CN104395795A - 照明转换器 - Google Patents

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Abstract

本公开整体涉及能够将光从一种几何形式转换为另一种几何形式的照明转换器。具体地，所述照明转换器能够将圆形光源诸如LED转换为可用于侧光式波导的线性光源，该侧光式波导可用于显示器的背光源。转换器由具有朝着彼此以45°取向的两个边缘(220,218)的波导板(210)组成，使得波导板由附接到三角形部分(202)的矩形部分(204)组成。该三角形部分围绕中心轴线(250)被卷成卷并且该卷的一侧用于耦合来自光源的光。

Description

照明转换器
相关专利申请
本专利申请与名称为照明转换器(ILLUMINATION CONVERTER)、国际提交日期为2011年10月28日且以引用方式并入本文的PCT专利申请No.PCT/US2011/058213相关。
背景技术
空间光调制器(特别地包括液晶显示器(LCD))通常使用背光源或前光源来为显示器提供光。这些光的常用光源是发光二极管(LED)，其中LED或者直接位于LCD下面(所谓直下式)或者照亮设置在LCD下方的波导的边缘(所谓侧光式)，或这二者的组合。在背光源由照亮波导的LED阵列组成的组合的一个例子中，波导平铺形成背光源。
光学波导可以是平片或可以是锥形的，并且可具有涂覆有反射材料诸如金属带的边缘。波导通常通过将树脂模塑或浇铸为接近最终形状或最终形状而制造，或由较大的片材制成。
发明内容
本公开整体涉及能够将光从一种几何形式转换为另一种几何形式的照明转换器。具体地，所述照明转换器能够将圆形光源诸如LED转换为可用于侧光式波导的线性光源，该侧光式波导可用于显示器的背光源。在一个方面，本公开提供包括可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分和可见光透明薄膜的平面部分的照明转换器。可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分包括：中心轴线，可见光透明薄膜被围绕中心轴线缠绕；垂直于中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明薄膜的第一边缘；反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角而设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；和平行于中心轴线的光输出区域。可见光透明薄膜的平面部分从可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明薄膜的光输出边缘，其中可见光透明薄膜为玻璃薄膜。
在另一个方面，本公开提供包括照明转换器和发光二极管(LED)的背光源。照明转换器包括可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分和可见光透明薄膜的平面部分。可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分包括：中心轴线，可见光透明薄膜被围绕中心轴线缠绕；垂直于中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明薄膜的第一边缘；反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；和平行于中心轴线的光输出区域。可见光透明薄膜的平面部分从可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明薄膜的光输出边缘，其中可见光透明薄膜为玻璃薄膜。LED邻近光输入表面设置并且能够将光注入光输入表面中。
上述发明内容并非旨在描述本公开的每个所公开的实施例或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。
附图说明
整个说明书参考所附附图，在附图中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：
图1示出了照明转向器的透视示意图；
图2A-2C示出了照明转换器的透视示意图；以及
图3示出了照明转换器系统。
附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非旨在限制在另一附图中以相同标号进行标记的部件。
具体实施方式
本公开描述了用于空间光调制器显示器中的背光源或前光源的配光设备。配光设备通常可被描述为接受来自光源诸如点光源或其他小横截面积光源的输入光并将光转换为可用于例如照亮波导的边缘的线光源的照明转换器。
在一个具体实施例中，照明转换器可包括至少一个LED、用于由LED发出的光的集光光学器件以及切出了输入边缘、输出边缘和反射边缘的透明薄膜。在一个具体实施例中，输入边缘和输出边缘形成直角，并且反射边缘相对于输入和输出边缘成45度角。薄膜可卷成柱体形状，其中离输出边缘最远的输入边缘位于柱体的中心，柱体的轴线与输出边缘平行，并且其中集光光学器件的输出照亮由输入边缘形成的柱体的末端。
边缘照明相对于直下式照明更具优势，这是因为波导较薄同时实现了均匀照明的显示器。然而，边缘照明具有多个挑战。波导边缘的纵横比(例如，宽度比厚度)通常极高，通常超过10:1或甚至超过100:1，而典型的LED具有接近1的纵横比。在试图将LED耦接到波导边缘以充分照亮显示器时，这可能会产生多个问题。在一些情况下，通常只有少量LED用于照亮波导的一个或多个边缘，并且这可能在波导的表面上产生LCD照明的不均匀度。在一些情况下，光学系统的集光率可能提高，导致波导所需的厚度增大。这可能导致使用不同增益薄膜的背光源的循环系统效率的潜在下降。
在一些情况下，LED侧光式显示器使用多种方法中的一种方法来产生白光。一种此类方法是将荧光粉添加到紫外光(UV)或蓝光LED中以通过降频转换所发射的辐射而产生白光。通常，荧光粉增加小型LED集光率的程度比增加大型LED的集光率的程度更大。另一种产生白光的方法是将发射LED的红光、绿光和蓝光进行组合。常规的侧光式波导可能很难使用此类颜色组合光学系统来降低集光率。
本公开通过使用照明转换器来提供位于光源和背光源波导之间的集光率匹配。所述照明转换器使用循环薄膜来增加背光源的光效率，减小背光源厚度，并降低材料成本和消耗。
在一个具体实施例中，照明转换器可被描述为“圆到线”照明转换器；即，输入光的几何形式从圆形改变为线形。在该实施例中，照明转换器改变从LED所收集的光的典型的低纵横输出，并将其转换为可能适用于侧光式显示器的线性光源。
图1示出了根据本发明的一个方面的照明转向器100的透视示意图。在一个具体实施例中，照明转向器100显示出可用于形成照明转换器的可见光透明薄膜110的属性，如本文别处所述。可见光透明薄膜110可以是高度透明的聚合物薄膜或玻璃薄膜，优选地对于具有介于450和650nm之间的波长的光具有小于6dB/m的损耗。损耗可能是由效应诸如体积或表面散射和吸收所引起的。合适的聚合物包括丙烯酸酯(尤其是聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、硅树脂、聚酯、聚烯烃、聚碳酸酯等等。聚合物薄膜可通过挤出、浇铸并固化或溶剂涂覆而制得。
合适的玻璃薄膜包括基于无机氧化物特别是非晶态无机氧化物的那些玻璃薄膜。优选的是基于二氧化硅的玻璃，特别是基于二氧化硅与以下物质中的一种或多种的混合物的玻璃，所述物质为：铝的氧化物、镁的氧化物、钙的氧化物、锂的氧化物、钠的氧化物、钾的氧化物、铁的氧化物、铬的氧化物、锰的氧化物、钴的氧化物、钛的氧化物、硫的氧化物、钡的氧化物、锶的氧化物、铅的氧化物、锆的氧化物、铅的氧化物，以及包括氟和硒的元素的氧化物。特别优选的是硼硅酸盐玻璃诸如由肖特玻璃公司(Schott glass)制造的N-BK7。使用本领域中已知的合适拉延工艺诸如用于制造用于液晶显示器(LCD)行业的玻璃薄膜的那些工艺来将玻璃优选地制成具有非常平滑的表面的薄膜。术语“薄膜”或“片材”在本文中可互换使用以用于描述聚合物和玻璃形式，并且包括具有介于约10和2000微米之间的厚度的材料。
可见光透明薄膜110包括被光输出区域127分隔的第一部分102和第二部分104。可见光透明薄膜110还包括第一主表面112、第二相对主表面114以及位于它们之间的光输出边缘116。光输出区域127代表穿过可见光透明薄膜110且垂直于光输入边缘120的横截面。在一些情况下，可能期望的是光输出边缘116相对于光输出区域127形成一角度，并同样代表穿过可与第二边缘119成角度“θ”(在图1中示出为大约90度)而设置的可见光透明薄膜110的横截面。
本文所述的每个边缘具有厚度“t”，其中“t”远小于可见光透明薄膜110的任何其他尺寸，这样导致了高纵横比(即，宽度或长度除以厚度)波导。可见光透明薄膜110的其他尺寸诸如宽度“W”、包括光输入边缘120的第一长度“L1”以及包括第一边缘121和与第一边缘121相对的第二边缘119的第二长度“L2”，各自可比可见光透明薄膜110的厚度“t”大最多10倍、大最多100倍或甚至大超过100倍。
可见光透明薄膜110的第一部分102包括与光输入边缘120成45度角而设置的反射边缘118，并且从光输入顶端125延伸至光输出区域127。反射边缘118可以包括能够在可见光透明薄膜内或通过设置在边缘表面上的反射涂层进行全内反射(TIR)的抛光表面。在一些情况下，反射涂层可包括金属涂层诸如银、铝等等，或反射涂层可包括电介质涂层诸如包括如本领域已知的交替的无机或有机电介质层的多层电介质涂层。
输入可见光线130穿过光输入边缘120而进入照明转向器100的第一部分102，从反射边缘118反射，穿过光输出区域127，并且穿过作为输出可见光线140的照明转向器100的第二部分104的光输出边缘116而离开照明转向器100。
每条输入可见光线130可为穿过部分准直的输入锥135(其包括准直角“α”)而传播的部分准直的输入光线。在一些情况下，准直角“α”可在最多至约45度、最多至约40度、最多至约30度、最多至约20度或最多至约15度的范围内，这如本领域技术人员已知的那样取决于光源的构造。优选地，准直角“α”可在约5度至约20度的范围内。
在准直角“α”内穿过照明转向器100的每条输入可见光线130的路径可包括通过TIR等进行的来自第一主表面112和第二主表面114的多次反射。一般来讲，TIR可在照明转向器100的材料的折射率大于接触照明转向器100的表面的材料的折射率时发生。同样，在一些情况下，邻近所需要的TIR的每个表面来提供间隙诸如气隙。在一些情况下，可见光透明薄膜110可与低折射率涂层(包含碳氟化合物、硅树脂和多孔材料诸如超低折射率涂层和相分离的聚嵌段共聚物)一起涂覆在一个或多个表面上以增强TIR。在一些情况下，可见光透明薄膜110可与反射材料(诸如金属或别处所述的电介质涂层)一起涂覆在一个或多个表面上。可见光透明薄膜110可在一个或多个表面上具有其他涂层，包括硬涂层、平面化涂层和防静电涂层。
在一些情况下，角度“θ”可小于90度，诸如大约45度(未示出)，并且光输出边缘116可被制成以类似于反射边缘118的方式来反射光，并穿过第二边缘119(即，与图1中所示出的输入可见光线130的方向大致相同的方向)来发射光。在一些情况下，角度“θ”可大于90度，诸如大约135度(未示出)，并且光输出边缘116可被制成以类似于反射边缘118的方式来反射光，并穿过第一边缘121(即，与图1中所示的输入可见光线130的方向大致相对的方向)来发射光。应当理解，可按需要调整角度“θ”以将输出可见光线140引导穿过所选的输出边缘并最终进入波导，或如别处所述那样平铺进入波导。
图2A-2C示出了根据本发明的一个方面的照明转换器200的透视示意图。图2A-2C中的编号元件200-227中的每一个对应于图1中所示的类似编号元件100-127，并且每个元件的描述和功能均为相应地类似的。例如，图2A-2C中的可见光透明薄膜210对应于图1中的可见光透明薄膜110。
可见光透明薄膜210的第一部分202(下文称为螺旋缠绕部分202)包括光输入边缘220和45度反射边缘218，其可以卷成螺旋形使得光输入边缘220形成可为圆形表面的光输入表面222。从图2A至图2B进展到图2C，可见光透明薄膜210沿缠绕方向255被围绕中心轴线250以螺旋方式缠绕，该缠绕始于光输入顶端225，并至少持续到光输出区域227被螺旋缠绕为止。这样，光输入边缘220成为螺旋缠绕部分202中的多个螺旋缠绕，从而形成光能够注入的光输入表面222，并从而将圆形光源转换为线光源。可见光透明薄膜210的第二部分204(下文称为平面部分204)从螺旋缠绕部分202切向延伸。
螺旋可松散地组装以提供间隙，诸如具有邻近用于促进TIR的可见光透明薄膜的空气界面的气隙，或者螺旋的每一层可用与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料进行粘合。例如，可见光透明薄膜可由具有相对高折射率的聚合物诸如聚碳酸酯制成，并且该薄膜可用薄粘合剂层诸如光学透明粘合剂(例如，得自3M公司(3M Company)的“OCA”)或可固化的低折射率树脂诸如可在将薄膜卷成螺旋之后被固化的丙烯酸类单体进行粘合。低折射率涂层还可由包括有机材料或无机材料或其混合物的真空涂层材料进行施加。合适的低折射率涂层包括例如二氧化硅和氟化镁。
所述螺旋可通过使用符合螺旋的内部形状的轴柄、将螺旋的起始部分用控粘粘合剂(诸如热熔性粘合剂、真空或机械夹持)附接到轴柄而形成。在使用可固化粘合系统来将螺旋保持在一起的情况下，卷起的薄膜可通过使用光化辐射诸如紫外光或电子束或热固化系统而粘合。
在一些情况下，可将薄膜加热至其可能变形但不会由于例如破裂而受损的温度。通常，合适的温度介于玻璃化转变温度和熔点之间。随后可将薄膜趁热卷成螺旋形，然后将其冷却以制得稳定的螺旋结构。所述薄膜涂覆有在成形温度下软化且以螺旋形式粘合至相邻表面的材料。
图3示出了根据本发明的一个方面的照明转换器系统300。图3中编号元件200-227中的每一个对应于图2中呈现但的类似编号元件200-227，并且每个元件的描述和功能均对应地相似。照明转换器系统300包括具有螺旋缠绕部分202和从螺旋缠绕部分202切向延伸的平面部分204的照明转换器200。螺旋缠绕部分202具有中心轴线250并且包括光输入表面222、光反射边缘218以及将螺旋缠绕部分202与平面部分204分开的光输出区域227。光输出区域227与中心轴线250平行。
照明转换器系统300还包括能够将光注入光输入表面222的LED370。如本领域技术人员已知的可选准直光学器件365和可选光整合柱体360也可设置在LED 370和光输入表面222之间以至少部分地准直和均质化进入照明转换器200的光。
在一个具体实施例中，螺旋缠绕部分202可由形成螺旋缠绕部分202和平面部分204二者的连续的薄膜形成。在一些情况下，平面部分204可延伸以形成显示器波导(显示器背光源可以更一般地称为波导)，如别处所述。在一些情况下，平面部分204可耦接到单独的背光源380(或波导)，该背光源(或波导)可由与可见光透明薄膜210相同或不同的材料制成。优选地，照明转换器200的光输出边缘216和背光源380的背光源输入边缘382之间存在间隙384，其中间隙384为背光源380的厚度的约二分之一、背光源380的厚度的四分之一或甚至更少，并且可填充有空气或具有小于可见光透明薄膜210的折射率的折射率的材料。间隙384可导致系统效率和照明均匀度的改善。在一个具体实施例中，可选的光提取特征结构388可包括在背光源380中以在前表面386上提供均匀的光提取，如本领域的技术人员所知。
波导可平铺以照亮较大的显示器。例如，波导可以2×1、2×2、3×2或更大的阵列进行排列。波导也可在相对的边缘上具有照明转换器，或者在通用波导上可使用多个转换器。LED也可设置在显示器面板下方，此处薄波导可平铺以形成阵列。该构造尤其可用于使用区域照明以用于改善对比度和功率效率的显示器。
可见光透明薄膜(110,210)可使用用于制备波导片材的技术制成。该技术可用于制备聚合物薄膜和薄片波导，所述薄片波导具有平滑的且具有受控的角度和/或曲率或两者的一个或多个边缘。该技术将两个或更多个柔性薄膜或片材堆叠在两个夹模板之间，从而形成夹模板和薄膜或片材的组件。然后将该组件在至少一个边缘上研磨和抛光。研磨的或抛光的边缘的至少一个边缘可涂覆有材料诸如金属、电介质和微结构化的材料。
制造薄膜或薄片波导可能是困难的，因为边缘影响着系统的总体性能。通常，边缘起到三种功能中的一种或多种。第一，发射来自光源诸如LED的光；第二，通过TIR沿波导来反射光；第三，在背光源的末端处以接近法向角度的角度反射光，从而增加系统效率和均匀度。在所有三种情况下，重要的是光导的边缘不增加通过散射和非正交表面反射的光的集光率。薄膜或片材中的光学上光滑和正交的表面很难使用常规工艺制造。
在一些情况下，一个或多个边缘通常涂覆有光学材料，诸如银或铝的薄层，或可具有施加到边缘的微结构，如别处所述。在此类系统中，可能重要的是存在表面的完整的涂层，但涂层几乎不延伸超出边缘。在一些情况下，例如，金属过喷到薄膜或片材平坦表面上可能导致通过散射和/或吸收或两者而导致的损失，并产生不均匀的背光源。在一些情况下，还可能期望在薄膜的一个或多个边缘上设置受控的弯曲。可从弯曲的边缘受益的应用包括例如将来自一个波导的光有效耦合到另一个波导。
描述了用于制备薄而有效的波导的技术，其中薄波导技术允许使用制备尤其是透明波导(具体地是溶剂和电子束固化的树脂)的工艺。该技术使用具有足够厚度以具备刚性且由易蚀或不易蚀材料制成的两个夹固块。如果它们由易蚀材料制成，则将进行研磨和抛光的表面的块的尺寸应等于或大于成品所需的最终尺寸。如果夹固块由硬的非易蚀材料制成，则该尺寸应等于或小于最终尺寸。夹固块可由提供刚度的硬材料和能够被侵蚀而基本上不磨损研磨和抛光介质的软材料的组合构造而成。
薄膜叠堆可用垂直于薄膜平面的边缘厚度轴进行研磨和抛光，或可研磨该叠堆使得边缘厚度轴与薄膜平面成一角度。该角度可在0度至45度或更大的范围内。如本文所用，术语薄膜或片材可互换使用，并且还包括平坦或锥形的薄膜或片材。通常，薄膜的厚度小于10mm，更优选地小于1mm，并且最优选地小于约200微米。
研磨和抛光叠堆使得其在一个或更多个平面中形成简单或复杂的弯曲也是可能的。具有大约平行于薄膜或片材的法向轴的表面的弯曲可通过将边缘研磨和抛光成所需的形状来形成。曲面平行于薄膜平面的弯曲可通过使光学薄膜与比光学薄膜更易侵蚀的薄膜交错以产生凸形表面或与比其受侵蚀速度慢的薄膜交错以产生凹形表面而制成。合适的高度易蚀薄膜包括聚烯烃、玻璃化转变低于25℃的聚合物、多孔聚合物和碳氟化合物薄膜。易蚀材料还可以是薄膜上的蜡或易碎涂层。具有低侵蚀率的合适的薄膜包含结晶聚合物诸如聚酯(包括聚对苯二甲酸乙二酯)、和无定形聚合物(包括聚甲基丙烯酸甲酯)、环氧树脂，以及填充有硬颗粒(包括陶瓷或金属)的聚合物或涂层。
适形的抛光介质可用于产生正交于薄膜平面的曲面。还可能期望的是具有也是适形的研磨介质，尤其是预抛光研磨介质。合适的研磨和抛光介质包括毛毡、聚合物薄膜和弹性介质诸如橡胶表面。加工条件可能影响弯曲度，其中薄膜表面和介质之间的压力越高，通常会产生更高的曲率。
可将薄膜或片材切得比最终所需尺寸更大，然后将其组装成叠堆并利用夹固块和用于施加适当的力以保持叠堆完整性的装置将其压成组件。然后，可使用常规装置，尤其是使用研磨板和抛光介质来研磨和抛光一个或多个边缘。然后叠堆边缘可被清洁并被涂覆硬涂层、金属涂层(诸如铝或银)、助粘剂层中的一种或多种以对表面涂底漆以用于后续涂层、电介质涂层(包括抗反射涂层、宽带涂层)以及光谱或偏振选择涂层与防静电涂层。
在一个具体实施例中，边缘也可涂覆有微结构化材料。用于在每个薄膜或片材的边缘处产生微结构的合适工艺将可固化树脂和微结构化工具的组合施加到组件的经研磨和抛光表面。优选地，微结构被设计为允许在薄膜或片材叠堆被分离时微结构的相对较小的部分受损。这可通过对树脂特性尤其是强度、硬度、韧性和断裂力学的选择的组合，通过选择微结构诸如在微结构中具有天然断裂位置，以及通过微结构和树脂的厚度来实现。例如，增亮薄膜(BEF)结构可通过如下步骤被加入到叠堆的边缘：获取紫外线透明工具诸如在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上的浇铸和固化BEF图案，用可紫外线固化的树脂来涂覆薄膜的结构化侧面，将经涂覆的工具沿着一个边缘施加到抛光的组件，用紫外线固化树脂，移除工具，以及剥离薄膜。
在一些情况下，可能有利的是防止材料诸如树脂和涂层渗入薄膜层之间。材料可在堆叠前施加到薄膜，或在抛光和清洁后施加到叠堆的边缘。合适的材料包括蜡、碳氟化合物流体(诸如得自3M公司(3M Company)的FluorinertTM流体)、油、聚合物，以及或者可被移除、或者可密封边缘但将保持为薄膜层的一部分的其他材料。
实例
使用CO2激光切割器将由N-BK7玻璃制成的若干50微米厚薄膜切割成65mm×65mm的直角三角形。使用夹固面将一堆50个所述三角形压缩在一起以形成约25mm厚的延伸的直角三角形叠堆。所述夹固面由6mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板(63mm×63mm的直角三角形)制成，并且在堆叠的三角形玻璃面的外部表面上居中。夹钳提供足够的力以使玻璃三角形在后续的研磨和抛光操作期间保持就位，但所提供的力不大到迫使玻璃表面损坏的程度。夹钳包括支架，该支架能够移动以使得所述三角形的侧面和斜边能够被研磨和抛光介质触及。将玻璃三角形叠堆的侧面和斜边研磨和抛光为具有取向成使得研磨力和抛光力与玻璃三角形的边缘平行的搭接。然后，使用物理气相沉积用约100nm的银金属涂覆被夹固的玻璃三角形的斜边，并用抗反射涂层诸如氟化镁来涂覆该三角形的侧面。随后分离并清洁该玻璃三角形的叠堆，并且玻璃三角形中的每一个玻璃三角形可被成形为玻璃螺旋照明转换器。
将玻璃三角形中的一个玻璃三角形被加热至超过557℃的玻璃化转变温度的介于约50℃和170℃之间的温度，并且用轴柄将该三角形的锐角顶点之一提升以形成具有100微米直径的柱体。轴柄继续使柱体转动以采用与图2A-2B中所示类似的方式来形成由三角形边缘的螺旋制得的圆形表面。然后，将玻璃和轴柄冷却至低于玻璃化转变温度，移除轴柄，并使玻璃螺旋退火。
使用LightTools软件(得自加利福尼亚州帕萨迪纳的新思科技公司(Synopsis Corp.,Pasadena,CA))来模拟经退火的玻璃螺旋的性能。对于该模拟而言，玻璃螺旋被螺旋中的玻璃层之间的10微米的空气空间缠绕，从而制得长为63mm且直径为2mm的螺旋。将测得为0.3mm厚度的0.5mm×0.5mm的LED浸入空气并耦接到包括直径为1.54mm且厚度为1.04mm的主透镜的光准直光学器件。主透镜的第一表面是平坦的且定位在距离LED 200微米处，并且第二表面具有1.0486的曲率。将测得为具有1.8mm直径和1.1mm厚度的第二透镜沿着来自耦接的主透镜的光轴定位。第二透镜包括具有0.239的曲率且定位在距离主透镜的第二表面100微米处的第一表面，以及定位在距离螺旋的圆形表面100微米处的第二表面，该螺旋具有：具有0.795的曲率、-0.894的二次曲线常数、-0.0026229的四阶非球面系数且-0.034828的六阶非球面系数的多项式非球面。螺旋光导将由透镜生成的圆形LED照明面积有效地转换为离开螺旋边缘的光线。
以下为本公开的各个实施例的列表。
项1为照明转换器，其包括：可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分，所述螺旋缠绕部分具有：中心轴线，可见光透明薄膜被围绕中心轴线缠绕；垂直于中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明薄膜的第一边缘；反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角而设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；平行于中心轴线的光输出区域；以及可见光透明薄膜的平面部分，该平面部分从可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明薄膜的光输出边缘，其中可见光透明薄膜为玻璃薄膜。
项2为项1的照明转换器，其中可见光透明薄膜的光输出边缘平行于中心轴线。
项3是项1或项2的照明转换器，其中所述螺旋缠绕部分还包括位于所述螺旋缠绕部分的相邻层之间的间隙，使得能够在所述可见光透明薄膜内发生全内反射(TIR)。
项4是项1至项3的照明转换器，其中间隙包括空气或与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
项5是项1至项4的照明转换器，其中反射表面包括能够支持TIR的抛光表面。
项6是项1至项5的照明转换器，其中反射表面包括金属化表面反射器、电介质多层反射器或它们的组合。
项7是项1至项6的照明转换器，还包括邻近光输入表面设置并且能够将光注入光输入表面的发光二极管(LED)。
项8是项7的照明转换器，还包括设置于LED和光输入表面之间的集光光学器件。
项9是项7至项8的照明转换器，还包括设置于LED和光输入表面之间的光整合柱体。
项10是项8的照明转换器，还包括位于集光光学器件和光输入表面之间的光整合柱体。
项11是项1至项10的照明转换器，还包括被设置为从光输出边缘接收光的薄膜波导。
项12是项11的照明转换器，还包括位于薄膜波导和光输出边缘之间的间隙。
项13是项12的照明转换器，其中间隙包括空气或与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
项14是项1至项13的照明转换器，其中可见光透明薄膜还包括折射率低于可见光透明薄膜的外表面涂层。
项15为背光源，其包括：根据项1至项14的照明转换器；和邻近光输入表面设置并且能够将光注入光输入表面的发光二极管(LED)。
项16是项15的背光源，其中可见光透明薄膜的平面区域还包括光提取特征结构。
项17是项15或项16的背光源，还包括被设置为从光输出边缘接收注入光的薄膜波导。
项18是项17的背光源，其中薄膜波导还包括光提取特征结构。
项19是项17或项18的背光源，还包括位于薄膜波导和光输出边缘之间的间隙。
项20是项19的照明转换器，其中间隙包括空气或与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
除非另外指明，否则在说明书和权利要求中使用的表示结构尺寸、数量和物理特性的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，所述近似值可根据通过本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求所获得的所需特性而变化。
本文中引用的所有参考文献和出版物均明确地全文以引用方式将本文并入本公开中，但其可能与本公开直接冲突的部分除外。尽管在本文中已举例说明和描述了具体实施例，但本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，许多替代的和/或等同的具体实施可替代所示出和所描述的具体实施例。本专利申请旨在覆盖本文论述的具体实施例的任何改动和变化。因此，预期本公开应仅由权利要求书和其等同形式限制。

Claims (20)

1.一种照明转换器，包括：
可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分，所述螺旋缠绕部分具有：
中心轴线，所述可见光透明薄膜被围绕所述中心轴线缠绕；
垂直于所述中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括所述可见光透明薄膜的第一边缘；
反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；
平行于所述中心轴线的光输出区域；和
所述可见光透明薄膜的平面部分，所述平面部分从所述可见光透明薄膜的所述螺旋缠绕部分切向延伸至所述可见光透明薄膜的光输出边缘，
其中所述可见光透明薄膜为玻璃薄膜。
2.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述可见光透明薄膜的所述光输出边缘平行于所述中心轴线。
3.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述螺旋缠绕部分还包括位于所述螺旋缠绕部分的相邻层之间的间隙，使得能够在所述可见光透明薄膜内发生全内反射(TIR)。
4.根据权利要求3所述的照明转换器，其中所述间隙包括空气或与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
5.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述反射表面包括能够支持TIR的抛光表面。
6.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述反射表面包括金属化表面反射器、电介质多层反射器、或它们的组合。
7.根据权利要求1所述的照明转换器，还包括邻近所述光输入表面设置并且能够将光注入所述光输入表面中的发光二极管(LED)。
8.根据权利要求7所述的照明转换器，还包括设置于所述LED和所述光输入表面之间的集光光学器件。
9.根据权利要求7所述的照明转换器，还包括设置于所述LED和所述光输入表面之间的光整合柱体。
10.根据权利要求8所述的照明转换器，还包括位于所述集光光学器件和所述光输入表面之间的光整合柱体。
11.根据权利要求1所述的照明转换器，还包括被设置为从所述光输出边缘接收光的薄膜波导。
12.根据权利要求11所述的照明转换器，还包括位于所述薄膜波导和所述光输出边缘之间的间隙。
13.根据权利要求12所述的照明转换器，其中所述间隙包括空气或与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
14.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述可见光透明薄膜还包括折射率低于所述可见光透明薄膜的外表面涂层。
15.一种背光源，包括：
根据权利要求1所述的照明转换器；和
邻近所述光输入表面设置并且能够将光注入所述光输入表面中的发光二极管(LED)。
16.根据权利要求15所述的背光源，其中所述可见光透明薄膜的所述平面区域还包括光提取特征结构。
17.根据权利要求15所述的背光源，还包括被设置为从所述光输出边缘接收注入光的薄膜波导。
18.根据权利要求17所述的背光源，其中所述薄膜波导还包括光提取特征结构。
19.根据权利要求17所述的背光源，还包括位于所述薄膜波导和所述光输出边缘之间的间隙。
20.根据权利要求19所述的背光源，其中所述间隙包括空气或与所述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
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