專利名稱：包含多個光傳輸棒的光導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含片狀(plate-like)光導(dǎo)構(gòu)件的光導(dǎo)系統(tǒng)，該片狀光導(dǎo)構(gòu)件配備有用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面。
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)構(gòu)件。通過光導(dǎo)構(gòu)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)構(gòu)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。
根據(jù)光導(dǎo)構(gòu)件的材料的折射率，當(dāng)所述構(gòu)件的表面比較平滑且當(dāng)入射角大于特定值，即全反射角時，光會反射回光導(dǎo)構(gòu)件中。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。
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。
通過沿光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面延伸的光發(fā)生單元，例如熒光管，可將光耦合進(jìn)光導(dǎo)構(gòu)件中?？蛇x擇地，多個發(fā)光元件，如發(fā)光二極管(LED)可以以沿所述側(cè)面的行來設(shè)置。然而，在所有這些情形中，只有光發(fā)生單元輻射的一部分光將直接到達(dá)用于將光耦合進(jìn)光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面。在光發(fā)生單元后面使用反射器可增加達(dá)到所述側(cè)面的光輻射部分，但與可被耦合進(jìn)光導(dǎo)構(gòu)件的光相比，仍有更多發(fā)生的光是在所述側(cè)面附近。
此外，經(jīng)常希望耦合進(jìn)光導(dǎo)構(gòu)件中的光束方向與垂直于所述側(cè)面的方向成相對小的角。這將改善光導(dǎo)構(gòu)件中光的引導(dǎo)。專門的透鏡可用于獲得這種光束的方向。
本發(fā)明的目的是提供一種光導(dǎo)系統(tǒng)，其中通過片狀光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面來耦合光，其中在所述側(cè)面附近沒有光損耗，其中光輻射的光束可以很容易地以與垂直于所述側(cè)面的方向成較小的角度來導(dǎo)向。
為了獲得該目的，多個光傳輸棒的一端與所述表面連接，所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光傳輸棒是一整塊相同的材料。光傳輸棒將光傳導(dǎo)進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件中而沒有任何光的損耗，因?yàn)楣馐谙嗤墓鈱?dǎo)材料中保持，且可以很容易對光傳輸棒中的光給定與光傳輸棒的軸向成較小角的方向，使得被耦合的光束的方向大致垂直于所述側(cè)面。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，在所述側(cè)面附近安置至少四個，優(yōu)選超過八個，或更多的、在垂直于所述側(cè)面的平面內(nèi)彼此平行的光傳輸棒，從而在接近所述側(cè)面處光傳輸棒之間的距離優(yōu)選小于5mm，更優(yōu)選在1mm和2mm之間。優(yōu)選地，每個光傳輸棒都具有0.2mm和5mm之間，更優(yōu)選地是1mm和3mm之間的直徑。光傳輸棒可能還設(shè)置在垂直于所述側(cè)面的更多平行平面內(nèi)。
為了實(shí)現(xiàn)光傳輸棒與其中沒有過渡表面的光導(dǎo)構(gòu)件之間的便利連接，光傳輸棒和光導(dǎo)構(gòu)件是同一塊均勻的材料。優(yōu)選地，通過注模操作來生產(chǎn)所述光導(dǎo)構(gòu)件和光傳輸棒，兩者均在一個操作中聯(lián)合地制造。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一部分光傳輸棒具有六邊形或正方形的橫截面。光傳輸棒的這種形狀使得有可能在不使棒變形的情況下且在棒之間沒有空間的情況下將多個光傳輸棒組合成束。作為結(jié)果，不用加熱就可很容易地將光傳輸棒結(jié)合在一起。
光傳輸棒的橫截面還可沿著其長度變化，即在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一部分光傳輸棒具有在向著光導(dǎo)構(gòu)件的方向上增加的直徑。因而當(dāng)穿過光傳輸棒時光束將變得越來越平行。優(yōu)選地在接近棒所連接的光導(dǎo)構(gòu)件處應(yīng)用這種直徑的增加，接近所述構(gòu)件的光傳輸棒的直徑優(yōu)選地大于1.5倍，更優(yōu)選地大于兩倍的離所述光導(dǎo)構(gòu)件更遠(yuǎn)的直徑。在光傳輸棒的注模制造工藝中可以很容易生產(chǎn)這種增加的直徑。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，光傳輸棒的另一端綁定在一起，從而形成將光耦合進(jìn)所述光傳輸棒的構(gòu)件。這種構(gòu)件可能具有大致的圓柱形形狀、矩形形狀或一些其他形狀。光傳輸棒還可以被一起綁定成多于一個的構(gòu)件。綁定在一起的光傳輸棒的端表面可放在燈或其他光源之前，燈后面的反射器提供了包含大致平行光束的光輻射，從而在光傳輸棒中的光輻射方向和這些棒的軸向之間具有相對小的角度。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述片狀光導(dǎo)構(gòu)件配備有用于通過其至少一部分前表面，即大致垂直于所述側(cè)面的較大表面的發(fā)射光的裝置。通過使光導(dǎo)構(gòu)件的所述前表面或后表面變粗糙可獲得這種光發(fā)射，如在US-A-2002/0167820中所述的。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述光導(dǎo)構(gòu)件具有大致平坦的片狀的和三角形的形狀，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)件的側(cè)面，其中三角形的長邊包括耦合輸出表面，該耦合輸出表面可面對用于將光耦合進(jìn)此光導(dǎo)元件的光導(dǎo)元件的表面，其中三角形的第三邊包括多個表面，該多個表面以與所述第三邊的方向成一角度來設(shè)置，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面，同時所述光傳輸棒與所述側(cè)面連接。
優(yōu)選地，片狀光導(dǎo)構(gòu)件具有大致直角三角形形狀，其中三角形的所述短邊和所述長邊包圍該大致的直角，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°的角地設(shè)置。
優(yōu)選地，所述第三邊包括具有交替方向的多個表面，該多個表面與所述第三邊的方向成所述角度并垂直于所述短邊。
在該實(shí)施方案中，光導(dǎo)構(gòu)件用作中間光波導(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)數(shù)量的光傳輸棒，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，至少使具有與所述第三邊的方向成某一角度的方向的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，或如果光束具有小于全反射角的入射角，則除了耦合輸出表面外，該光導(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)選地對應(yīng)于所述光導(dǎo)元件(如果存在)的厚度。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述光導(dǎo)元件具有片狀形狀，并配備有用于通過片的前側(cè)發(fā)射光的裝置，所述光傳輸棒、所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光導(dǎo)元件是一整塊相同的材料，在所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光導(dǎo)元件之間存在有在光導(dǎo)構(gòu)件的大部分耦合輸出表面上延伸的空隙。空隙形成了兩個互相面對且大致平行的表面，在其間存在空氣，使得只有具有小于全反射角的入射角的光束才能穿過空隙?？删哂懈鄠€在相同平面內(nèi)延伸的空隙，在該空隙之間具有相對小的區(qū)域，在該空隙處光導(dǎo)構(gòu)件和光導(dǎo)元件互連?？障犊稍谧⒛２僮鬟^程中生產(chǎn)，或者可以例如通過使用激光束的材料移除操作而后來制成。
優(yōu)選地，光導(dǎo)構(gòu)件和/或光導(dǎo)元件和/或光傳輸棒的表面配備有涂層，該涂層具有分別比所述構(gòu)件、元件或棒的材料小的折射率。這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料的表面與材料接觸，或者變得被污染，例如被指紋，用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，從而導(dǎo)致光的不期望的耦合輸出。
例如，這種覆層使得有可能通過粘合的手段來相對光導(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，可在裝配光導(dǎo)元件的同時通過粘合的方式固定光導(dǎo)元件。
光導(dǎo)構(gòu)件和光導(dǎo)元件以及光傳輸棒的整個組合可通過一個注模操作制成，從而包含所有光導(dǎo)裝置的組件是一塊相同的材料。因而光可在沒有損耗的情況下被從光源引導(dǎo)到發(fā)射位置。
本發(fā)明還涉及一種通過光導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)光的方法，所述光導(dǎo)系統(tǒng)包括片狀光導(dǎo)構(gòu)件，該片狀光導(dǎo)構(gòu)件配備有用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面，其中通過多個光傳輸棒來耦合光，其中光傳輸棒的一端與所述側(cè)面相連，所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光傳輸棒是一整塊相同的材料。
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，其中參考附圖，該附圖包括一些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)件的平面圖；圖2是從圖1下側(cè)觀看時光導(dǎo)構(gòu)件的一側(cè)視圖；圖3是從圖1上側(cè)觀看時光導(dǎo)構(gòu)件的一側(cè)視圖；圖4是從圖1右手側(cè)觀看時光導(dǎo)構(gòu)件的一側(cè)視圖；圖5是圖1中線V-V所取的截面圖；圖6是包含光傳輸棒的光波導(dǎo)的平面圖；圖7是從圖6下側(cè)觀看時光波導(dǎo)的一側(cè)視圖；圖8是從圖6左手側(cè)觀看時光波導(dǎo)的一側(cè)視圖；圖9是圖6中線IX-IX所取的截面圖；圖10是用于引導(dǎo)和發(fā)射光的系統(tǒng)的平面圖；圖11是從圖10下側(cè)觀看時該系統(tǒng)的一側(cè)視圖；圖12是從圖10右手側(cè)觀看時該系統(tǒng)的一側(cè)視圖；圖13是從圖10上側(cè)觀看時該系統(tǒng)的一側(cè)視圖；圖14是圖10中線XIV-XIV所取的截面圖；和圖15是圖10中線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，從而假如在于相關(guān)表面上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°。那意味著相對于光導(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。只有具有小于39°的入射角的光束才被耦合輸出。
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，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包括至少在接近此構(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)彼此平行安置的多個光傳輸棒6。該光傳輸棒6和光導(dǎo)構(gòu)件1在一個注模操作中制造，因此它們是一整塊的相同材料。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的平面安置的耦合輸出表面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安置，所有表面10都以與耦合輸出表面7成45°的角安置。表面9，10垂直于所述片狀形狀的平面地安置。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的線V-V所取的截面圖，并以截面圖顯示了光傳輸棒6。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?，并相對其外表面反射，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的橫截面可能還是沿其長度可變化的，即在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一部分光傳輸棒6在向著光導(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)用這種直徑的增加，接近所述構(gòu)件1的光傳輸棒6的直徑優(yōu)選地大于1.5倍，更優(yōu)選地大于兩倍的離所述光導(dǎo)構(gòu)件更遠(yuǎn)的直徑?？赏ㄟ^光傳輸棒6的注模操作很容易地制造這種增加的直徑。
通過光導(dǎo)構(gòu)件1，光可通過短邊2的相對小(短)的區(qū)域耦合進(jìn)入并通過相對大(長)的區(qū)域，即長邊3處的耦合輸出表面7耦合輸出。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軸向成較小的角，且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@個角遠(yuǎn)大于全反射角(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用作中間光波導(dǎo)，其中三角形的短邊2可能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。為了提供進(jìn)入光導(dǎo)構(gòu)件1材料中的光全反射，還有可附著到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)可以配備一具有比光導(dǎo)構(gòu)件1本身的材料低的折射率的材料的涂層。這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料的表面與材料接觸，或防止變得被污染，例如被指紋，通過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，因而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?？拷鈱?dǎo)構(gòu)件1，光傳輸棒6是平行的且安置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越彼此靠近地安置，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可能放置在圖中沒有示出的燈或其他光源前面。燈后面的反射器，或燈前面的透鏡可提供具有大致平行輻射的光，該光可被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)于各個光傳輸棒6軸向的方向。因而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)射光的片狀波導(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，提供具有某一其他橫截面形狀，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，為了消除圓柱形保持器15中棒之間的空間，在將它們壓在一起的同時可加熱棒端。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，但是在該情形中可能會有更多的光損耗。
在所述的實(shí)施方案中，保持器15具有圓柱形的形狀。然而，保持器還可以具有其他形狀，例如矩形形狀，其應(yīng)是較好地對應(yīng)于光源形狀的這樣一種形狀。光傳輸棒6也可以分為更多的束14，即更多的保持器15，在該情形中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，棒的直徑在其長度上變化，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，從而使它們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。如果具有光源的圓柱形保持器15接近光傳輸構(gòu)件1放置，則該距離可能較短，但也可能將光源和圓柱形保持器15遠(yuǎn)離光導(dǎo)構(gòu)件1放置，使光傳輸棒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。
光傳輸棒6以及與棒6連接的光導(dǎo)構(gòu)件1在一個注模操作中制造。其中該兩個部分1，6被一起制成，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)向所述的片狀光導(dǎo)構(gòu)件1，這里它的入口分布在光導(dǎo)構(gòu)件1的整個側(cè)面上，光輻射基本垂直于所述側(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被引入其中，它可能可選擇地包括圍繞束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的上述光導(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)于汽車頂部或要安裝光導(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，則光將不會由于彎曲而耦合出來。
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)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，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制造的?？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。
如上面參考大致三角形的光導(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，在其間大部分光輻射具有大致垂直于空隙25的方向。該光將以較低的損耗穿過空隙25，因?yàn)樗龉獯┻^了空隙25的兩個表面。然而，具有下述方向的光輻射將不穿過空隙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的線成較大角。這種光輻射可以只在光導(dǎo)構(gòu)件21中被反射一次或更多次后，直到其方向允許通過空隙25，才穿過空隙25。
因此由于空隙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的光束向下分岔，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。這種涂層或覆層防止光導(dǎo)材料的表面與材料接觸，或防止其例如由指紋變得被污染，使具有相同或較高折射率的材料與光導(dǎo)材料表面進(jìn)行光接觸，從而導(dǎo)致不期望的光耦合輸出。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。該覆層也允許通過粘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
1.一種包含片狀光導(dǎo)構(gòu)件的光導(dǎo)系統(tǒng)，該片狀光導(dǎo)構(gòu)件配備有用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面，其特征在于多個光傳輸棒的一端與所述側(cè)面相連，所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光傳輸棒是一整塊相同的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于在接近所述側(cè)面處，光傳輸棒在垂直于所述側(cè)面的平面內(nèi)彼此平行地設(shè)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)，其特征在于在接近所述側(cè)面處光傳輸棒之間的距離小于5mm，優(yōu)選地是在1mm和2mm之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于光傳輸棒具有0.2mm和5mm之間，優(yōu)選地是在1mm和3mm之間的直徑。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述光導(dǎo)構(gòu)件和光傳輸棒通過注模工藝生產(chǎn)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于至少一部分光傳輸棒具有六邊形或正方形的橫截面。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于至少一部分光傳輸棒具有在向著光導(dǎo)構(gòu)件的方向上增加的直徑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于光傳輸棒的另一端綁定在一起，從而形成將光耦合進(jìn)所述光傳輸棒的構(gòu)件。
9.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)構(gòu)件配備有用于通過其至少部分的前表面發(fā)射光的裝置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述光導(dǎo)構(gòu)件具有大致平坦的片狀和三角形形狀，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)件的側(cè)面，其中三角形的長邊包括耦合輸出表面，該耦合輸出表面可面對用于將光耦合進(jìn)一光導(dǎo)元件的所述光導(dǎo)元件的表面，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設(shè)置，所有所述表面都垂直于所述片狀形狀的平面，所述光傳輸棒與所述側(cè)面連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于所述光導(dǎo)元件具有片狀形狀，并配備有用于通過片的前側(cè)發(fā)射光的裝置，且所述光傳輸棒、所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光導(dǎo)元件是一整塊相同的材料，且一個或多個空隙在所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光導(dǎo)元件之間的大部分耦合輸出表面上延伸。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一個所述的光導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于光導(dǎo)構(gòu)件和/或光導(dǎo)元件和/或光傳輸棒的表面配備有涂層，該涂層具有分別比所述構(gòu)件、元件或棒的材料小的折射率。
13.一種通過光導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)光的方法，所述光導(dǎo)系統(tǒng)包括片狀光導(dǎo)構(gòu)件，該片狀光導(dǎo)構(gòu)件配備有用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件的側(cè)面，其特征在于通過多個光傳輸棒耦合光，其中光傳輸棒的一端與所述側(cè)面相連，所述光導(dǎo)構(gòu)件和所述光傳輸棒是一整塊相同的材料。
全文摘要
一種包含片狀光導(dǎo)構(gòu)件(1)的光導(dǎo)系統(tǒng)，該片狀光導(dǎo)構(gòu)件配備有用于將光耦合進(jìn)所述光導(dǎo)構(gòu)件(1)的側(cè)面。多個光傳輸棒(6)的一端與所述側(cè)面相連，同時所述光導(dǎo)構(gòu)件(1)和所述光傳輸棒(6)是一塊相同的材料。
文檔編號F21V7/00GK1849532SQ200480025678
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