[发明专利]光导的抛物面形和球形多端口照明器

说明书

发明背景

发明领域

本发明大体上涉及到反射镜，尤其是涉及到用于将来自一个光源的光耦合到一个或更多个光导上的反射镜。

相关技术的描述

大直径光学纤维，通常被称为“可弯曲光导”，其在技术上是众所周知的，一般地包括一单个实心核芯光导，该光导被一个包层和一个鞘层或保护层所缠绕。纤芯是光导上用于传输光的部分，通常的直径大约是2到12mm。它由一种非常柔软的，半流体的塑料材料组成，例如OPTIFLEX^R，由美国宾西法尼亚州费城的Rohm & Haas公司制造。包层通常由聚四氟乙烯(PTFE或TEFLON^R)或类似物组成，而外面的保护层由一种如聚氯乙烯(PVC)的材料制作。与通常用于在相对复杂的控制系统中传输信息的小直径光导不同，这些大直径“光导”通常被应用于难以直接保持照明、危险，或易受破坏场合下的多种照明系统中。实例包括有建筑照明，展览柜，水池和spas(排除近水的电线)，危险材料区(排除对密封照明的需求)，和监狱的单人房间。大直径光导只在必须维持单个的中心照明系统的情况下而不是多个独立光源的情况下，特别有优势。

许多现有技术方法是应用反射镜将从照明源发出的光线聚焦到一个或多个光导上。美国专利5,222,793号和美国专利号5,259,056号，二者都属于Davenport等，公开了采用单个反射镜组合来照亮光传输元件的照明系统。属于Saadatmanesh等的美国专利5,396,571号公开了一种多段透镜，其将一条光束的光分成四束独立光，每束光被聚焦到一条单独的光学纤维上。属于Whitehead的美国专利号4,912,605公开了一种安装在两个反射镜之间的电光源，每个反射镜引导光线到一个相应的光导上。属于Cassarly等的美国专利号5,469,337公开了一种光源和用于将光聚焦至透镜上然后再进入多个光导的多个曲面型反射镜。基于将光耦合至一束光导的现有技术实践，为了将光耦合至光导上而在现有技术中应用多个反射镜和多段透镜代表了一些进步，尽管这种应用是低效率的，但是因为容易制造和相对的低成本，所以在某些应用中还是需要的。然而，对于将一个光源耦合到多个光导的一个适当而有效率的需求仍然存在。

在很多情况下，对于将一个光源耦合到多个光导的一个适当而有效率的需求是根据所使用的特定光源而改变的。例如，具有高光输出水平的现代无电极灯的光太强了，而不能只耦合到一个或两个光导上，否则会烧坏光导。如果使用一个低效率的耦合，有效的亮度将会降低。这将防止对光导的损伤，但结果是浪费能源，系统运转费用将会过高。更理想的是有效的耦合，这样能够更充分地利用与产生此高光强照明源有关的能源。

现有技术设计存在的另一个缺点与这些设计有关的光学组件数量大。减少任何光学设计组成元件的数量将给在此讨论的照明系统带来好处。

发明概述

本发明有效地将来自一个光源的光，如无电极硫磺灯，由FusionLighting制造的灯，耦合到许多个可弯曲的大直径光导上，该光导可包括束状光学纤维。这样一个系统被用于将来自一个中心光源的光传输到多个远端位置。本发明系统几种元件的组合导致了光源能量非常有效地传输到光纤。

根据本发明的一个方面，一个光导照明系统包括一个光源，一个多段透镜，和至少一个用于接收光的输出光导。根据本发明，一个光导照明系统包括一个用于发射光的照明源，和一个实际上放置在照明源周围的多聚焦透镜结构，每个聚焦透镜适合于从照明源一般地放射状向外的方向上聚焦从照明源的发射来的光。聚焦透镜的结构形成一个安放在照明源周围的截去顶端的球形结构。和

一个放置在于照明源和多聚焦透镜结构之间的热阻挡屏障。这个热阻挡屏障可以涂上一层红外(IR)和/或紫外(UV)涂层以阻挡从照明源发出的不可见光辐射接触到聚焦透镜。当应用热阻挡屏障时，聚焦透镜可由塑料制成。

照明源可以包括一个无电极硫磺灯。每个聚焦透镜适合于从照明源一般地放射状向外的方向上聚焦从照明源的发射来的大约相等量光。光导照明系统可以进一步包括多个均化棒。每一个均化棒适合于接收来自一个相应的聚焦透镜的光。可替换地，聚焦透镜包括传递透镜，并且光导照明系统可包括多个聚光器透镜，其适合于接收来自传递透镜的光。