越厚，从第一光导部分101向第二光导部分102传导的光就越多。
以此方式，通过调整光分离结构103的厚度，形成可调整的/可控制的“挡光件”， 挡光件决定从第一光导部分101向第二光导部分102传导的相对光量。术语尺寸也可以是光分离结构103的各种截面形状和/或宽度(和/或深度)。在一个实施例中，由成形到光导内的大致U形或V形凹槽(参看图2)形成光分离结构103，其中从至少一个第一光导部分101传导到至少一个第二光导部分102中的光量是基于光分离结构的形状改变的。作为一个实例，光分离结构的壁的角度将会使反射光线弯曲，并且由此增加它们进入分离结构的机会。因此，分离结构的形状将影响从至少一个第一光导部分向至少一个第二光导部分泄漏的泄漏光量。如图1所描绘，光源104，例如发光二极管(LED)，向上指向且朝向具有开口端的第一光导部分101。在一个实施例中，第一光导部分101和第二光导部分102的相对端为被涂覆的镜面106，使得未耦合出射的第一光导部分101和第二光导部分内的其余光朝向开口端被反射回来且因此保持为可用于出射耦合状态。在此实施例中示出的光导100仅包含一个第一光导部分101和一个第二光导部分 102，光导部分的数量可易于改变。举例而言，第一光导部分101可位于由两个光分离结构 103分开的两个第二光导部分102之间。另一个实例是，其中如此处附图标记100所指示的两个或更多光导被并排放置。尽管光导100被示出为矩形光导，当然它可以具有可变的形状和尺寸。而且，此处所示的第一光导部分101成形为沿着光导的大致直线形状。然而，第一光导部分101可具有弯曲形状，例如90°或180°的弯曲(未示出)，或者圆或圆的一部分。在这样的情形下， 优选地，至少一个第一光导部分的宽度108相对于曲线(圆)的半径显著更小。对于监视器、显示器、电视和任何类型的屏幕而言，这种框架结构的实施方式的一个实例为形成发光框架结构，其中甚至可以(或者必须)使用两个或更多个第一光导部分 101。更具体而言，此光导可以与基于周围光(ambilight)的电视结合而作为框架结构被植入。这甚至可以用作人机工程学的光框架，以用于例如计算机监视器来改善或许一天坐在计算机前方数小时的计算机用户的工作条件。图2a)至2e)示出了光导(例如来自图1的光导100)的截面，其示出光分离结构 103的各种不同类型的截面。还示出光源104、第一光导部分101和第二光导部分102以及光出射耦合装置105。在图2a) -2e)中，光分离结构103由成形到光导内的大致U形或V形凹槽形成，其中，可借助改变凹槽的深度202且因此改变光分离结构的厚度201来控制从第一光导部分 101到第二光导部分102中的光泄漏，从而使得厚度201变得越大，则从第一光导部分101 泄漏到第二光导部分102中的光泄漏量就会越大。在图加)中，该大致U形结构仅由光分离结构103的一侧形成。图2b)和2e)示出其中大致U-形或V形凹槽由板的彼此相对的两侧实现。尽管这些截面图是对称的，但是它们也可以是不对称的。如图1和图2所描绘的光导的实例是由高度透明的材料(如光学级PMMA)制成的光导，并且它们被成形为厚度201例如在1 mm与5 mm之间的扁平板。在一个实施例中，第一光导部分101具有与板的厚度相同的宽度，但是该宽度也可以与所使用的LED的宽度相适应。第二光导部分102的宽度可以与所需照亮区域的大小相适应。截面从光进入的端部一直到相对端是恒定的，除了光分离结构逐渐地改变以控制从第一光导部分到第二光导部分的光泄漏。由于这种恒定的截面与光导的抛光表面组合，光将由于从进入侧到相对侧的全内反射的结果而被引导，而无显著损失。可通过以下步骤来预见出射耦合情况利用漫反射涂料对第二光导部分的后侧进行涂刷，干扰全内反射，以及在第二光导部分的相对侧造成出射耦合。在关闭状态(不存在由光源添加的光)，表面将具有均勻外观。图3图解性地描绘了光分离结构103的厚度201沿着图1中的光导100如何变化的情形，其中图la)可为开口端，光在这里进入光导100，以及图Id)为相对端(图1中的最上端)。在此实例中，假定光分离结构103为V形且具有恒定宽度(由上文所述)。在图3a) 中，其中厚度201 Cl1最低，从第一光导部分101泄漏到第二光导部分102的光泄漏应最低， 这是因为光强度最高，即，挡光件在此端处必须最大。为了确保在第二光导部分102内均勻的光分布，此厚度201必须稳定地增加，且以相对端的厚度山作为最大厚度。以此方式，形成可控制的“挡光件”使得从第一光导部分101到第二光导部分102的光“泄漏”可受到控制，以使得“泄漏”沿着光导100变成基本上是恒定的。此外，如之前所提到的那样，V形结构(或U形结构)的形状可被用作额外控制参数以调整光从第一光导部分101向第二光导部分102的泄漏，这例如通过旋转截面V形(此处未示出)以使在第一光导部分101内的光与V形壁之间的角度变化，或者通过改变光分离结构103的宽度(参看图1)来进行。尽管在此处未示出，但光导可具有三维结构且其中集成的第一光导部分包括在三维结构内延伸的至少一个第一光导部分，或包括在三维结构的表面处延伸的至少一个第一光导部分，或者包括在三维结构内与表面处均延伸的至少一个第一光导部分。陈述所公开的实施例的某些具体细节只是为了解释说明而并无限制意义，以便提供对本发明清楚且透彻的理解。然而，本领域技术人员应了解，在不显著偏离本公开的精神和范围的情况下，本发明可在不完全符合本文所述细节的其它实施例中实践。另外，在本文中，且出于简要和清楚目的，省略了熟知方法的详细描述以避免不必要的细节和可能的混淆。在权利要求书中包括附图标记，但包括这些附图标记只是为了清楚原因且不应认为限制权利要求书的范围。
权利要求
1.一种光导(100)，其包括-至少一个第一光导部分(100)，其至少部分地沿着所述光导(100)延伸且适于沿着所述第一光导部分(101)传导入射光；-至少一个第二光导部分(102)，其包括光出射耦合装置(105)，所述光出射耦合装置 (105)用于将来自所述至少一个第一光导部分(101)的入射光耦合出射，其中，所述至少一个第一光导部分(101)和所述至少一个第二光导部分(102)由至少一个光分离结构(103)分开，从所述至少一个第一光导部分(101)向所述至少一个第二光导部分(102)传导的光量由所述光分离结构(103)的尺寸来决定。
2.根据权利要求1所述的光导，其中所述光分离结构(103)由成形到所述光导内的大致U形或V形凹槽形成，借助于改变所述凹槽的深度(202)且因此改变所述光分离结构的厚度(201)来控制从所述至少一个第一光导部分(101)传导到所述至少一个第二光导部分 (102)中的光量。
3.根据权利要求2所述的光导，其中对从所述至少一个第一光导部分(101)传导到所述至少一个第二光导部分(102)中的光量的控制还基于所述U形或V形凹槽形状的改变来进行。
4.根据权利要求2所述的光导，其中所述U形或V形条由所述光导的彼此相对的两侧来实现。
5.根据权利要求1所述的光导，其中所述光分离结构(103)具有稳定增加的厚度，且在入射光进入所述第一光导部分(101)的端部处的厚度为最小厚度，所述厚度的增加被用来刺激从该至少一个第一光导部分朝向所述至少一个第二光导部分(102)传导的光量。
6.根据权利要求1所述的光导，其中所述至少一个第一光导部分(101)成形为大致直线或曲线形状，或者二者的组合。
7.根据权利要求6所述的光导，其中，相对于所述曲线的半径，所述至少一个第一光导部分(101)的宽度(108)显著更小。
8.根据权利要求1所述的光导，其中所述至少一个第一光导部分(101)在所述光导的一端具有开口端，其中所述入射光在所述开口端进入所述至少一个第一光导部分，且其中所述至少一个第一光导部分(101)的相对端为被涂覆的镜面，或者为安装于此相对端上的镜面。
9.根据权利要求1所述的光导，其中所述至少一个第二光导部分(102)为被涂覆的镜面或者具有安装在一侧或多侧上的镜面。
10.根据权利要求1所述的光导，其中所述至少一个第一光导部分(101)拆分成两个或更多子部分。
11.根据权利要求1所述的光导，其中所述光导包含两个或更多个第一光导部分 (101)，每个第一光导部分(101)配备光源。
12.根据权利要求11所述的光导，其中所述两个或更多个第一光部分相交。
13.根据权利要求1所述的光导，其中所述光导(100)具有三维结构且其中所述至少一个第一光导部分包括在三维结构内延伸的一个或多个第一光导部分。
14.一种制造根据权利要求1所述的光导(100)的办法，其包括冲切到所述光导内以形成所述光分离结构；或者模制所述光导以使得在所述光导中集成有第一光导部分和光分离结构。
全文摘要
本发明涉及光导(100)。提供至少部分地沿着所述光导延伸的第一光导部分(101)，以沿着第一光导部分传导入射光。提供第二光导部分(102)，第二光导部分具有光出射耦合结构，用于将来自第一光导部分的入射光耦合出射。第一光导部分和第二光导部分由光分离结构(103)分开，其中从第一光导部分向第二光导部分传导的光量由光分离结构的厚度决定。
文档编号G02B6/00GK102165342SQ200980137292
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月17日 优先权日2008年9月23日
发明者T·F·E·M·奥维雷斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司