導光體和照明系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 關聯(lián)申請的交叉引用
[0002] 本申請基于2014年3月18日提交的在先日本專利申請No. 2014-055651，并且要 求該申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用被并入本文中。
技術(shù)領域
[0003] 本文中說明的實施例通常涉及引導光的導光體以及使用該導光體的照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 有一種類型的LED照明，其中來自LED的光被引導進入導光體內(nèi)，同時光被包含在 導光體內(nèi)的漫射體漫射到外部。尤其是，如果在該導光體上設置彎曲形狀，那么作為設計照 明度的增加值能被增加。彎曲表面在局部區(qū)域可以近似于R形（在某一截面為圓形）。
[0005] 例如，專利文獻1已知作為其中導光體具有R形的情況的示例。LED被用作光源， 來自光源的光通過使用金屬反射器被引導進入導光體中。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，來自LED 的直射光能被反射器阻擋。因此，能減少直射光的閃耀。但是，金屬反射器在一次反射中吸 收了約10%的光。因此，導致了低的光輸出率。
【附圖說明】
[0006] 圖1是截面圖，示意性示出了根據(jù)第一實施例的照明系統(tǒng)；
[0007] 圖2是從斜上方看去的透視圖，示出了圖1所示的照明系統(tǒng)；
[0008] 圖3是曲線圖，示出了用于圖1所示的照明系統(tǒng)的導光體的公式（5);
[0009] 圖4是示意圖，示出了與圖3所示的曲線的實線部分對應的第一點、第二點和第三 點的物理關系；
[0010] 圖5是示意圖，示出了與圖3所示的曲線的虛線部分對應的第一點、第二點和第三 點的物理關系；
[0011] 圖6是截面圖，示意性示出了根據(jù)第二實施例的照明系統(tǒng)；
[0012] 圖7是截面圖，示意性示出了根據(jù)第三實施例的照明系統(tǒng)；
[0013] 圖8是透視圖，示出了根據(jù)第三實施例的照明系統(tǒng)的變型；和
[0014] 圖9是截面圖，示意性示出了根據(jù)第四實施例的照明系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0015][第一實施例]
[0016] 下面參照圖1至5說明照明系統(tǒng)的第一實施例。根據(jù)第一實施例的照明系統(tǒng)11 被用于被安裝在例如天花板的表面上，或者被安裝在天花板中設置的缺口內(nèi)部。
[0017] 如圖1和2所示，該照明系統(tǒng)11包括光源12、通過允許光通過內(nèi)部引導來自所述 光源12的光的導光體13、和為光源12提供電力的電路板14。
[0018] 光源12包括板15 (印刷線路板）和安裝在所述板15上的多個LED16 (發(fā)光裝置）。 多個LED16以規(guī)則間隔配置在例如同一直線上。小間隙（例如，約0. 5mm)設置在LED16和 導光體13的入射面23之間。但是，該間隙不受限制。LED16成形為類似板狀，并且沿著入 射面23延伸。LED16包括在漫射部分22的一側(cè)上的第一端部16A和在第一端部16A相對 一側(cè)上的第二端部16B。
[0019] 通過使用圖1所示形狀的模具擠出成形，導光體13形成為彎板，如圖2所示。導 光體13包括來自光源12的光在其中入射的引入部分21和連接到該引入部分21的漫射部 分22。包括導入部分21和漫射部分22的導光體13是由透明材料（半透明材料），例如亞 克力，一體地形成。但是，導光體13的材料不限于亞克力，可以是聚碳酸酯，玻璃或類似物。 當導光體13由亞克力制成時，折射率n為1.49。
[0020] 如圖1和2所示，引入部分21包括與光源12 (LED16)相對的入射面23和連接到 入射面23并且和入射面23相對的反射面24。同樣，漫射部分22包括定位在反射面24的 一側(cè)上的第一面25和與第一面25相對并且定位在入射面23的一側(cè)上的第二面26。第一 面25是所謂的射出表面，用于向外部發(fā)光，并形成有例如鏡面拋光。第二面26是所謂的漫 射表面，其朝向射出表面（第一面25)漫反射從引入部分21的一側(cè)引導的光。第二面26 進行表面處理，以通過例如噴砂使得其表面粗糙度制成較粗糙。然而，第二面26的結(jié)構(gòu)并 不限于上述示例，第二面26可以通過例如絲網(wǎng)印刷印有白點，使得光朝向射出表面被漫反 射。
[0021] 如圖1所示，導光體13包括位于反射面24與所述第一面25之間的接界處的第一 點31，和位于入射面23上與光源12 (LED16)相對的第二點32。第二點32被定位成臨近第 一端部16A。照明系統(tǒng)11還包括第三點33,其作為第一面25在第一點31 (在第一點31的 附近）處的曲率中心。
[0022]引入部分21的入射面沿著LED16(發(fā)光裝置）的表面光滑地形成。含有入射面的 面23A與第一點31相交。包含入射面的該面23A不限于如下情況：其中面23A與第一點31 相交并且可以被配置為與反射面24相交。
[0023] 反射面24形成為圓弧狀。更具體地，反射面24被形成為滿足以下條件的曲線：使 得從入射面23入射的光可以完全被反射到漫射部分22的一側(cè)。如果導光體13的折射率 是n，那么反射面24形成為使得由連接入射面23上的第二點32和反射面24上作為任意點 的第四點34的線段和反射面24在第四點34處的法線形成的角度0滿足下列公式：
[0025] 全反射是一種物理現(xiàn)象，其中，當光束從較高的折射率的區(qū)域行進到較低折射率 的區(qū)域時，如果由界面法線方向和光束方向形成的角度等于臨界角或者更大，那么光束在 由這些區(qū)域形成的界面處幾乎100%被反射。
[0026] 第一面25在第一點31附近在下面的條件下形成：使得從入射面23進入的光被全 反射到第二面26的一側(cè)上。即，如果由連接第一點31和第二點32的線段與第一面25在 第一點31處的法線形成的角是a，那么滿足
[0028] 假定通過第一點31、第二點32和第三點33形成三角形。如果在第二點32和第三 點33之間的距離是D，那么，可以說需要
[0029] R sina彡D
[0030] 由此建立了這樣的三角形，即，這樣的第一點31、第二點32和第三點33是現(xiàn)有的。 因此，
[0031] R sina彡D
[0032] 成立，所以，
[0034] 成立，并且，因此如果第一面25在第一點31附近的曲率是K，那么
[0035]
:公式（3)
[0036]成立。
[0037]從公式（2)，
[0039] 成立并且將其代進公式（3)中，得到
[0041] 即，在該實施例中，第一面25在第一點31附近的曲率K被設置成滿足公式（4)。
[0042] 更具體地，第一面25在第一點31附近的曲率K如下所述地形成。即，如果第一點 31和第二點32之間的距離是E，第一面25在第一點31處（第一點31附近）的曲率K由
[0044] 給出，其中，滿足公式⑵的數(shù)值被設置成a。
[0045] 公式（5)在圖3中的曲線圖中由曲線的實線部分和虛線部分表示。在這種情況下， 公式（5)中在分子上具有負的第二項對應于實線，公式（5)中在分子上具有正的第二項對 應于虛線。
[0046] 通過變換余弦法則公式能獲得公式（5)。在圖3中，示出了當a是42°，50°和 60°時公式（5)的曲線。
[0047] 圖4示意性示出了圖3所示曲線的實線部分的物理關系。如圖4所示，反射面24 的長度在公式（5)的曲線的實線部分上可制造地更短。因此，引入部分21能制造地緊湊。
[0048] 圖5示意性示出了圖3所示曲線的虛線部分的物理關系。如圖5所示，當與圖4 比較時，反射面24的長度在公式（5)的曲線的虛線部分中變得更長。因此，引入部分21的 尺寸增加。因此，優(yōu)選地是，使得導光體13設計成處于公式（5)的實線部分的范圍內(nèi)。即， 在分子上具有負的第二項的公式（5)是優(yōu)選的。
[0049] 從圖3的曲線圖中的曲線（公式（5))的實線部分，優(yōu)選地可以理解，如果導光體 13被設置為處于
[0051] 的范圍內(nèi)，那么反射面24的長度變得更短。K=1/R并且，因而得出
[0053] 隨后，參照圖1等說明根據(jù)本實施例的照明系統(tǒng)11的工作。在本實施例中，反射 面24形成為在反射面24的任何點（第四點）處滿足公式（1)。因此，從光源12 (LED16)朝 向反射面24發(fā)出的光被全反射并且朝向漫射部分22被引導。
[0054] 同樣地，在本實施例中，第一面25在第一點31附近形成為滿足公式（2)，（4)，（5) 和（6)。因此，從光源12 (LED16)在第一點31附近（或者在第一點31處）朝向第一面25 發(fā)出的光被全反射并且被朝向漫射部分22引導。
[0055] 被引導到漫射部分22