本申請(qǐng)依據(jù)35U.S.C.§119(e)(1)要求2014年2月24日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/943,917號(hào)的權(quán)益，所述美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)大體上涉及固態(tài)燈具，且更具體來說涉及具有帶有重定向端面的光導(dǎo)的固態(tài)燈具模塊。

背景技術(shù)：

在多種應(yīng)用中使用光源，例如用于提供一般照明和為電子顯示器(例如，LCD)提供光。在歷史上，白熾光源已經(jīng)廣泛用于一般照明目的。白熾光源通過將長(zhǎng)絲導(dǎo)線加熱到高溫直到其發(fā)光而產(chǎn)生光。用填充有惰性氣體或抽成真空的玻璃封殼來保護(hù)所述熱的長(zhǎng)絲以免在空氣中氧化。白熾光源在許多應(yīng)用中逐漸被其它類型的電光代替，例如熒光燈、緊湊型熒光燈(CFL)、冷陰極熒光燈(CCFL)、高強(qiáng)度放電燈以及例如發(fā)光二極管(LED)等固態(tài)光源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本技術(shù)涉及固態(tài)燈具。根據(jù)本技術(shù)的第一方面，一種燈具模塊包括：一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)，其被布置來提供光；以及光導(dǎo)，其包括：(i)接收末端和相對(duì)末端，所述接收末端被布置來接收由所述LEE提供的所述光，(ii)一對(duì)相對(duì)側(cè)表面，其沿著所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度在所述接收末端與所述相對(duì)末端之間延伸，所述光導(dǎo)被構(gòu)造來在向前方向上沿著所述光導(dǎo)的所述長(zhǎng)度將所述接收的光導(dǎo)引到所述光導(dǎo)的所述相對(duì)末端，以及(iii)重定向端面，其位于所述相對(duì)末端處且被構(gòu)造來將到達(dá)所述相對(duì)末端的所述導(dǎo)引光作為返回光反射回到所述光導(dǎo)中，使得基本上所有所述返回光以大于臨界入射角的入射角照射在所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)上且作為所述燈具模塊的輸出光通過所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)透射到周圍環(huán)境中，所述輸出光將在向后方向上傳播。

第一方面的實(shí)現(xiàn)可以包含以下特征中的一個(gè)或多個(gè)特征。在一些實(shí)現(xiàn)中，基本上所有所述返回光可以在所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)處的多次反彈期間透射通過所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述光導(dǎo)被構(gòu)造來通過全內(nèi)反射(TIR)而在向前方向上導(dǎo)引所述接收的光離開所述相對(duì)側(cè)表面。

在一些實(shí)現(xiàn)中，由所述LEE提供的所述光在第一角范圍內(nèi)，且所述光導(dǎo)的數(shù)值孔徑使得在所述第一角范圍內(nèi)從所述LEE接收的所述光可以通過TIR而由所述光導(dǎo)導(dǎo)引離開所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)。在其它實(shí)現(xiàn)中，所公開燈具模塊還包含一個(gè)或多個(gè)光學(xué)耦合器。此處，由所述LEE提供的所述光在第一角范圍內(nèi)，所述光學(xué)耦合器被布置來接收由所述LEE提供的所述光且在第二角范圍內(nèi)將所述光重定向到所述光導(dǎo)的所述接收末端，且所述光導(dǎo)的數(shù)值孔徑使得在所述第二角范圍內(nèi)從所述光學(xué)耦合器接收的所述光可以通過TIR而由所述光導(dǎo)導(dǎo)引離開所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)。

在前述實(shí)現(xiàn)中的任一者中，到達(dá)所述光導(dǎo)的所述相對(duì)末端的所述導(dǎo)引光可以在第三角范圍內(nèi)，所述重定向端面的構(gòu)造可以使得由所述重定向端面產(chǎn)生的返回光是在第一返回角范圍內(nèi)，且所述第一返回角范圍與所述第三角范圍基本上無重疊。此外，所述第一返回角范圍內(nèi)的所述返回光作為第一輸出角范圍內(nèi)的輸出光而以具有反平行于所述向前方向的分量的傳播方向透射通過所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)中的每一者。此外，所述重定向端面包括一個(gè)或多個(gè)鋸齒形區(qū)段。在一些情況下，所述鋸齒形區(qū)段是對(duì)稱的。

而且，所述重定向端面的所述構(gòu)造可以使得由所述重定向端面產(chǎn)生的返回光還在第二返回角范圍內(nèi)，且所述第二返回角范圍與所述第三角范圍基本上無重疊。此外，所述第二返回角范圍內(nèi)的所述返回光作為第二輸出角范圍內(nèi)的輸出光而以具有反平行于所述向前方向的分量的傳播方向透射通過所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)中的每一者。

在一些實(shí)現(xiàn)中，所述重定向端面涂覆有反射材料。在一些情況下，所述反射材料具有允許光透射通過所述端面的空穴。

在一些實(shí)現(xiàn)中，所述光導(dǎo)的所述相對(duì)側(cè)表面對(duì)是平面的且平行的。

這些和/或其它優(yōu)點(diǎn)可以由制造相對(duì)便宜的燈具模塊提供。舉例來說，所述燈具可以由相對(duì)少的組件構(gòu)成。而且，個(gè)別組件可以由常規(guī)光學(xué)材料(例如，諸如丙烯酸聚合物或聚碳酸酯等光學(xué)塑料)和/或通過常規(guī)技術(shù)形成。本技術(shù)可以允許更緊湊的燈具模塊。這些模塊可能需要更少的材料，可以制作得更小且更輕。由此，燈具模塊可能需要更少的體積，這可有助于降低制造和分銷成本。

在附圖和以下描述中陳述本文描述的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。從說明書、附圖和權(quán)利要求書將明了所公開技術(shù)的其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1A說明具有帶有重定向端面的光導(dǎo)的固態(tài)燈具模塊的框圖。

圖1B到1D是圖1的燈具模塊的各種實(shí)施方案的示意圖。

圖2說明圖1的燈具模塊的方面。

圖3A到3D說明圖2中說明的燈具模塊的光導(dǎo)的重定向端面的實(shí)施方案。

圖3E到3F說明對(duì)應(yīng)于圖2的燈具模塊的光強(qiáng)度分布，所述燈具模塊具有帶有圖3A到3D中說明的重定向端面的光導(dǎo)。

圖4A到4D說明圖2中說明的燈具模塊的光導(dǎo)的重定向端面的其它實(shí)施方案。

圖4E到4F說明對(duì)應(yīng)于圖2的燈具模塊的光強(qiáng)度分布，所述燈具模塊具有帶有圖4A到4D中說明的重定向端面的光導(dǎo)。

在不同的圖中以相同參考標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相同元件。

具體實(shí)施方式

圖1說明包含帶有重定向端面140的光導(dǎo)130的固態(tài)燈具模塊100的框圖。除了光導(dǎo)130之外，燈具模塊100還包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)110。在一些實(shí)現(xiàn)中，燈具模塊100還包含一個(gè)或多個(gè)耦合器120。

大體上，還稱為光發(fā)射器的LEE是在被激活時(shí)發(fā)射電磁譜的來自可見區(qū)、紅外區(qū)和/或紫外區(qū)當(dāng)中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)的輻射的裝置。LEE的激活可以通過在LEE的組件上施加電位差或者傳遞電流通過例如LEE的組件來實(shí)現(xiàn)。LEE可以具有單色、準(zhǔn)單色、多色或?qū)拵Ч庾V發(fā)射特性。LEE的實(shí)施例包含半導(dǎo)體、有機(jī)、聚合物/聚合發(fā)光二極管、其它單色、準(zhǔn)單色或其它發(fā)光元件。在一些實(shí)現(xiàn)中，LEE是發(fā)射輻射的特定裝置，例如LED裸片。在其它實(shí)現(xiàn)中，LEE包含發(fā)射輻射的特定裝置(例如，LED裸片)與放置一個(gè)或多個(gè)特定裝置的外殼或封裝的組合。LEE的實(shí)施例還包含激光器且更具體來說半導(dǎo)體激光器，例如垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)和邊緣發(fā)射激光器。LEE的另外實(shí)施例包含超輻射發(fā)光二極管和其它超輻射發(fā)光裝置。

在操作期間，LEE 110在第一角范圍115內(nèi)提供光。此光可以相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)LEE 110的光軸(例如，圖1所示的笛卡爾參考系的z軸線)具有朗伯分布(Lambertian distribution)。

光導(dǎo)130由固體透明材料制成。光導(dǎo)130被布置成在光導(dǎo)130的一個(gè)末端接收由LEE 110提供的光，且在向前方向上(例如，沿著z軸線)將接收的光從光導(dǎo)130的接收末端導(dǎo)引到相對(duì)末端。此處，光導(dǎo)130的接收末端與其相對(duì)末端之間的距離D可以是例如5、10、20、50或100cm。(i)光導(dǎo)130在接收末端處接收光的角范圍與(ii)光導(dǎo)130的數(shù)值孔徑的組合被構(gòu)造來使得通過反射離開光導(dǎo)130的光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b而將接收的光從接收末端導(dǎo)引到相對(duì)末端。取決于實(shí)現(xiàn)，此反射的至少一些(如果不是全部)是經(jīng)由全內(nèi)反射(TIR)。在一些實(shí)現(xiàn)中，光導(dǎo)130的數(shù)值孔徑使得在角范圍115中由LEE 110提供的所有光可以在光導(dǎo)130的接收末端處直接注入光導(dǎo)130中。

在其它實(shí)現(xiàn)中，燈具模塊100包含一個(gè)或多個(gè)耦合器120以接收在第一角范圍115內(nèi)來自LEE 110的光，且將第二角范圍125內(nèi)的光提供到光導(dǎo)130的接收末端。所述一個(gè)或多個(gè)耦合器120被成形為經(jīng)由全內(nèi)反射、鏡面反射或兩者將第一角范圍115變換為第二角范圍125。由此，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器120可以包含用于將光從所述一個(gè)或多個(gè)耦合器120中的每一者的輸入端傳播到輸出端的固體透明材料。此處，第二角范圍125的發(fā)散小于第一角范圍115的發(fā)散，使得在角范圍125中由耦合器120提供的所有光可以在光導(dǎo)130的接收末端處注入到光導(dǎo)130中。如本文使用，在“角范圍”中提供光指代在一個(gè)或多個(gè)流行方向上傳播的光，其中每一者具有相對(duì)于對(duì)應(yīng)流行方向的發(fā)散。在此上下文中，術(shù)語“流行傳播方向”指代傳播光的強(qiáng)度分布的一部分具有最大值所沿著的方向。舉例來說，與角范圍相關(guān)聯(lián)的流行傳播方向可為強(qiáng)度分布的瓣的朝向。(參見例如圖3E到3F或4E到4F。)同樣在此上下文中，術(shù)語“發(fā)散”指代一個(gè)立體角，在此立體角之外傳播光的強(qiáng)度分布下降到低于強(qiáng)度分布的最大值的預(yù)定義分?jǐn)?shù)。舉例來說，與所述角范圍相關(guān)聯(lián)的發(fā)散可為強(qiáng)度分布的瓣的寬度。所述預(yù)定義分?jǐn)?shù)取決于照明應(yīng)用可以是10％、5％、1％或其它值。

光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b中的一者或多者可為平面的、彎曲的或另外形狀。光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b可為平行的或不平行的。在不平行的光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b的實(shí)施方案中，在光導(dǎo)130的相對(duì)末端處導(dǎo)引光的第三角范圍135不同于在接收末端處接收的光的角范圍115(當(dāng)光導(dǎo)130直接從LEE 110接收光時(shí))或125(當(dāng)光導(dǎo)130從耦合器120接收光時(shí))。在平行的光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b的實(shí)施方案中，在光導(dǎo)130的相對(duì)末端處導(dǎo)引光的第三角范圍135與在接收末端處接收的光的角范圍115(當(dāng)光導(dǎo)130直接從LEE 110接收光時(shí))或125(當(dāng)光導(dǎo)130直接從耦合器120接收光時(shí))具有至少基本上相同的發(fā)散。此處，光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b為光學(xué)上光滑的，以允許導(dǎo)引的光通過TIR在光導(dǎo)130內(nèi)傳播。

而且，光導(dǎo)130在相對(duì)末端處具有重定向端面140。光導(dǎo)的重定向端面140將到達(dá)相對(duì)末端的至少一些導(dǎo)引光反射回到光導(dǎo)130中。由重定向端面140反射回到光導(dǎo)130中的光稱為返回光。重定向端面140被構(gòu)造來在第一返回角范圍142a(且任選地，第二返回角范圍142b)中產(chǎn)生返回光，使得返回光可以至少部分地透射通過光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b。此處，透射通過光導(dǎo)側(cè)表面132a的返回光的一部分具有第一輸出角范圍152a，且透射通過相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面132b的返回光的另一部分具有第二輸出角范圍152b。由于第一輸出角范圍152a和第二輸出角范圍152b中的每一者中的光的流行傳播方向具有反平行于z軸線的分量，因此燈具模塊100在向后方向上輸出光。此外，光導(dǎo)130可以被構(gòu)造來允許返回光多次反彈離開光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b，其中在一次或多次反彈處具有至少一些透射。在一些實(shí)現(xiàn)中，接近于光導(dǎo)130的接收末端的剩余返回光的強(qiáng)度小于注入的向前光的強(qiáng)度的5％。在一些實(shí)現(xiàn)中，通過光導(dǎo)側(cè)表面132a、132b提取的返回光的總量為90％或更高。

在一些實(shí)現(xiàn)中，到達(dá)光導(dǎo)的相對(duì)末端且不作為返回光反射回到光導(dǎo)130中的導(dǎo)引光在向前方向上(例如，沿著z軸線)透射通過重定向端面140。此處，在向前方向上透射通過重定向端面140的光具有第三輸出角范圍145。在一些實(shí)現(xiàn)中，第三輸出角范圍145的光的流行傳播方向與到達(dá)光導(dǎo)130的相對(duì)末端的導(dǎo)引光的第三角范圍135的流行傳播方向基本上相同。

重定向端面140可以具有如下文結(jié)合圖3A到3D和4A到4D描述的宏觀、中等和/或圍觀表面結(jié)構(gòu)。在重定向端面140處的反射(例如，返回光的第一返回角范圍142a和第二返回角范圍142b中的每一者內(nèi)的發(fā)散和流行傳播方向)可以取決于重定向端面140的表面結(jié)構(gòu)的形狀和布置。在一些實(shí)現(xiàn)中，重定向端面140的全部或部分可以涂覆有反射材料。舉例來說，涂層可以具有大于99％的反射率，使得入射在重定向端面140上的基本上所有光作為返回光反射回到光導(dǎo)130中。作為另一實(shí)例，涂層可以具有50％或67％反射率，使得入射在重定向端面140上的光的2/3在第一返回角范圍142a和第二返回角范圍142b中作為返回光反射回到光導(dǎo)130中，且入射在重定向端面140上的光的1/3在第三輸出角范圍145中作為向前輸出光而透射通過其中。在其它實(shí)現(xiàn)中，重定向端面140未經(jīng)涂覆。此處，返回光表示折射光線的剩余部分，所述剩余部分不在向前方向上透射通過重定向端面140，而是通過由光導(dǎo)130的材料的折射率與周圍環(huán)境的折射率之間的指數(shù)失配造成的菲涅爾反射而反射。舉例來說，對(duì)于純的光學(xué)平面端面140，其中光導(dǎo)的折射率為n_LG～1.5且周圍環(huán)境的折射率為n_ambient～1.0，入射在重定向端面140上的光的約4％或更多在第一返回角范圍142a和第二返回角范圍142b中作為返回光反射回到光導(dǎo)130中，且入射在重定向端面140上的光的多達(dá)約96％在第三輸出角范圍145中作為向前輸出光而透射通過其中。

圖1B示出了包含帶有重定向端面140的光導(dǎo)130的燈具模塊的實(shí)施方案100'，所述燈具模塊沿著垂直于向前方向(例如，沿著z軸線)的軸線(例如，y軸線)伸長(zhǎng)。在此情況下，沿著燈具模塊100'的伸長(zhǎng)尺寸的光導(dǎo)130的長(zhǎng)度L可為例如2'、4'或8'。將正交于伸長(zhǎng)尺寸L(例如，沿著x軸線)的光導(dǎo)130的厚度T選擇為導(dǎo)引光從光導(dǎo)130的接收末端行進(jìn)到相對(duì)末端的距離D的分?jǐn)?shù)。對(duì)于例如T＝0.05D、0.1D或0.2D，來自沿著伸長(zhǎng)尺寸L分布的多個(gè)點(diǎn)狀LEE 110且在接收末端處邊緣耦合到光導(dǎo)130中的光可以在其傳播到相對(duì)末端的時(shí)候有效地混合。在一些實(shí)現(xiàn)中，光導(dǎo)的表面132、132a/b可以具有非平面形狀和/或非平行布置以支持來自多個(gè)點(diǎn)狀LEE 110的光的混合。

圖1C示出了包含帶有重定向端面140的光導(dǎo)130的燈具模塊的實(shí)施方案100”，所述燈具模塊具有圍繞向前方向(例如，z軸線)的(例如，連續(xù))旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。此處，光導(dǎo)130的直徑是導(dǎo)引光從光導(dǎo)130的接收末端行進(jìn)到相對(duì)末端的距離D的分?jǐn)?shù)。舉例來說，光導(dǎo)130的直徑可為例如0.05D、0.1D或0.2D。

圍繞所公開燈具模塊的向前方向的其它對(duì)稱性或不對(duì)稱性是可能的。圖1D示出了包含帶有重定向端面140的光導(dǎo)130的燈具模塊的實(shí)施方案100”'，其中光導(dǎo)130具有形成厚度為T的圓柱形殼體的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)表面132a、132b。在圖1D中說明的實(shí)施例中，由相對(duì)的側(cè)表面132a、132b形成的圓柱形殼體的x-y橫截面為橢圓形的。在其它情況下，所述圓柱形殼體的x-y橫截面可為圓形的或者可具有其它形狀。實(shí)施例燈具模塊100'或100”'的一些實(shí)現(xiàn)可以包含表面132b上的鏡面反射涂層。

燈具模塊100'或100”'的LEE 110的數(shù)目大體上尤其取決于長(zhǎng)度L，其中對(duì)于較長(zhǎng)的燈具模塊使用較多的LEE。在一些實(shí)現(xiàn)中，LEE 110的數(shù)目可以包含10個(gè)到1,000個(gè)LEE之間(例如，約50個(gè)LEE、約100個(gè)LEE、約200個(gè)LEE、約500個(gè)LEE)。大體上，LEE的密度(例如，每單位長(zhǎng)度的LEE的數(shù)目)也取決于LEE的標(biāo)稱功率以及燈具模塊所需的亮度。舉例來說，在其中需要高亮度或使用低功率LEE的應(yīng)用中可以使用相對(duì)高密度的LEE。在一些實(shí)現(xiàn)中，燈具模塊100'或100”'沿著其長(zhǎng)度具有的LEE密度為每厘米0.1LEE或更多(例如，每厘米0.2或更多、每厘米0.5或更多、每厘米1或更多、每厘米2或更多)。在一些實(shí)現(xiàn)中，LEE可以沿著燈具模塊的長(zhǎng)度L均勻地間隔。在一些實(shí)現(xiàn)中，散熱片可以附接到LEE 110以提取由LEE發(fā)出的熱。燈具模塊100”例如可以包含一個(gè)或多個(gè)LEE。燈具模塊大體上可以包含一個(gè)或多個(gè)類型的LEE，例如一個(gè)或多個(gè)子組的LEE，其中每一子組可具有不同的顏色或色溫。

在包含帶有重定向端面140的光導(dǎo)130和多個(gè)點(diǎn)狀LEE 110的燈具模塊中，邊緣耦合的光在向前方向上(例如，沿著z軸線)傳播通過光導(dǎo)130的距離D可以基于由燈具模塊提供光輸出(例如，在一個(gè)或多個(gè)輸出角范圍152a、152b、145中)的某些方面的所需均勻性所需要的混合量。因此，所公開燈具模塊的實(shí)施方案100'、100”和100”'提供向前導(dǎo)引光和返回光兩者的混合。由此，所公開燈具模塊的實(shí)施方案100'、100”和100”'可以允許通過光導(dǎo)130的較短距離D，因?yàn)樵诙嗣?40處向前光的返回使返回光的光學(xué)路徑延伸超過向前光的光學(xué)路徑。這可以允許更好的混合，所述更好的混合又可以幫助顏色的均勻性以及與例如向前輸出光(如果存在)相比在向后輸出光中更少的熱點(diǎn)。

圖2說明包含帶有重定向端面240的光導(dǎo)230的固態(tài)燈具200的示意性x-z截面圖。在此實(shí)施例中，燈具200也包含一個(gè)或多個(gè)LEE 210以及對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)耦合器220。在一些實(shí)現(xiàn)中，燈具200具有垂直于頁(yè)面的伸長(zhǎng)的構(gòu)造，例如具有沿著y軸線的縱向尺寸L，如圖1B中說明。在此情況下，L可為例如1'、2'或4'。在其它實(shí)現(xiàn)中，燈具200具有另一伸長(zhǎng)的構(gòu)造，如圖1D中說明。在一些其它實(shí)現(xiàn)中，燈具200具有非伸長(zhǎng)的構(gòu)造，例如具有圍繞z軸線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，如圖1C中說明。

光導(dǎo)230具有從接收末端到相對(duì)末端的沿著z軸線的大于0的有限程度D，例如D＝10、20、50cm。沿著x軸線的光導(dǎo)230的厚度“t”可以比沿著z軸線的長(zhǎng)度D小得多，例如t≈5％D、10％D或20％D。光導(dǎo)230由固體透明材料制成。此處，光導(dǎo)側(cè)表面232a、232b為光學(xué)上光滑的，以允許導(dǎo)引的光通過TIR在光導(dǎo)230內(nèi)傳播。

而且，光導(dǎo)230在相對(duì)末端處具有重定向端面240。光導(dǎo)的重定向端面240將到達(dá)相對(duì)末端的至少一些導(dǎo)引光作為返回光反射回到光導(dǎo)230中。重定向端面240被構(gòu)造來產(chǎn)生可至少部分地透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a和/或232b的返回光。此外，光導(dǎo)230被構(gòu)造來允許返回光多次反彈離開光導(dǎo)側(cè)表面232a、232b，其中在一次或多次反彈處具有至少一些透射。在一些實(shí)現(xiàn)中，到達(dá)光導(dǎo)的相對(duì)末端且不作為返回光反射回到光導(dǎo)230中的導(dǎo)引光在向前方向上(例如，沿著z軸線)透射通過重定向端面240。舉例來說，施加于重定向端面240上的涂層的反射率決定了在向前方向上的返回光和透射通過重定向端面240的光的相對(duì)強(qiáng)度。作為另一實(shí)施例，重定向端面240中的孔徑密度決定了在向前方向上的返回光和透射通過重定向端面240的光的相對(duì)強(qiáng)度。

重定向端面240具有宏觀、中等和/或微觀表面結(jié)構(gòu)，其被構(gòu)造來使得返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射于光導(dǎo)側(cè)表面232a、232b上的光線向后傳播通過光導(dǎo)230。以此方式，對(duì)于在光導(dǎo)側(cè)表面232a、232b處的返回光避免了TIR。由此，返回光可以在其多次反彈中的每一次透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a、232b，在每一次反彈的約4％菲涅爾反射除外。而且，雖然由光導(dǎo)230從一個(gè)或多個(gè)耦合器220接收的光是在TIR立體角內(nèi)向相對(duì)末端向前導(dǎo)引，但光導(dǎo)230被構(gòu)造來通過光導(dǎo)側(cè)表面232a和/或232b輸出盡量多的返回光。極少或沒有返回光被光導(dǎo)230從相對(duì)末端導(dǎo)引回到接收末端。下文結(jié)合圖3A到3D和4A到4D描述重定向端面240的表面結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，其可致使返回光傳播通過光導(dǎo)230且透射通過側(cè)表面232a和/或232b。在一些實(shí)現(xiàn)中，在角范圍152a和152b中的輸出光的不對(duì)稱性可以是例如表面132a和132b的不對(duì)稱形狀、端面240中的不對(duì)稱性和/或表面132a和132b中的一者上的反射涂層(未說明)的結(jié)果。

在操作期間，LEE 210相對(duì)于z軸線在第一角范圍115內(nèi)提供光。所述一個(gè)或多個(gè)耦合器220被構(gòu)造來接收在第一角范圍115內(nèi)來自LEE 210的光，且將第二角范圍125內(nèi)的光提供到光導(dǎo)230。所述一個(gè)或多個(gè)耦合器220可被構(gòu)造來經(jīng)由全內(nèi)反射、鏡面反射或兩者將第一角范圍115變換為第二角范圍125。此處，第二角范圍125的發(fā)散小于第一角范圍115的發(fā)散，使得將(i)第二角范圍125與(ii)光導(dǎo)230的數(shù)值孔徑的組合選擇成允許在光導(dǎo)230的接收末端處從一個(gè)或多個(gè)耦合器220接收的光例如經(jīng)由TIR傳播到光導(dǎo)230的相對(duì)末端。

以此方式，光導(dǎo)230在接收末端在第二角范圍125中從一個(gè)或多個(gè)耦合器220接收的光由光導(dǎo)230向前(沿著z軸線)從其接收末端導(dǎo)引到其相對(duì)末端。在相對(duì)末端處，向前導(dǎo)引的光具有第三角范圍135。在一些實(shí)現(xiàn)中，第三角范圍135與第二角范圍125基本上相同。此外在相對(duì)末端處，向前導(dǎo)引光入射在重定向端面240上，在此其至少一部分作為返回光反射回到光導(dǎo)230中。

重定向端面240的表面結(jié)構(gòu)被構(gòu)造來致使返回光僅在返回角范圍142a或124b或兩者中傳播。此處，返回角范圍142a和142b中的每一者內(nèi)的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在相應(yīng)光導(dǎo)側(cè)表面232a和232b上的光線傳播。以此方式，在返回角范圍142a、142b中的返回光可以作為第一輸出角范圍152a和第二輸出角范圍152b中的燈具模塊200的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a和232b。應(yīng)注意，重定向端面240的表面結(jié)構(gòu)可能需要被構(gòu)造來使得沒有返回光在作為第三角范圍135的逆反的角范圍內(nèi)傳播，因?yàn)榇朔祷毓饪梢越?jīng)由TIR往回朝向接收末端導(dǎo)引，且隨后不貢獻(xiàn)于燈具模塊200的輸出光且造成其它影響。

而且，入射在重定向端面240上且不作為返回光反射回到光導(dǎo)230中的一小部分向前導(dǎo)引光在向前方向上(例如，沿著z軸線)作為第三輸出角范圍145中的輸出光而透射通過重定向端面240。在一些實(shí)現(xiàn)中，例如在重定向端面240包含孔徑或涂層的透明部分時(shí)的情況下，第三輸出角范圍145與到達(dá)光導(dǎo)230的相對(duì)末端的導(dǎo)引光的第三角范圍135基本上相同。

現(xiàn)在描述重定向端面240的各種實(shí)施方案以及當(dāng)配備所描述重定向端面240時(shí)燈具模塊200輸出的光的對(duì)應(yīng)強(qiáng)度分布。

首先描述具有致使返回光在返回角范圍142a和142b兩者中傳播的表面結(jié)構(gòu)的重定向端面240的實(shí)施方案。在這些實(shí)施方案中，所述表面結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)對(duì)稱v形凹槽或者對(duì)稱鋸齒圖案。此處，所述對(duì)稱鋸齒圖案的壁可為平面的或彎曲的。

圖3A示出了重定向端面的實(shí)現(xiàn)240a。此處，重定向端面240a具有兩個(gè)平面部分，其在頂點(diǎn)處相交。選擇所述平面部分中的一者與z軸線之間的角度以使得從重定向端面240a的平面部分中的所述一者反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。選擇所述平面部分中的另一者與z軸線之間的另一角度以使得從重定向端面240a的平面部分中的所述另一者反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的光線傳播。在此情況下，返回角范圍142a、142b中的每一者中的返回光的發(fā)散與第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散基本上相同。此外在此情況下，返回角范圍142a、142b中的返回光的相對(duì)量可以通過如下方式變化：使由重定向端面240a的兩個(gè)平面部分形成的頂點(diǎn)相對(duì)于光導(dǎo)230的中心軸線橫向位移。

圖3B示出了重定向端面的另一實(shí)現(xiàn)240b。此處，重定向端面240b具有多對(duì)平面部分，每一對(duì)平面部分在相關(guān)聯(lián)頂點(diǎn)處相交。選擇每一對(duì)平面部分中的一個(gè)平面部分與z軸線之間的角度以使得從所述一個(gè)平面部分反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。選擇每一對(duì)平面部分中的另一個(gè)平面部分與z軸線之間的另一角度以使得從所述另一個(gè)平面部分反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的光線傳播。在此情況下，返回角范圍142a、142b中的每一者中的返回光的發(fā)散與第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散基本上相同。此外在此情況下，通過改變每一對(duì)平面部分的兩個(gè)平面部分的相對(duì)面積可以改變返回角范圍142a、142b中的返回光的相對(duì)量。

圖3C示出了重定向端面的實(shí)現(xiàn)240c。此處，重定向端面240c具有兩個(gè)彎曲部分，其在頂點(diǎn)處相交。所述彎曲部分可以被成形為拋物線、雙曲線或其它曲線的部分。選擇所述彎曲部分中的一者相對(duì)于z軸線的朝向以使得從重定向端面240c的彎曲部分中的所述一者反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。選擇所述彎曲部分中的另一者相對(duì)于z軸線的另一朝向以使得從重定向端面240c的彎曲部分中的所述另一者反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的光線傳播。在此情況下，如果所述兩個(gè)彎曲部分是凹的/凸的，那么返回角范圍142a、142b中的返回光的相應(yīng)發(fā)散小于/大于第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散。此外在此情況下，返回角范圍142a、142b中的返回光的相對(duì)量可以通過如下方式變化：使由重定向端面240c的兩個(gè)彎曲部分形成的頂點(diǎn)相對(duì)于光導(dǎo)230的中心軸線橫向位移。

圖3D示出了重定向端面的另一實(shí)現(xiàn)240d。此處，重定向端面240d具有多對(duì)彎曲部分，每一對(duì)彎曲部分在相關(guān)聯(lián)頂點(diǎn)處相交。所述彎曲部分可以被成形為拋物線、雙曲線或其它曲線的部分。選擇每一對(duì)彎曲部分中的一個(gè)彎曲部分相對(duì)于z軸線的朝向以使得從所述一個(gè)彎曲部分反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。選擇每一彎曲部分中的另一彎曲部分相對(duì)于z軸線的另一朝向以使得從所述另一彎曲部分反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的光線傳播。在此情況下，如果每一對(duì)彎曲部分的所述兩個(gè)彎曲部分是凹的/凸的，那么返回角范圍142a、142b中的返回光的相應(yīng)發(fā)散小于/大于第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散。此外在此情況下，通過改變每一對(duì)彎曲部分的兩個(gè)彎曲部分的相對(duì)面積可以改變返回角范圍142a、142b中的返回光的相對(duì)量。

再次參見圖2，在第一返回角范圍142a中通過從重定向端面240a、240b、240c或240d中的任一者反射離開而產(chǎn)生的返回光在點(diǎn)P_a處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上，且(其大部分，例如約96％)作為第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a。第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向可以(i)當(dāng)?shù)谝环祷亟欠秶?42a內(nèi)的流行傳播方向垂直于光導(dǎo)側(cè)表面232a時(shí)正交于光導(dǎo)側(cè)表面232a；(ii)當(dāng)?shù)谝环祷亟欠秶?42a內(nèi)的流行傳播方向是沿著以臨界角入射而入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線時(shí)沿著光導(dǎo)側(cè)表面232a(反平行于z軸線)；以及(iii)當(dāng)?shù)谝环祷亟欠秶?42a內(nèi)的流行傳播方向是沿著以法向與臨界角入射之間入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線時(shí)在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的法向(垂直于z軸線)與平行于光導(dǎo)側(cè)表面232a(反平行于z軸線)之間的任何地方。

在第二返回角范圍142b中通過從重定向端面240a、240b、240c或240d中的任一者反射離開而產(chǎn)生的返回光在點(diǎn)P_b處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上，且(其大部分，例如約96％)作為第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b。第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b內(nèi)的流行傳播方向可以(i)當(dāng)?shù)诙祷亟欠秶?42b內(nèi)的流行傳播方向垂直于光導(dǎo)側(cè)表面232b時(shí)正交于光導(dǎo)側(cè)表面232b；(ii)當(dāng)?shù)诙祷亟欠秶?42b內(nèi)的流行傳播方向是沿著以臨界角入射而入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的光線時(shí)沿著光導(dǎo)側(cè)表面232b(反平行于z軸線)；以及(iii)當(dāng)?shù)诙祷亟欠秶?42b內(nèi)的流行傳播方向是沿著以法向與臨界角入射之間入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的光線時(shí)在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的法向(垂直于z軸線)與平行于光導(dǎo)側(cè)表面232b(反平行于z軸線)之間的任何地方。

此外，在點(diǎn)P_a處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的第一返回角范圍142a中的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232a反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232b傳播。此處，在點(diǎn)P_b'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的大部分返回光(例如，約96％)作為第二側(cè)角范圍的第二實(shí)例252b'中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b。第二側(cè)角范圍的第二實(shí)例252b'內(nèi)的流行傳播方向與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向具有相對(duì)于z軸線的鏡面對(duì)稱性，且第二側(cè)角范圍的第二實(shí)例252b'的發(fā)散與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a的發(fā)散大約相同。在點(diǎn)P_b處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的第二返回角范圍142b中的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232b反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232a傳播。此處，在點(diǎn)P_a'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的大部分返回光(例如，約96％)作為第一側(cè)角范圍的第二實(shí)例252a'中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a。第一側(cè)角范圍的第二實(shí)例252a'內(nèi)的流行傳播方向與第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b內(nèi)的流行傳播方向具有相對(duì)于z軸線的鏡面對(duì)稱性。且第一側(cè)角范圍的第二實(shí)例252a'的發(fā)散與第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b的發(fā)散大約相同。

此外，在點(diǎn)P_a'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232a反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232b傳播。此處，在點(diǎn)P_b”處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的大部分返回光(例如，約96％)作為第二側(cè)角范圍的第三實(shí)例252b”中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b。第二側(cè)角范圍的第三實(shí)例252b”內(nèi)的流行傳播方向平行于第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b內(nèi)的流行傳播方向。且第二側(cè)角范圍的第三實(shí)例252b”的發(fā)散與第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b的發(fā)散大約相同。在點(diǎn)P_b'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232b反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232a傳播。此處，在點(diǎn)P_a”處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的大部分返回光(例如，約96％)作為第一側(cè)角范圍的第三實(shí)例252a”中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a。第一側(cè)角范圍的第三實(shí)例252a”內(nèi)的流行傳播方向平行于第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向。且第一側(cè)角范圍的第三實(shí)例252a”的發(fā)散與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a的發(fā)散大約相同。

另外，在點(diǎn)P_a”處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232a反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232b傳播。此處，在點(diǎn)P_b”'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的大部分返回光(例如，約96％)作為第二側(cè)角范圍的第四實(shí)例252b”'中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b。第二側(cè)角范圍的第四實(shí)例252b”'內(nèi)的流行傳播方向與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向具有相對(duì)于z軸線的鏡面對(duì)稱性。且第二側(cè)角范圍的第四實(shí)例252b”'的發(fā)散與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a的發(fā)散大約相同。在點(diǎn)P_b”處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232b反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232a傳播。此處，在點(diǎn)P_a”'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的大部分返回光(例如，約96％)作為第一側(cè)角范圍的第四實(shí)例252a”'中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a。第一側(cè)角范圍的第四實(shí)例252a”'內(nèi)的流行傳播方向與第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b內(nèi)的流行傳播方向具有相對(duì)于z軸線的鏡面對(duì)稱性，且第一側(cè)角范圍的第四實(shí)例252a”'的發(fā)散與第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b的發(fā)散大約相同。

因此，返回光離開光導(dǎo)側(cè)表面232a和232b的額外反彈在強(qiáng)度上逐漸變?nèi)酢?/p>

以此方式，配備重定向端面240a、240b、240c或240d中的任一者的燈具模塊200在所得第一輸出角范圍152a中通過光導(dǎo)側(cè)表面232a輸出的光是在第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a、第二實(shí)例252a'、第三實(shí)例252a”、第四實(shí)例252a”'等中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a的光的組合。類似地，燈具模塊200的此實(shí)現(xiàn)在所得第二輸出角范圍152b中通過光導(dǎo)側(cè)表面232b輸出的光是在第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b、第二實(shí)例252b'、第三實(shí)例252b”、第四實(shí)例252b”'等中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b的光的組合。

圖3E在x-z橫截面中示出了由燈具模塊200輸出的光的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布301e。此處，燈具模塊200配備重定向端面240a、240b、240c或240d中的任一者，且重定向端面具有半透明材料的涂層或者具有孔徑(或半透明)部分的反射涂層。瓣352a對(duì)應(yīng)于在第一輸出角范圍152a中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a的輸出光。瓣352b對(duì)應(yīng)于在第二輸出角范圍152b中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b的輸出光。瓣345對(duì)應(yīng)于在第三輸出角范圍145中透射通過重定向端面240a、240b、240c或240d的輸出光。

瓣352a的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣352a的縱橫比)大部分(例如，超過96％)取決于在第一返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_a、P_a”等處的透射)，且少量地(例如，少于4％)取決于在第二返回角范圍142b中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_a'、P_a”'等處的透射)。類似地，瓣352b的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣352b的縱橫比)大部分(例如，超過96％)取決于在第二返回角范圍142b中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_b、P_b”等處的透射)，且少量地(例如，少于4％)取決于在第一返回角范圍142b中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_b'、P_b”'等處的透射)。如上所述，在第一返回角范圍142a和第二返回角范圍142b中的返回光的傳播方向和發(fā)散取決于重定向端面的實(shí)施方案240a、240b、240c或240d中的每一者的表面結(jié)構(gòu)。瓣345的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，蝙蝠翼)取決于(i)一個(gè)或多個(gè)耦合器220的準(zhǔn)直特性，和(ii)光導(dǎo)230的導(dǎo)引特性。瓣352a、352b和345的相對(duì)大小取決于以下兩者的組合：(i)重定向端面的涂層的反射率，和(ii)重定向端面的實(shí)施方案240a、240b、240c或240d的表面結(jié)構(gòu)。

圖3F在x-z橫截面中示出了由燈具模塊200輸出的光的強(qiáng)度分布301f。此處，燈具模塊200配備重定向端面240a、240b、240c或240d中的任一者，且重定向端面具有反射涂層(具有例如高達(dá)約99.9％的反射率)。瓣352a對(duì)應(yīng)于在第一輸出角范圍152a中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a的輸出光，且瓣352b對(duì)應(yīng)于在第二輸出角范圍152b中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b的輸出光。

瓣352a的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣352a的縱橫比)大部分(例如，超過96％)取決于在第一返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_a、P_a”等處的透射)，且少量地(例如，少于4％)取決于在第二返回角范圍142b中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_b'、P_b”'等處的透射)。類似地，瓣352b的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣352b的縱橫比)大部分(例如，超過96％)取決于在第二返回角范圍142b中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_b、P_b”等處的透射)，且少量地(例如，少于4％)取決于在第一返回角范圍142b中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_a'、P_a”'等處的透射)。如上所述，在第一返回角范圍142a和第二返回角范圍142b中的返回光的傳播方向和發(fā)散取決于重定向端面的實(shí)施方案240a、240b、240c或240d中的每一者的表面結(jié)構(gòu)。瓣352a和352b的相對(duì)大小取決于重定向端面的實(shí)施方案240a、240b、240c或240d的表面結(jié)構(gòu)。

上文描述了具有致使返回光在返回角范圍142a和142b兩者中傳播的表面結(jié)構(gòu)的重定向端面240的實(shí)施方案以及輸出光的對(duì)應(yīng)強(qiáng)度分布。接下來描述具有致使返回光在單個(gè)返回角范圍142a中傳播的表面結(jié)構(gòu)的重定向端面240的實(shí)施方案以及輸出光的對(duì)應(yīng)強(qiáng)度分布。在這些實(shí)施方案中，所述表面結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)不對(duì)稱v形凹槽或者不對(duì)稱鋸齒圖案。此處，所述不對(duì)稱鋸齒圖案的壁可為平面的或彎曲的。

圖4A示出了重定向端面的實(shí)現(xiàn)240e。此處，重定向端面240e是平面的且形成相對(duì)于z軸線的角度，所述角度被選擇成使得從平面重定向端面240e反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。在此情況下，返回角范圍142a中的返回光的發(fā)散與第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散基本上相同。

圖4B示出了重定向端面的另一實(shí)現(xiàn)240f。此處，重定向端面240f具有多個(gè)平面部分，每一個(gè)平面部分形成相對(duì)于z軸線的角度，所述角度被選擇成使得從每一個(gè)平面部分反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。在此情況下，返回角范圍142a中的返回光的發(fā)散與第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散基本上相同。

圖4C示出了重定向端面的實(shí)現(xiàn)240g。此處，重定向端面240g是彎曲的且相對(duì)于z軸線定向，使得從彎曲重定向端面240g反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。所述彎曲重定向端面240g可以被成形為拋物線、雙曲線或其它曲線的部分。在此情況下，如果所述彎曲重定向端面240g是凹的/凸的，那么返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)發(fā)散小于/大于第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散。

圖4D示出了重定向端面的另一實(shí)現(xiàn)240h。此處，重定向端面240h具有多個(gè)彎曲部分，每一個(gè)彎曲部分被定向成使得從每一個(gè)彎曲部分反射離開的基本上所有返回光僅沿著以小于臨界入射角的角度入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線傳播。所述彎曲部分可以被成形為拋物線、雙曲線或其它曲線的部分。在此情況下，如果所述彎曲部分是凹的/凸的，那么返回角范圍142a中的返回光的發(fā)散小于/大于第三角范圍135中的入射導(dǎo)引光的發(fā)散。

再次參見圖2，在第一返回角范圍142a中通過從重定向端面240e、240f、240g或240h中的任一者反射離開而產(chǎn)生的返回光在點(diǎn)P_a處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上，且(其大部分，例如約96％)作為第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a。第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向可以(i)當(dāng)?shù)谝环祷亟欠秶?42a內(nèi)的流行傳播方向垂直于光導(dǎo)側(cè)表面232a時(shí)正交于光導(dǎo)側(cè)表面232a；(ii)當(dāng)?shù)谝环祷亟欠秶?42a內(nèi)的流行傳播方向是沿著以臨界角入射而入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線時(shí)沿著光導(dǎo)側(cè)表面232a(反平行于z軸線)；以及(iii)當(dāng)?shù)谝环祷亟欠秶?42a內(nèi)的流行傳播方向是沿著以法向與臨界角入射之間入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的光線時(shí)在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的法向(垂直于z軸線)與平行于光導(dǎo)側(cè)表面232a(反平行于z軸線)之間的任何地方。

此外，在點(diǎn)P_a處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的第一返回角范圍142a中的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232a反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232b傳播。此處，在點(diǎn)P_b'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的大部分返回光(例如，約96％)作為第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b'中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b。第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b'內(nèi)的流行傳播方向與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向具有相對(duì)于z軸線的鏡面對(duì)稱性。且第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b'的發(fā)散與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a的發(fā)散大約相同。

此外，在點(diǎn)P_b'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232b反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232a傳播。此處，在點(diǎn)P_a”處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的大部分返回光(例如，約96％)作為第一側(cè)角范圍的第二實(shí)例252a”中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a。第一側(cè)角范圍的第二實(shí)例252a”內(nèi)的流行傳播方向平行于第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向，且第一側(cè)角范圍的第二實(shí)例252a”的發(fā)散與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a的發(fā)散大約相同。

另外，在點(diǎn)P_a”處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232a上的一小部分(例如，約4％)返回光從光導(dǎo)側(cè)表面232a反射離開(例如，通過菲涅爾反射)且朝向相對(duì)的光導(dǎo)側(cè)表面232b傳播。此處，在點(diǎn)P_b”'處入射在光導(dǎo)側(cè)表面232b上的大部分返回光(例如，約96％)作為第二側(cè)角范圍的第二實(shí)例252b”'中的輸出光而透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b。第二側(cè)角范圍的第二實(shí)例252b”'內(nèi)的流行傳播方向與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a內(nèi)的流行傳播方向具有相對(duì)于z軸線的鏡面對(duì)稱性。且第二側(cè)角范圍的第二實(shí)例252b”'的發(fā)散與第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a的發(fā)散大約相同。

因此，返回光離開光導(dǎo)側(cè)表面232a和232b的額外反彈在強(qiáng)度上逐漸變?nèi)酢?/p>

以此方式，配備重定向端面240e、240f、240g或240h中的任一者的燈具模塊200在所得第一輸出角范圍152a中通過光導(dǎo)側(cè)表面232a輸出的光是在第一側(cè)角范圍的第一實(shí)例252a、第二實(shí)例252a”等中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a的光的組合。類似地，燈具模塊200的此實(shí)現(xiàn)在所得第二輸出角范圍152b中通過光導(dǎo)側(cè)表面232b輸出的光是在第二側(cè)角范圍的第一實(shí)例252b'、第二實(shí)例252b”'等中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b的光的組合。

圖4E在x-z橫截面中示出了由燈具模塊200輸出的光的強(qiáng)度分布401e。此處，燈具模塊200配備重定向端面240e、240f、240g或240h中的任一者，且重定向端面具有半透明材料的涂層或者具有孔徑(或半透明)部分的反射涂層。瓣452a對(duì)應(yīng)于在第一輸出角范圍152a中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a的輸出光。瓣452b對(duì)應(yīng)于在第二輸出角范圍152b中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b的輸出光。瓣445對(duì)應(yīng)于在第三輸出角范圍145中透射通過重定向端面240e、240f、240g或240h的輸出光。

瓣452a的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣452a的縱橫比)取決于在第一返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_a、P_a”等處的透射)。類似地，瓣452b的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣452b的縱橫比)也取決于在第一返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_b'、P_b”'等處的透射)。如上所述，在第一返回角范圍142a中的返回光的傳播方向和發(fā)散取決于重定向端面的實(shí)施方案240e、240f、240g或240h中的每一者的表面結(jié)構(gòu)。瓣445的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，蝙蝠翼)取決于(i)一個(gè)或多個(gè)耦合器220的準(zhǔn)直特性，和(ii)光導(dǎo)230的導(dǎo)引特性。相對(duì)于瓣445的大小的瓣452a和452b的組合的大小取決于重定向端面的涂層的反射率。此外，瓣452a和452b的大小的比率可為約96％比4％。

圖4F在x-z橫截面中示出了由燈具模塊200輸出的光的強(qiáng)度分布401f。此處，燈具模塊200配備重定向端面240e、240f、240g或240h中的任一者，且重定向端面具有反射涂層(具有例如高于99.9％的反射率)。瓣452a對(duì)應(yīng)于在第一輸出角范圍152a中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232a的輸出光，且瓣452b對(duì)應(yīng)于在第二輸出角范圍152b中透射通過光導(dǎo)側(cè)表面232b的輸出光。

瓣452a的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣452a的縱橫比)取決于在第一返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_a、P_a”等處的透射)。類似地，瓣452b的朝向(例如，相對(duì)于z軸線)及其形狀(例如，瓣452b的縱橫比)也取決于在第一返回角范圍142a中的返回光的相應(yīng)傳播方向和發(fā)散(由于在點(diǎn)P_b'、P_b”'等處的透射)。如上所述，在第一返回角范圍142a中的返回光的傳播方向和發(fā)散取決于重定向端面的實(shí)施方案240e、240f、240g或240h中的每一者的表面結(jié)構(gòu)。瓣452a和452b的大小的比率可為約96％:4％。在一些實(shí)現(xiàn)中，表面232a的一部分或者表面232a或232b中的一者可以部分地或完全地涂覆有反射層。這些燈具模塊可以展現(xiàn)瓣452a與452b的大小之間的增強(qiáng)不對(duì)稱性。舉例來說，表面232b上的完整反射涂層可以完全抑制瓣452b。

大體上，本說明書中描述的照明裝置(例如，燈具模塊100或200)被構(gòu)造來使用源自具有已知尺寸、幾何、亮度和均勻度特性的主要源(LEE 110或210)的光通量以及額外反射器/折射器/組合光學(xué)器件來輸出指定的輻射模式。所述額外光學(xué)器件將源通量的“相位空間”重新分布到具有規(guī)定尺寸范圍和角度發(fā)散的新相位空間(例如，方向余弦)，同時(shí)維持來自所述額外光學(xué)器件的基本上均勻強(qiáng)度。這些照明裝置可以提供工作表面的均勻照明、從裝置的光源到工作表面的有效能量轉(zhuǎn)換，以及當(dāng)從工作表面觀看時(shí)來自燈具自身的均勻和/或無眩光的強(qiáng)度。另外，這些裝置可以提供無眩光強(qiáng)度特性，同時(shí)在通量重定向中維持效率和方向性。

取決于實(shí)施方案，上述燈具模塊100或200中的任一者的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)耦合器120/220和光導(dǎo)130/230中的兩者或多者可以被模塊化地構(gòu)造。所公開燈具100和200的模塊化構(gòu)造的組件包含或者被構(gòu)造來與合適形成的互連元件以操作方式互連，所述互連元件被構(gòu)造來例如在制造、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)或表面重整期間促進(jìn)對(duì)齊、組裝和/或拆卸。例如光學(xué)耦合器120/220和光導(dǎo)130/230等所公開燈具的兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)組件的一體式形成可以用于維持在光學(xué)界面處以預(yù)定水平或低于預(yù)定水平原本可能發(fā)生的菲涅爾損耗。一體式形成可以促進(jìn)燈具的相應(yīng)組件的對(duì)齊和對(duì)準(zhǔn)。

所公開燈具100和200的組件可以由通用塑料和/或金屬片形成。由此，前述組件可以經(jīng)受擠壓、鑄造、模制、彎曲和/或其它工藝。

舉例來說，LEE 110/210可以放置于由擠壓的鋁制成的載體(例如，沿著y軸線伸長(zhǎng))上，使得所述載體不僅支撐LEE 110，而且具有延伸的冷卻表面以在操作期間提供散熱。

在一些實(shí)現(xiàn)中，光學(xué)耦合器120/220和光導(dǎo)130/230是由透明塑料制造，且具有完整橫截面。這些光學(xué)組件稱為實(shí)心光學(xué)器件。在一些情況下，光學(xué)耦合器120/220和光導(dǎo)130/230是一體形成的。在其它實(shí)現(xiàn)中，光學(xué)耦合器120/220是由例如Al、Ag等反射材料制造或具有所述反射材料的涂層，且具有中空橫截面。后一種光學(xué)組件稱為中空光學(xué)器件。

在一些實(shí)現(xiàn)中，重定向端面140/240的表面結(jié)構(gòu)可以模制或者機(jī)械加工而成。機(jī)械加工/微機(jī)械加工可以使用機(jī)械/微機(jī)械工具和/或激光來執(zhí)行。在必要時(shí)將反射或半透明涂層施加到重定向端面140/240的表面結(jié)構(gòu)上。

除非另外定義，否則本文使用的全部技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有與本技術(shù)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同的意義。