CN101663533A - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

一种光学装置，包括：光导(101)，其具有带有光入射表面(105)的光入射部分(103)、带有光反射表面的渐细部分(107)以及光出射表面(109)。所述光入射部分(103)被设置成在第一方向(x)上将来自光入射表面(105)的光导向光反射表面(HI)，所述光反射表面相对于第一方向(x)被设置成使得来自光入射部分(103)的入射光朝光出射表面(109)反射。光透射层(113)适于漫射式透射光并且被设置成覆盖至少光导(101)的光入射边缘表面(105)的一部分。该装置例如适合用在基于LED的灯具中并且允许实现高效率且形成能够满足眩光要求的光束。该装置可以有利地用在向下照明应用中。

Description

光学装置
技术领域
本发明总体上涉及包括适于漫射式透射光的光透射层的光学装置。
背景技术
随着发光二极管(LED)的效能(lm/W)的增加和价格的下降，可以预计，LED照明和基于LED的灯具(luminaire)很快将成为到目前为止的主流基于管式发光(TL)的灯具的重要替代并且处于与其竞争的水平。
然而，LED照明的一个问题是提供暖白色光。所有当今可获得的具有高流明效能(～75lm/W)的LED产生具有高色温(～6000K)的光并且被感知为冷白色。对于大多数普通照明应用而言，3000K或更低的色温是优选的。此外，光应当具有良好的显色指数。
具有良好显色指数的低色温可以借助于磷光体结合LED照明来实现。
传统上，将磷光体嵌入到直接附接到LED芯片的胶粘物中。然而，这种解决方案的问题在于，磷光体必须同时耐受LED的温度和光通量。其结果通常是，这种类型的LED和磷光体解决方案不满足必要的寿命要求。对此特定问题的一种补救措施是避免将磷光体直接附接到LED芯片，但是这导致其他负面效应和问题。
例如，这种间接磷光体解决方案导致为普通LED设计的许多解决方案不再兼容、不可能使用、不能够满足灯具要求等等。例如，专业照明系统必须满足有关光的角度分布的要求(眩光调控)，参见第9版IESNA照明手册。已经证明，利用间接磷光体解决方案满足这些要求是特别困难的，这部分归因于光的间接磷光体转换导致从更大的表面发射光的更大的光源。
与基于LED的灯具有关的另一问题在于，这些灯具和LED通常提供非常明亮的光。漫射来自基于LED的灯具的光可以纠正该问题，但是使得提供满足有关角度分布的要求的光是困难的。
发明内容
因此，鉴于以上所述，本发明的目的是克服或者至少部分地减轻现有技术中的问题和/或提供可替换的灯具装置。具体目的是提供特别适合用在基于LED的灯具中并且允许实现高效率且形成满足眩光要求的光束的灯具装置。
本发明由所附的独立权利要求书限定。从属权利要求以及下面的说明和附图中阐述了优选的实施例。
因此，依照一个方面，根据以下描述将明白的上述和其他目的是通过一种光学装置来实现的，该光学装置包括：光导，其具有带有光入射表面的光入射部分、带有光反射表面的渐细部分以及光出射表面，所述光入射部分被设置成在第一方向上将来自光入射表面的光导向光反射表面，所述光反射表面相对于第一方向被设置成使得来自光入射部分的入射光朝光出射表面反射；以及光透射层，其适于漫射式透射光并且被设置成覆盖至少光导的光入射表面的一部分。
这种“楔形”光导可从US20010046365A1获悉，但其仅被描述用于通过来自荧光管或灯泡的直接照明向内耦合光。US20010046365A1中没有公开有关通过光透射层向内耦合光的内容，也没有沿着这一方向教导任何内容，并且没有公开在基于LED的灯具中使用光导和/或在灯具中使用光导以便解决与这样的灯具有关的上述问题的内容，也没有沿着这一方向教导任何内容。
事实上，本发明部分地基于以下发现：当前“楔形”类型的光导可以有利地用在基于LED的灯具中并且它允许至少减轻上述问题。
在当前的灯具装置中，光透射层允许从相对较大的区域透射的漫射光受控且高效地向内耦合到光导中。光导的尺寸确定(dimensioning)允许在内耦合光离开光导时将内耦合光形成为具有预定特性的光束，所述特性允许满足例如有关角度分布和眩光的灯具要求。
光透射层可以是适于漫射入射光并且从该层面向光入射表面的侧面输出该漫射的光的光透射层。因此，可以纠正或减轻与光源亮度有关的问题，而无需在灯具输出端使用漫射器。
光透射层也可以是适于响应于激励而发射光的发光层。因此，发光层可以是能够产生光的层，而不是仅仅通过该层转发光的半透明层。发光层可以是适于响应于光的激励而发射光的层，优选地为磷光体层。已经发现，在希望从中提供均匀和“非眩目的”光的细长灯具(与厚度相比，具有大的光输出面积)中，增大的效率是特别希望/需要的。在这样的灯具中，与灯具的总的光输出区域相比，用于再度产生光的有源磷光体区域将相对较小(以便能够提供眩光要求内的准直光并且仍然保持灯具是细的)。
所述光学装置还可以包括设置成直接或间接地照射光透射层的光源，其优选地为发光二极管(LED)或者激光二极管。
所述光学装置可以包括被设置成响应于所述光源的照射而照射光透射层的再发射光源。该再发射光源可以适于优选地通过包括磷光体材料来响应于光的激励而发射光。这例如允许磷光体层用于例如通过来自LED的照射而产生光，而无需将磷光体设置成覆盖光入射表面，并且因而可屏蔽磷光体不通过光出射表面而可见。其一个优点在于，当例如包括所述光学装置的灯具处于关闭状态时，可以避免彩色外观，例如黄色。
光透射层可以覆盖光入射表面，使得光透射层基本上屏蔽光入射表面以免受光源的直接照射。
光入射表面和光透射层可以包围一定空间。“包围一定空间”指的是存在至少一个与所述空间相交的平面，并且所述平面在来自空间中一定位置的几乎所有方向上也与发光层和光入射表面相交。结果，光透射层将朝光导侧或者朝空间侧发射光。在后一种情况下，由于包围的空间的原因，来自光透射层的光可以入射到光入射表面和/或光透射层的另一部分上，这意味着光可以有效地加以利用并且它降低了光以不希望的方式逃逸出光导的风险。另一个结果是，光透射层尽管为层状物，也可以充当全方向地向光导发射光的单个中心放置的光源，并且反射表面将能够反射光以覆盖大的光出射表面区域。在存在被设置成直接或间接地照射光透射层的光源(例如LED)的情况下，可以将该光源设置在所述空间中，或者至少使得它通过所述空间照射发光层。
光导可以基本上在一定平面内是旋转对称的，优选地基本上圆对称，其中对称中心位于所述包围的空间。旋转对称允许提供对称光束，其通常在照明应用中(例如在向下照明的应用中)是希望的。
光透射层可以被设置成小于1mm，优选地基本上与光入射表面等距地设置，并且更优选地在没有光学接触的情况下尽可能靠近光入射表面地设置。非光学接触的优点在于，发光层发射并且耦合到光导中的光线的折射将具有准直效果地折射。
可替换地，光透射层可以与光入射表面光学接触。这具有另一个优点，即光可以更高效地耦合到光导中，因为可以避免光入射表面内的反射。
所述反射表面可以相对于光出射表面以1°-20°、优选地4°-12°的范围内的角度倾斜设置。
光入射部分可以从光入射表面朝渐细部分增加厚度。例如通过线性斜面实现的厚度的增加减小了通过光入射表面耦合进来的光在内光导表面上的入射角，并且因而有益于实现全内反射(TIR)，从而避免了进入光导中的光不希望地被耦合出去。
光入射部分可以具有至少沿着第一方向基本上恒定厚度的子部分。其中在光导内部发生光的反射和折射的恒定厚度并且因而平行的相对表面对于被引导且最终将通过光出射表面耦合出去的光具有准直效应。
光导可以是优选地在基本上垂直于光入射表面的平面内的平坦结构。
“平坦”在这个意义上是光导的一个平面内的尺寸比沿着该平面的法线的尺寸大若干数量级，例如至少3倍于沿着所述法线的尺寸。反射表面允许向外耦合覆盖光导的平坦平面的大部分的光。典型地，光出射表面平行于平坦平面。能够通过平坦平面提供光的平坦光导和基于该光导的平坦灯具可以被制成具有非常离散的外观。
所述装置还可以包括覆盖光导的光出射表面的至少一部分的光透射重定向层。“透射重定向层”指的是能够以预定的方式改变穿过该层的光的方向的、具有低的光学吸收的层。
因此，重定向层可以对光进行二次调节，例如典型地通过对离开光导的光进行聚焦或漫射来最终调整要提供的光束。“光束定形”功能分解成单独的部分允许每个部分解决单独的子问题，这有助于设计和实现。例如，可能足够的是，仅在一定程度上对通过光出射表面离开光导的光进行准直，因为重定向层可以负责最后的聚焦，此即意味着可以放宽来自光导的输出，从而允许在光导的设计中具有更大的自由度。单独的重定向层也允许例如在要提供的光束的要求改变时仅替换重定向层来实现方便的调节。
重定向层可以包括在该层表面内形成的至少一个三角形元件，所述元件可以具有面向光导的光入射表面侧的、以相对于该层平面的法线的第一角度设置的第一三角形表面，并且可以具有背向光导的光入射表面侧的、以相对于该层平面的法线的第二角度设置的第二三角形表面，所述第一和第二三角形表面可以在所述三角形元件的尖端相遇。
所述至少一个三角形元件可以包围重定向层平面内的点，并且重定向层在该层平面内基本上是旋转对称的，旋转中心为该包围的点。这与旋转对称光导相结合是特别有利的，并且在这种情况下对称中心优选地相同且对称平面平行。
所述至少一个三角形元件可以在面向光导一侧形成，三角形元件尖端指向光导。第一角度添加到第二角度可以处于35°-45°的范围内，优选地处于38°-42°的范围内，更优选地大约为40°。第一角度优选地比第二角度更尖锐。第一角度可以处于1°-17°的范围内，优选地处于2°-12°的范围内，并且第二角度可以处于28°-44°的范围内，优选地处于30°-38°的范围内。
所述光学装置还可以包括被设置成将光导向光透射层的第二光导，所述第二光导适于通过使用第二光导的侧向表面内的反射在其内部沿着引导方向引导光，所述表面基本上平行于所述引导方向，该第二光导具有用于向内耦合光的光输入区域以及用于将光输出到光透射层的光输出区域，其中光输出区域在引导方向上设置在相距光输入区域的一定距离处。第二光导允许以更多的光到达光透射层而实现改进的效率。它还提供了用于在光导大光透射层之前以受控的方式分布和混合光的装置。
第二光导可以是电介质材料，其能够在材料内部引导光，并且光输入区域和光输出区域可以与所述光导的对应输入表面和输出表面对应。“表面”包括了光导的内外表面。“表面”还可以是完整的表面，例如完整的边缘表面，或者其部分。
光源可以与输入表面相对地设置，以便在引导方向上朝光输入表面提供光。除了是将光耦合到光导中的直接而高效的方式之外，这允许通过垂直于引导方向的端表面从侧面将光耦合到光导中，这反过来又允许保持诸如LED之类的电子部件远离光导和灯具的内部或里面的部分。
第一输入表面可以是凸的，优选地具有线性斜面和/或它可以具有波浪形，优选地具有线性斜面。由于凸的或波形输入表面，因而沿着光导的轴笔直发射的光被定向到侧向表面，其增加了入射到光透射层上的光量。
所述光学装置还可以包括第二光源，优选地为LED，其被设置成在引导方向上向与第一光输入表面相对地设置的第二光输入表面提供光，由此光可以从相对的方向耦合到第二光导中，优选地，第一和第二光输入表面以及第二光导的与其邻接的各部分具有基本上相同的形状。
光输入区域可以与引导方向相交，优选地基本上垂直，并且光输入表面可以与较低折射率的电介质(例如空气)光学接触，由此被提供以入射到光输入表面上的任何光将穿过该介质并且以预定角度区间内的角度耦合到第二光导中，所述预定角度区间比入射光的角度区间更窄。第二光导与该电介质之间的折射率差可以是至少对于该角度区间内的基本上所有的光来说达到侧向表面中的全内反射所需的值。第二光导与该电介质之间的折射率差优选地至少为大约1.4。当侧向表面相对于输入表面垂直(或者成较大的角度)并且与具有有关该输入表面的相同或较小的折射率的介质光学接触时(例如像二者与空气光学接触时的情况一样)，这对于任何输入角度(即±90°的最大第一角度区间)都有助于侧向表面内的全内反射(TIR)。应当指出的是，部件可能处于机械接触而没有光学接触，例如第二光导可以具有与物体接触的侧向表面，但是相反地之间没有或者基本上没有光学接触，例如，如果机械接触在大气中形成，那么可以在中间形成充分小的间隙，由此光学接触反而是关于空气的。
光输出表面可以是侧向表面之一的一部分，所述部分与光透射层光学接触并且至少部分地由光透射层覆盖。因此，光透射层被设置成与第二光导的引导方向成平行关系。光因而通过侧向表面内的反射被引导并且到达光透射层，这有利于将光透射层与光源的直接照射屏蔽开来。它也允许例如在多个光源用来产生耦合到光导中的光的情况下光在输出之前在光导中分布和传播。
完全反射的反射器层可以在第二光导的相对侧上与光透射层相对地设置，优选地不与第二光导光学接触。该反射器层可以是至少侧向封闭第二光导以便防止光经由光导侧向表面的不希望的向外耦合的反射器外壳的壁部分，并且外壳优选地不与第二光导光学接触且配备有用于光透射层的开口。
所述光导可以具有附加的分开的光输出表面，每个光输出表面可以是侧向表面之一的对应部分，并且所述对应部分可以与对应的光透射层光学接触且至少部分地由对应的光透射层覆盖。因此，例如通过一个或数个光源耦合到第二光导中的所述光导中的光可以用来照射多个光透射层，其中光首先在所述光导中分布和传播。
所述光入射部分可以包括漏斗状部分，漏斗的更宽端部面向渐细部分，漏斗的窄端包括光入射表面。与第一方向有关的漏斗的侧向表面可以与较低折射率的电介质(例如空气)光学接触。光入射部分和渐细部分可以属于光导的彼此光学接触的单独的部件。
光入射部分可以包括在基本上相同的平面内与平行的更宽的漏斗端表面排成一行的若干这样的漏斗状部分。
依照另一个方面：
光输出表面可以与引导方向相交，优选地垂直，光输出表面与较低折射率的电介质(例如空气)光学接触，由此经由光输出表面离开第二光导的光将穿过该介质。这意味着从光透射层后向散射且被定向到光输出表面的光也将穿过该介质，这有助于后向散射的光以TIR角度重新进入第二光导。
光输出表面可以相对于光透射层基本上垂直地设置。结果，只有来自光输出表面的一些光，即当离开光输出表面时被定向到光透射层的光将入射到光透射层上，即光“部分分配”给光透射层。没有入射的光因而用于其他目的，例如在耦合到另一光导中之后，例如进一步在引导方向上继续到附加的光透射层。
所述输出表面可以面向光输出腔，光透射层为所述腔的侧向封闭表面的至少一部分。
所述光学装置还可以包括反射器层，其被设置为与光透射层相对的所述腔的侧向封闭表面的至少一部分，优选地，该反射器被设置成例如通过为直接面向光透射层的镜面反射器来向后朝光透射层反射来自光透射层的后向散射的光。
所述光学装置还可以包括附加的光导，其具有与第二光导基本上相同的特性和形状，该附加的光导可以具有光输出表面，该光输出表面形成与第二光导的输出表面相对的所述光输出腔的封闭表面的至少一部分。通常，应当理解的是，所述光输出腔可以由光输出表面、反射器和光透射层的不同组合封闭。尽管原则上光源表面也可以参与封闭光输出腔，但这将意味着光将不能够像通常所希望的那样在入射到光透射层上之前混合和分布。
光入射部分可以包括漏斗状部分，漏斗的更宽端部面向渐细部分，漏斗的窄端包括光入射表面。与第一方向有关的漏斗的侧向表面可以与较低折射率的电介质(例如空气)光学接触。
光入射部分和渐细部分可以属于光导的彼此光学接触的单独的部件。
光入射部分可以包括在基本上相同的平面内与平行的更宽的漏斗端部排成一行的若干这样的漏斗状部分。
垂直于光透射层的所有腔表面可以是第二光导的光输出表面。第二光导可以形成为板，腔由所述板内的孔形成。
光透射层可以是覆盖所述板和其中的多个腔孔的更大的光透射层的一部分。
光导可以是包括多个漏斗状光导元件的层的形式，光入射部分可以包括漏斗状光导元件的窄端部分，并且渐细部分可以包括漏斗状光导元件的更宽的端部分，光出射表面包括所述更宽的端部分的端表面。
包括光源、优选地发光二极管(LED)的光源表面可以相对于光输入表面基本上垂直地设置。
输入表面可以面向光输入腔，光源表面为所述腔的侧向封闭表面的至少一部分。
所述光学装置还可以包括反射器层，其被设置为与光源表面相对的所述光输入腔的侧向封闭表面的至少一部分，优选地，该反射器被设置成例如通过为漫反射器和/或通过具有倾斜的表面来朝光输入表面反射光。
因此，促进了没有直接入射到光输入表面上或者从其反射的光间接地在其上入射，这提高了效率。
此外，所述光学装置还可以包括附加的光导，其具有与第二光导基本上相同的特性和形状，该附加的光导可以具有光输入表面，该光输入表面形成与第二光导的输入表面相对的所述腔的封闭表面的至少一部分。
应当理解的是，所述光输入腔的侧面通常可以由光输入表面、反射器和光源表面的不同组合封闭。然而，具体可能的组合取决于如何使用所述光学装置。尽管原则上光透射层也可以参与封闭光输入腔，但这意味着光将不能够像通常所希望的那样在入射到光透射层上之前混合和分布。
所述光导、光透射层和第二光导可以包围平面内的一定空间，光输入表面面向该空间，由此引导方向为所述平面内的方向。所述光导、光透射层和第二光导可以在该平面内基本上对称，优选地圆对称，对称中心位于该被包围的空间内。
光输入表面可以在引导方向上与光输出表面相对地设置，并且光输出表面可以面向光透射层。
光输入表面和光输出表面可以相对于所述平面基本上垂直地设置。
光输出表面可以与较低折射率的电介质(例如空气)光学接触，去往/来自光透射层的光必须穿过所述电介质。这里的优点在于，从光透射层朝光输出表面后向散射的光将以促进TIR的角度进入光导，结果，更多的光可能在界面内反射，而不在第一位置到达光透射层。可替换地，光输出表面可以与光透射层光学接触。这具有促使光从光输出表面耦合出去而不在第一位置反射回来的优点，然而，同时存在从光透射层以非TIR角度向后散射到第二光导中的光量增加的影响。
灯具和/或光输出设备可以包括所述光学装置。该光输出设备可以是照明应用，优选地为向下照明应用。
应当指出的是，本发明涉及权利要求中所述特征的所有可能的组合。
附图说明
通过以下参照示出本发明当前优选实施例的所附示意图的说明性且非限制性详细描述，将更好地理解本发明的上述以及其他的方面、目的、特征和优点。
在所有附图中，所绘出的尺寸仅用于图示并且不反映真实的尺寸或比例。所有附图都是示意性的，没有按照比例绘制。特别地，厚度相对于其他维被夸大。此外，为了清楚起见，从附图中省略了诸如LED芯片、导线、衬底、外壳之类的细节。
图1a示出了依照第一实施例的灯具装置的截面侧视图。
图1b示出了图1a中的灯具装置的顶视图。
图2a示出了依照第二实施例的灯具装置的截面侧视图。
图2b示出了图2a中的灯具装置的顶视图。
图3a示出了依照第三实施例的灯具装置的3维透视图。
图3b-c示出了图3a的灯具装置的对应侧视图和顶部截面视图。
图4a-c示出了光导的不同形状的光输入表面的实例。
图5a-b示出了依照第四实施例的灯具装置的对应侧视图和顶部截面视图。
图6a-b示出了依照第五实施例的灯具装置的对应3维透视图和侧向截面视图。
在附图中，当相同的附图标记也表示不同实施例中的元件时，其用于相似或相应的元件。
具体实施方式
图1a-1b示出了依照第一实施例的灯具装置的截面侧视图和顶视图。所示出的灯具装置包括光导101，其在这里在平面y-x内是圆对称的。光导101具有圆柱形通孔102，其内侧是由发光层113覆盖的光入射表面105，该发光层在这里为在受照射时发射光的层，优选地为磷光体层。发光层113不与光入射表面105直接接触，相反地，在光入射表面105与发光层113之间存在小的等距空气间隙。在表面105与层113之间不存在任何光学接触的情况下，该间隙优选地尽可能小，优选地该间隙小于1mm。只要不存在光学接触，层113甚至可以与表面103机械接触。应当指出的是，图1A中层113与表面105之间的所示的间隙被夸大了。在大多数实现方式中，可以认为发光层和光入射表面位于相距中心的相同距离处。
在所示的实施例中，存在形如在中心处具有圆柱形通孔132的管或圆柱的第二光导157，所述圆柱形通孔132同心地位于圆柱形通孔102中。第二光导157具有面向通孔132的中心的光输入表面158以及面向发光层的光输出表面168。第二光导还具有侧向表面159，即与光输入表面和光输出表面158、168垂直的圆柱端表面。这些表面优选地不与相邻物体光学接触，而是相反地与光学上较不致密的介质(优选地为空气)形成界面，即与折射率低于第二光导157的介质光学接触。发光层113被示为与光输出表面168相距一定距离，即不与第二光导光学接触，但是在可替换的实施例中可以处于光学接触。
第二光导157提供了增大效率的准直效果。然而，应当指出的是，第二光导不是像图1a-b中的灯具装置那样的功能所需的。因此，在可替换的实施例中，可以省略第二光导。
在圆柱形通孔132的下部分处，存在可以是全方向的光源117，其优选地为发光二极管(LED)。该光源可以附接到衬底(未示出)，例如PCB。在其他的实施例中，也可以在其他位置存在一个或许多光源，所述其他位置例如混合腔132中的各个不同位置。例如，为了产生白色光，可以与黄色或橙色磷光体层113相结合地使用蓝色LED 117。
与光源117相对，在圆柱形孔102的另一端存在覆盖所述圆柱的开口的反射镜115。反射镜115提供倾斜的表面，其用于朝发光层113反射来自光源117的光，所述光否则将通过圆柱开口逃逸出去。由于所述光源被设置成使得它也直接照射发光层，因而反射镜115不是必需的，但是它增大了效率。可替换地，反射镜可以是平坦的(不倾斜的)和/或可以对于光传播具有漫反射特性。
在图1中，当光源117直接或间接提供光给第二光导157的光输入表面158时，该光由于通孔132的原因穿过空气界面，并且将由此折射到作为第二光导的光学上更致密的介质中。结果，将存在对于进入第二光导157的光的准直效果，并且可以通过侧向表面159中的全内反射(TIR)引导到光输出表面的光量增加。优选地，第二光导的折射率为至少大约1.4，因为只要侧向表面也与空气或者其他具有类似或更低折射率的介质形成界面，那么这允许对于入射到光输入表面158上的光几乎与入射角无关地实现侧向表面159中的TIR。应当理解的是，第二光导157对于引导来自发光层的通过光输出表面168进入的后向散射的光也是有益且高效的，从而光可以以更低的损耗在另一位置处(例如在通孔132的相对侧处)入射到发光层113上。
在一个示例性实现方式中，据发现，利用灯具中心存在的第二光导157，穿过发光层的光从70％增加到87％。因为在这种灯具的厚度减小时，由于在薄的结构中需要造成损耗的更多反射，从而效率降低，因此添加第二光导157可以用来以维持的效率减小厚度。
当发光层113作为来自光源117的照射的响应而发射光时，它朝光导101的光入射表面105的外侧发射光。由于发光层113覆盖光入射表面105并且被设置成与其非常靠近，因而光将通过该小的空气间隙以相对于光入射表面105的法线的几乎所有可能的入射角(即从大约+90°到-90°)入射到光入射表面105上。空气间隙意味着将存在更低折射率到更高折射率的界面并且斯涅耳(Snell)定律将确定进入光导101的光的最大入射角(＜90°)，即该情形与光进入第二光导的情形类似。这提供了对于进入光导101的光的一定控制，并且将例如使得满足与光的角度分布有关的要求更容易，这将在下面稍微详细地加以解释。
通过光入射表面105进入光导101的光首先在恒定厚度的光入射部分103中被引导，该厚度在这里等于光导101的厚度t1g。满足光导101的内表面109、110中的TIR条件的光将被导向光导101的渐细部分107，所述部分107提供倾斜且面向光入射表面105的方向的反射表面111。反射表面111以相对于光出射表面105和光导平面x-y的法线的角度β设置。
反射表面111朝光出射表面109反射从光入射部分103(即从图1a中的x方向)入射的光，所述光出射表面与光入射表面105成垂直关系。换言之，由于起封闭作用的光入射表面105的原因，通过光入射表面105进入并且在光导101的平面x-y内传播的光由反射表面111重定向并且因而通过光出射表面109逃逸出光导101“平面之外”(在图1a中的z方向上)。
由于当光通过光入射表面105进入光导101时的“折射”准直效应和/或当光在恒定厚度的第一部分103中被引导时的“反射”准直效应，反射表面111可以被设计成仅处理有限角度范围内的入射光(即以预定准直程度)。角度β被选择成使得可以实现具有希望的光束宽度(半峰全宽，FWHM)的均匀光束。在大多数实际应用中，角度β将相对较小，例如处于1°-15°的范围内。
为了确保光不通过折射离开反射表面111，可以提供反射镜层119以覆盖反射表面111的外部。优选地，将反射镜层119设置在相距光导表面的小的距离处，从而不存在光学接触。
在光导101的平面(x-y)内，存在光的角度分布。由于发光层113将在相距中心大约R1的距离处通过光入射表面105将光发射到光导中，因而不是所有的光将在x-y平面内以90°入射到反射表面111上，就像没有圆柱形孔而是“点状”光源处于光导的中心的情况一样。应当指出的是，这适用于所示的x-y平面，并且当光从不在该平面内的方向入射到所述反射表面上时，这并不适用。当来自发光层的光在相距中心的距离R1处进入光导中时，在光导平面内入射到所述反射表面上的光的最大角度
Figure G2008800124331D00131
出现在渐细部分107和反射表面111开始的地方，即相距中心的距离R2处。可以看出，当光通过光入射表面105折射到光导101中时，发光层113与光入射表面105之间的非光学接触典型地将使得该最大角度小于图中所示的角度
Figure G2008800124331D00132
仍然参照图1a-1b，透射式重定向层121被设置成覆盖光导101的光出射表面109。重定向层121可以负责光分布的最终调节和调整。
重定向层121包括在该层面向光导101的光出射表面109的表面内形成的三角形元件123。这些三角形元件123为突出物或脊的形式，在x-y平面内包围光导的中心。每个三角形元件123提供面向光导101中心的方向(即其中光通过光入射表面105进入光导)的第一表面125以及背向光入射表面105的第二表面127。第一表面125以相对于该层平面的法线的第一角度α1设置，并且第二表面127以第二角度α2设置。表面125、127相遇并且形成三角形元件123的尖端，所述尖端可以与光出射表面109接触，但是优选地不与光出射表面109光学接触。应当指出的是，机械接触不一定导致光学接触，这是本领域技术人员应当认识到的。它主要是直接面向光导的三角形元件127之间的谷地(valley)形式的“气袋”。
因此，离开光导101的光出射表面109的光线将首先在光导-空气界面处折射，穿过邻近三角形元件之间的空气填充的“谷地”，在三角形元件123的第一表面125内在空气-重定向层界面处折射，并且然后在三角形元件123的第二表面127内在重定向层-空气界面处通过TIR反射。最后的反射将光线定向到重定向层121的相对表面，光线在重定向层-空气界面处通过折射而通过所述表面。因此，所述重定向层可以对来自光导的光具有准直和/或聚焦的效果。
应当指出的是，图1a中所示的重定向层121具有在反射镜115上形成的腔。然而，重定向层在该区域内的精确设计典型地没有太大的意义，因为它不参与光的重定向。
而且，在图1a中，踪迹(trace)143示出了响应于光源117的照射而由发光层113发射的示例性光线的路径。
在基于第一实施例的第一详细实例中，光导101为PMMA，具有大约1.5的折射率，并且重定向层为PC，具有大约1.6的折射率。
光导101和第二光导157的材料一般且有利地可以具有小于0.3/m的光学吸收，提供低的浊度(haze)和散射，包含小于200nm的粒子并且能够维持高于75℃的工作温度。由于光导中的光路典型地相对较大(例如大约50mm)，因而所述材料优选地应当具有高的光学透明度并且具有良好的光学质量，使得吸收仍然可以为低。
重定向层121的材料一般且有利地可以具有小于4/m的光学吸收，提供低的浊度和散射，包含小于200nm的粒子，能够维持高于75℃的工作温度。
重定向层可以类似于所谓的重定向箔，例如当前可从3M公司获得的名为VikutiTM的透射式直角薄膜(TRAF)。
此外，在第一详细实例中，光导101具有厚度t1g＝5mm，重定向层121具有厚度tr1＝3mm。光入射表面105位于相距光导中心的距离R1＝20mm处，渐细部分107和反射表面111开始于相距中心的距离R2＝30mm处，并且光导101和反射表面111终止于相距中心的距离R3＝55.5mm处。反射表面111的角度β因而为大约11°，并且光入射表面105以及覆盖它的发光层的面积为大约600mm2。光源117为具有面积3mm2的小于10W的LED。发光层为磷光体层，例如YAG:Ce(掺铈钇铝石榴石)，其被设置成在没有光学接触的情况下尽可能靠近光入射表面105。存在大约100个围绕光导101的中心同心地设置的邻近三角形元件。每个三角形元件123的第一角度α1为9°并且第二角度α2为31°。第一详细实例导致光束宽度大约为2*30°的光束。
第二详细实例与第一详细实例的不同之处在于，R2＝80mm并且R3＝151mm，其中β为大约4.0°。第二详细实例导致光束宽度大约为2*10°的光束。
第三详细实例与第一详细实例的不同之处在于，每个三角形元件123的第一角度α1为2°并且第二角度α2为36°。与第一详细实例的光束相比，第三详细实例导致具有减少的“尾部”的光束，即在半光束宽度(在FWHM处)与截止(cut-off)角度之间的角度下具有较少的光通量的光束。
此外，据发现，在线性系统中，至少在反射表面具有2°-15°区间内的角度β的范围内，提供的光束角度按照设计经验大约5倍于角度β。
设置在光导101中心与周界之间(即沿着x-y平面内的任何径向方向)的三角形元件123的数量典型地不是至关重要的，然而，更多的元件123(在恒定层厚度t1g下)意味着元件123的尺寸更小，这具有以下优点：这些元件将更离散并且几乎不可见。另一方面，当尺寸变得太小时，存在以下风险：例如由制造造成的三角形表面125、127中的缺陷将对要提供的光束产生增大的并且最终有害的影响。因此，当增加三角形元件的数量并且降低三角形元件的尺寸时，应当小心谨慎。
在另一个实施例中，存在透射式漫射器层113而不是发光层113。穿过漫射器的光被漫射，即在这里入射到内侧上的光变成从面向光入射表面一侧离开的漫射光。该漫射器可以在与所述发光层提供的方向相应的方向上漫射光，并且该漫射器层可以类似于发光层地相对于光入射表面而设置。
在又一个实施例中，存在代替反射镜117的发光层，例如磷光体层，并且代替覆盖光入射表面的发光层115的是，存在设置成覆盖光入射表面105的漫射器层。在这个实施例中，光源117发射光，该光由发光层利用重发射效应进行转换并且该光然后入射到漫射器层上。漫射器层可以与来自光源的直接光屏蔽开来。
图2a-2b示出了依照第二实施例的灯具装置的截面侧视图和顶视图。
在第二实施例和第一实施例中，大部分是相同的。然而，一个区别在于，没有第二光导157存在，并且反射镜层119由不仅覆盖光导的反射表面111的外侧而且覆盖光入射部分103中的表面110、112的外表面侧和圆柱形孔102的一个开口的反射层118代替。然而，应当理解的是，第二实施例也可以使用第二光导。此外，在第二实施例中，光源117设置在反射层118面向孔102的侧面上。反射层118具有面向光导101的反射镜或镜面反射表面，并且优选地不与光导101光学接触。
图1和图2的实施例之间的另一个区别在于，第二实施例中的光入射部分103具有第一子部分110，其具有斜度并且从光入射表面105朝渐细部分108增加厚度。子部分110的斜度优选地处于相对于光入射表面105的法线的35°-45°范围内。如果倾斜角度太小，那么这可能导致光的泄漏，然而，一定的泄漏可能是允许的。远大于45°的倾斜角度典型地不是所希望的。一种方法可以是根据折射率以大约45°的倾斜角度开始，并且在更远离光入射表面处使用更低的角度。
当子部分110在相距中心的距离R2’处达到光导101的厚度t1g时，在渐细部分107开始之前，在相距中心的距离R2’与R2之间存在恒定厚度的第二子部分108。递增厚度的第一子部分110的原因是降低不希望的从光导中折射出去的风险。子部分110的倾斜表面112降低了从光入射表面105直接入射的光的角度并且从而有助于TIR。当发光层与光入射表面光学接触时，倾斜的第一子部分110可能是特别有利的。(在具有光学接触并且没有倾斜的第一子部分110的情形中，一些光将在表面109、110内近似90°地入射。)
现在，将参照前面公开的两个实施例给出有关光导平面内的角度分布的一些关系式。
利用光入射表面与发光层之间的光学接触，以下方程可以用在光导的设计中：
Figure G2008800124331D00161
对于经验估计而言，角度可以被认为是截止角度的良好近似。R1、R2和
Figure G2008800124331D00163
依照图1a和图2a。
在光入射表面与发光层之间没有光学接触的情况下，以下方程替换方程1a：
Figure G2008800124331D00164
其中n1g为光导的折射率。
然而，由于重定向层121可能对截止角度产生小的但不利的作用，因而可以建议在使用上述方程设计光导时留出一些裕量。
例如，在空气中的截止角度为10°、光导具有折射率1.5以及光入射表面设置在相距中心的R1＝20mm处的设计中，方程1b导致R2应当为大约77mm。在实践中，R2可能需要大于该值以实现截止角度不超过10°。
应当指出的是，可以考虑角度β以便确定与
Figure G2008800124331D00165
方向正交的方向上的光束宽度，并且因而必须考虑
Figure G2008800124331D00166
和β以便具有窄的光束，即对于窄的光束，和β应当是小的。
在前文中，光导和重定向层的折射率大约为1.5。可以使用其他的折射率，其优选地处于1.4-1.8的范围内。然而，技术人员应当认识到的是，迄今所讨论的尺寸、角度等可能需要相应地加以调节，技术人员应当能够基于本文公开的信息进行所述调节。
在前文中讨论的旋转对称灯具装置可以有利地用在向下照明(downlighting)应用中。该灯具装置允许提供具有平坦的前表面并且比常规灯具(例如飞利浦MASTER Line 111卤素灯)平坦得多的向下照明的灯具。
还应当指出的是，光导和任何金属化可以例如通过使用注射成型工艺以相对较低的成本来制造，所述工艺例如可以是修改的光盘制造工艺。
图3a-3c分别示出了灯具装置的3维透视图、侧向截面视图和顶部截面视图，所述灯具装置不像之前的实施例一样是旋转对称的。该灯具装置在这里以若干块按顺序设置，所述块被设置成向形成光导101的部分的对应渐细部分107提供光。与本文给出的之前的实施例中类似，渐细部分107用于将光定向到光出射表面109，光穿过该光出射表面到达重定向层121，光也穿过该重定向层。对于渐细部分107和重定向层121，应当理解的是，原理和功能与前面的实施例中一样。光导131和重定向层121的材料和类型基本上也可以是相同的，但是对应的几何结构要由技术人员进行调节以适应非旋转对称的情况。
由图3可见，光导101的光入射部分103和渐细部分107现在处于单独的部件，然而这主要是出于制造和组装的原因。光导101也可以像前面一样由单个光导件101制成。光导101的材料可以与前面的实施例中的光导101相同。当处于单独的部件时，光入射部分103部件和渐细部分107部件在灯具装置处于组装状态时优选地彼此光学接触。
光入射部分103在这里包括准直器“杯”151形式的元件或部分。更特别地，每个准直器151处于具有矩形截面和线性斜面的截断的漏斗的形式。每个准直器151具有与灯具平面(x-y)垂直的恒定厚度，并且在灯具平面(x-y)内朝渐细部分107具有增加的厚度。存在在y方向上排列的多个准直器杯，漏斗的更宽的端部面向渐细部分109的反射表面111。不仅仅使用单个准直器杯151的原因归因于对准直的要求。在y方向上伸展太多的单个准直器杯151将允许光在该方向上散布太多。应当认识到，与这里示出和描述的其他形状的准直器杯151也可以用来实现相应的效果。
在可替换的实施例中，光入射部分可以处于具有完全反射内侧向表面的外壳的形式。在此上下文中，完全反射指的是反射器具有可忽略的光透射，即几乎没有光被允许通过。完全反射的反射器可以例如是金属、由电介质多层制成或者为白色漫射塑料材料。该外壳优选地也为漏斗形状。
在一个可替换实例中，诸如LED之类的光源(未示出)直接设置在每个准直器杯151的窄端表面(即光入射表面105)处。然而，其缺点包括：需要和准直器151一样多的这样的光源，并且如上所述，杯的数量典型地可以由其他要求确定。此外，直接向每个准直器151提供光的光源可能在来自灯具装置的光输出中导致不希望的亮斑，并且单个不正常工作的光源可能在来自这种灯具的光输出中给出直接可见的结果。在图3的实施例中，相反地存在对应的发光层113，其可以与前面实施例的前面讨论的发光层113相应，其覆盖每个准直器151的光入射表面15。为了增大准直效果，发光层113优选地不与准直器151光学接触。
仍然参照图3，在当前的实施例中为了将光引导到对应的发光层，提供了矩形截面的第二光导157，其沿着准直器151的光入射表面延伸并且在其上对应每个准直器151的发光层113被设置成与第二光导157光学接触。因此，光在第二光导157内在与方向x垂直的方向y上被引导，所述方向x的光由准直器151引导。应当认识到，第二光导157在其他实施例中可以具有不同于矩形的其他截面形状。光经由光输入表面158从第二光导157的一端161耦合到第二光导中。与光输入表面158相对设置的LED 117用作提供输入光的光源。在光导的相对端163，优选地以类似的方式设置了另一LED(未示出)，其用于从相对的方向将光耦合到光导中。所示的设计允许光在输出之前在第二光导157中混合和分布。在所示的实例中，第二光导157由反射器外壳153封闭，该反射器外壳153具有完全反射的内表面155，优选地为镜面。
外壳153具有用于发光层113的开口并且优选地不与第二光导157光学接触以便促进第二光导157内部的TIR。外壳152的一个目的是不不希望地泄露光，而是将其反射回来，从而增加了最终将通过发光层113输出的光量。外壳153防止光不希望地逃逸，并且典型地它仅允许光通过发光层逃逸。它主要是逃逸第二光导157的光所需的，例如以非TIR角度入射到第二光导157的侧向表面155(相对于第二光导中的引导方向的侧向)上的光。这例如是来自发光层113的直接朝第二光导157的相对内侧向表面155定向的后向散射的光的情况。
外壳153、第二光导157、发光层113和准直器151可以非光学接触地设置在优选地具有完全反射表面的光阻挡衬底171上。在相对于衬底的准直器151顶部，在它们的平坦侧向表面上，可以设置光阻挡层173，其优选地为完全反射的反射器层，也处于非光学接触以便防止光不希望地逃逸准直器并且对灯具光输出产生贡献。
在另一个实施例中，不存在完整的外壳153，而是反射部分设置在来自第二光导157的光可能逃逸的位置，例如与发光层相对的第二光导157外部。
在又一个实施例中，设置了反射器外壳153，而没有将光引导到发光层113的第二光导157。发光层因此在这种情况下被设置成覆盖开口而不附接到第二光导。
在图3c中，示出了从光源117发射的光线的踪迹144。由图可见，光线以满足TIR条件的角度发射到光导157中，在到达发光层113之后，一些光被后向散射并且以非TIR角度到达第二光导157的内表面155，并且光线因而到达反射器外壳的内完全反射表面155。因此，光向后朝第二光导反射，但是这未在图中示出。未从发光层113后向散射的部分光进入准直器151，由渐细部分107的光反射表面111朝光出射表面109定向(在z方向上)，并且因而随后将经由重定向层121从灯具装置输出。
为了有效耦合到第二光导157中，光源有利地与光输入表面158相对地放置，例如如图3a-b中所示。由上所述，应当理解的是，光经由发光层113的向外耦合基于第二光导内的反射，优选地通过TIR。第二光导和光源因此应当有利地促进第二光导157内的TIR。针对TIR的基本要求是，侧向表面上的入射光的最小角度为arcsin n1/n2，其中n1为光学上较不致密的介质(例如空气)的折射率，其与具有第二折射率n2的第二光导光学接触，即n2＞n1。
图4a稍微详细地示出了第二光导157的端部161。光源117被设置成使得在光输入表面158上存在入射光的最大角度θmax。根据基本的几何结构，可以认识到最大角度θmax在折射到第二光导157中之后在第二光导157内的侧向表面159上引起入射光的最小角度θmin。如果该最小角度θmin等于或大于侧向表面内的TIR所需的角度，那么所有向内耦合的光都将通过TIR而被引导。还应当认识到，当最大角度θmax增大时，最小角度θmin减小，并且最大角度θmax“最坏”为90°，其典型地可以被认为是在没有光学接触的情况下光源117被设置成非常靠近光输入表面158时的情形。当侧向表面159和光输入表面158与相同的光学上较不致密的介质(比如具有折射率n1)形成界面并且第二光导具有折射率n2时，针对TIR的要求变成n2＞n1*√2，即第二光导157的折射率应当至少约1.41倍于与第二光导157光学接触的介质的折射率。在空气为该介质的情况下，第二光导157因此应当具有至少大约1.4的折射率n2，以便使得所有经由光输入表面158进入的光通过TIR而被引导成为可能。如果可以控制最大角度θmax小于90°，那么针对TIR的要求变得较不严格，但是这种控制典型地意味着必须使用更高级的光源。
使光源与光输入表面158相对的问题在于，一些光典型地将在引导方向或者几乎在引导方向上、沿着路径没有反射或者仅有一些反射地被定向到第二光导158中，并且因而可能到达相对端163而甚至不靠近任何发光层113。在相对端163处，光可能例如不希望地由例如另一光源吸收。当光导的厚度对于矩形光导而增大时，这个问题变得更大。此外，由于许多光源集中地发射大量的光，因而所描述的问题可能使得特定光源类型不适合作为光源117。
图4b-c示出了光导157的不同形状的光输入表面158的实例，每种光输入表面可以用作上面的实施例中给出的平坦表面的可替换方案，并且其减轻了光在引导方向上没有或者具有很少的入射到发光层113上的机会地被笔直或者几乎笔直地定向到光导中的问题。在图4b中，示出了具有线性斜面的凹的光输入表面158，其更特别地处于具有中心放置的谷地的v形端部的形式。应当认识到的是，也可以使用其他的凹形，例如具有弯曲斜面和/或其中存在从所有边缘朝向中心的斜面。作为凹形输入表面158的结果，在引导方向y上入射的光因而将如图4b中虚的光线踪迹所示向侧向表面159折射。该凹形端部具有以下附加优点：它有助于容纳LED拱顶。
图4c示出了具有类似结果的另一种选项，即“锯齿”状输入表面158，在这里形如在表面158内具有线性斜面的波浪形。在这里，同样应当认识到，可以使用其他的形状，例如具有弯曲斜面的波浪形等等。
图4b-c的几何结构对于第二光导157的不同厚度更加稳定，例如在一种示例性实现方式中，据发现，3mm厚第二光导157的光提取对于具有角度α3大约为22°的线性斜面的凹端大约为54％。这可以与常规笔直端光导157的大约46％的光提取相比较。
图5a-b示出了依照第四实施例的灯具装置的对应侧视图和顶部截面视图。除了被设置成将光导向发光层113的部件之外，该第四实施例与第三实施例对应。在这里，光通过在引导方向y上设置在发光层113之间的第二光导部件或部分157而被引导。每个第二光导部分157具有光输入表面158和光出射表面168，其在这里垂直于引导方向y。发光层113像之前一样相对于准直器151而设置，但是在这里不与第二光导157光学接触。每个发光层形成第二光导157侧面上的输出腔174的封闭表面。引导方向y上的输出腔174的封闭表面为来自两个邻近第二光导部分157的对应光输出表面168。在发光层的相对位置，存在由完全反射的反射器165形成的封闭表面，其优选地为镜面。与光导平面x-y相垂直，即在z方向上，输出腔174由完全反射的反射器175封闭。
在图5b中，还示出了光输入腔167。在灯具中可以存在一个或许多这样的光输入腔167，其优选地代替预定位置的光输出腔174。引导方向y上的输入腔167的封闭表面为来自两个邻近第二光导部分157的对应光输入表面158。优选地漫射的反射器166被设置成朝准直器151封闭腔167。在反射器166的相对位置，作为封闭表面，设置了光源表面，其包括光源117b，优选地包括LED。在一个可替换的实施例中，光源表面和反射器166彼此交换位置，并且在另一实施例中，存在两个相对设置的光源表面并且因此没有反射器166。光源表面可以包括安装到反射衬底上的LED。在光导平面内，即在z方向上，输入腔167由优选地漫射的反射器175封闭。
腔174、167优选地填充有具有比第二光导部分157更低的折射率的空气或类似介质。出于如以上给出的对应原因，折射率之差有利地为至少大约1.4，并且例如如果腔包含空气且光导部分157为如前面中实例给出的任何光导材料，那么情况就是如此。第四实施例相比于第三实施例的优点在于，由发光层113后向散射且进入第二光导部分157的所有光也将通过TIR而被引导，即不仅光来自光源侧。通过这种方式，可以以更加有效的方式重新使用光，并且可以降低更高吸收下的所需反射的数量。由于在光导部分157中总是存在TIR，因而不需要被设置成屏蔽部分157的外侧的装置，例如反射器。然而，仍然可以使用这样的装置，例如反射外壳，例如以便允许实现更简单的制造和/或组装。在一个实施例中，腔174的反射封闭表面165为反射外壳的部分。
在图5b中，示出了示例性的光线踪迹145、146、144。踪迹144相应于来自光输入腔166的、到达并且照射相邻输出腔174中的发光层113的光。踪迹145相应于例如由来自光源117b的照射引起的从发光层113发射的光，并且所述光向光导101的光入射部分103(在这里为准直器151)发射。光由准直器151折射且定向到渐细部分107的反射表面111，从而定向到且穿过光出射表面109，并且然后在z方向上经由光透射层121从灯具中出射。另一方面，踪迹146相应于由发光层113后向散射且经由光输出表面158进入第二光导部分157(即向后)的光。该光在部分157中被导向相邻的腔174，其中由于折射而引起的光被定向到且变成入射到另一发光层113上。在其中没有腔内反射器中的反射参与的这个实例中，后向散射的光被重新用于基本上没有损耗地照射发光层133。
在封闭且设置于光只能经由发光层(磷光体)从中逃逸的漫反射外壳内的光导部分157的一种示例性实现方式中，当从外壳中去除光导部分157时，效率从大约57％降低到大约28％。
光可以经由如图5b中所示的包括光源117b的光输入腔167耦合到第二光导部分175中，但是也可以作为替换或补充通过光源117(在图5的实施例中未示出)耦合到第二光导部分157中，所述光源被设置成照射光输入表面158，典型地照射具有不是封闭表面的表面158的外围第二光导部分157，例如光源117如上面结合第三实施例所描述的与这样的表面158相对地设置。
图6a-b示出了依照第五实施例的灯具装置的对应3维透视图和侧向截面视图。用于这种灯具的光输出的光学器件比在前面的实施例中更加基本和直接，但是使用第二光导157和腔174将光导向发光层113的原理与第四实施例相同。在这里，灯具基于叠层原理。在衬底层173上，设置了具有通孔174(典型地为方形)的光导板157。衬底层173面向光导板的侧面优选地为完全反射的反射器，优选地使得所有孔174在一端由该反射器封闭。在光导板157的另一侧，设置了优选地覆盖板的所有孔的发光层113。因此，结果是通孔174被封闭并且形成与结合第四实施例所描述的光输入腔相应的腔。但是，一个区别在于，这里的每个腔的所有外侧都是光导表面并且因此对于光导157中的光，不仅存在单个引导方向轴y，而是存在引导平面x-y。发光层113可以是如结合前面的实施例所描述的相同材料，例如磷光体。在发光层的另一侧上，即朝向灯具光输出侧，设置了光导层101，其包括类似于第三和第四实施例的准直器杯151的准直光学元件181。准直光学元件181为截断的漏斗的形式。每个准直元件181具有带有光入射表面的光入射部分103以及带有光出射表面的渐细部分107，所述光入射表面相应于漏斗的窄端，面向发光层113，所述光出射表面相应于漏斗的更宽端，面向z方向，用于从灯具输出光。
归因于光导层174提供的后向散射光的重新使用效应，其中光通过TIR被对称地从发光层和向发光层引导，所述灯具变得更加高效。
第五实施例的准直元件181单独提供对于光输出的准直效果，然而在其他实施例中，可以存在进一步影响输出光束的附加层。例如，可以使用像前面的实施例中一样的重定向层。
由上所述，应当理解的是，如果没有另外说明的话，这里所描述的光导，即用于对光输出进行准直的光导以及用于将光导向发光层的光导，优选地为电介质，这些光导适于通过内表面中的反射在内部引导光，所述表面典型地为光导的外部的界面表面。
而且，根据以上所述，应当理解的是，这里的灯具和光导通常是平坦而薄的并且许多与本文给出的解决方案有关的问题由希望保持灯具薄而细长而产生。用于在输出方向上输出光束的薄灯具可以被限定为保持垂直于输出方向的平面内的最大尺寸至少10倍于输出方向上的尺寸。用于沿着一定轴或者在一定平面内引导光的薄光导可以被限定为在至少一个方向上具有一定尺寸的光导，所述至少一个方向垂直于其中光导被设置成引导光的方向/平面，所述方向/平面内的最大尺寸至少10倍于所述一定尺寸。
附图和前面的说明中的任何图示和描述应当被理解为示例性的而不是限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。
例如，本发明可以工作于这样的实施例中：其中所述装置不是圆对称的，而是例如六角形旋转对称的，这可能是有利的，因为它允许这种装置的多个单元协作地并排放置，相邻元件之间没有任何空间。此外，本发明可以工作于这样的实施例：其中所述装置根本不对称，其中发光层不响应于光的激励而发射光，而是响应于例如电的激励而发射光，该层例如包括电光活性聚合物材料等等。
此外，应当理解的是，只要不存在固有的不兼容性或者相反的显式声明，区分各实施例的每个特征通常可用来在其中区别特征丧失的另一实施例中替换相应的特征和/或补充该实施例。
本发明由权利要求书限定，并且本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，例如通过研究所述附图、本公开内容和权利要求书，应当能够理解和实现所公开实施例的变型。
权利要求中措词“包括/包含”的使用并没有排除其他的元件或步骤，冠词“一”的使用并没有排除复数。不同的从属权利要求中的特征的出现本身并没有排除这些特征的组合。权利要求书中的任何附图标记用于增加可理解性，不应当被视为对权利要求书的范围的限制。

Claims (16)

1.一种光学装置，包括：
光导(101)，其具有
带有光入射表面(105)的光入射部分(103)，
带有光反射表面(111)的渐细部分(107)，以及
光出射表面(109)，
所述光入射部分(103)被设置成在第一方向(x)上将来自光入射表面(105)的光导向光反射表面(111)，所述光反射表面相对于第一方向(x)被设置成使得来自光入射部分(103)的入射光朝光出射表面(109)反射；以及
光透射层(113)，其适于漫射式透射光并且被设置成覆盖至少光导(101)的光入射表面(105)的一部分。
2.如权利要求1所述的光学装置，其中光透射层(113)为适于响应于激励而发射光的发光层，该发光层为适于响应于光的激励而发射光的层，优选地为磷光体层。
3.如前面的权利要求中任何一项所述的光学装置，其中所述光学装置还包括被设置成直接或间接地照射所述光透射层的光源(117)，优选地为发光二极管(LED)，并且还包括被设置成响应于所述光源(117)的照射而照射光透射层(113)的再发射光源(115)。
4.如前面的权利要求中任何一项所述的光学装置，其中光入射表面(105)和光透射层(113)包围一定空间(102)。
5.如前面的权利要求中任何一项所述的光学装置，其中光透射层(113)与光入射表面(105)光学接触。
6.如前面的权利要求中任何一项所述的光学装置，其中光入射部分(103)从光入射表面(105)朝渐细部分(107)增加厚度。
7.如前面的权利要求中任何一项所述的光学装置，还包括：
被设置成将光导向光透射层(113)的第二光导(153；157)，所述第二光导适于通过使用该第二光导的侧向表面(155；159)内的反射在其内部沿着引导方向(y)引导光，所述表面基本上平行于所述引导方向(y)，该第二光导具有用于向内耦合光的光输入区域(158)以及用于将光输出到光透射层(113)的光输出区域(168)，其中光输出区域(168)在引导方向(y)上设置在相距光输入区域(158)的一定距离处。
8.如权利要求7所述的光学装置，其中第二光导(157)是电介质材料，其能够在材料内部引导光，所述光输入区域和光输出区域与所述光导(157)的对应输入表面(158)和输出表面(168)对应。
9.如权利要求8所述的光学装置，其中光输入区域(158)与引导方向(y)相交，优选地基本上垂直，并且光输入表面(158)与较低折射率的电介质光学接触，所述电介质例如空气，由此被提供以入射到光输入表面(158)上的任何光将穿过该介质并且以预定角度区间内的角度耦合到第二光导(157)中，所述预定角度区间比入射光的角度区间更窄。
10.如权利要求8-9中任何一项所述的光学装置，其中光输出表面(168)是侧向表面(159)之一的一部分，所述部分与光透射层(113)光学接触并且至少部分地由光透射层(113)覆盖。
11.如权利要求8-9中任何一项所述的光学装置，其中光输出表面(168)与引导方向(y)相交，优选地垂直，该光输出表面与较低折射率的电介质光学接触，所述电介质例如空气，由此经由该光输出表面(168)离开第二光导的光将穿过该介质。
12.如权利要求11所述的光学装置，其中光输出表面(168)相对于光透射层(113)基本上垂直地设置。
13.如权利要求11-12中任何一项所述的光学装置，其中所述输出表面(168)面向光输出腔(174)，光透射层(113)为所述腔的侧向封闭表面的至少一部分，所述装置还包括附加的光导，其具有与第二光导(157)基本上相同的特性和形状，该附加的光导具有光输出表面，该光输出表面形成与第二光导的输出表面(168)相对的所述光输出腔(174)的封闭表面的至少一部分。
14.如权利要求11-13中任何一项所述的光学装置，其中光入射部分(103)包括漏斗状部分(151)，漏斗的更宽端部面向渐细部分(107)，漏斗的窄端包括光入射表面(105)。
15.如权利要求11-13中任何一项所述的光学装置，其中垂直于光透射层(113)的所有腔表面为第二光导(157)的光输出表面(168)。
16.一种光输出设备或灯具，包括依照前面的权利要求中任何一项的光学装置。
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