專利名稱：包含片狀三角形導(dǎo)向構(gòu)件的光導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含具有大致平坦側(cè)面的片狀(plate-like)光導(dǎo)元件和用于通過所述側(cè)面耦合光的裝置的光導(dǎo)系統(tǒng)。
在US-A-2002/0167820中公開了這種系統(tǒng)。該公開文獻(xiàn)描述了一種用于提高機(jī)動車輛乘客車廂照明條件的光導(dǎo)系統(tǒng)，由此在車輛頂部內(nèi)部襯層區(qū)域中設(shè)置片狀光導(dǎo)元件。通過光導(dǎo)元件的一個或多個側(cè)面將光耦合進(jìn)光導(dǎo)構(gòu)件，并通過光導(dǎo)元件的較大前表面以均勻的方式將光發(fā)射進(jìn)車輛的乘客車廂。通過沿光導(dǎo)元件的側(cè)面延伸的光發(fā)生單元，如熒光管，將光耦合進(jìn)光導(dǎo)元件中。
用于導(dǎo)光的適宜材料是透明的熱塑性塑料，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。例如可通過注模工藝、擠壓工藝、或移除材料激光操作對這種材料成形。
當(dāng)通過長方形側(cè)面將光耦合進(jìn)片狀光導(dǎo)元件中時(shí)，需要相對長的光源，該光源可長于有效工作的光源。也可由于其他的原因而期望通過小于片狀光導(dǎo)元件側(cè)面尺寸的光源發(fā)生光。
本發(fā)明的目的是提供用于通過片狀光導(dǎo)元件的側(cè)面來耦合光的裝置，從而來自相對小光源的光可以在光導(dǎo)元件較大的表面上分布。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，所述裝置包括大致具有平坦片狀和三角形形狀的光導(dǎo)構(gòu)件，其中三角形的短邊包括用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件中的光耦合裝置，其中長邊包括面對用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件的所述側(cè)面的耦合輸出表面，其中三角形的第三邊包括與所述第三邊的方向成角度安置的多個表面，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面。多個表面的每個表面都如此安置，使得將來自所述光耦合裝置的光反射到所述耦合輸出表面，從而在所期望的方向上將光定向到所述長邊，且根據(jù)光的期望分布，給定每個所述表面一個適當(dāng)?shù)娜∠?，即適當(dāng)?shù)姆较颉?br> 在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，片狀光導(dǎo)構(gòu)件具有大致直角三角形的形狀，其中三角形的所述短邊和所述長邊包圍了大致的直角，其中所述第三邊是三角形的斜邊，該邊包括所述多個表面，所述表面以與所述耦合輸出表面成大約45°的角安置。優(yōu)選地，所述第三邊包括具有交替方向的多個表面，該多個表面分別與所述第三邊的方向成所述角度并大致垂直于所述短邊。所有這些表面都可是平坦的，或者是可被彎曲的，從而在耦合輸出表面處獲得期望的光分布。
根據(jù)光導(dǎo)構(gòu)件材料的折射率，將通過該構(gòu)件的表面把光反射回光導(dǎo)構(gòu)件中。如果入射角大于特定值，即大于全反射角，則光束就會被反射。(入射角是光束和垂直于光束被定向到的表面的線之間的角度。)在直角三角形的情形中，通過所述光耦合裝置耦合的光的主方向具有平行于所述耦合輸出表面的方向。然后45°角處的表面在主要垂直于該表面的方向上將光束反射到耦合輸出表面，從而將光耦合出去。
光導(dǎo)構(gòu)件用作中間光導(dǎo)，其中三角形的短邊可做得如所要求的那樣短，從而利用適當(dāng)?shù)墓怦詈涎b置，而長邊可具有對應(yīng)于片狀光導(dǎo)元件的長方形側(cè)面長度的長度。沿三角形所述第三邊成特定角度的表面的數(shù)量優(yōu)選地大于六個，更優(yōu)選地大于十二個。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少使與所述第三邊的方向成某一角度安置的所述表面配備一光反射材料。如果表面不夠平滑從而不能反射具有大于全反射角的入射角的所有光，或如果存在具有小于全反射角的入射角的光束，或如果存在具有小于全反射角的入射角的光束，則除了耦合輸出表面外，光導(dǎo)構(gòu)件的所有表面可配備有一光反射涂層，以增加光的反射。這種涂層還可以保護(hù)相關(guān)表面不與其他材料進(jìn)行不希望的光學(xué)接觸。
優(yōu)選地，光導(dǎo)構(gòu)件具有0.5mm和15mm之間，更優(yōu)選地是2mm和7mm之間的厚度，該厚度優(yōu)選對應(yīng)于所述光導(dǎo)元件的厚度。一般地，光導(dǎo)構(gòu)件的厚度小于所述三角形的所述短邊的長度，優(yōu)選小于其一半，更優(yōu)選小于其四分之一，在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中小于其十分之一。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，其表面平行于所述平面的所述光導(dǎo)構(gòu)件的一個或兩個表面的至少一部分配備有材料的涂層，該材料具有比光導(dǎo)構(gòu)件本身的材料小的折射率。這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料表面與其他材料如膠接觸，或防止其例如被指紋弄臟。
優(yōu)選地，用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的所述光耦合裝置包括多個光傳輸棒，每個所述光傳輸棒都具有與所述光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面連接的一端，該表面位于所述三角形的所述短邊處。光傳輸棒可由與光導(dǎo)構(gòu)件的材料相同的光導(dǎo)材料制成并優(yōu)選地具有0.2mm和5mm之間，更優(yōu)選地是1mm和3mm之間的直徑。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，光傳輸棒在接近所述側(cè)面處在垂直于光導(dǎo)構(gòu)件的所述側(cè)面的平面內(nèi)彼此平行地安置。優(yōu)選地，接近所述表面的所述棒之間的距離小于5mm。在棒之間根本沒有空間，但優(yōu)選地距離在1mm和2mm之間。
優(yōu)選地，光傳輸棒的另一端被綁定在一起，從而形成了用于將光耦合進(jìn)所述光傳輸棒的構(gòu)件。優(yōu)選地，所述構(gòu)件具有大致圓柱形的形狀，從而光可通過相對小的光源耦合。然而，其他形狀也是可能的。
為了將光傳輸棒連接到光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面，所述表面可配備其中裝入光傳輸棒的鉆孔。因而光傳輸棒的平坦端面面對鉆孔的平坦底部，從而光束可穿過兩個表面，且僅發(fā)生了較小的光損耗。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光傳輸棒是一塊相同的材料。它們優(yōu)選地在單個注模操作中產(chǎn)生。然后可在沒有任何中斷，即沒有通過任何表面的情況下，引導(dǎo)光從光源通過光傳輸棒和光導(dǎo)構(gòu)件，使得光損耗是有限的。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述片狀光導(dǎo)元件具有用于通過其至少一部分前表面發(fā)射光的裝置。這種用于發(fā)射光的裝置在US-A-2002/0167820中有描述。其可以是通過材料的變粗糙、壓紋或鉆孔而構(gòu)成的發(fā)光元件的后側(cè)。另一個可能性是在發(fā)光元件的材料中引入散射中心，例如折射顏料。
優(yōu)選地，片狀光導(dǎo)元件的前側(cè)和/或后側(cè)的至少一部分配備有涂層，該涂層具有比光導(dǎo)元件本身的材料小的折射率。這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料表面與其他材料如膠接觸，或防止其例如被指紋弄臟。
例如，這種覆層可通過粘合的方式相對光導(dǎo)元件的前表面而附著織物，從而光可通過該織物照耀。此外，當(dāng)安裝時(shí)可通過粘合的方式固定光導(dǎo)元件。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述光導(dǎo)元件和所述光導(dǎo)構(gòu)件是一塊相同的材料，所述元件和所述構(gòu)件每個都在一個平坦的平面的一側(cè)延伸，從而在所述光導(dǎo)元件的側(cè)面和所述光導(dǎo)構(gòu)件的所述耦合輸出表面之間存在一個或者多個空隙，該空隙位于所述平面內(nèi)并在所述耦合輸出表面的至少大部分上延伸。空隙被定義為兩個大致平行表面之間的空間。存在一個或多個包含空氣的空隙確保了光在正確的方向上，主要在垂直于光導(dǎo)元件的所述側(cè)面的方向上耦合進(jìn)光導(dǎo)元件中。在所述耦合輸出表面上具有過大入射角的光束將不被耦合出去，但將被反射回光導(dǎo)構(gòu)件中。
光導(dǎo)構(gòu)件和光導(dǎo)元件的組合可以在注模操作中制成，其中可同時(shí)制成光傳輸棒，從而包含所有光導(dǎo)裝置的組件是一塊材料。因而可在沒有過多損失光的情況下將光從光源導(dǎo)向發(fā)射的位置?？稍谧⒛２僮鬟^程中制成空隙，但是，例如也可通過使用激光束的材料移除操作以后制成空隙。
本發(fā)明還涉及一種如上所述的光導(dǎo)構(gòu)件，其包括大致平坦片狀和三角形形狀，其中短邊包括用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的光耦合裝置，其中長邊包括可面對用于將光耦合進(jìn)光導(dǎo)元件的表面的耦合輸出表面，其中三角形的第三邊包括多個表面，該多個表面與所述第三邊的方向成一角度安置，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面。
此外，本發(fā)明涉及一種將光引導(dǎo)進(jìn)具有平坦側(cè)面的片狀光導(dǎo)元件的方法，其中通過光導(dǎo)構(gòu)件通過所述側(cè)面耦合光，該光導(dǎo)構(gòu)件大致具有平坦片狀和三角形形狀，其中由光耦合裝置通過三角形的短邊將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件中，其中三角形的長邊包括面對用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件的所述側(cè)面的耦合輸出表面，其中三角形的第三邊包括與所述第三邊的方向成一角度安置的多個表面，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面，從而通過與第三邊的方向成角度的表面反射來自該光耦合裝置的光，且因此將該光定向到所述耦合輸出表面并將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件。
現(xiàn)在將通過描述光導(dǎo)系統(tǒng)的一些實(shí)施方案來闡述本發(fā)明，為此而參考附圖，其包括僅僅是示意性表示的圖，其中

圖1是片狀三角形光導(dǎo)構(gòu)件的頂視圖；圖2顯示了從圖1中下側(cè)觀看時(shí)的光導(dǎo)構(gòu)件；圖3顯示了從圖1中上側(cè)觀看時(shí)的光導(dǎo)構(gòu)件；圖4顯示了從圖1中右手側(cè)觀看時(shí)的光導(dǎo)構(gòu)件；圖5是沿圖1中的線V-V所取的截面圖；圖6是包含光傳輸棒的光導(dǎo)的頂視圖；圖7顯示了從圖6中下側(cè)觀看時(shí)的光導(dǎo)；圖8顯示了從圖6中左手側(cè)觀看時(shí)的光導(dǎo)；圖9是沿圖6中的線IX-IX所取的截面圖；圖10是用于導(dǎo)向和發(fā)射光的系統(tǒng)的頂視圖；圖11顯示了從圖10中下側(cè)觀看時(shí)的系統(tǒng)；圖12顯示了從圖10中左手側(cè)觀看時(shí)的系統(tǒng)；圖13顯示了從圖10中上側(cè)觀看時(shí)的系統(tǒng)；
圖14是沿圖10中的線XIV-XIV所取的截面圖；和圖15是沿圖10中的線XV-XV所取的截面圖。
圖1顯示了片狀且基本為三角形的光導(dǎo)構(gòu)件1。在一實(shí)施方案的實(shí)例中，光導(dǎo)構(gòu)件1的材料是聚碳酸酯，其是可通過注模操作而成形的透明熱塑性材料。通過注模操作生產(chǎn)的產(chǎn)品外表面是平滑的，從而假如相對于相關(guān)表面的入射角大于全反射角(即全反射的臨界角)，則耦合的光將通過所述表面反射。全反射角依賴于光導(dǎo)構(gòu)件材料的折射率的值和與光導(dǎo)構(gòu)件相關(guān)表面接界的介質(zhì)的折射率的值。
聚碳酸酯的折射率大約是1.6，空氣的折射率大約是1，從而全折射的角大約是39°。這意味著相對于光導(dǎo)構(gòu)件1的相關(guān)表面具有39°以上入射角的所有光束將被全反射回光導(dǎo)構(gòu)件1的材料中。該光束的光僅當(dāng)該光束具有小于39°的入射角時(shí)才被耦合出去。
在這個實(shí)施方案中，光導(dǎo)構(gòu)件1在平面圖中具有大致直角三角形的形狀，其中三角形的短邊2和長邊3包圍成大致的直角4。在所示的實(shí)施方案中，片狀光導(dǎo)構(gòu)件1的厚度大約是6mm。
短邊2配備有用于將光耦合進(jìn)光導(dǎo)構(gòu)件1的光耦合裝置5。光耦合裝置5包括至少在接近那個構(gòu)件1處，在平行于光導(dǎo)構(gòu)件1的片狀形狀平面的平面內(nèi)彼此平行定位的多個光傳輸棒6。光傳輸棒6和光導(dǎo)構(gòu)件1通過一個注模操作來制造，因此它們形成一整塊的相同材料。圖1僅僅顯示了十一個光傳輸棒6，但實(shí)際上可以有與光導(dǎo)構(gòu)件1連接的更多個光傳輸棒。光傳輸棒6還可以位于多個不同平行平面的兩個內(nèi)。
長邊3包括垂直于片狀光導(dǎo)構(gòu)件1的平面定位的耦合輸出表面7。圖2以前視圖顯示了耦合輸出表面7。如果光束相對于耦合輸出表面7具有小于39°的入射角，則光將從光導(dǎo)構(gòu)件1耦合輸出，39°是所述實(shí)施方案中的全反射角。
光導(dǎo)構(gòu)件1的三角形的第三邊，斜邊8包括具有交替方向的多個表面9，10。所有表面9都平行于耦合輸出表面7定位，所有表面10都以與耦合輸出表面7成45°的角定位。表面9，10垂直于所述片狀形狀的平面定位。圖3和4顯示了具有交替方向的表面9和10的行。
圖5是沿圖1光傳輸棒6的線V-V所取的截面圖。光傳輸棒也稱作光傳輸管。然而，其不是“管”(即空心體)，但對于光，它實(shí)際上是一個管，因?yàn)楣庠诠艿牟牧现袀鞑ィ⑾鄬ζ渫獗砻娣瓷?，所以其保持在管或?中。
光傳輸棒6可具有圓形橫截面，從而其形狀是圓柱形的。然而，為了利于在光傳輸棒6之間沒有空間的情況下創(chuàng)建束，其他形狀的橫截面也是可能的，例如六邊形或正方形。
光傳輸棒6的橫截面在其長度上還可以是不同的，這里在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一部分光傳輸棒6在光導(dǎo)構(gòu)件1的方向上具有增加的直徑。因而當(dāng)通過光傳輸棒時(shí)光束將變得越來越平行。優(yōu)選地在與棒6連接的光導(dǎo)構(gòu)件1附近應(yīng)用直徑中的這種增加，從而優(yōu)選地接近所述構(gòu)件1的光傳輸棒6的直徑大于1.5倍，更優(yōu)選地大于兩倍離所述光導(dǎo)構(gòu)件更遠(yuǎn)的直徑。可通過光傳輸棒6的注模操作很容易地制造這種增加的直徑。
光可通過光導(dǎo)構(gòu)件1在短邊2處的相對小(短)的區(qū)域耦合進(jìn)入并可通過相對大(長)的區(qū)域，即長邊3處的耦合輸出表面7耦合出去。根據(jù)將光耦合進(jìn)光傳輸棒6的方式，輻射的方向相對于所述軸向可被給以非常小的角度。因此，通過光傳輸棒6進(jìn)入光導(dǎo)構(gòu)件1的耦合光的輻射與光傳輸棒6軸向圍成較小的角，因此大致平行于耦合輸出表面7而定向。
于是，光主要以平行于耦合輸出表面7的方向進(jìn)入光導(dǎo)構(gòu)件1。因此，幾乎所有被耦合光將以大約45°的入射角撞擊表面10之一。因?yàn)檫@個角大大高于全反射角(大約為39°)，所以大部分光將在大致垂直于耦合輸出表面7的方向上反射，或有從該方向相對小的偏離。除了由通過表面7而導(dǎo)致的一些小的光損耗外，具有小于39°的入射角的所有光將通過耦合輸出表面7被耦合出去。
光導(dǎo)構(gòu)件1用作中間光導(dǎo)，其三角形的短邊2可做得如所要求的那樣短，從而利用適當(dāng)?shù)墓怦詈涎b置5，長邊3可能具有對應(yīng)于片狀光導(dǎo)元件的長方形側(cè)面長度的長度。沿三角形斜邊8的表面9，10的數(shù)量可以是如所要求的那樣多，從而獲得適當(dāng)?shù)墓夥瓷浜头植肌?br> 如果由于使用其他材料或其他包圍介質(zhì)而使得全反射角大于此實(shí)施方案中的，或者如果反射受到不怎么平滑的表面干擾，則光導(dǎo)構(gòu)件的表面10和/或還有其他表面可以配備有光反射材料。這種材料或涂層還可以保護(hù)相關(guān)的表面免于與其他材料有不希望的光學(xué)接觸。
代替反射涂層，可以在距相關(guān)表面，如表面10一定距離處安裝反射鏡。為了提供將光全反射回光導(dǎo)構(gòu)件1的材料中，還有可附著到該表面的可用的高反射帶。
此外，光導(dǎo)構(gòu)件的兩個平行表面(前表面和后表面)可以配備具有比光導(dǎo)構(gòu)件1本身的材料低的折射率的材料涂層。這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料的表面與材料接觸或防止例如被指紋弄臟。因而阻礙具有相同或較高折射率的材料與光導(dǎo)材料的表面進(jìn)行光學(xué)接觸，且因而阻礙光可被無心地耦合出去。
圖6，7和8顯示了多個光傳輸棒6和與光傳輸棒6連接的一部分片狀光導(dǎo)構(gòu)件1。光傳輸棒6平行靠近光導(dǎo)構(gòu)件1且定位在一個平坦的平面內(nèi)，如圖9中所示，其是沿圖6中的線IX-IX所取的截面圖。越遠(yuǎn)離光導(dǎo)構(gòu)件1，光傳輸棒6越彼此靠近地定位，且在該端處，所有的光傳輸棒6變成被圓柱形保持器15包圍的平行棒6的束14。
為了通過光傳輸棒6將光傳輸給光導(dǎo)構(gòu)件1，光必須在這些棒6的另一端，即不與光導(dǎo)構(gòu)件1連接的那端處耦合進(jìn)光傳輸棒6中。這些端位于圓柱形保持器15中。為了耦合光，保持器15可放置在圖中沒有示出的燈或其他光源前面。通過燈后面的反射器，或燈前面的透鏡可獲得具有大致平行輻射方向的光，并可將光定向到圓柱形保持器15，從而在每個光傳輸棒6中的光具有大致對應(yīng)于各個棒6軸向的方向。因此，光將主要在一個方向上進(jìn)入光導(dǎo)構(gòu)件1。如果光導(dǎo)構(gòu)件1是圖1-5中所示的構(gòu)件，則光輻射的所述方向有利地如上所述。然而如果光導(dǎo)構(gòu)件1是用于其他目的，例如用于如下所述通過其前側(cè)發(fā)射光的片狀光導(dǎo)，則具有主要平行和垂直于片狀光導(dǎo)構(gòu)件側(cè)面的光輻射也是有利的。然后光將在光導(dǎo)構(gòu)件中有效地分布并很容易到達(dá)遠(yuǎn)離所述側(cè)面的位置。
光傳輸棒6可具有圓形橫截面，如圖中所示。然而，提供具有交替橫截面形狀，如六邊形或正方形的光傳輸棒6可能是有利的。然后可很容易地將棒6綁定在一起成為束，而在它們之間沒有任何空間。在圓形棒6的情形中，為了避免圓柱形保持器15中棒之間的任何間隙，在將它們壓在一起的同時(shí)可加熱棒端。棒6可能甚至在保持器15中熔合(熔化)在一起。然而，保持器15中光傳輸棒6之間的任何空間不會干擾將光耦合進(jìn)光傳輸棒6中，但是在該情形中會有更多的光損耗。
在所述的實(shí)施方案中，保持器15具有圓柱形的形狀。然而，如果保持器的形狀較好地對應(yīng)于光源的形狀，則保持器還可以具有其他形狀，如矩形形狀。光傳輸棒6也可以分為更多的束14，即更多的保持器15，使束的端位于不同光源的前面。
在圖中未示出的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，棒的直徑在它們的長度上變化，從而在遠(yuǎn)離光導(dǎo)構(gòu)件1的方向上直徑增加。如上面提到的，這種形狀改進(jìn)了光的傳輸，因?yàn)閭鬏數(shù)墓馐谒鼈兊膫鬏斶^程中彼此更加平行地被定向。
光傳輸棒6可能具有0.2mm和5mm之間，優(yōu)選地是1mm和3mm之間的直徑，接近光導(dǎo)構(gòu)件1的棒6之間的距離可以在0.5mm和2mm之間。根據(jù)需要，光傳輸棒6的數(shù)量可以更多。光傳輸棒6的長度也可依賴于需要。一般地，光傳輸棒6的長度不同，從而使其中的每一個都能以適當(dāng)?shù)姆绞娇缃庸鈱?dǎo)構(gòu)件1的側(cè)面與圓柱形保持器15之間的距離。在具有光源的圓柱形保持器15接近光傳輸構(gòu)件1放置的情形中，該距離可能較短，但也可將光源和圓柱形保持器15遠(yuǎn)離光導(dǎo)構(gòu)件1放置，在該情形中光傳輸棒6以下述一種束設(shè)置，即該束從圓柱形保持器15延伸到接近光導(dǎo)構(gòu)件1的位置，在該位置處光傳輸棒6分岔到光導(dǎo)構(gòu)件1側(cè)面處它們各自的位置。
通過一個注模操作制造光傳輸棒6以及與棒6連接的光導(dǎo)構(gòu)件1。因而一起形成該兩個部分，使得它們是一塊材料，在一個實(shí)施方案的這個實(shí)例中是聚碳酸酯，該材料允許光傳輸棒6充分的柔性。因此，在沒有任何中斷的情況下可將光從距光導(dǎo)構(gòu)件1一定距離處的光源導(dǎo)向此片狀光導(dǎo)構(gòu)件1，這里它的入口分布在光導(dǎo)構(gòu)件1的全部側(cè)面上，光輻射基本垂直于該側(cè)面被定向。
光傳輸棒6與光導(dǎo)構(gòu)件1一起在注模操作中制造后，光傳輸棒6的所述另一端形成為束14并被保持器15包圍。保持器15可為金屬或塑料圓柱體，光傳輸棒6的束14進(jìn)入其中，或可選擇地其可能包括圍繞束14接合在一起的兩個“半管道”。作為可選擇的方案，保持器15可由圍繞光傳輸棒6的束14纏繞的帶組成。
圖10顯示了光導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)施方案，該光導(dǎo)系統(tǒng)包括矩形片狀發(fā)光元件20和類似于參照圖1-5如上述的光導(dǎo)構(gòu)件1的大致三角形的片狀光導(dǎo)構(gòu)件21。
依照圖11-13(側(cè)視圖)和圖14-15(截面圖)，片狀發(fā)光元件20和光導(dǎo)構(gòu)件21是平坦的，但它們也可以是彎曲的，從而產(chǎn)生二維或三維彎曲形狀。這種形狀例如可對應(yīng)于汽車頂部或安裝有光導(dǎo)系統(tǒng)的汽車頂部一部分的形狀。如果片狀形狀中只有相對小的彎曲，則由于彎曲光將不會耦合出來。
光通過發(fā)光元件20的前表面22耦合出來。為了獲得這種光發(fā)射，元件20內(nèi)部的光輻射被給定下述方向，即該方向?qū)?yīng)于小于全反射角的向著前表面的入射角。為了獲得這種光輻射的方向，后表面23或前表面22可至少局部具有通過將材料表面變粗糙、壓紋或鉆孔而獲得的特定結(jié)構(gòu)。另一個可能性是在發(fā)光元件20的材料中引入散射中心，例如折射顏料?？傊?，將光耦合出去的這種手段本身是公知的。發(fā)光元件20的后表面23可涂覆有光反射材料，從而防止光輻射通過所述后表面23。還可能在距后表面23一定距離處安裝鏡子，從而將光反射回發(fā)光元件20中。
在圖10中所示的實(shí)施方案中，發(fā)光元件20和光導(dǎo)構(gòu)件21在四個位置24中彼此連接。在這些位置24之間有三個空隙25，使得該空隙25覆蓋發(fā)光元件20與光導(dǎo)構(gòu)件21之間的大部分區(qū)域。盡管空隙25可能在前表面22與后表面23之間的一部分距離上延伸，從而表面22，23之一不間斷，但在所示的實(shí)施方案中空隙25在發(fā)光元件20和光導(dǎo)構(gòu)件21的整個厚度上延伸，如圖15中清楚地所示。該實(shí)施方案中空隙的寬度大約是1mm。優(yōu)選地，空隙的寬度在0.05和0.15倍的光導(dǎo)構(gòu)件1的厚度之間。
發(fā)光元件20和光導(dǎo)構(gòu)件21以及光傳輸棒6為一塊相同的材料，在該實(shí)施方案中為聚碳酸酯，是在一個注模操作中生產(chǎn)的?？障?5也在該注模工藝中形成。然而，例如可通過使用激光束的材料移除操作而可選擇地以后制成該空隙25。
如上面關(guān)于大致三角形的光導(dǎo)構(gòu)件1所述的，光通過光傳輸棒6進(jìn)入光導(dǎo)構(gòu)件21，光輻射的方向主要平行于棒6的軸向。然后通過表面10反射所述光并在發(fā)光元件20的方向上發(fā)送，大部分光輻射現(xiàn)在具有大致垂直于空隙25的方向。該光將以較低的損耗通過空隙25，因?yàn)樗龉馔ㄟ^了空隙25的兩個表面。然而，具有下述方向的光輻射將不會通過空隙25，而是被反射回光導(dǎo)構(gòu)件21的材料中，其中所述方向與垂直于空隙25的線圍成較大角。這種光輻射可以只在光導(dǎo)構(gòu)件21中反射一次或更多次后，直到其方向使其能通過空隙25，才通過空隙25。
于是，由于空隙25，耦合進(jìn)發(fā)光元件21的光具有一方向，由此其可很容易到達(dá)距光進(jìn)入發(fā)光元件20的表面相對大距離處的位置。這改善了發(fā)光元件20的前表面22上光發(fā)射的分布。
此外，空隙25的存在改善了從光傳輸棒6到圖10左手側(cè)上，即遠(yuǎn)離棒6的表面10的光導(dǎo)向。如果來自較低(圖10)光傳輸棒6的光束具有向下的傾斜，則其將被空隙25的表面反射并被定向到圖10右手側(cè)上的表面10。
光導(dǎo)構(gòu)件21和/或發(fā)光元件20和/或光傳輸棒6可配備有涂層，該涂層分別具有比所述構(gòu)件21、元件20或棒6的材料小的折射率。當(dāng)具有相同或較高折射率的材料與光導(dǎo)材料表面接觸，從而導(dǎo)致不希望的光耦合輸出時(shí)，這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料的表面與該材料接觸，或防止其例如由指紋而變臟。例如，這種覆層使得有可能可通過粘合的方式相對發(fā)光元件的前表面附著織物，使得光可通過該織物照耀。該覆層也允許通過膠合的方式來固定該光導(dǎo)系統(tǒng)。
上述的實(shí)施方案僅僅是光導(dǎo)系統(tǒng)的例子，更多其他的實(shí)施方案也是可能的。
權(quán)利要求
1.一種光導(dǎo)系統(tǒng)，包括具有大致平坦側(cè)面的片狀光導(dǎo)元件和用于通過所述側(cè)面耦合光的裝置，其特征在于，所述裝置包括大致具有平坦片狀和三角形形狀的光導(dǎo)構(gòu)件，其中短邊包括用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件中的光耦合裝置，其中長邊包括面對用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件的所述側(cè)面的耦合輸出表面，其中三角形的第三邊包括與所述第三邊的方向成一角度安置的多個表面，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于片狀光導(dǎo)構(gòu)件具有大致直角三角形的形狀，其中所述三角形的所述短邊和所述長邊包圍成大致的直角，其中所述第三邊是三角形的斜邊，該邊包括所述多個表面，所述表面以與所述耦合輸出表面成大約45°的角安置。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述第三邊包括具有交替方向的多個表面，該多個表面與所述第三邊的方向成所述角度并大致垂直于所述短邊。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于至少與所述第三邊的方向成一角度安置的所述表面配備有光反射材料。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于光導(dǎo)構(gòu)件具有0.5mm和15mm之間，優(yōu)選地是2mm和7mm之間的厚度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于平行于所述平面的所述光導(dǎo)構(gòu)件的一個或兩個表面的至少一部分配備有一材料的涂層，該材料具有比光導(dǎo)構(gòu)件的材料小的折射率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的所述光耦合裝置包括多個光傳輸棒，每個所述光傳輸棒都具有與所述光導(dǎo)構(gòu)件的所述短邊處的表面連接的一端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光傳輸棒是一塊相同的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于光傳輸棒的另一端綁定在一起，從而形成了用于將光耦合進(jìn)所述光傳輸棒的構(gòu)件。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述片狀光導(dǎo)元件具有用于通過其至少一部分前表面發(fā)射光的裝置。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于片狀光導(dǎo)元件的前側(cè)和/或后側(cè)的至少一部分配備有涂層，該涂層具有比光導(dǎo)元件的材料小的折射率。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述光導(dǎo)元件和所述光導(dǎo)構(gòu)件是一塊相同的材料，所述元件和所述構(gòu)件每個都在一個平坦的平面一側(cè)延伸，其中在所述光導(dǎo)元件的側(cè)面和所述光導(dǎo)構(gòu)件的所述耦合輸出表面之間存在空隙，該空隙位于所述平面內(nèi)并在所述耦合輸出表面的至少大部分上延伸。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)構(gòu)件，其特征在于大致平坦的片狀和三角形形狀，其中短邊包括用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的光耦合裝置，其中長邊包括可面對用于將光耦合進(jìn)光導(dǎo)元件的表面的耦合輸出表面，其中三角形的第三邊包括多個表面，該多個表面與所述第三邊的方向成一角度安置，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面。
14.一種將光引導(dǎo)進(jìn)具有平坦側(cè)面的片狀光導(dǎo)元件的方法，其中通過所述側(cè)面耦合光，其特征在于通過光導(dǎo)構(gòu)件耦合光，該光導(dǎo)構(gòu)件具有平坦的片狀和三角形形狀，其中由光耦合裝置通過三角形的短邊將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件中，其中三角形的長邊包括面對用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件的所述側(cè)面的耦合輸出表面，其中三角形的第三邊包括與所述第三邊的方向成一角度安置的多個表面，所有所述表面都相對所述片狀形狀的平面垂直，從而通過與第三邊的方向成一角度的表面反射光，因而將光定向到所述耦合輸出表面并將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件。
全文摘要
一種光導(dǎo)系統(tǒng)，包括具有大致平坦側(cè)面的片狀光導(dǎo)元件(20)和用于通過所述側(cè)面耦合光的裝置。所述裝置包括大致具有平坦的片狀和三角形形狀的光導(dǎo)構(gòu)件(1，21)，其中短邊(2)包括用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件(1，21)中的光耦合裝置(5)。三角形的長邊包括面對用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)元件(20)的所述側(cè)面的耦合輸出表面(7)。三角形的第三邊(8)包括與所述第三邊(8)的方向成一角度安置的多個表面(10)。
文檔編號F21V7/00GK1849533SQ200480025687
公開日2006年10月18日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者L·J·L·黑南, J·P·M·安塞姆斯, N·B·普菲弗, E·范利爾, A·G·H·梅賈斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司