[发明专利]光波导

说明书

一种光波导包括耦合光学部件和波导本体。根据一个实施方式，波导本体包括：弯曲的第一表面，该弯曲的第一表面在输入表面与端部表面之间延伸；以及第二表面，该第二表面与第一表面相对。输入表面具有设置在第一表面与第二表面之间的第一厚度，并且端部表面具有设置在第一表面与第二表面之间的第二厚度，该第二厚度小于第一厚度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年1月30日提交的题为“光波导(Optical Waveguide)”的美国临时专利申请序列号61/758,660的权益，并且是于2013年3月15日提交的题为“光波导(Optical Waveguides)”的美国专利申请序列号13/842,521的部分继续，这两个申请均由本申请的受让人拥有，并且其公开内容通过引用结合于此。

关于联邦政府资助的研究或开发的引用

不适用。

顺序列表

不适用。

本发明的技术领域

本发明的主题涉及光波导，更具体地涉及用于通用照明的光波导。

本发明的背景技术

光波导混合并导向由一个或多个光源(例如，一个或多个发光二极管(LED))发射的光。典型的光波导包括三个主要元件：一个或多个耦合部件、一个或多个分布部件以及一个或多个提取部件(extraction elements，取出部件)。耦合元件将光导向到分布部件内，并对光进行调节以与后续元件相互作用。一个或多个分布部件控制光是如何穿过波导的，并取决于波导几何结构和材料。提取部件通过控制光离开波导的位置和方向来确定如何去除光。

在设计耦合光学部件时，首先考虑的是：使光从光源传输到波导中的效率最大；控制射入波导中的光的位置；并且控制光在耦合光学部件中的角度分布。控制射入的光的空间和角度传播的一种方法是使每个光源配备专用透镜。这些透镜可设置有在透镜与耦合光学部件之间的气隙(air gap，间隙)，或者可由限定波导的分布部件的相同材料块制成。离散的耦合光学部件允许具有多个优点，例如更高效的耦合、光源的光通量的受控的叠加、以及如何对射入的光与波导的剩余部件相互作用进行角度控制。离散的耦合光学部件使用折射、全内反射以及表面散射或体积散射来控制射入波导中的光的分布。

在光耦合到波导内之后，必须将光引导并调节到提取的位置。最简单的实例是光纤线缆，光线线缆设计为将光从线缆的一端输送到另一端，同时在两端之间具有最小的损失。为了实现这个目标，光纤线缆仅是逐渐弯曲的，并在波导内避免尖锐的弯曲。根据众所周知的全内反射的原理，如果入射光相对于表面不超过临界角，那么穿过波导的光从波导的外表面被反射回波导内。

为了使提取部件从波导去除光，光必须首先与包括提取部件的零件(feature)接触。通过使波导表面适当地成形，人们可控制光穿过提取零件的传播。具体而言，提取零件的间距、形状和其他特性的选择影响了波导的外观、波导导致的分布以及效率。

赫尔斯(Hulse)的美国专利第5,812,714号公开了一种波导弯曲部件，该波导弯曲部件构造成将光的传播方向从第一方向改变成第二方向。波导弯曲部件包括收集器部件，收集器部件收集从光源中发射的光并且将光导向到波导弯曲部件的输入面内。沿着外表面在内部反射进入弯曲部件内的光，并且光在输出面处离开该部件。外表面包括斜角表面或弯曲表面，该斜角表面或弯曲表面定向为在内部反射进入弯曲部件的大部分光，直到光到达输出面。