Модуль системы освещения свободной формы

Модуль системы освещения свободной формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему волновод.

Предпосылки создания изобретения

Волноводные системы в системах освещения, в частности при подсветке жидкокристаллических дисплеев, известны в технике.

Например, патент Великобритании 2430071 имеет своей целью предложить блок подсветки, имеющий хорошее качество отображения, и устройство жидкокристаллического дисплея с таким блоком. Для этого устанавливается источник света, отражающая пленка, световодная пластина, объем с газом и рассеивающая пластина. Отражающая пленка, световодная пластина, объем с газом и рассеивающая пластина накладываются друг на друга в упомянутом порядке. Источник света используется в форме отдельных источников излучения, имеющих различные спектры или различные величины люминесценции и расположенных вблизи поверхности световодной пластины, на которую падает свет. Поверхность световодной пластины, противоположная отражающей пленке, снабжается светорассеивающим слоем, выполненным с помощью точечной печати, посредством чего свет, передаваемый через световодную пластину, выводится на сторону отражающей пластины.

Патент США 2004183962 описывает модуль подсветки для получения более однородного распределения излучения и большей яркости. Модуль подсветки включает, по меньшей мере, источник света для получения излучения, набор световодов, расположенных поблизости от источника света для направления первой части излучения, полупрозрачную мембрану, имеющую множество отверстий, и отражатель, расположенный ниже набора световодов. Вторая часть излучения проходит вверх наружу через отверстия, а третья часть излучения направляется вверх наружу с помощью набора световодов после отражения полупрозрачной мембраной и отражателем. Набор световодов включает множество световодных пластин, где дно, по меньшей мере, одной световодной пластины, может быть изогнуто в виде треугольника или арки, и световодные пластины могут содержать некоторое количество легирующих частиц.

Кроме того, патент США 2006055843 описывает устройство подсветки жидкокристаллического дисплея, которое включает световодную пластину, расположенную под жидкокристаллической панелью жидкокристаллического дисплея для направления света к жидкокристаллической панели. Световодная пластина имеет ровную верхнюю поверхность и рассеивающую структуру, сформированную на нижней поверхности. Множество монохроматических источников излучения располагается на одной линии на стороне световодной пластины для излучения света вдоль направления плоскости световодной пластины, между верхней и нижней поверхностями световодной пластины. Источники излучения настраиваются таким образом, чтобы излучать световые пучки под заданным углом, так, что световые пучки достигают рассеивающей структуры только после прохождения заданного опорного расстояния, необходимого для формирования белого света при смешивании друг с другом. Устройство подсветки жидкокристаллического дисплея может уменьшать ширину рамки без увеличения толщины жидкокристаллического дисплея.

Сущность изобретения

Системы предшествующего уровня техники были не способны обеспечивать излучение на обеих сторонах плоского волновода. Однако существует необходимость создания осветительного устройства, которое способно обеспечивать излучение в двух направлениях: например, излучение света вверх, по направлению к потолку, для создания непрямого освещения, которое может использоваться как освещение для создания атмосферы/настроения, и излучение света вниз для целевого (заданного) освещения. Излучение света вверх может вносить вклад в более удобное освещение такого пространства, как комната или офис, а также может вносить вклад в выполнение UGR-нормы (единой номинальной характеристики яркости) для офисов. Такое устройство может использоваться в домах, офисах, общественных местах и т.д. Кроме того, требуется создать такое устройство, в котором относительное количество излучения света, направляемого вверх и вниз, легко регулируется.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание альтернативного осветительного устройства, которое, кроме того, по меньшей мере, частично устраняет один или более из упомянутых выше недостатков и которое, помимо этого, может предпочтительно удовлетворить одному или более из упомянутых выше требований.

Для достижения этого в изобретении создается, в первом аспекте, осветительное устройство, содержащее:

a. волноводный элемент, содержащий первую наружную поверхность (здесь далее также обозначаемую как «верхняя наружная поверхность», для улучшения понимания), вторую наружную поверхность (здесь далее также обозначаемую как «нижняя наружная поверхность», для улучшения понимания) и границу (край) волновода;

b. источник излучения на светодиодах, предназначенный для формирования излучения от источника излучения с опциональным коллимационным оптическим элементом (коллиматором), где источник излучения на светодиодах с опциональным коллиматором предназначен для ввода, по меньшей мере, части излучения от источника излучения в волноводный элемент через волноводную границу волноводного элемента; и

в котором первая наружная поверхность содержит структуры, предназначенные для вывода, по меньшей мере, части излучения из волноводного элемента через вторую наружную поверхность для обеспечения излучения со второй наружной поверхности (здесь далее часто также обозначаемого как «излучение света вниз», для улучшения понимания), где осветительное устройство, помимо этого, содержит полость, предназначенную для того, чтобы давать возможность излучению выходить из волноводного элемента в полость, и полость содержит отражатель в качестве стенки полости, предназначенный для отражения, по меньшей мере, части излучения в полость, в направлении в сторону от второй наружной поверхности для обеспечения излучения с первой наружной поверхности (здесь далее также обозначаемого как «излучение света вверх», для улучшения понимания).

Такое осветительное устройство может использоваться для освещения комнаты, например, с потолка, с помощью излучения света вверх, и освещения определенной области в комнате с помощью излучения света вниз. Как расположение, так и вид структур, так же, как и необязательное наличие отражателя на первой наружной поверхности, позволяет настраивать соотношение излучение света вниз и вверх (например, у производителя). Кроме того, может быть создано относительно тонкое осветительное устройство, которое, например, может свешиваться с потолка. Соотношение излучения света вниз и вверх может, например, находиться в диапазоне 0,01-100, таком как 1-10, также 2-5. Обычное соотношение излучения света вверх и вниз может находиться в диапазоне от 0,2 до 0,8.

В общем, волноводный элемент будет иметь форму пластины, в частности, тонкой пластины, имеющей, например, толщину в диапазоне приблизительно 0,1-20 мм, такую как 1-10 мм. Волноводный элемент может быть плоским или искривленным; волноводный элемент также может иметь форму волны. Предпочтительно, первая и вторая наружные поверхности располагаются по существу параллельно (что включает также параллельные искривленные наружные поверхности). Помимо этого, волноводный элемент может иметь любую форму, такую, как выбираемая из группы, содержащей квадрат, прямоугольник, круг, овал, треугольник, пятиугольник, шестиугольник и т.п. Следовательно, в изобретении создается осветительное устройство, имеющее «свободную» форму. Здесь волноводный элемент может также обозначаться как «волновод» или «световод». Общая толщина осветительного устройства может лежать в диапазоне приблизительно 1-50 мм, таком, как 5-15 мм.

Волноводный элемент может содержать один или более материалов, выбираемых из группы, состоящей из подложки, выполненной из проницаемого органического материала, такого как, например, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена (РЕ), полипропилена (РР), полиэтиленнафталата (PEN), поликарбоната (РС), полиметакрилата (РМА), полиметилметакрилата (РММА) (плексиглас или Perspex), бутирата ацетат-целлюлозы (САВ), поликарбоната, поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), модифицированного гликолем полиэтилентерефталата (PETG), полидиметилсилоксана (PDMS)и циклоолефинового полимера (COC). Однако в другом варианте реализации волноводный элемент может содержать неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбирают из группы, включающей стекла, (плавленый) кварц, проницаемые керамические материалы и силиконы. Особенно предпочтительными в качестве материала для волноводного элемента являются PMMA, PC, прозрачный PVC или стекло.

В конкретном варианте реализации световой пучок от источника излучения на светодиодах коллимируется перед попаданием на границу волноводного элемента. Световой пучок, попавший в волновод, здесь также обозначается как «волноводный световой пучок». Осветительное устройство также может содержать множество источников излучения на светодиодах с необязательными коллиматорами. Множество источников излучения на светодиодах может содержать два или более типов источников на светодиодах, предназначенных для получения излучения различных длин волн соответственно. Например, могут присутствовать синие светодиоды и желтые светодиоды, или синие светодиоды, и зеленые светодиоды, и красные светодиоды. Такие комбинации могут быть предназначены для создания белого света. Необязательно, один или более из множества светодиодов, или один или более наборов из множества светодиодов могут независимо управляться другими светодиодами или набором (наборами) светодиодов соответственно. Множество источников излучения на светодиодах может быть распределено равномерно или неравномерно по границе волновода. Это также дает вклад в свободную форму осветительного устройства.

Фраза «в направлении от первой наружной поверхности» обозначает, что излучение проходит в направлении, которое соответствует продолжению направления распространения из внутренней части волновода к первой наружной поверхности. Также, фраза «в направлении в сторону от второй наружной поверхности» обозначает, что излучение проходит в направлении, которое соответствует продолжению направления распространения из внутренней части волновода ко второй наружной поверхности. Излучение, исходящее с первой и второй наружных поверхностей, может иметь распределение интенсивности (такое, как по закону Ламберта, (I=I(0)*cos(α)), но все направления в рамках таких распределений находятся в стороне от первой и второй наружных поверхностей соответственно.

Фраза «структуры, предназначенные для вывода, по меньшей мере, части излучения из волноводного элемента через вторую наружную поверхность для обеспечения излучения со второй наружной поверхности» обозначает, что первая наружная поверхность содержит такие структуры, как точки, или полосы, или бороздки и т.п., которые предназначены для содействия выводу волноводного светового пучка в направлении от первой наружной поверхности, и излучения, исходящего из волновода, как излучения со второй наружной поверхности, для обеспечения излучения света вниз. Такие структуры, особенно окрашенные точки или полосы, таким образом, могут иметь функцию «мини-излучателей света вниз». Они могут приводить к отражению излучения, попадающего в волновод, в направлении в сторону от первой наружной поверхности, где отраженное излучение затем может выходить из волновода через вторую наружную поверхность как излучение света вниз. Такие структуры могут располагаться или содержаться на первой наружной поверхности. В конкретном варианте реализации первая наружная поверхность содержит в качестве структур рельеф из (белых, рассеивающих) отражающих точек или полос. Такой рельеф может быть напечатан на первой наружной поверхности, например, с помощью трафаретной печати или краскоструйной печати. Типичными материалами могут быть белые пигменты, такие, как TiO₂, и/или пигменты, содержащие Al₂O₃. Такие пигменты, кроме того, могут включать связующее вещество. Локальная плотность выводящих структур может быть оптимизирована для обеспечения однородного вывода излучения по всей площади (второй наружной поверхности) волноводного элемента. В другом варианте реализации структуры содержат трехмерные возмущения второй поверхности. Пример формирования рельефа для вывода излучения в требуемом направлении описан T.L.R. Davenport и др. в «Optimizing density patterns to achieve desired light extraction for displays», Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, ISSN 0277-786X CODEN PSISDG.

Введенное в волновод излучение, т.е. световой пучок внутри волновода, попадающий на первую наружную поверхность, может выходить из волновода в зависимости от структур. Для того, чтобы минимизировать потери излучения, выходящего из частей волновода, отличных от полости и второй наружной поверхности, ниже первой поверхности, содержащей структуры, может быть расположен отражатель. Следовательно, в конкретном варианте реализации, осветительное устройство, помимо этого, содержит отражатель, предназначенный для отражения света, выходящего с первой наружной поверхности, обратно в волновод. Кроме того, такой отражатель также может использоваться в качестве теплоотвода или находиться в контакте с теплоотводом, предназначенным для облегчения отвода тепла от волновода. В конкретном варианте реализации первая поверхность находится в контакте с теплоотводом, т.е., по меньшей мере, часть, предпочтительно, существенная часть первой наружной поверхности, содержащей структуры, находится в контакте с теплоотводом.

Кроме того, осветительное устройство содержит полость. Такая полость представляет собой, главным образом, полый элемент в волноводном элементе или полый элемент, по меньшей мере, границы волноводного элемента. В обоих случаях часть волноводного светового пучка может выходить из волноводного элемента в полость. В конкретном варианте реализации полость представляет собой углубление в первой наружной поверхности. В еще одном варианте реализации полость представляет собой полость, проходящую от первой наружной поверхности ко второй наружной поверхности (т.е. отверстие). В конкретном варианте реализации осветительное устройство содержит множество полостей. Таким образом свет может выходить из множества мест. Это позволяет получить более однородное распределение излучения света вверх.

Часть излучения, выходящего из волновода, может покидать полость как излучение, направленное вверх. Для того, чтобы упростить выход излучения из полости в направлении от второй наружной поверхности, полость, кроме того, может содержать отражатель, предназначенный для отражения, по меньшей мере, части излучения в полости в направлении от второй наружной поверхности, чтобы таким образом создавать излучение света вверх.

Полость может иметь любую форму, такую, как кубическая, призматическая, цилиндрическая или эллиптический цилиндр, треугольная призма, пятиугольная призма, шестиугольная призма и т.п., но стенка полости в варианте реализации также может быть, по меньшей мере, частично конической, особенно, в направлении от первой ко второй наружной поверхности.

В конкретном варианте реализации осветительное устройство содержит множество волноводов.

Каждый волновод может содержать одну или более своих «собственных» полостей. Как упоминалось выше, такая полость представляет собой, главным образом, полый элемент в волноводном элементе или полый элемент, по меньшей мере, границы волноводного элемента. Однако в вариантах реализации, где осветительное устройство содержит множество волноводов, и где осветительное устройство содержит одну или более полостей, одна или более полостей могут быть также полостями между соседними волноводами соответственно.

В конкретном варианте реализации осветительное устройство, кроме того, содержит рассеиватель, расположенный ниже второй наружной поверхности. Такой рассеиватель может облегчать смешивание различных световых лучей, выходящих со второй наружной поверхности. В особенности, когда используется множество различных цветов излучения, такой рассеиватель может быть полезным. Стандартные рассеиватели представляют собой, например, подсвечиваемые снизу материалы. Рассеиватель может, например, быть голографическим рассеивателем. Также могут использоваться различные типы рассеивающей фольги, такие, как светоформирующие рассеиватели Luminit («голографические рассеиватели»), рассеиватели Fusion Optix или Bright View Technologies).

Рассеиватель главным образом предназначен для рассеивания по существу всего света, выходящего со второй наружной поверхности. Рассеиватель также может быть предназначен для повторного использования света (см. также ниже).

Термин «рассеиватель» также может относиться ко множеству рассеивателей. Рассеиватель также может, например, быть пластиной (или множеством пластин), имеющих по существу такую же форму и площадь поверхности, как вторая наружная поверхность. В варианте реализации рассеиватель находится в контакте со второй наружной поверхностью по существу на всей поверхности целиком. Следовательно, в варианте реализации осветительное устройство содержит набор из волноводного элемента и рассеивателя. Как будет упомянуто ниже, термин «набор» может включать варианты реализации, в которых нет контакта между оптическими элементами набора, например, благодаря расстоянию, по меньшей мере, 5 мкм.

Термины «выше» и «ниже» относятся к расположению предметов или элементов, относящихся к распространению света от устройств, генерирующих излучение (здесь - источника излучения, такого, как светодиод), где по отношению к первому местоположению внутри светового пучка, исходящего от устройства, формирующего излучение, второе местоположение внутри светового пучка, более близкое к устройству, формирующему излучение, обозначается «выше», и третье положение внутри светового пучка, более дальнее от устройства, формирующего излучение, обозначается «ниже».

В еще одном варианте реализации осветительное устройство может также содержать антибликовое оптическое средство, расположенное ниже второй наружной поверхности, и, если оно присутствует, ниже необязательного (опционального) оптического рассеивателя (см. выше). Антибликовое оптическое средство предпочтительно является относительно тонким, что дает возможность создавать тонкое осветительное устройство. Пример предпочтительного антибликового оптического средства описывается в публикации международной заявки WO2006097859 (подсвечиваемая снизу панель освещения), которая упомянута здесь в качестве ссылки.

Антибликовое оптическое средство в частности предназначается для пропускания по существу всего света, выходящего со второй наружной поверхности и необязательного рассеивателя таким образом, что блики могут уменьшаться.

Термин «антибликовое оптическое средство» также может относиться к множеству антибликовых оптических средств. Антибликовое оптическое средство может также, например, быть пластиной (или множеством пластин), имеющей по существу такую же форму и площадь поверхности, как вторая наружная поверхность. В варианте реализации изобретения антибликовое оптическое средство находится в контакте со второй наружной поверхностью по существу на протяжении всей поверхности. В еще одном варианте реализации, где имеется рассеиватель, антибликовое оптическое средство находится в контакте с рассеивателем по существу на протяжении всей его поверхности. Следовательно, в варианте реализации осветительное устройство содержит набор из волноводного элемента и антибликового оптического средства, или набор из волноводного элемента, рассеивателя и антибликового оптического средства.

Например, антибликовое оптическое средство, такое, как подсвечиваемая снизу панель освещения, может иметь на внешней стороне профилированную поверхность для того, чтобы направлять излучаемый свет в основном в заданную область, причем световое излучение проходит под относительно малыми углами по отношению к направлению, перпендикулярному плоскости панели освещения, и где световое излучение под малыми углами к плоскости панели освещения ослабляется, особенно когда осветительное устройство должно иметь относительно высокую интенсивность. Для достижения этого материал панели освещения может содержать светопоглощающее вещество в таком количестве, что интенсивность светового пучка, проходящего через панель освещения по существу перпендикулярно плоскости панели освещения, уменьшается на величину от 1% до 20% благодаря присутствию светопоглощающего вещества. Такое светопоглощающее и нерассеивающее вещество, например, пигмент или краситель, хорошо известно в уровне техники. Было обнаружено, что световое излучение, выходящее с профилированной поверхности панели освещения на ее передней стороне под относительно малым углом к плоскости панели освещения, проходило длинными путями через материал панели освещения, эти пути являются непропорционально длинными по сравнению с длиной путей светового излучения, выходящего с панели освещения в направлении внутри заданной области. Следовательно, относительно малое количество светопоглощающего вещества является эффективным для поглощения светового излучения, которое будет выходить с панели освещения под малым углом к плоскости панели освещения, в то время как это относительно малое количество светопоглощающего вещества имеет очень ограниченное влияние на световое излучение, которое выходит с панели освещения под относительно малым углом по отношению к направлению, перпендикулярному плоскости панели освещения. В предпочтительном варианте реализации материал панели освещения содержит светопоглощающее вещество в таком количестве, что интенсивность светового пучка, проходящего через панель освещения по существу перпендикулярно плоскости панели освещения, уменьшается на величину от 2% до 15%, предпочтительно от 5% до 10%, из-за присутствия светопоглощающего вещества.

В другом предпочтительном варианте реализации внешняя сторона панели освещения имеет профилированную поверхность, по меньшей мере, половина которой, предпочтительно более 75%, более предпочтительно более 95%, располагается под углом из диапазона между 30° и 45°, предпочтительно между 35° и 38° по отношению к плоскости панели освещения. Оптимальные результаты получаются с панелью освещения, выполненной из акриловой смолы или поликарбоната, где поверхность внешней стороны создается с помощью выступов, поэтому все части поверхности внешней стороны располагаются под углом 36° к плоскости панели освещения.

В еще одном предпочтительном варианте реализации светопоглощающее вещество является спектрально нейтральным, т.е. все длины волн видимого диапазона поглощаются по существу в одинаковой степени, поэтому оставшееся световое излучение имеет по существу тот же цвет, что и излучение источника излучения в осветительном устройстве. Для определенных применений будет требоваться, чтобы осветительное устройство излучало свет любого цвета, отличного от цвета света от источника излучения.

В еще одном предпочтительном варианте реализации светопоглощающее вещество поглощает определенные длины волн видимого диапазона в большей степени, чем другие длины волн видимого диапазона. Такое вещество, имеющее определенное спектральное поглощение, будет усиливать соответствующий цвет в световом излучении при малых углах к плоскости панели освещения в большей степени, чем в указанной заданной области перед осветительным устройством. В указанной заданной области будет не более, чем небольшая окраска, если она вообще будет, в световом излучении, в то время как световое излучение в других направлениях будет действительно окрашено.

В предпочтительном варианте реализации указанная внешняя сторона панели освещения снабжается выступами, имеющими по существу коническую поверхность, которая сходит на конус от базовой части выступов, которая проходит в направлении в сторону от панели освещения. В другом предпочтительном варианте реализации указанная внешняя сторона панели освещения снабжается выступами, имеющими по существу пирамидальную поверхность, которая сужается от базовой части выступов, которая проходит в направлении в сторону от панели освещения. При наблюдении выступов сверху по существу все окружные поверхности базовых частей выступов предпочтительно упираются в аналогичные окружающие выступы. Оптимальные результаты получаются при использовании панели освещения, в которой все части поверхности внешней стороны панели освещения располагаются под углом приблизительно 35°.

В варианте реализации внешняя сторона панели освещения имеет профилированную поверхность, по меньшей мере, половина которой располагается под углом из диапазона от 20° до 50° к плоскости панели освещения, причем материал панели освещения содержит светопоглощающее вещество в таком количестве, что интенсивность светового пучка, проходящего через панель освещения, по существу перпендикулярно плоскости панели освещения, уменьшается на величину от 1% до 20% из-за наличия светопоглощающего вещества.

В другом варианте реализации осветительное устройство, помимо этого, может содержать промежуток ниже второй наружной поверхности и выше одного или более из элементов: рассеивателей и антибликовых оптических средств. Опциональный рассеиватель и опциональное антибликовое оптическое средство или другое выходное окно могут располагаться на расстоянии от второй наружной поверхности. Предпочтительно присутствует один или более из рассеивателей и антибликовых оптических средств, и один или более из них располагаются на ненулевом расстоянии от второй наружной поверхности, соответственно. Таким образом создается вид промежутка. Особенно когда используется множество различных цветов излучения, такой промежуток может быть полезным. Промежуток может содержать вакуум или газ, такой, как воздух. В особенности, оптические средства ниже наружной поверхности(тей) волновода не находятся в оптическом контакте с наружной поверхностью(тями) волновода или друг с другом. Неоптический контакт может быть получен за счет расположения оптических средств на таких расстояниях, как, по меньшей мере, приблизительно 5 мкм, аналогично, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм, таких, как расстояния из диапазона от 5 до 500 мкм, аналогично 10-250 мкм.

При необходимости, промежуток между волноводом и первым оптическим элементом, расположенным ниже, может быть больше, таким, как промежуток из диапазона 5-50 мм, также 10-25 мм, аналогично 10-15 мм.

В конкретном варианте реализации соотношение излучения света вверх и излучения света вниз регулируется. Это может быть, среди других вариантов, достигнуто за счет управления количеством света, выходящего из волновода в полость и/или управления количеством света, выходящим из полости. В варианте реализации соотношение регулируется в одном или более из упомянутых выше отношений.

В варианте реализации осветительное устройство, кроме того, содержит регулируемое отверстие полости, которое предназначено для регулировки количества излучения с первой наружной поверхности, выходящего из полости. В конкретном варианте реализации полость содержит диафрагму, имеющую регулируемое отверстие в качестве регулируемого отверстия полости. В еще одном варианте реализации полость содержит регулируемый отражатель, и регулируемый отражатель предназначен для регулировки отражения на регулируемом отражателе обратно в волноводный элемент. В другом варианте реализации структуры упруго деформируемы, и осветительное устройство, помимо этого, содержит привод, предназначенный для пластической деформации структур.

Следовательно, осветительное устройство, кроме того, может содержать контроллер, который может быть дистанционным контроллером, предназначенным для управления соотношением излучения света вверх и вниз. С другой стороны или дополнительно контроллер также может быть предназначен для управления одним, или, если возможно, и более, чем одним из следующих параметров: цвет, цветовая температура и интенсивность излучения света вверх и вниз.

Это изобретение описывает способ выведения света из световода, который может быть использован для излучения света как вверх, так и вниз. Это также позволяет использовать тонкий теплоотвод большой площади, так как часть излучения света вверх может требовать только малой части площади осветительного устройства.

Краткое описание фигур чертежей

Варианты реализации изобретения теперь будут описаны только с помощью примеров, со ссылкой на сопровождающие схематические чертежи, на которых соответствующие ссылки обозначают соответствующие части, и где:

фигуры 1а-1b схематично изображают некоторые варианты реализации осветительного устройства;

фигуры 2а-2d схематично изображают некоторые формы волновода и компоновки источников излучения на светодиодах;

фигуры 3а-3с схематично изображают некоторые конкретные варианты реализации осветительного устройства;

фигуры 4а-4b схематично изображают некоторые принципы полости;

фигура 5 схематично показывает пример осветительного устройства;

фигуры 6а-6к схематично изображают некоторые конфигурации волноводов и расположение полостей источников излучения на светодиодах;

фигуры 7а-7d схематично изображают некоторые варианты реализации, в которых соотношение излучения света вверх и излучения света вниз можно изменять.

Чертежи нет необходимости масштабировать. На чертежах менее существенные элементы, такие как электрические кабели или соединения, балласт и т.п. не изображены для большей ясности.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Фигура 1а схематически изображает осветительное устройство 1 в соответствии с вариантом реализации изобретения. Осветительное устройство 1 содержит волноводный элемент 20. Этот волноводный элемент 20 содержит первую наружную поверхность 21, которая также обозначена как верхняя наружная поверхность, и вторую наружную поверхность, обозначенную ссылкой 22, которая также обозначена как нижняя наружная поверхность. Граница обозначена ссылкой 23. Волновод 20 может быть изготовлен из любого материала, известного в уровне техники, такого как пластики, стекло и т.д. На границе волновода располагается источник 10 излучения, главным образом светодиод, который предназначен для обеспечения излучения 17, также обозначаемого как излучение 17 от светодиода, для введения в волновод 20 через границу 23. При необходимости (опционально) может присутствовать коллимационный оптический элемент (коллиматор) 11, предназначенный для создания коллимированного пучка, по меньшей мере, из части излучения 17 от светодиода, на границе 23 волновода 20. Излучение, которое попадает в волновод 20 через границу 23, будет проходить через волновод 20 и может достигать верхней наружной поверхности 21.

Верхняя наружная поверхность 21 содержит структуры 51, которые предназначены для вывода, по меньшей мере, части излучения внутри волновода, из волноводного элемента 20 через вторую наружную поверхность 22. Таким образом обеспечивается излучение 37 со второй наружной поверхности (см. ниже), которое также обозначается как излучение света вниз. Следовательно, структуры 51 предназначены для вывода излучения из волновода 20 в направлении от первой наружной поверхности 21. Структуры 51 могут формировать рельеф, который обозначается ссылкой 50.

Кроме того, осветительное устройство 1 может содержать отражатель 70, который предназначен для содействия тому, чтобы излучение, выходящее через первую наружную поверхность 21, отражалось обратно в волновод 20. Это излучение может снова выводиться в других местах волновода 20. По существу волновод 20 имеет два участка, откуда может выходить излучение. Один участок представляет собой вторую наружную поверхность, или нижнюю наружную поверхность 22, и другой участок представляет собой полость 80. Таким образом, осветительное устройство 1, кроме того, содержит полость 80, которая предназначена для того, чтобы дать возможность выводить излучение из волноводного элемента 20 в полость 80. Эта полость 80 имеет отверстие 82 (отверстие полости), через которое излучение может выходить из полости в направлении от второй наружной поверхности 22. Таким образом осветительное устройство 1 способно создавать излучение, по меньшей мере, в двух направлениях. Одно направление - это направление вверх, т.е. излучение, выходящее из волновода через полость 80 в направлении от второй наружной поверхности 22. И в другом направлении излучение проходит от первой наружной поверхности 21 через вторую наружную поверхность 22. Полость может также содержать отражатель 81, который предназначен для отражения, по меньшей мере, части излучения в полости 80 в направлении от второй наружной поверхности 22. Таким образом может быть создано излучение 47 с первой наружной поверхности (см. ниже), также обозначаемое здесь как излучение света вверх. Осветительное устройство 1 может, помимо этого, также содержать опционально рассеиватель 40, который предназначен для стимулирования смешивания света, выведенного со второй наружной поверхности 22.

Кроме того, осветительное устройство 1 может содержать антибликовое оптическое средство 30, которое предназначено для фокусировки света, выходящего со второй наружной поверхности 22 в заданных направлениях, так что блики могут быть минимизированы. Оптический рассеиватель 40 может быть расположен на расстоянии d1 от второй наружной поверхности 22, которое может быть нулевым или больше нуля (см. также ниже). Также антибликовое оптическое средство 30 может быть расположено на расстоянии d5 от второй наружной поверхности 22. Полная толщина осветительного устройства 1, включающего опциональный рассеиватель 40 и опциональное антибликовое оптическое средство 30, показана с помощью обозначения d4. Толщина волновода 20 показана с помощью обозначения d3. Фигура 1а схематически изображает вариант реализации, когда полость 80 представляет собой полость внутри волновода 20. Эта полость 80 представляет собой полость, проходящую от первой наружной поверхности 21 в часть волновода 20. В этом варианте реализации полость 80 не является прорезью в волноводе 20.

Предпочтительно, между оптическими элементами не существует оптического контакта. Следовательно, если это применимо, расстояние между наружными и необязательными оптическими элементами (средствами), расположенными внизу, так же, как и между дополнительными оптическими средствами, расположенными внизу, соответственно, предпочтительно составляет, по меньшей мере, приблизительно 5 мкм, аналогично, по меньшей мере, приблизительно 10 мкм, также в диапазоне от 5 до 500 мкм, аналогично в диапазоне от 10 до 250 мкм. Следовательно, в варианте реализации, схематически изображенном, например, на фигуре 1а и других фигурах, величины расстояний d1 и d6 могут лежать в диапазоне от 5 до 500 мкм.

Фигура 1b схематически изображает вариант реализации, в котором полость 80 может быть прорезью в волноводе 20. Или, с другой стороны, могут быть созданы два волновода 20, так что полость 80 находится между ними. В этом варианте реализации в качестве примера изображено только антибликовое оптическое средство 30, а рассеиватель 40 не присутствует.

Обе фигуры, 1а и 1b, можно рассматривать как вид сбоку вариантов реализации осветительного устройства 1 в соответствии с изобретением.

Следовательно, в варианте реализации, схематически изображенном, например, на фигуре 1b, величина расстояния d5 может лежать в диапазоне от 5 до 500 мкм.

Фигура 2а схематически изображает вариант реализации осветительного устройства 1, при виде сверху. В качестве примера изображены только несколько источников 10 излучения. На одной части границы 23 изображены два светодиода 10 в одном коллиматоре 11, и на другой части границы 23 изображен один светодиод 10 в одном коллиматоре 11. В зависимости от способа реал