用于光波导的提取膜及其制造方法_3

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该实例中,在该阵列中的相邻提取部件中心点(c)之间,可使用1.5微米的距离(dx)。如 此,在一行中的提取部件的中心点(c)与作为在相邻的一行中的相邻提取部件之间的中点 的等分线点(b)之间的距离(dy)在阵列46中还可设为一致的长度。在该实例中,在对于 (dx)具有约1. 5毫米的距离的六角形阵列46中,距离(dy)可约为1. 3毫米(或者更确切 地,对于规则的六角形阵列,)。例如,一个特定的实例实施方式可提供 提取部件30,该部件30具有截断为378微米的高度(H2)的600微米半径的半球形提取部 件,这些提取部件设置成1. 5毫米(dx)乘以1. 3毫米(dy)的六角形阵列。在各种其他实 施方式中,可选择性地使用dx和dy距离的替换长度。如在本文中所提供的,截断的半球形 提取部件的可选高度(H2)以及位于膜的基底的顶部的底切光提取部件的图案提供了宽范 围的照度分布。
[0050] 图5-7示出了替换成形的光提取部件。在图5-7中的光提取部件具有棱形,提供 了替换的底切几何图形以用于进行光提取。具体地,在图5中示出了五角棱镜形状60,在图 6中示出了鸽尾型棱镜形状62,并且在图7中示出了普罗棱镜形状64。在提取膜的替换的 实施方式中,棱形光提取部件可形成在基底32的顶部表面44上。还可包括棱形光提取部 件,且在提取膜30的基底的顶部表面44上具有截断的半球形光提取部件34。例如,设置在 提取部件30的基底32上的光提取部件的六角形阵列46 (图2-4)可具有设置在该阵列中 的截断的半球形和棱形光提取部件。可选择性地使用截断的弯曲的光提取部件和棱形光提 取部件的各种设置和组合。
[0051] 图8和图9示出了膜30应用(application,涂覆)于光波导50的波导主体52。 在该实例实施方式中,光波导50具有设置在输入部分55中的光源56,该输入部分55具有 带有一对控制表面59a、59b的控制部57。耦合腔体58从控制部57中延伸,且波导主体52 从奉禹合腔体58中延伸。例如,控制表面59a、59b可被设计为促使引导由设置在光稱合腔体 58内或者设置为与光耦合腔体58相邻的光源56形成的光进入波导主体52的延伸的臂部 部分内。由于全内反射,所以光线可穿过波导主体52传播。根据众所周知的TIR原理,光 线继续穿过波导主体52传播,直到这种光线以特定的角度撞击反射率表面,该角度小于相 对于光线入射的表面点的法线测量的角度,或者同样,直到光线超过相对于光线入射的表 面点的切线测量的角度,并且光线溢出,在图9和图10中可以看出。
[0052] 光源56可形成通过稱合腔体58 f禹合进波导主体52内的光。光源56可以为一个 或多个发光二极管(LED)或适合于将光发射给波导主体52的其他替换的光源。例如,光源 56可以为白色LED,或者可包括一个LED模块或多个LED,其中仅包括涂有荧光粉的LED或 者包括涂有荧光粉的LED以及彩色LED的组合,例如,绿色LED等。在要产生柔白色照明的 情况下,光源可包括蓝变黄LED和红色LED。在本领域中众所周知,可使用其他LED组合来 产生不同的颜色温度和外观。
[0053] 在图8中可以看出,在层压之前,提取膜30与波导主体52的提取表面54对准,以 便光提取部件34定位于与提取表面54接触。波导主体52和提取膜30可由相同的材料制 成。例如,波导主体52和压花提取膜部件30可由丙烯酸材料、硅树脂、聚碳酸酯、玻璃或其 他合适的光学透射材料制成。可替换地,波导主体52和提取膜30可由不同的光学透射材 料制成。
[0054] 在图9和图10中,提取膜30被示出为固定至波导主体52的提取表面54。在该实 例实施方式中,截断的半球形光提取部件34可层压到波导主体52的底部表面60,以便提供 底切几何形状以用于实现TIR提取。光提取部件34设置在基底32与波导主体52的底部 表面60之间,以便从波导主体52中反射的光通过截断的半球形光提取部件34进入提取部 件30中。层压到波导主体52的底部表面60并且设置在基底32的顶部的截断的半球形光 提取部件34提供要形成的照明图案以用于一般照明。在该实例实施方式中,波导主体52 的底部表面60可以为大致平滑的表面,且层压的压花提取膜30提供从底部表面60的控制 的光提取。
[0055] 如图9中所示,与波导主体52的底部表面60相反(相对)的顶部表面62可包括 设置在顶部表面上的额外的交替成形的光提取部件64。额外的交替光提取部件64可沿着 波导主体52的顶部表面62由各种图案或配置构成,以便提供期望的提取特征。例如,顶部 表面62可通过交替的脊梁和槽谷而形成纹理或成阶梯式,或者可包括任何其他结构。在替 换的实施方式中,波导主体52的底部表面60还可具有纹理、成阶梯式或者从平滑的表面修 改成提供光提取特征以及固定至该底部表面的提取膜30。
[0056] 参照图10,提取膜30被示出为应用于波导主体52,其中,该膜具有与波导主体的 折射率相同或几乎相同的折射率。在该实例中,波导主体52和提取膜30由相同的材料制 成。在图10中可以看出,在波导主体52内传播的光线可通过'孔'或界面进入提取膜30 中,通过使光提取部件34的平面42与波导主体52的提取表面54粘合来产生该'孔'或界 面。某些光线可接触底切光提取部件34的圆形或主要提取表面48并且根据入射角从弯曲 表面48中反射或折射。然后,可以朝着基底32引导光线,并且该光线离开膜30的底部表 面70以用于进行控制的提取。与上述孔相结合,截断的半球形光提取部件34的圆形表面 48提供底切特征和提取几何图形以用于进行控制的照明。此外,根据提取部件的截断的半 球形光提取部件的高度,照明图案可选择性地变化。
[0057] 设置在波导主体52的底部表面60上的提取膜30的光提取部件34促使光线以受 控制的方式离开波导主体52。与弯曲的提取表面48相互作用的光线首先通过由在光提取 部件42的顶部与波导的底部表面60之间的接触形成的孔进入提取膜30中。主要在反射 离开顶部波导表面62之后,在光提取部件34的平面42中的孔确保与弯曲的提取表面48 相互作用的光线这样做(图9)。该方法提供了比已知的提取器更好的显著优点,已知的提 取器具有与从这两个波导表面入射的光相互作用的提取表面。由于由在波导中的相反表面 反射的光线在基本上相反的方向这样做,所以传统的提取表面难以通过高提取效率以及高 方向性(例如,向上相对向下发射的光)在一系列照度图案上提供控制良好的照度分布。
[0058] 除了在与弯曲的提取表面48相互作用的光线的主要方向上提供控制以外,在某 些应用中,还可取地进一步控制在波导50内的光线的主要方向的角度分布。可通过各种光 学表面,例如,LED 56 (图9)的主要光学器件或透镜、波导控制57以及控制表面59等,实 现控制光线的角度分布。在波导内控制光的角度分布并且在撞击提取表面48的光线的方 向上进行控制,可对发射的照度分布、亮度分布、光学效率以及发光体的方向性提供额外的 控制。可以看出,使用提取膜30 (仅是提取膜、或者提取膜以及在波导内的额外角度控制分 布)产生高度控制的光束,根据在提取膜30中使用的光提取部件34的高度,这些光束可通 过准直的方式被提取或者扩散到各种可选的照明图案的广泛分布内。
[0059] 参照图11,沿着底部提取表面60设置示出为具有提取膜30的光波导50,并且波 导主体52具有设置为与波导主体52的相反顶部提取表面62相邻的光反射部件72。在表 示传统的顶置式暗灯槽型发光体的该实例实施方式中,光反射部件72可设置在光波导50 之上。反射镜72可包括表面74,该表面74具有白色或镜面反射涂层或者固定或应用于其 中的其他部件。离开波导50的顶部表面62的光由表面74反射并且通过波导和提取膜30 向下重新引导,其中,光可以为房间提供有用的照明,从而提高效率。
[0060] 现参照图12A-12C,示出了实例提取膜30a、30b、30c,每个膜具有相应的光提取部 件34 &、3你、34(:,它们具有各自不同的高度!12&、!1213、!12(3。图124-12(:示出了在透镜膜基底 32的顶部表面44与波导主体52的底部提取表面54之间的不同尺寸的间隙。提取膜和光 波导可由相同的材料构成,在图12A-12C的实例中它们具有相同或几乎相同的折射率。在 每个实例实施方式中的间隙与截断的半球形光提取部件34a、34b、34c的高度H2a、H2b、H2c 对应。如在本文中所提供,改变间隙的长度(即,高度H2a、H2b、H2c)将从具有粘附至光波 导的提取膜的光波导中提供宽范围的照度分布图案。例如,在图13A-13J中示出的照度分 布与通过将高度H从132微米系统地变成574微米所获得的模拟分布对应。在图12A-12C 的实例实施方式中,每个提取膜具有相同的基底高度Hl和光提取部件的相同六角形阵列 图案。为了获得照度分布,在这些实例实施方式中,提取膜30a、30b、30c包括光提取部件的 1. 5毫米X 1. 3毫米的六角形阵列,具有600微米的半径以及500微米的基底高度,且每个 提取膜固定至Γ的锥形波导。在图12A的实例提取膜30a中,截断的半球形光提取部件 34a具有181微米的高度(H2a),这产生与在图13B所示的图案对应的照度分布图案。在图 12B的实例提取膜30b中,截断的半球形光提取部件34b具有378微米的高度(H2b),这产 生与
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