專利名稱：光導(dǎo)調(diào)焦設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光調(diào)焦設(shè)備。在此描述的特定實(shí)施例涉及被配置為弓I導(dǎo)光在期望的角分布內(nèi)的光導(dǎo)。
背景技術(shù)：
用于操作光的產(chǎn)品的開發(fā)已經(jīng)導(dǎo)致了濾光、分光、衰減光、切換光、合并光和監(jiān)控光的廣泛技木?？刂乒庠吹慕欠植际欠?wù)于エ業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)社団的廣泛應(yīng)用中的重要方面。該例子需要包括公共演出、音樂廳、劇院等的聚光燈、舞臺(tái)照明，其中通過指引的光控制照明。其他例子包括小的區(qū)域的照明，例如可能在牙醫(yī)和手術(shù)過程中需要的照明。車頭燈是特定應(yīng)用，其中照明的區(qū)域由雙重需要指示為駕駛員提供好的道路視覺以及防止對(duì)迎面而來的車流產(chǎn)生強(qiáng)光。此外，車頭燈通常被設(shè)置為符合不同的國家標(biāo)準(zhǔn)。 最近，例如發(fā)光二極管(LED)照明的技術(shù)可以應(yīng)用于車流照明，其中使用LED照明元件的車頭燈現(xiàn)在是可能的。持續(xù)地研發(fā)例如引導(dǎo)來自車頭燈的光的有效方式。傳統(tǒng)的光導(dǎo)向方法包括反射元件，例如位于光源之后的彎曲的鏡子，以及折射元件，例如位于光源前面的透鏡。這些方法以及與其相關(guān)的問題在本領(lǐng)域是公知的。例如，很難在單個(gè)焦點(diǎn)定位多個(gè)光源，例如雙細(xì)絲燈泡LED陣列等。由此對(duì)于控制光源的角分布來說需要有效的、節(jié)約成本的解決方案。這里公開的設(shè)備致カ于該需要。
發(fā)明內(nèi)容
這里公開的光導(dǎo)向設(shè)備配置為向前引導(dǎo)光具有期望的角分布，所述光導(dǎo)向設(shè)備包括至少ー個(gè)錐形光導(dǎo)和至少ー個(gè)前折射器。所述錐形光導(dǎo)包括前出耦合表面、后出耦合表面和在所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)對(duì)向楔形角3的入耦合入口。所述折射器包括后入耦合表面和向前面對(duì)的出耦合表面，所述折射器被定位使得折射器的后入耦合表面與光導(dǎo)的前出耦合表面相鄰，其間具有中間間隙。所述楔形角P被選擇使得入射到所述光導(dǎo)的所述入耦合入口并且從所述光導(dǎo)的前出耦合表面退出的光入射到折射器的后入耦合表面，并且通過所述折射器的前向面對(duì)的出耦合表面發(fā)射所述光具有所述需要的角分布?？蛇x地，所述錐形光導(dǎo)通過所述入耦合入ロ圍繞外部軸具有選擇對(duì)稱性。當(dāng)恰當(dāng)時(shí)，楔形角0的值隨著圍繞中心軸的角V而變化,使得需要的角分布不是對(duì)稱的。光導(dǎo)向設(shè)備可以還包括至少ー個(gè)后反射器，配置所述至少ー個(gè)后反射器使得入射到所述光導(dǎo)的所述入耦合入口并且從所述后耦合表面退出的光向前反射具有所述期望的角分布?？蛇x地，包括光學(xué)兀件的后反射器被定位為與所述光導(dǎo)的后出稱合表面相鄰，所述光學(xué)元件被配置為通過完全內(nèi)部反射引導(dǎo)退出光導(dǎo)的后出耦合表面的光處于所需的角分布內(nèi)。在所選的實(shí)施例中，中心軸和從入I禹合入口到所述如出I禹合表面和所述后出I禹合表面的頂點(diǎn)延伸的中心線之間的半隙角近似等于通過光導(dǎo)的前出耦合表面限制完全內(nèi)部反射的臨界角?？蛇x地，中心軸和從入耦合入口到所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)延伸的中心線之間的半隙角位于(SirT1(IAi)-P)到(sirT1 (l/n) + P )的范圍內(nèi)，其中n是光導(dǎo)的折射率并且P是楔形角。光導(dǎo)可以具有圓形水平橫截面，其中所述前出耦合表面通常具有由第一圓錐角表征的凹圓錐形?？蛇x地，后出耦合表面具有由第二圓錐角表征的通常截短的凸圓錐形。所述第一圓錐角可以大于所述第二圓錐角。有利地，選擇所述第一圓錐角和所述第二圓錐角，使得入射所述光導(dǎo)的所述入耦合入口的光被分布為具有期望的角分布?？蛇x地,光導(dǎo)向設(shè)備還包括至少一個(gè)光源。本發(fā)明的另ー個(gè)方面教導(dǎo)了一種向前引導(dǎo)光具有期望的角分布使用的方法。該方法可以包括提供光源；提供至少ー個(gè)錐形光導(dǎo)，所述錐形光導(dǎo)包括前出耦合表面、后出耦合表面和在所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)對(duì)向楔形角的入耦合入口 ；定位至少ー個(gè)折射器，所述折射器包括后入耦合表面和向前面對(duì)的出耦合表面，使得折射器的 后入耦合表面與光導(dǎo)的前出耦合表面相鄰，其間具有中間間隙；以及選擇所述楔形角使得入射到所述光導(dǎo)的所述入耦合入口并且從所述光導(dǎo)的前出耦合表面退出的光入射到折射器的后入耦合表面，并且通過所述折射器的前向面對(duì)的出耦合表面發(fā)射所述光具有所述需要的角分布。該方法還包括選擇中心軸和從光導(dǎo)的入耦合入口到所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)延伸的中心線之間的半隙角，使其近似等于通過光導(dǎo)的前出耦合表面限制完全內(nèi)部反射的臨界角。可選地，選擇半隙角的步驟包括在(SirT1(IAi)-W到(sinll/n) + P)的范圍內(nèi)選擇角，其中n是光導(dǎo)的折射率并且P是楔形角。該方法還包括提供后反射器，使得退出光導(dǎo)的所述后出耦合表面的光向前反射具有所述期望的角分布?？蛇x地，提供后反射器的步驟包括將光學(xué)元件定位為與光導(dǎo)的后出耦合表面相鄰并具有中間間隙。
為了更好地理解本發(fā)明以及顯示本發(fā)明如何實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在純粹通過示例的方式參考附圖?，F(xiàn)在詳細(xì)地對(duì)于附圖進(jìn)行特定參考，在此強(qiáng)調(diào)所示的細(xì)節(jié)通過實(shí)例的方式并且僅為了示例性地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且基于提供最有用以及最好理解本發(fā)明的宗旨和概念方面的描述的原因進(jìn)行表述。在這個(gè)方面，不以超出本發(fā)明的基本理解所需的細(xì)節(jié)來示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。根據(jù)參考附圖進(jìn)行的描述，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見如何具體實(shí)施本發(fā)明的若干形式。在附圖中圖I表示包括在此所述的示例光導(dǎo)向設(shè)備的照明系統(tǒng)的示意性截面圖；圖2a表在光導(dǎo)向設(shè)備中使用的錐形光導(dǎo)的意性片截面圖；圖2b表不具有圓形結(jié)構(gòu)的維形光的不意性頂視圖；圖3表示與光導(dǎo)向設(shè)備一起使用的可能的后反射器的示意性截面圖；圖4表示與光導(dǎo)向設(shè)備一起使用的可能的前折射器的示意性截面圖；圖5示出圖I的照明系統(tǒng)的光線追蹤圖，示出了光如何通過波導(dǎo)傳播并且通過要求的角分布退出；以及圖6示出由照明系統(tǒng)提供的用于照明的可能需要的角分布300 ；圖7是如這里所述將光引導(dǎo)進(jìn)入需要的角分布的方法的流程圖；圖8a是示出在距模型照明系統(tǒng)ー米的距離處在一平方米上照明的仿真變化的圖形；以及圖Sb是示出對(duì)于模型照明系統(tǒng)光強(qiáng)如何隨著從中心軸的角度變化的圖形。
具體實(shí)施例方式下面參考圖I示出了包括如這里所述的光導(dǎo)向設(shè)備100的照明系統(tǒng)200。照明系統(tǒng)200被配置為產(chǎn)生圍繞中心軸X具有特定角分布的照射光束。照明系統(tǒng)200包括通常不導(dǎo)向的光源220和光導(dǎo)向設(shè)備100。照射光束發(fā)射通過的照明系統(tǒng)200的一側(cè)這里已知為 前202,并且相反側(cè)已知為后204。光導(dǎo)向設(shè)備100可以可選地f禹合至不同光源220,使得光通過光導(dǎo)向設(shè)備并且從前面202出來而被導(dǎo)向。應(yīng)該知道，除了別的以外，這樣的光源220包括發(fā)光二極管(LED)、白熾燈絲例如鎢光源、氣體放電噴燃期例如高濃度放電或氙源等。光導(dǎo)向設(shè)備100包括錐形光導(dǎo)120、前折射器140和后反射器160。應(yīng)該注意到錐形光導(dǎo)120夾在前折射器140和后反射器160之間，在它們的面間表面之間具有中間氣隙130、150?，F(xiàn)在參考圖2a和2b，分別以橫截面和頂視圖示出了錐形光導(dǎo)120的例子。特別參考圖2a，橫截片示出了耦合至光源220的示例錐形光導(dǎo)120。在恰當(dāng)時(shí)，光源220可以嵌入到光導(dǎo)120中以改善光耦合的效率。錐形光導(dǎo)120具有前出耦合表面122、后出耦合表面124、入耦合入口 126以及在前出耦合表面122和后入耦合表面124的交叉處的尖端123。示例光導(dǎo)120的橫截面具有兩個(gè)叉齒128a、128b，與光源220形成了 V形，光源220位于V的頂點(diǎn)129。通過每個(gè)叉齒128a、128b的中心從光源220延伸到尖端123的線已知為光導(dǎo)120的中心線。光導(dǎo)的半尖端角a被定義為中心線和中央軸X之間的角。入f禹合入口 126在叉齒尖端123對(duì)向(subtend) —個(gè)角已知為楔形角。如下面更詳細(xì)所述，可以選擇楔形角P以提供期望的角分布。應(yīng)該理解到盡管如上僅描述了 V形橫截面，光導(dǎo)的其他例子也可以被看為具有不同的橫截面，例如單個(gè)楔形叉齒?，F(xiàn)在參考圖2b，示例錐形光導(dǎo)120的叉齒尖端123可以描述了圍繞中心軸X的圓。由此，錐形光導(dǎo)120的前出耦合表面122描述了凹圓錐，并且后出耦合表面124描述了具有小的間隙的凸截?cái)鄨A錐。結(jié)果，退出示例光源120的光圓錐的角分布可以圍繞中心軸X具有均勻的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。應(yīng)該理解到可以根據(jù)需要選擇其他配置，例如六邊形、七邊形、八邊形光導(dǎo)等。實(shí)際上，當(dāng)需要光的不對(duì)稱角分布時(shí)，錐形光導(dǎo)120可以具有不顯示旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的其他形狀。由此可以提供如下光導(dǎo)楔形角P作為圍繞中心軸的角V的函數(shù)變化，函數(shù)^ (￥)被旋轉(zhuǎn)為適合需要，可能使用本領(lǐng)域公知的光優(yōu)化技木。光導(dǎo)向設(shè)備100的另ー個(gè)例子可以包括棱柱光導(dǎo)120,其在延長(zhǎng)的長(zhǎng)度上具有均勻的橫截面。這樣的棱柱光導(dǎo)可以用于對(duì)由條形光源例如熒光管或LED行所產(chǎn)生的光提供導(dǎo)向?，F(xiàn)在參考圖3，表示可以在這里公開的光導(dǎo)向設(shè)備100(圖I)的例子中使用的示例后反射器160的橫截面。示例后反射器160具有入耦合表面162、反射表面164和向前面對(duì)的處稱合表面166。示例后反射器160是發(fā)光光學(xué)器件，配置為圍繞錐形光導(dǎo)120使得它的入耦合表面162鄰近光導(dǎo)120的后出耦合表面124，之間具有中間氣隙150。由此，在后反射器160的入耦合表面162和中心軸X之間的角度5近似等于光導(dǎo)120的后出耦合表面124和中心軸X之間的角度。作為該配置的結(jié)果，退出光導(dǎo)120的后出耦合表面124的光入射到并且進(jìn)入后反射器160的入耦合表面162。選擇后反射器160的尺寸，使得進(jìn)入入耦合表面162的光入射到反射表面164。選擇反射表面164和中心軸X之間的角度e，使得該入射光經(jīng)受整個(gè)內(nèi)部反射并且被引導(dǎo)出向前面對(duì)的出I禹合表面166?？梢愿鶕?jù)后反射器160的折射率選擇折射表面166和中心軸之間的角の，使得現(xiàn)有的光具有期望的角分布。 盡管上述示例后反射器160是發(fā)光光學(xué)器件?？梢岳斫獾皆谄渌墓鈱?dǎo)向設(shè)備中，后反射器可以包括具有角度的鏡子，以將退出光導(dǎo)120的后出耦合表面的光重新引導(dǎo)到期望的角分布。此外，后反射器可以具有反射涂層的表面，允許關(guān)于尺寸選擇的更大自由度。實(shí)際上在恰當(dāng)時(shí)，光導(dǎo)120的后出耦合表面124可以可選地本身涂層有反射材料?，F(xiàn)在參考圖4，示出了前折射器140的橫截面，其可以用于這里描述的光導(dǎo)向設(shè)備100 (圖I)的示例。示例前折射器140具有入耦合表面142和向前面對(duì)的出耦合表面144。示例前折射器140是發(fā)光光學(xué)器件，被配置為嵌入到錐形光導(dǎo)120使得情前折射器140的入耦合表面142鄰近光導(dǎo)120的前出耦合表面122，之間具有中間氣隙130。由此，前折射器140的入耦合表面142和中心軸X中間的角Y近似等于光導(dǎo)120的前出耦合表面122和中心軸X之間的角。作為該配置的結(jié)果，退出光導(dǎo)120的前出耦合表面122的光入射到并且進(jìn)入前折射器140的入耦合表面142。根據(jù)折射率選擇前折射器140的尺寸，使得進(jìn)入入耦合表面142的光被折射出向前面對(duì)的出耦合表面144，其具有期望的角分布。參考圖5，示出了照明系統(tǒng)200的光線追蹤圖，應(yīng)該知道從不導(dǎo)向的關(guān)于220發(fā)出的光通過出耦合表面122、124的側(cè)面的一系列完全內(nèi)部反射通過光導(dǎo)120傳播。當(dāng)光束與出耦合表面122、124的入射角低于臨界角吋，不再應(yīng)用完全內(nèi)部反射的條件并且由此通過前出耦合表面122或后出耦合表面124發(fā)射光。如上所述，這是照明系統(tǒng)200的特定特征，通過前出耦合表面122發(fā)射的光巾幗前折射器140并且通過后出耦合表面124發(fā)射的光經(jīng)過后反射器160。由此光線追蹤技術(shù)可以用于選擇角a、P、Y、S、e、①，使得退出光導(dǎo)向設(shè)備100的光具有期望的角分布。示例光導(dǎo)向設(shè)備100通常具有圓形橫截面，使得角a、0、Y、S、e、O是均勻的圓錐角。應(yīng)該理解到在此使用的術(shù)語圓錐、圓錐形等指的是與幾何學(xué)定義的圓錐具有變形的形狀。例如，其他光導(dǎo)向設(shè)備可以具有基于多邊形的金字塔形狀，并且可以具有特別接近于圓錐頂點(diǎn)或接近截?cái)嗖糠值木植孔冃?。此外，?dāng)需要時(shí)，角a、P、Y、S、e、①可以隨著圍繞中心軸X(圖2b)的角V變化,使得可以實(shí)現(xiàn)具有不對(duì)稱角分布的各種照明域。為了更好地示出在此描述的光導(dǎo)向設(shè)備100的使用，下面的模型表示說明在設(shè)備的角度和尺寸的選擇中使用的ー組可能的假設(shè)和估計(jì)?，F(xiàn)在參考圖6，示出了照明的可能期望的角分布300，其可以由包括示例光導(dǎo)向設(shè)備100的照明系統(tǒng)200提供。角0是退出光導(dǎo)向設(shè)備100的光的角分布的半峰全寬(FWHM)。應(yīng)該理解到0的值越小，照明越集中。ー個(gè)有用的近似是根據(jù)線性關(guān)系將FWHM與楔形角P (圖2a)相關(guān)聯(lián)0 n@(I)其中n是光導(dǎo)120的折射率。等式⑴暗示了楔形角@越小，退出光導(dǎo)向設(shè)備100的光越集中。另ー個(gè)近似涉及光導(dǎo)120的半隙角a (圖2a)。角a確定發(fā)送到前折射器140的 光的總的方向。為了實(shí)現(xiàn)高度集中的光，可以選擇半隙角使得從光導(dǎo)120到前折射器140發(fā)送的光的方向近似平行于中心軸X。可以通過選擇半隙角a近似等于限值總的內(nèi)部反射的臨界角來如下實(shí)現(xiàn)這樣的配置a ^ SirT1(IAi)(2)其中n是光導(dǎo)120的折射率。為了補(bǔ)償菲涅耳反射和折射率中的變化，半隙角a的值可以被選擇為位于下面的限值之間sin-1 (1/n) - ^ < a < sirf1 (1/n) + 3(3)其中n是光導(dǎo)120的折射率并且P是楔形角(圖2a)。前折射器140的入耦合表面142和中心軸X之間的角Y近似等于光導(dǎo)120的前出耦合表面122和中心軸X之間的角。根據(jù)如下關(guān)系可以示出這個(gè)角Y與楔形角P和半隙角a相關(guān)y ^ a + ^ /2(4)應(yīng)該知道可以允許若干度的變化用于改善的機(jī)械適配并減小菲涅耳反射。類似地，后反射器160的入耦合表面162和中心軸X之間的角5近似等于光導(dǎo)120的后出耦合表面124和中心軸X之間的角。可以示出根據(jù)如下關(guān)系角S與楔形角運(yùn)和半隙角a相關(guān)聯(lián)6 ^ a - ^ /2(5)現(xiàn)在參考圖7的流程圖，表示了用于導(dǎo)向具有需要的角分布的光的仿佛。該方法包括如下步驟提供光源701 ;提供具有入耦合入口、前出耦合表面和后出耦合表面的錐形光導(dǎo)702 ;定位前折射器鄰近于光導(dǎo)的前出耦合表面703 ;選擇楔形角P使得入射到光導(dǎo)的入耦合入口并且從前向出耦合表面退出的光入射到折射器的后入耦合表面，并且光發(fā)射通過折射器的向前面對(duì)的出耦合表面并具有需要的角分布704 ;配置后反射器以反射具有需要的角分布退出后出耦合表面的光705 ;并且將光源耦合到光導(dǎo)的入耦合入口 706。下面參考圖8a和Sb示出仿真模型照明系統(tǒng)的選擇結(jié)果。使用2mm之間發(fā)光二極管(LED)光源(具有145流明的光通量)和這里描述的光導(dǎo)向系統(tǒng)的光學(xué)工程軟件LightTools :運(yùn)行仿真。特別參考圖8a，以勒克斯為單位的照明變化表示在距照明系統(tǒng)ー米的位置處一平方米面積內(nèi)。顯而易見光導(dǎo)向設(shè)備成功地引導(dǎo)光向前接近中心軸X。角分布表示在圖8b中，其示出了以燭光為單位的照明強(qiáng)度和距向前中心軸X的角之間關(guān)系的圖形。
本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要 求限定，并且包括如上所述的各種特征及其本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過讀取前述說明而能跟進(jìn)行的變化和修改的組合和子組合。在權(quán)利要求中，詞“包括”指示所列的元件包括在內(nèi)，但是通常不排除其他元件。
權(quán)利要求
1.一種光導(dǎo)向設(shè)備，配置為以期望的角分布向前引導(dǎo)光，所述光導(dǎo)向設(shè)備包括至少ー個(gè)錐形光導(dǎo)和至少ー個(gè)前折射器，其中， 所述錐形光導(dǎo)包括前出耦合表面、后出耦合表面和在所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)對(duì)向楔形角0的入耦合入口 ； 所述折射器包括后入耦合表面和向前面對(duì)的出耦合表面，所述折射器被定位使得折射器的后入耦合表面與光導(dǎo)的前出耦合表面相鄰，其間具有中間間隙；以及 所述楔形角0被選擇使得入射到所述光導(dǎo)的所述入耦合入口并且從所述光導(dǎo)的前出耦合表面退出的光入射到折射器的后入耦合表面，并且這些光通過所述折射器的前向面對(duì)的出耦合表面以所述期望的角分布發(fā)射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光導(dǎo)向設(shè)備，所述錐形光導(dǎo)通過所述入耦合入口圍繞外部軸具有選擇對(duì)稱性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中楔形角P的值隨著圍繞中心軸的角V而變化，使得期望的角分布不是對(duì)稱的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)向設(shè)備，還包括至少ー個(gè)后反射器，配置所述至少ー個(gè)后反射器使得入射到所述光導(dǎo)的所述入耦合入口并且從所述后耦合表面退出的光向前反射具有所述期望的角分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光導(dǎo)向設(shè)備，所述后反射器包括與所述光導(dǎo)的后出耦合表面相鄰的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置為通過完全內(nèi)部反射引導(dǎo)退出光導(dǎo)的后出耦合表面的光處于所述期望的角分布內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中，中心軸和從入耦合入口到所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)延伸的中心線之間的半隙角近似等于通過光導(dǎo)的前出耦合表面限制的完全內(nèi)部反射的臨界角。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中，中心軸和從入耦合入口到所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)延伸的中心線之間的半隙角位于(sirrYl/n)-^)到(SirT1(IA^P)的范圍內(nèi)，其中n是光導(dǎo)的折射率并且@是楔形角。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到7中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中，所述光導(dǎo)具有圓形水平橫截面，其中所述前出耦合表面通常具有由第一圓錐角表征的凹圓錐形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中所述后出耦合表面具有由第二圓錐角表征的通常截短的凸圓錐形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中所述第一圓錐角大于所述第二圓錐角。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光導(dǎo)向設(shè)備，其中選擇所述第一圓錐角和所述第二圓錐角，使得入射所述光導(dǎo)的所述入耦合入口的光被分布為具有期望的角分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求I到11中任一項(xiàng)所述的光導(dǎo)向設(shè)備，還包括至少ー個(gè)光源。
13.—種以期望的角分布使用向前引導(dǎo)光的方法，包括 提供光源， 提供至少ー個(gè)錐形光導(dǎo)，所述錐形光導(dǎo)包括前出耦合表面、后出耦合表面和在所述前出率禹合表面和所述后出I禹合表面的頂點(diǎn)對(duì)向楔形角的入I禹合入口 ； 定位至少ー個(gè)折射器，所述折射器包括后入耦合表面和向前面對(duì)的出耦合表面，使得折射器的后入耦合表面與光導(dǎo)的前出耦合表面相鄰，其間具有中間間隙；以及選擇所述楔形角使得入射到所述光導(dǎo)的所述入耦合入口并且從所述光導(dǎo)的前出耦合表面退出的光入射到折射器的后入耦合表面，并且通過所述折射器的前向面對(duì)的出耦合表面發(fā)射所述光具有所述需要的角分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括 選擇中心軸和從光導(dǎo)的入耦合入口到所述前出耦合表面和所述后出耦合表面的頂點(diǎn)延伸的中心線之間的半隙角，使其近似等于通過光導(dǎo)的前出耦合表面限制完全內(nèi)部反射的臨界角。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中選擇半隙角的步驟包括 在(SirT1(IAi)-P)到(sin^d/n) + ^)的范圍內(nèi)選擇角，其中n是光導(dǎo)的折射率并且^是楔形角。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括 提供后反射器，使得退出光導(dǎo)的所述后出耦合表面的光向前反射具有所述期望的角分布。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，提供后反射器的步驟包括 將光學(xué)元件定位為與光導(dǎo)的后出耦合表面相鄰并具有中間間隙。
全文摘要
用于引導(dǎo)光從非導(dǎo)向的光源進(jìn)入前向方向并具有需要的角分布的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括錐形光導(dǎo)、前折射器和后反射器。選擇光導(dǎo)的楔形角使得光進(jìn)入光導(dǎo)的入口并退出光導(dǎo)，并且通過前折射器或后反射器導(dǎo)向進(jìn)入期望的角分布。
文檔編號(hào)F21V8/00GK102792196SQ201080038875
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者梅厄·本-利維 申請(qǐng)人:魔術(shù)照明光學(xué)有限公司