专利名称：具有可移除光提取构件的照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明系统，该系统包括至少一个光源、设置为接收所述至少一个光源 发出的光的导光体和适于从所述导光体提取光的至少一个光提取构件。
背景技术：
包括发光二极管(LED)的半导体发光器件是现有的最有效和稳健的光源之一。由 于其体积小、有节省能源的潜力、寿命长，发光二极管正在迅速发展成为针对一般照明应用 的可行光源。对于一些新的基于LED的照明系统，为了产生普通环境照明使用了附加的光学器 件如导光体。导光体，通常是平的或弯曲的一片透明塑料或玻璃，一般用于两种目的。其主 要目的是将光从一个位置引导到另一个位置而没有损失。也就是说，只要光在侧面以相对 于法向足够大的角度反射，就完全没有光损失。因此，导光体的目的之一是将光从光源引导 到所需位置。作为另一个目的，导光体也被用来混合来自于单色发光元件的颜色。因此，通 过将不同颜色的光引导穿过足够长度的导光体，便可获得颜色的混合输出。一般来说，导光体遵从全内反射原理(TIR)工作，由此基于导光体材料和直接围 绕导光体的材料例如空气、包覆层等的折射率的差异，穿过导光体的光在导光体的表面反 射。只有当光以足够接近法向的角度遇到表面时，光才可能从导光体出射。在某些应用中，有可能需要以更加受控的方式操控从导光体提取的光及针对不同 的应用改变光被提取的位置。因此，在本领域有必要提供照明系统，其中可依应用控制和改变光提取。
发明内容
本发明的目的之一是为满足上述需求并提供发光系统，其中可针对不同的应用更 准确地控制和改变光提取。本发明的该目的和其他目的通过根据所附的权利要求书的照明系统实现。因此，本发明的第一方面涉及包括至少一个光源和导光体的照明系统。导光体设 置为接收所述至少一个光源发出的光。照明系统进一步包括适于从导光体提取光的至少一 个光提取构件。所述光提取构件可移除地设置在导光体的表面上。在本发明的装置中，由光源所发出的光的至少一部分被导光体接收。在可接受的 角度范围内进入导光体的光通过全内反射被包含在导光体中。基于光提取构件和周围环境 之间折射率的差异，从导光体提取光。光提取构件可移除地设置在导光体的表面上意指，它可与导光体分离或移动到导 光体上的不同位置。因此，可在任何需要的位置提取光，这允许实现受控制的和可变的光提 取。在本发明的实施方式中，所述至少一个光提取构件包括至少一种散射材料，其用 于扰乱光束路径，因而扰乱全内反射现象，使得可有效地通过光提取构件从导光体提取光。
优选地，散射材料包括波长转换材料。因此，进入光提取构件的光当与分散于光提 取构件中的波长转换材料接触将被转换成不同波长的光。因此，光可能以某一波长和颜色 进入导光体并可以以不同的波长和颜色出射导光体。包括波长转换材料的光提取构件并不是直接附着到光源，而是远离光源而设置， 这一事实出于几个原因是有益的。这种所谓的“远程荧光剂”应用减轻关于荧光剂即波长 转换材料可承受的温度和光通量的要求。因此，可以得到低色温和良好的显色指数。此外， 光的质量(令不愉快的峰值亮度、颜色控制)可得到改善并且颜色可以通过改变波长转换 材料的特性得到控制。在本发明的优选的实施方式中，光提取构件是可变形的。在此实施方式，可变形的 光提取构件的厚度可被改变。当可变形的构件包括波长转换材料，此波长转换材料，继而输出光的颜色，可通过 改变构件的厚度而“被调节”。因此，获取很大的设计和美学的自由度并且输出的光的颜色 可方便地被改变。在本发明的诸实施方式中，所述至少一个光提取构件包括凝胶。凝胶增加元件的 变形能力，这继而又导致光提取构件的厚度可以改变从而颜色输出可以改变。根据优选的实施方式，光提取构件有允许粘到导光体的表面的粘性表面。因此，光 提取构件可以从导光体移除并布置在不同的位置，从而提供可依应用的不同而不同的受控 制的光提取。本发明的这些和其他方面将从本文下面所述的实施方式变得显明，并参考本文下 面所述的实施方式阐明。
图1示出了根据本发明的照明系统。
具体实施例方式本发明涉及一种照明系统，其包括至少一个光源、设置为接收所述至少一个光源 发出的光的导光体、和适于从所述导光体提取光的至少一个光提取构件，其中，所述光提取 构件可移除地设置在所述导光体的表面上。根据本发明的照明系统100的一个实施方式在图1中所示出。该照明系统100包 括至少一个光源101和设置为接收光源101发出的光的导光体102。该照明系统100进一 步包括适于从导光体102提取光的至少一个光提取构件103。光提取构件103可移除地设 置在导光体102的表面上。如本文使用的，术语“光源”可能是任何光源，但在这里的上下文中它通常是指一 个或多个发光二极管(LED)。由于LED体积小、有节省能源的潜力和寿命长，使用LED是有 利的。光源101所发出的光的至少部分由导光体102接收。当光进入导光体102，在光沿 着导光体102的长度传播的过程中通过全内反射，光被包含。由于光提取构件103和周围环境之间折射率的差异，光随后被从光提取构件103 提取。
4
如本文使用的，术语“导光体”是指这样的器件其在输入端接收光并没有很大损 失地将光传播给输出端或提取机制。一般来说，导光体基于全内反射原理工作，全内反射是 一种现象，其中光束在两种介质之间的界面被完全反射，即没有光穿过该界面。光束穿过表 面的通路受斯涅尔定律的约束Ii1Sin ( θ 丄)=n2sin ( θ 2)。在此公式中Ii1是在第一介质的折射率，θ i是在第一介质中到界面上的入射角，n2 是在第二介质的折射率，θ 2是在第二介质中到界面上的入射角。如果ηι>η2，在Q1很大 的情况下并不存在任何斯涅尔定律的解。大于临界角(其中0。= arcsin(n2/ni))时， 这意味着从第一介质遇到界面的光束完全被反射，没有光穿过该表面。这就产生了对于在 该交界面处的TIR的临界角，即以大于临界角的角度入射在界面的光完全在内部反射。光提取构件103适于“扰乱”光束路径，从而“扰乱”全内反射现象，使得从光提取 构件103中提取光。为了扰乱光束路径和使光提取发生，光提取构件103面向周围环境的 表面可例如是曲面的、带槽的或结构化的。通常情况下，导光体102包括光学透明材料，如玻璃或聚合物。术语“光学透明”是指导光体不吸收或仅少量吸收穿过导光体的所需波长的光。这 种光学透明材料可以被看透，即它允许清晰的图像透过。所述至少一个光提取构件103可移除地设置在导光体102的表面上。因此，它可 从导光体102分离及移到导光体102上的不同位置。因此，可以从任何需要的位置提取光。 这允许实现受控制的和可变的光提取，其可针对不同的应用而变化。在本发明实施方式中，所述至少一个光提取构件103包括至少一种散射材料。这 种散射材料用于扰乱光束路径，从而扰乱全内反射，允许从光提取构件103中提取光。这种散射材料可以是任何类型的、用于干扰因全内反射被包含于导光体中的光束 路径的材料。例如，可以使用二氧化钛颗粒。在本发明实施方式中，所述至少一种散射材料包括至少一种波长转换材料104。因 此，在优选的方面，波长转换材料104的颗粒分散在光提取构件103内。相应地，来自导光 体102的、进入光提取构件103的光，经与波长转换材料104接触，将被转换成不同波长的 光。因此，以某一波长和颜色进入导光体102的光随后可以从光提取构件103提取，并具有 不同的波长和颜色。几个光提取构件103可设置于导光体102上，它们可包括不同类型的波长转换材 料104，使得输出光的颜色可在每个提取构件103之间不同。此外，多于一种波长转换材料 104可包括在光提取构件103中，给予混合颜色的印象。如本文使用的，术语“波长转换材料”是指吸收第一波长的光并导致发射第二更长 波长的光的材料。吸收光后，材料中的电子被激励到更高的能级。当从高能级弛豫回来，多 余的能量便以具有比被吸收的光更长的波长的光的形式从材料释放。因此，这个术语涉及 到荧光和磷光波长转换两者。当光提取构件103包括波长转换材料104时，这些构件103通常远离光源101而 设置，并且不是直接附着于光源101。这种所谓的“远程荧光剂”应用减轻关于荧光剂即波 长转换材料可承受的温度和光通量的要求。在传统的LED中波长转换材料嵌入在直接附着 于芯片的粘合剂之中。在这种结构中波长转换材料必须同时承受LED的温度和光通量。因此，这种设置可提供低色温和良好的显色指数。此外，光的质量(令人不舒适的峰值亮度、 颜色控制)可得到改善，所提取光的颜色可以方便地通过改变波长转换材料104的特性得 到控制。在本发明优选的实施方式中，光提取构件103是可变形的。这是有益的，因为可变 形元件的厚度是可以改变的、因而输出光的颜色也是可以改变的。如本文使用的，术语“可变形元件”是指由高度柔性的材料形成的元件，该元件是 可弯曲的和塑性的，使得该元件的厚度局部地或整体上可改变。在可变形构件103包括波长转换材料104的诸实施方式中，此波长转换材料104 可“被调节”，相应地输出光的颜色可被改变。这允许在始终相同的功率输出下的颜色变化 和很大的设计和美学的自由度。在本发明的诸实施方式中，所述至少一个光提取构件(103)包括凝胶，从而进一 步增加其变形能力和灵活性。这进而导致该构件的厚度、从而输出的颜色可更容易被改变。 通常情况下，凝胶包括硅氧树脂，其是柔性的、惰性的和热稳定的材料。然而，本发明不仅限于对硅氧树脂的使用，其他几种可变形材料，例如高粘有机材 料也可使用，这些是为本领域的技术人员知晓的。优选地，凝胶是光学透明的，从而可变形光提取构件也是光学透明的。据优选的实施方式，所述光提取构件103有粘性表面允许粘贴到所述导光体102 的表面。因此，光提取构件103可以很容易地被从导光体102移除和被设置到不同的位置。 这可实现受控制的、可以因不同的应用而变化的光提取。在本发明实施方式中，附加光学器件，例如散热片可被设置以从发光器件驱散热 量。此外，为产生均勻的和漫散的光输出，可以可选地使用扩散器接收由光源发出的光。根据本发明的照明系统可用于多种应用，例如作为记事板或作为带本地光源的下 照明灯。例如导光体可被装在桌子上方，光提取构件可放置在需进行光提取的地方。此外， 该照明系统可用于国际象棋游戏，其中棋盘可以用作导光体而棋子用作光提取构件。光提 取构件也可用作窗户/巴士站的标贴及置于用作导光体的窗户上。虽然在附图和上述的说明中已图示和详细描述了本发明，这些图示和描述都被认 为是示意性或示范性的而不是限制性的；本发明不仅限于公开的诸实施方式。实施方式的 其它变体是可以为本领域的技术人员基于学习附图、公开的内容和所附的权利要求书在实 施本发明时理解和实现的。例如，本发明并不限于使用特定的光源，而是可以使用任何光 源。通常使用发光二极管(LED)，但本发明不限于特定类型的LED。本发明也不仅限于特定 的波长转换材料，而是可使用任何这类材料或材料的组合。
权利要求
一种照明系统(100)，包括至少一个光源(101)、设置为接收由所述至少一个光源(101)发出的光的导光体(102)、和适于从所述导光体提取光的至少一个光提取构件(103)，其中，所述至少一个光提取构件(103)可移除地设置在所述导光体(102)的表面上。
2.根据权利要求1的照明系统(100)，其中所述光提取构件(103)包括至少一种散射 材料。
3.根据权利要求2的照明系统(100)，其中所述至少一种散射材料是波长转换材料(104)。
4.根据权利要求1至3中任一个的照明系统(100)，其中所述光提取构件(103)是可 变形的。
5.根据权利要求4的照明系统(100)，其中所述光提取构件(103)包括凝胶。
6.根据上述权利要求中任一个的照明系统(100)，其中所述光提取构件(103)有允许 粘到所述导光体(102)表面的粘性表面。
全文摘要
本发明涉及照明系统(100)，其包括至少一个光源(101)、设置为接收所述至少一个光源发出的光的导光体(102)和至少一个光提取构件(103)。光提取构件(103)适于从所述导光体提取光，并可移除地设置在所述导光体(102)的表面上。光提取构件可移除地设置在所述导光体(102)的表面上指它可从导光体102分离并移到导光体102上的不同的位置。因此，可在任何需要的位置提取光，这可实现受控的和可变的光提取。
文档编号F21V8/00GK101960210SQ200980107952
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月7日
发明者J·L·M·范登伯奇 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司