DE112015003118T5 - Waveguide with unidirectional illumination - Google Patents

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Jean-Claude David Ramey Desugny
Eric J. Tarsa
David R. Stone
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Cree Lighting USA LLC
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Cree Inc
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Abstract

Eine Leuchte umfasst einen optischen Wellenleiter mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche, und eine Lichtquelle, die zu dem optischen Wellenleiter gehört. Wenigstens ungefähr 80% des Lichts, das von der Lichtquelle erzeugt wird, wird durch den Wellenleiter in eine Beleuchtungsverteilung gerichtet, die von der ersten Oberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wird.A luminaire comprises an optical waveguide having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a light source associated with the optical waveguide. At least about 80% of the light generated by the light source is directed by the waveguide into an illumination distribution emitted from the first surface of the optical waveguide.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung ist eine Continuation der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/472,078, eingereicht am August 28, 2014, mit dem Titel ”Waveguide Having Unidirectional Illuminance” (Cree Aktenzeichen Nr. P2289US1).The present application is a continuation of U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 472,078, filed August 28, 2014, entitled "Waveguide Having Unidirectional Illuminance" (Cree Serial No. P2289US1).

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Patentanmeldung Nr. 61/922,017, eingereicht am 30. Dezember 2013, mit dem Titel ”Optical Waveguide Bodies and Luminaires Utilizing Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2143USO) und der U.S. Provisional Patentanmeldung Nr. 62/020,866, eingereicht am 3. Juli 2014, mit dem Titel ”Luminaires Utilizing Edge Coupling” (Cree Aktenzeichen Nr. P2289USO). Die vorliegende Anmeldung umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 13/839,949, eingereicht am 15. März 2013, mit dem Titel ”Optical Waveguide and Lamp Including Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P1961US1), und umfasst ferner ein Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 13/840,563, eingereicht am 15. März 2013, mit dem Titel ”Optical Waveguide and Luminaire Incorporating Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2025US1), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 13/938,877, eingereicht am 10. Juli 2013, mit dem Titel ”Optical Waveguide and Luminaire Incorporating Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2025US2), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/101,086, eingereicht am 9. Dezember 2013, mit dem Titel ”Optical Waveguides and Luminaires Incorporating Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2126US1), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/101,132, eingereicht am Dezember 9, 2013, mit dem Titel ”Waveguide Bodies Including Redirection Features and Methods of Producing Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2130US1), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/101,147, eingereicht am 9. Dezember 2013, mit dem Titel ”Luminaires Using Waveguide Bodies and Optical Elements” (Cree Aktenzeichen Nr. P2131US1), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/101,129, eingereicht am 9. Dezember 2013, mit dem Titel ”Simplified Low Profile Module With Light Guide For Pendant, Surface Mount, Wall Mount and Stand Alone Luminaires” (Cree Aktenzeichen Nr. P2141US1), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/101,051, eingereicht am 9. Dezember 2013, mit dem Titel ”Optical Waveguide and Lamp Including Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2151US1), und umfasst ferner eine Continuation-In-Part der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US14/13937, eingereicht am 30. Januar 2014, mit dem Titel ”Optical Waveguide Bodies and Luminaires Utilizing Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2143WO), und umfasst ferner eine Continuation-in-Part der Internationalen Patentanmelung Nr. PCT/US14/13931, eingereicht am 30. Januar 2014, mit dem Titel ”Optical Waveguides and Luminaires Incorporating Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2126WO), alle im Besitz des Anmelders der vorliegenden Anmeldung, wobei die Offenbarungen davon hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung sind. Diese Patentanmeldung beinhaltet durch Bezugnahme die gleichzeitig anhängige U.S. Patentanmeldung Nr. 14/472,064, mit dem Titel ”Luminaire with Se!ectable Luminous Intensity Pattern” (Cree Aktenzeichen Nr. P2262US1), eingereicht am 28. August 2014, und der U.S. Patentanmeldung Nr. 14/472,035, mit dem Titel ”Luminaires Utilizing Edge Coupling” (Cree Aktenzeichen Nr. P2346US1), eingereicht am 28. August 2014, beide im Besitz des Anmelders der vorliegenden Anmeldung.The present application claims the priority of U.S. Pat. Provisional Patent Application No. 61 / 922,017, filed December 30, 2013, entitled "Optical Waveguide Bodies and Luminaires Utilizing Same" (Cree Serial No. P2143USO) and U.S. Pat. Provisional Patent Application No. 62 / 020,866, filed July 3, 2014, entitled "Luminaires Utilizing Edge Coupling" (Cree Serial No. P2289USO). The present application further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 13 / 839,949, filed Mar. 15, 2013, entitled "Optical Waveguide and Lamp Including Same" (Cree Serial No. P1961US1), and further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 13 / 840,563, filed March 15, 2013, entitled "Optical Waveguide and Luminaire Incorporating Same" (Cree Serial No. P2025US1), and further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 13 / 938,877, filed July 10, 2013, entitled "Optical Waveguide and Luminaire Incorporating Same" (Cree Serial No. P2025US2), and further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 101,086, filed December 9, 2013, entitled "Optical Waveguides and Luminaires Incorporating Same" (Cree Serial No. P2126US1), and further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 101,132, filed December 9, 2013, entitled "Waveguide Bodies Including Redirection Features and Methods of Producing Same" (Cree Serial No. P2130US1), and further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 101,147, filed December 9, 2013, entitled "Luminaires Using Waveguide Bodies and Optical Elements" (Cree Serial No. P2131US1), and further includes a continuation-in-part of U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 101,129, filed December 9, 2013, entitled "Simplified Low Profile Modules With Light Guide For Pendant, Surface Mount, Wall Mount, and Stand Alone Luminaires" (Cree Serial No. P2141US1), and further includes a Continuation-In-Part of the US Patent Application No. 14 / 101,051, filed December 9, 2013, entitled "Optical Waveguide and Lamp Including Same" (Cree Serial No. P2151US1), and further includes a continuation-in-part of International Patent Application No. PCT / US14 / 13937, filed January 30, 2014, entitled "Optical Waveguide Bodies and Luminaires Utilizing Same" (Cree Serial No. P2143WO), and further includes a continuation-in-part of International Patent Application No. PCT / US14 / 13931, filed Jan. 30, 2014, entitled "Optical Waveguides and Luminaires Incorporating Same" (Cree Serial No. P2126WO), all of the assignee of the present application, the disclosures of which are incorporated herein by reference. This patent application incorporates by reference the co-pending U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 472,064, entitled "Luminaire with Adjustable ective Luminous Intensity Pattern" (Cree Serial No. P2262US1) filed on August 28, 2014, and U.S. Pat. Patent Application No. 14 / 472,035, entitled "Luminaires Utilizing Edge Coupling" (Cree Serial No. P2346US1) filed on Aug. 28, 2014, both owned by the assignee of the present application.

Die vorliegende Anmeldung beansprucht auch die Priorität der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US14/13934, eingereicht am 30. Januar 2014, mit dem Titel ”Optical Waveguide and Luminaire Incorporating Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2025WO); der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US14/13931, eingereicht am 30. Januar 2014, mit dem Titel ”Optical Waveguides and Luminaires Incorporating Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2126WO); der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US14/13840, eingereicht am 30. Januar 2014, mit dem Titel ”Simplified Low Profile Module with Light Guide for Pendant, Surface Mount, Wall Mount and Stand Alone Luminaires” (Cree Aktenzeichen Nr. P2141WO); der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US14/13891, eingereicht am 30. Januar 2014, mit dem Titel ”Optical Waveguide and Lamp Including Same” (Cree Aktenzeichen Nr. P2151WO); und der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US14/72860, eingereicht am 30. Dezember 2014, mit dem Titel ”Luminaires Utilizing Edge Coupling” (Cree Aktenzeichen Nr. P2346WO); der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US**/*****, mit dem Titel ”Luminaire with Selectable Luminous Intensity Pattern” (Cree Aktenzeichen Nr. P2262WO).The present application also claims priority to International Patent Application No. PCT / US14 / 13934, filed January 30, 2014, entitled "Optical Waveguide and Luminaire Incorporating Same" (Cree Serial No. P2025WO); International Patent Application No. PCT / US14 / 13931, filed January 30, 2014, entitled "Optical Waveguides and Luminaires Incorporating Same" (Cree Serial No. P2126WO); International Patent Application No. PCT / US14 / 13840, filed January 30, 2014, entitled "Simplified Low Profile Module with Light Guide for Pendant, Surface Mount, Wall Mount, and Stand Alone Luminaires" (Cree Serial No. P2141WO); International Patent Application No. PCT / US14 / 13891, filed January 30, 2014, entitled "Optical Waveguide and Lamp Including Same" (Cree Serial No. P2151WO); and International Patent Application No. PCT / US14 / 72860, filed December 30, 2014, entitled "Luminaires Utilizing Edge Coupling" (Cree Serial No. P2346WO); International Patent Application No. PCT / US ** / *****, entitled "Luminaire with Selectable Luminous Intensity Pattern" (Cree Serial No. P2262WO).

HINWEIS AUF VON DER REGIERUNG GEFÖRDERTE FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSARBEITENNOTICE ON RESEARCH AND DEVELOPMENT ACTIVITIES SUPPORTED BY THE GOVERNMENT

  • Nicht anwendbarNot applicable

SEQUENTIELLE AUFLISTUNGSEQUENTIAL LISTING

  • Nicht anwendbarNot applicable

GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Der Anmeldungsgegenstand betrifft Beleuchtungseinrichtungen, und insbesondere eine Leuchte, die optische Wellenleiter für eine allgemeine Beleuchtung verwendet.The subject of the application relates to lighting devices, and more particularly to a luminaire using optical waveguides for general lighting.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Ein optischer Wellenleiter mischt und führt bzw. richtet Licht, das von einer oder mehreren Lichtquellen, wie beispielsweise einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs), ausgesendet werden. Ein typischer optischer Wellenleiter umfasst drei Hauptkomponenten: ein oder mehrere Kopplungselemente, ein oder mehrere Verteilungselemente und ein oder mehrere Extraktionselemente. Die Kopplungskomponente (die Kopplungskomponenten) richtet (richten) Licht in das Verteilungselement (in die Verteilungselemente) hinein und bereiten das Licht auf, so dass es mit den nachfolgenden Komponenten in Wechselwirkung tritt. Die ein oder mehreren Verteilungselemente steuern, wie Licht durch die Wellenleiter tritt, und sie sind unabhängig von der Wellenleitergeometrie und dem Wellenleitermaterial. Das Extraktionselement (die Extraktionselemente) bestimmt/bestimmen, wie Licht entfernt wird, indem gesteuert wird, wo und in welcher Richtung das Licht den Wellenleiter verlässt.An optical waveguide mixes and guides light emitted by one or more light sources, such as one or more light emitting diodes (LEDs). A typical optical waveguide comprises three main components: one or more coupling elements, one or more distribution elements and one or more extraction elements. The coupling component (s) directs light into the distribution element (s) and recycles the light so that it interacts with the subsequent components. The one or more distribution elements control how light passes through the waveguides and are independent of waveguide geometry and waveguide material. The extraction element (s) determine how light is removed by controlling where and in what direction the light exits the waveguide.

Beim Entwurf eines Kopplungselements sind die Haupterwägungen die folgenden: Maximieren des Wirkungsgrads eines Lichttransfers von der Quelle in den Wellenleiter hinein; Steuern des Orts von Licht, das in den Wellenleiter hinein injiziert wird; und Steuern der Winkelverteilung des Lichts in dem Wellenleiter. Das Kopplungselement eines Wellenleiters kann ein oder mehrere eine Anzahl von optischen Elementen umfassen, einschließlich einer „primären” Quellenoptik (wie beispielsweise die Linse auf einem LED Komponentenpaket), ein oder mehrere zwischenliegende optische Elemente, ein oder mehrere zwischenliegende optische Elemente (wie beispielsweise eine Linse oder ein Feld von Linsen), die zwischen der Quelle und der Kopplungsoberfläche oder den Kopplungsoberflächen des Wellenleiters angeordnet sind, ein oder mehrere reflektierende oder streuende Oberflächen, die die Quellen umgeben, und spezifische optische Geometrien, die in den Wellenleiter-Kopplungsoberflächen selbst gebildet sind. Ein richtiges Design der Elemente, die das Kopplungselement bilden, können eine Steuerung bzw. Kontrolle über die räumliche und winkelmäßige Spreizung des Lichts innerhalb des Wellenleiters bereitstellen (und somit, wie das Licht mit den Extraktionselementen in Wechselwirkung tritt), den Kopplungswirkungsgrad von Licht in den Wellenleiter hinein maximieren, und die Mischung des Lichts von verschiedenen Quellen innerhalb des Wellenleiters verbessern (was besonders wichtig ist, wenn sich die Farbe von den Quellen verändert – entweder durch das Design oder als Folge einer normalen Variation von Bin-zu-Bin in den Beleuchtungskomponenten). Die Elemente des Wellenleiter-Kopplungssystems können eine Reflexion, eine Beugung, eine Totalreflexion und eine Oberflächen- oder Volumenstreuung verwenden, um die Verteilung des Lichts, das in den Wellenleiter hinein injiziert wird, zu steuern.When designing a coupling element, the main considerations are as follows: maximizing the efficiency of light transfer from the source to the waveguide; Controlling the location of light injected into the waveguide; and controlling the angular distribution of the light in the waveguide. The coupling element of a waveguide may comprise one or more of a number of optical elements, including a "primary" source optic (such as the lens on an LED component package), one or more intermediate optical elements, one or more intermediate optical elements (such as a lens) or an array of lenses) disposed between the source and the coupling surface or surfaces of the waveguide, one or more reflective or diffusing surfaces surrounding the sources, and specific optical geometries formed in the waveguide coupling surfaces themselves. Proper design of the elements forming the coupling element can provide control over the spatial and angular spread of the light within the waveguide (and hence how the light interacts with the extraction elements), the coupling efficiency of light into the waveguide To maximize waveguides, and to improve the mixing of light from different sources within the waveguide (which is especially important as the color changes from the sources - either through the design or as a result of a normal bin-to-bin variation in the lighting components ). The elements of the waveguide coupling system may use reflection, diffraction, total reflection, and surface or volume scattering to control the distribution of the light injected into the waveguide.

Um die Kopplung des Lichts von einer Lichtquelle in ein Wellenleiter hinein zu erhöhen ist es wünschenswert die Anzahl der Lichtstrahlen, die von der Quelle (den Quellen) emittiert werden, und die direkt auf die Wellenleiter-Kopplungsoberfläche auftreffen, zu maximieren. Lichtstrahlen, die nicht direkt auf den Wellenleiter von der Quelle einfallen, durchlaufen ein oder mehrere Reflektionen oder Streuungs-Ereignisse, bevor sie die Wellenleiter-Kopplungsoberfläche erreichen. Jeder derartige Strahl ist somit einer Absorption bei jedem Reflexions- oder Streuungs-Ereignis ausgesetzt, was zu einem Lichtverlust und einer Ineffizienz führt. Ferner weist jeder Strahl, der auf die Kopplungsoberfläche einfällt, einen Teil, der reflektiert wird (eine Fresnel Reflexion), und einen Teil, der in den Wellenleiter hinein übertragen wird, auf. Der prozentuale Anteil, der reflektiert wird, ist am kleinsten, wenn der Strahl die Kopplungsoberfläche unter einem Einfallswinkel relativ zu der Oberflächennormalen nahe zu Null auftrifft (das heißt ungefähr normal zu der Oberfläche). Der prozentuale Anteil, der reflektiert wird, ist am größten, wenn der Strahl unter einem Winkel relativ zu der Oberfläche, die normal zu der Kopplungsoberfläche ist (d. h. ungefähr parallel zu der Oberfläche) einfällt. Um den Wirkungsgrad bzw. die Effizienz zu erhöhen minimiert die Kopplung des Lichts in den Wellenleiterkörper hinein die Absorption von Licht bei Reflexion- oder Streuungsereignissen, sowie die Fresnel Reflexion an der Kopplungsoberfläche.In order to increase the coupling of the light from a light source into a waveguide, it is desirable to maximize the number of light rays emitted by the source (s) and which impinge directly on the waveguide coupling surface. Light rays that do not directly strike the waveguide from the source undergo one or more reflections or scattering events before they reach the waveguide coupling surface. Each such beam is thus exposed to absorption at each reflection or scattering event, resulting in loss of light and inefficiency. Further, each beam incident on the coupling surface has a part that is reflected (a Fresnel reflection) and a part that is transmitted into the waveguide. The percentage that is reflected is smallest when the beam hits the coupling surface at an angle of incidence relative to the surface normal close to zero (ie, approximately normal to the surface). The percentage that is reflected is greatest when the beam is incident at an angle relative to the surface normal to the coupling surface (i.e., approximately parallel to the surface). In order to increase the efficiency, the coupling of the light into the waveguide body minimizes the absorption of light in reflection or scattering events, as well as the Fresnel reflection at the coupling surface.

Bei einer herkömmlichen Kopplung wird eine Lichtquelle, die typischerweise eine Lambert'sche Verteilung von Licht emittiert, angrenzend zu der Kante eines planaren Wellenleiterelements positioniert. Der Lichtbetrag, der in diesem Fall direkt auf die Kopplungsoberfläche des Wellenleiters einfällt, ist als Folge der breiten winkelmäßigen Verteilung der Quelle und des relativ kleinen festen Winkels, der von der angrenzenden planaren Oberfläche dargestellt wird, begrenzt. Um die Lichtmenge zu erhöhen, die auf die Kopplungsoberfläche direkt einfällt, kann eine nackte Komponente, wie beispielsweise die Cree ML-Serie oder MK-Serie (hergestellt und verkauft von Cree Inc. aus Durham, NC, dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung) verwendet werden. Eine nackte Komponente ist eine Lichtquelle, die nicht eine primäre Optik, Linse oder diskrete Kopplungsoptik, die an einem LED Chip gebildet ist, umfasst. Die flache Emissionsoberfläche des LED Chips kann in nächster Nähe zu der Kopplungsoberfläche des Wellenleiters angeordnet werden. Während diese Anordnung dazu beiträgt sicherzustellen, dass ein großer Teil des emittierten Lichts direkt auf den Wellenleiter einfällt, nimmt der gesamte Systemwirkungsgrad im allgemeinen ab, da nackte Komponenten typischerweise weniger effizient als Komponenten mit primären Linsen sind, die eine Lichtextraktion aus der Komponente ermöglichen, wobei der gesamte Wirkungsgrad verbessert wird.In a conventional coupling, a light source, which typically emits a Lambertian distribution of light, is positioned adjacent to the edge of a planar waveguide element. The amount of light incident directly on the coupling surface of the waveguide in this case is limited due to the wide angular distribution of the source and the relatively small fixed angle represented by the adjacent planar surface. In order to increase the amount of light directly incident on the coupling surface, a naked component such as the Cree ML series or MK series (manufactured and sold by Cree Inc. of Durham, NC, the assignee of the present application) may be used , A bare component is a light source that does not include a primary optic, lens, or discrete coupling optic formed on an LED chip. The flat emission surface of the LED chip can be close to the coupling surface of the waveguide are arranged. While this arrangement assists in ensuring that much of the emitted light is incident directly on the waveguide, overall system efficiency generally decreases because bare components are typically less efficient than primary lens components that allow light extraction from the component the overall efficiency is improved.

Wie voranstehend beschrieben führt die Verwendung von LED Elementen mit höherer Effizienz, die herkömmliche (zum Beispiel vorwiegend halbkugelförmige oder kubische) primäre Optikanordnungen aufweisen, dazu, dass eine begrenzte Lichtmenge direkt auf die Kopplungsoberfläche des Wellenleiters einfällt. Eine derartige Lichtquelle (derartige Lichtquellen) wird (werden) oft in einem reflektierenden Kanal oder einem Hohlraum platziert, um Licht auf die Kopplungsoberfläche hin zu reflektieren, wodurch die Lichtmenge von der Quelle erhöht wird, die den Wellenleiter erreicht, wobei aber auch der gesamte Systemwirkungsgrad als Folge der Verluste, die bei jedem Reflexionsereignis auftreten, verringert wird. In einigen Leuchten kann der Wellenleiter (können die Wellenleiter) Kopplungsoberflächen aufweisen, die spezifisch ausgeformt sind, um die Lichtmenge, die an den Kopplungsoberflächen aufgenommen wird, zu maximieren. Alternativ kann jede LED in einem zylindrischen Kopplungshohlraum innerhalb des Wellenleiters positioniert werden, und eine reflektierende Kappe mit einem konusförmigen Stopfen-Umleiter kann an dem gegenüberliegenden Ende des Kopplungshohlraums kann an dem gegenüberliegenden Ende des Kopplungshohlraums angeordnet werden.As described above, the use of higher efficiency LED elements having conventional (e.g., predominantly hemispherical or cubic) primary optical arrangements results in a limited amount of light being incident directly on the coupling surface of the waveguide. Such a light source (such light sources) is often placed in a reflective channel or cavity to reflect light onto the coupling surface, thereby increasing the amount of light from the source reaching the waveguide, but also the overall system efficiency is reduced as a result of the losses that occur in each reflection event. In some luminaires, the waveguide (may include the waveguides) may have coupling surfaces that are specifically shaped to maximize the amount of light received at the coupling surfaces. Alternatively, each LED may be positioned in a cylindrical coupling cavity within the waveguide, and a reflective cap having a cone shaped plug diverter may be disposed at the opposite end of the coupling cavity at the opposite end of the coupling cavity.

Nachdem Licht in den Wellenleiter hineingekoppelt worden ist, muss es an die Stellen für die Extraktion geführt und konditioniert werden. Das einfachste Beispiel ist ein faseroptisches Kabel, welches dafür ausgelegt ist, um Licht von einem Ende des Kabels an ein anderes mit einem minimalen Verlust dazwischen zu transportieren. Um dies zu erreichen sind faseroptische Kabel nur sanft gekrümmt und scharfe Biegungen in dem Wellenleiter werden vermieden. In Übereinstimmung mit altbekannten Prinzipien der Totalreflexion wird Licht, welches sich durch einen Wellenleiter ausbreitet, von einer äußeren Oberfläche davon in den Wellenleiter zurückreflektiert, vorausgesetzt, dass das einfallende Licht einen kritischen Winkel in Bezug auf die Oberfläche nicht übersteigt. Insbesondere breiten sich die Lichtstrahlen weiter durch den Wellenleiter aus, bis derartige Strahlen auf eine Brechungsindex-Übergangsoberfläche unter einem bestimmten Winkel kleiner als ein Winkel, der in Bezug auf eine Linie normal zu dem Oberflächenpunkt gemessen wird, an dem die Lichtstrahlen einfallen, auftreffen (oder äquivalent, bis die Lichtstrahlen einen Winkel übersteigen, der in Bezug auf eine Linie tangential zu dem Oberflächenpunkt, an dem die Lichtstrahlen einfallen, gemessen wird) und die Lichtstrahlen entweichen.After light has been coupled into the waveguide, it must be routed to the extraction sites and conditioned. The simplest example is a fiber optic cable designed to carry light from one end of the cable to another with minimal loss in between. To achieve this, fiber optic cables are only gently curved and sharp bends in the waveguide are avoided. In accordance with well-known principles of total reflection, light propagating through a waveguide is reflected back into the waveguide from an outer surface thereof, provided that the incident light does not exceed a critical angle with respect to the surface. In particular, the light rays continue to propagate through the waveguide until such rays impinge on a refractive index transition surface at a certain angle less than an angle measured with respect to a line normal to the surface point at which the light rays are incident equivalently until the light rays exceed an angle measured with respect to a line tangent to the surface point where the light rays are incident) and the light rays escape.

Damit ein Extraktionselement Licht aus dem Wellenleiter extrahiert, muss das Licht zunächst das Merkmal, das das Element umfasst, kontaktieren. Durch geeignetes Ausformen der Wellenleiteroberflächen kann man den Lichtfluss über das Extraktionsmerkmal (die Extraktionsmerkmale) hinweg steuern und somit sowohl die Position, von der das Licht emittiert wird, als auch die Winkelverteilung des emittierten Lichts beeinflussen. Insbesondere stellt das Design der Kopplung- und Verteilungsoberflächen, in Kombination mit dem Abstand (der Verteilung), der Form und anderen Charakteristiken der Extraktionsmerkmale eine Steuerung über das Erscheinungsbild des Wellenleiters (die Beleuchtung), die sich ergebende Winkelverteilung des emittierten Lichts (Helligkeit) und des optischen Wirkungsgrads des Systems bereit.For an extraction element to extract light from the waveguide, the light must first contact the feature comprising the element. By properly shaping the waveguide surfaces, one can control the flux of light across the extraction feature (s), thus affecting both the position from which the light is emitted and the angular distribution of the emitted light. In particular, the design of the coupling and distribution surfaces, in combination with the spacing (distribution), shape and other characteristics of the extraction features, provides control over the appearance of the waveguide (the illumination), the resulting angular distribution of the emitted light (brightness) and the optical efficiency of the system.

Beim Design von Wellenleiter/Extraktor-Beleuchtungssystemen ist eine wichtige Erwägung der Zweck und/oder die Positionierung der Leuchte relativ zu dem Betrachter und den beleuchteten Oberflächen. Zum Beispiel sind in allgemeinen Beleuchtungssystemen, wie beispielsweise bei einer Troffer(Decken)-Beleuchtung, die Lichtquelle oder die Leuchte typischerweise auf oder in der Nähe der Decke angebracht und stellt eine Beleuchtung für die Wände und den Boden eines Raums bereit. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Leuchte Licht in verwendbaren Richtungen (zum Beispiel in Richtung auf die Oberflächen hin, die beleuchtet werden sollen) bereitstellt und der „Betrachter” oder die im Raum anwesende Person wird typischerweise in der Lage sein die Lichtemissionsoberflächen direkt zu betrachten, so dass eine Blendung ein Gesichtspunkt werden kann, wenn zu viel Licht unter einem bestimmten Betrachtungswinkel von einer ausreichend kleinen Emissionsfläche bereitgestellt wird. Während niedrige Leuchtenkosten und Architekturdesigns kleinere Lichtemissionsoberflächen bedingen können, wird die Anforderung zur Begrenzung eines Blendungseffekts typischerweise eine untere Grenze für die Leuchtengröße festlegen und/oder Architekturmerkmale, so wie eine Aussparung einer Beleuchtung, um den gewünschten Grad der Beleuchtung zu erhalten, erfordern. Alternativ stellen herkömmliche Arbeits- oder Arbeitsplatzbeleuchtungen eine Lichtquelle bereit, die notwendigerweise von der Sichtlinie des Betrachters versetzt ist, um zu verhindern, dass die Lichtquelle das Objekt, welches gerade betrachtet wird, verdeckt (zum Beispiel ein Ring von Lichtern um eine Mikroskoplinse herum oder ein Kopflicht, das über oder an der Seite eines Kopfes des Betrachters angebracht ist). Das Licht von einer derartigen Arbeitsplatzbeleuchtung ist in Richtung auf die Sichtlinie des Betrachters angewinkelt, aber nicht in einer Linie mit seiner/ihrer Blickrichtung. Diese versetzte Beleuchtung erzeugt Schatten und verhindert, dass ein Betrachter bestimmte Oberflächen betrachtet, wie beispielsweise das Innere von schmalen Öffnungen. Ferner erfordert ein herkömmliches Arbeitslicht auch typischerweise, dass eine große Lichtmenge von einer notwendigerweise kleinen Quelle ausgesendet wird, was die Lichtquelle extrem sichtbar macht und helle Punkte oder Blendungen entlang der Ausgangsoberfläche des Arbeitslichts, sowie von Reflexionen des Arbeitslichts von hellen oder reflektierenden Arbeitsoberflächen, hervorbringt.In the design of waveguide / extractor lighting systems, one important consideration is the purpose and / or positioning of the luminaire relative to the viewer and the illuminated surfaces. For example, in general lighting systems, such as a Troffer (ceiling) lighting, the light source or light is typically mounted on or near the ceiling and provides illumination to the walls and floor of a room. In this case, it is desirable that the luminaire provide light in usable directions (for example, toward the surfaces to be illuminated), and the "viewer" or person present in the room will typically be able to directly illuminate the light emitting surfaces so that glare can become an issue when too much light is provided at a certain viewing angle from a sufficiently small emitting surface. While low luminaire costs and architectural designs may result in smaller light emitting surfaces, the requirement for limiting glare will typically dictate a lower luminaire size limit and / or architectural features, such as recessing illumination to obtain the desired level of illumination. Alternatively, conventional work lights provide a light source that is necessarily offset from the viewer's line of sight to prevent the light source from obscuring the object being viewed (e.g., a ring of lights around or around a microscope lens) Head light mounted above or on the side of a viewer's head). The light from such workplace lighting is in the direction of the line of sight of the viewer Angled, but not in line with his / her line of sight. This offset lighting creates shadows and prevents a viewer from viewing certain surfaces, such as the interior of narrow openings. Further, conventional working light also typically requires that a large amount of light be emitted from a necessarily small source, making the light source extremely visible and producing bright spots or glare along the output surface of the working light, as well as reflections of the working light from bright or reflective work surfaces.

Das Hulse US-Patent mit der Nr. 5,812,714 offenbart ein Wellenleiter-Biegeelement, welches konfiguriert ist, um eine Bewegungsrichtung von Licht von einer ersten Richtung auf eine zweite Richtung zu ändern. Das Wellenleiter-Biegeelement umfasst ein Kollektorelement, welches Licht, das von einer Lichtquelle ausgesendet wird, sammelt und das Licht auf eine Eingangsfläche des Wellenleiter-Biegeelements richtet. Licht, das in das gebogene Element eintritt, wird entlang einer äußeren Oberfläche intern reflektiert und verlässt das Element an einer Ausgangsfläche. Die äußere Oberfläche umfasst abgeschrägte Winkeloberflächen oder eine gekrümmte Oberfläche, die derart orientiert sind, dass der größte Teil des Lichts, das in das Biegeelement eintritt, intern reflektiert wird, bis das Licht die Ausgangsfläche erreicht.The hulse U.S. Patent No. 5,812,714 discloses a waveguide flexure configured to change a direction of movement of light from a first direction to a second direction. The waveguide flexure includes a collector element that collects light emitted by a light source and directs the light onto an input surface of the waveguide flexure. Light entering the curved element is internally reflected along an outer surface and exits the element at an output surface. The outer surface includes beveled angled surfaces or a curved surface that are oriented such that most of the light entering the flexure is internally reflected until the light reaches the exit surface.

Parker et al. offenbaren im US-Patent mit der Nr. 5,613,751 eine Lichtaussendefeld-Anordnung, die ein transparentes Lichtaussendefeld umfasst, das eine Lichteingangsfläche, einen Lichtübergangsbereich und ein oder mehrere Lichtquellen umfasst. Die Lichtquellen sind vorzugsweise in dem Lichtübergangsbereich eingebettet oder eingeklebt, um irgendwelche Luftspalte zu eliminieren, so dass ein Lichtverlust verringert und das ausgesendete Licht maximiert wird. Der Lichtübergangsbereich kann reflektierende und/oder beugende Oberflächen um jede und hinter jeder Lichtquelle umfassen, um durch den Lichtübergangsbereich das Licht effizienter in die Lichteingangsfläche des Lichtaussendefelds zu reflektieren und/oder zu beugen und zu fokussieren. Ein Muster von Lichtextraktionsdeformationen oder irgendeine Änderung in der Form oder Geometrie der Feldoberfläche und/oder der Beschichtung, die bewirkt, dass ein Teil des Lichts ausgesendet wird, kann auf ein oder beiden Seiten der Feldelemente vorgesehen sein. Ein variables Muster von Deformationen kann die Lichtstrahlen aufbrechen, so dass der interne Reflexionswinkel eines Teils der Lichtstrahlen groß genug sein wird, um zu bewirken, dass die Lichtstrahlen entweder von dem Feld herausgesendet werden oder durch das Feld zurückreflektiert und von der anderen Seite ausgesendet werden.Parker et al. reveal in U.S. Patent No. 5,613,751 a light emitting panel array comprising a transparent light emitting panel comprising a light input surface, a light transition region, and one or more light sources. The light sources are preferably embedded or glued in the light transition region to eliminate any air gaps, so that loss of light is reduced and the emitted light is maximized. The light transition region may include reflective and / or diffractive surfaces around and behind each light source to more efficiently reflect and / or diffract and focus light through the light transition region into the light input surface of the light emitting field. A pattern of light extraction deformations or any change in the shape or geometry of the field surface and / or the coating that causes a portion of the light to be emitted may be provided on one or both sides of the field elements. A variable pattern of deformations may break up the light rays so that the internal reflection angle of a portion of the light rays will be large enough to cause the light rays to be either emitted from the field or reflected back through the field and emitted from the other side.

Shipman offenbart im US-Patent mit der Nr. 3,532,871 einen Kombinations-Verlaufslicht-Reflektor mit zwei Lichtquellen, die jeweils, wenn sie beleuchtet werden, Licht entwickeln bzw. erzeugen, welches auf eine polierte Projektionsoberfläche gerichtet wird. Das Licht wird auf einen konusförmigen Reflektor reflektiert. Das Licht wird transversal in einen Hauptkörper hinein reflektiert und trifft auf Prismen auf, die das Licht von dem Hauptkörper herausrichten.Shipman reveals in the U.S. Patent No. 3,532,871 a combination gradient light reflector having two light sources, each of which, when illuminated, develop light directed at a polished projection surface. The light is reflected on a cone-shaped reflector. The light is reflected transversely into a main body and encounters prisms that direct the light from the main body.

Simon offenbart im US-Patent mit der Nr. 5,897,201 verschiedene Ausführungsformen einer Architekturbeleuchtung, die von enthaltenem radial kollimiertem Licht verteilt wird. Eine Quasi-Punktquelle entwickelt Licht, welches in einer radial nach außen gerichteten Richtung kollimiert wird, und Ausfalleinrichtungen der Verteilungsoptik richten das kollimierte Licht aus der Optik heraus.Simon reveals in U.S. Patent No. 5,897,201 various embodiments of architectural lighting distributed by included radially collimated light. A quasi-point source develops light which is collimated in a radially outward direction, and dropouts of the distribution optics direct the collimated light out of the optic.

Kelly et al. beschreiben in dem US-Patent mit der Nr. 8,430,548 Leuchtkörper, die eine Vielzahl von Lichtquellen verwenden, wie beispielsweise eine Glühlampe, eine Fluoreszenzröhre und mehrere LEDs. Ein volumetrischer Diffusor steuert die Gleichförmigkeit der räumlichen Helligkeit und eine winkelmäßige Spreizung des Lichts von dem Leuchtkörper. Der volumetrische Diffusor umfasst ein oder mehrere Bereiche von volumetrischen Lichtstreupartikeln. Der volumetrische Diffusor kann in Verbindung mit einem Wellenleiter verwendet werden, um Licht zu extrahieren.Kelly et al. describe in the U.S. Patent No. 8,430,548 Luminaires that use a variety of light sources, such as a light bulb, a fluorescent tube and multiple LEDs. A volumetric diffuser controls the uniformity of the spatial brightness and an angular spread of the light from the luminous element. The volumetric diffuser comprises one or more regions of volumetric light scattering particles. The volumetric diffuser can be used in conjunction with a waveguide to extract light.

Dau et al. offenbaren in dem US-Patent mit der Nr. 8,506,112 Beleuchtungseinrichtungen mit mehreren Lichtaussendeelementen, wie beispielsweise LEDs, die in einer Zeile angeordnet sind. Ein kollimierendes optisches Element empfängt Licht, das von den LEDs entwickelt wird, und eine Lichtführung richtet das kollimierte Licht von dem optischen Element auf einen optischen Extraktor, der das Licht extrahiert.Dau et al. reveal in the U.S. Patent No. 8,506,112 Lighting devices with multiple light emitting elements, such as LEDs, which are arranged in a row. A collimating optical element receives light developed by the LEDs, and a light guide directs the collimated light from the optical element to an optical extractor that extracts the light.

A. L. P. Lighting Components, Inc. aus Niles, Illinois stellt einen Wellenleiter mit einer Keilform mit einem dicken Ende, einem schmalen Ende und zwei Hauptflächen dazwischen her. Pyramidenförmige Extraktionsmerkmale (Gegenstände) werden auf beiden Hauptflächen gebildet. Der Keilwellenleiter wird als ein Ausfahrschild verwendet, so dass das dicke Ende des Schilds angrenzend zu einer Decke positioniert ist und das schmale Ende sich nach unten erstreckt. Licht, das in den Wellenleiter an dem dicken Ende eintritt, wird nach unten und weg von dem Wellenleiter durch die pyramidenförmigen Extraktionsteile gerichtet.A.L.P. Lighting Components, Inc. of Niles, Illinois manufactures a waveguide having a wedge shape with a thick end, a narrow end, and two major surfaces therebetween. Pyramidal extraction features (objects) are formed on both major surfaces. The spline is used as an exit shield so that the thick end of the shield is positioned adjacent to a ceiling and the narrow end extends downwardly. Light entering the waveguide at the thick end is directed down and away from the waveguide by the pyramidal extraction members.

LED-gestützte Leuchten mit einem niedrigen Profil sind kürzlich entwickelt worden (zum Beispiel die ET-Serie Panel Troffers von General Electric) und diese verwenden eine Kette von LED-Komponenten, die in die Kante eines Wellenleiterelements gerichtet sind (ein so genannter ”Kantenbeleuchtungs”-Ansatz). Jedoch weisen derartige Leuchten typischerweise den Nachteil eines geringen Wirkungsgrads auf, und zwar als Folge der inhärenten Verluste beim Koppeln von Licht, das von einer vorwiegen Lambert'schen Sendequelle, wie beispielsweise einer LED-Komponente, ausgesendet wird, in die schmale Kante einer Wellenleiterebene.Low-profile LED-based luminaires have been recently developed (for example, the ET series Panel Troffers by General Electric) and these use a chain of LED Components that are directed into the edge of a waveguide element (a so-called "edge lighting" approach). However, such luminaires typically have the disadvantage of low efficiency, due to the inherent losses in coupling light emitted by a predominantly Lambertian transmission source, such as an LED component, into the narrow edge of a waveguide plane.

Beeson et al. lehren im U.S. Patent mit der Nummer 5,396,350 eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, die für Flachbild-Elektronikanzeigen verwendet wird. Die Vorrichtung umfasst einen Balken-Wellenleiter (Slab-Wellenleiter), der Licht von einer Lichtquelle empfängt, die angrenzend zu einer Seitenfläche davon angeordnet ist, und ein Feld von Mikroprismen, die an einer Stirnseite des Wellenleiters angebracht sind. Jedes Mikroprisma weist eine Seitenfläche auf, die unter einem Winkel von der Richtung normal zu der Oberfläche des Wellenleiters geneigt ist. Licht, das von den Mikroprismen emittiert wird, ist im Wesentlichen senkrecht zu dem Slab-Wellenleiter.Beeson et al. teach in the U.S. Patent No. 5,396,350 a backlight device used for flat-panel electronic displays. The device comprises a beam waveguide (slab waveguide) which receives light from a light source located adjacent to a side surface thereof and a field of microprisms attached to an end face of the waveguide. Each micro prism has a side surface which is inclined at an angle from the direction normal to the surface of the waveguide. Light emitted by the microprisms is substantially perpendicular to the slab waveguide.

Zimmermann et al. offenbaren in dem U.S. Patent mit der Nummer 5,598,281 eine Hintergrundbeleuchtungs-Anordnung für elektrooptische Anzeigen. Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird, die innerhalb eines Reflektors angeordnet ist, breitet sich durch ein Feld von Öffnungen aus und wird durch ein Feld von keilförmigen bzw. verjüngten optischen Elementen, die zu dem Feld von Öffnungen ausgerichtet sind, gesammelt bzw. kollimiert. Mikrolinsen sind angrenzend zu den optischen Elementen angeordnet, um das Licht weiter zu sammeln bzw. zu kollimieren. Die Oberflächen der optischen Elemente sind planar oder parabolisch in der Form.Zimmermann et al. reveal in the U.S. Patent Number 5,598,281 a backlight arrangement for electro-optical displays. Light emitted by a light source disposed within a reflector propagates through an array of apertures and is collimated by an array of wedge-shaped optical elements aligned with the array of apertures , Microlenses are disposed adjacent to the optical elements to further collect and collimate the light. The surfaces of the optical elements are planar or parabolic in shape.

Zimmermann et al. lehren in dem U.S. Patent mit der Nummer 5,428,468 ein optisches Beleuchtungssystem für Anwendungen, die im Wesentlichen kollimiertes Licht erfordern. Das System umfasst einen Wellenleiter, der Licht von einer Kante davon empfängt. Ein Feld von Mikroprismen ist auf eine Stirnfläche des Wellenleiters angebracht. Jedes Mikroprisma weist wenigstens zwei Seitenwände auf, die unter einem Winkel von der Normalen der Oberfläche des Wellenleiters geneigt sind. Ein Feld von Mikrolinsen können oben an dem Feld von Mikroprismen angeordnet werden, um das Licht weiter zu kollimieren.Zimmermann et al. teach in the U.S. Patent Number 5,428,468 an optical illumination system for applications that essentially require collimated light. The system includes a waveguide that receives light from an edge thereof. A field of microprisms is mounted on an end face of the waveguide. Each microprism has at least two sidewalls inclined at an angle from the normal of the surface of the waveguide. An array of microlenses can be placed on top of the array of microprisms to further collimate the light.

Steiner et al. offenbaren in dem U.S. Patent mit der Nummer 5,949,933 ein optisches Beleuchtungssystem zum Kollimieren von Licht. Das System umfasst einen Wellenleiter, der Licht von einer Kante davon empfängt, und ein Feld von Linsen-förmigen Mikroprismen, die auf eine Stirnfläche des Wellenleiters angebracht sind. Jedes Mikroprisma weist eine Lichteingangsoberfläche auf, die optisch mit dem Wellenleiter gekoppelt ist, und eine Lichtausgangsoberfläche gegenüberliegend zu der Eingangsoberfläche. Die Lichteingangsoberfläche umfasst eine Anzahl von verjüngten Nuten, die senkrecht zu der Länge der linsenartigen Mikroprismen sind. Das System umfasst auch ein Feld von Mikrolinsen, um das Licht weiter zu kollimieren.Steiner et al. reveal in the U.S. Patent No. 5,949,933 an illumination optical system for collimating light. The system includes a waveguide receiving light from an edge thereof and an array of lens-shaped microprisms mounted on an end face of the waveguide. Each micro prism has a light input surface optically coupled to the waveguide and a light output surface opposite the input surface. The light input surface comprises a number of tapered grooves that are perpendicular to the length of the lenticular microprisms. The system also includes a field of microlenses to further collimate the light.

Hou et. al. lehren in dem U.S. Patent mit der Nummer 5,839,823 ein Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, die angrenzend zu einem Reflektor oder innerhalb von diesem untergebracht ist. Eine Licht-Ausrichtung-Anordnung mit wenigstens einem Mikroprisma, das auf einer Basiswand getragen wird, ist angrenzend zu der Lichtquelle gegenüberliegend zu dem Reflektor positioniert. Das Mikroprisma kann vielflächig, gekrümmt, und vielflächig gekrümmt sein. Ein Linsenfeld kann auf der anderen Seite der Basiswand angeordnet sein.Hou et. al. teach in the U.S. Patent No. 5,839,823 an illumination system having a light source located adjacent to or within a reflector. A light-alignment arrangement having at least one microprism carried on a base wall is positioned adjacent the light source opposite the reflector. The microprism can be multi-faceted, curved, and polyhedral curved. A lens array may be disposed on the other side of the base wall.

Kuper et al. offenbaren in dem U.S. Patent mit der Nummer 5,761,355 eine Licht ausrichtende optische Struktur, umfassend einen Wellenleiter, an dem eine Vielfalt von Prismen angebracht sind. Licht, das von den Prismen umgelenkt wird, wird auf einen Bereich von Winkeln beschränkt. Die Seitenfläche (die Seitenflächen) der Prismen können planar oder gekrümmt sein. Ein Feld von Linsen kann verwendet werden, um den Lichtausgang der Prismen auf einen breiteren Verteilungswinkel zu spreizen.Kuper et al. reveal in the U.S. Patent No. 5,761,355 a light-aligning optical structure comprising a waveguide to which a plurality of prisms are attached. Light deflected by the prisms is confined to a range of angles. The side surface (s) of the prisms may be planar or curved. A field of lenses may be used to spread the light output of the prisms to a wider distribution angle.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Gemäß einem Aspekt umfasst eine Leuchte einen optischen Wellenleiter mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche, und eine Lichtquelle, die zu dem optischen Wellenleiter gehört. Wenigstens ungefähr 80% des Lichts, das von der Lichtquelle erzeugt wird, wird von dem Wellenleiter in eine Beleuchtungsverteilung gerichtet, die von der ersten Oberfläche des optischen Wellenleiters ausgesendet wird.In one aspect, a luminaire includes an optical waveguide having a first surface and a second surface opposite the first surface, and a light source associated with the optical waveguide. At least about 80% of the light generated by the light source is directed by the waveguide into an illumination distribution emitted by the first surface of the optical waveguide.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Leuchte einen Wellenleiter mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche. Der Wellenleiter umfasst ein Extraktionsmerkmal, das auf der ersten Oberfläche angeordnet ist. Die Leuchte umfasst ferner eine Lichtquelle, die zu dem Wellenleiter gehört. Licht, das von der Lichtquelle ausgesendet wird, wird durch den Wellenleiter in eine Beleuchtungsverteilung gerichtet, die von der ersten Oberfläche des Wellenleiters emittiert wird. Ferner ist der Wellenleiter optisch transparent, sodass die Beleuchtungsverteilung entlang einer Sichtlinie durch den Wellenleiter, die sich von der zweiten Oberfläche zu der ersten Oberfläche erstreckt, sichtbar ist. In another aspect, a luminaire includes a waveguide having a first surface and a second surface opposite the first surface. The waveguide includes an extraction feature disposed on the first surface. The luminaire further includes a light source associated with the waveguide. Light emitted by the light source is directed by the waveguide into an illumination distribution emitted from the first surface of the waveguide. Further, the waveguide is optically transparent such that the illumination distribution is visible along a line of sight through the waveguide extending from the second surface to the first surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Leuchte ein Gehäuse, ein LED Element, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einen Wellenleiter mit einer Lichtemissionsoberfläche, die in dem Gehäuse angrenzend zu dem LED Element angeordnet ist. Ein Extraktionsmerkmal ist auf der Lichtemissionsoberfläche des Wellenleiters angeordnet. Das Extraktionsmerkmal weist eine gekrümmte Form auf, die sich zwischen einer Öffnung angrenzend zu der Lichtemissionsoberfläche und einer Basis, die der Öffnung gegenüber liegt, erstreckt.In another aspect, a luminaire includes a housing, an LED element disposed within the housing, and a waveguide having a light emitting surface disposed in the housing adjacent to the LED element. An extraction feature is disposed on the light emission surface of the waveguide. The extraction feature has a curved shape extending between an opening adjacent the light emission surface and a base opposite the opening.

Andere Aspekte und Vorteile ergeben sich näher aus einer Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Other aspects and advantages will become more apparent upon a consideration of the following detailed description and the accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Leuchte in einem Raum; 1 an isometric view of an embodiment of a lamp in a room;

2 eine isometrische Vorderansicht der Leuchte der 1; 2 an isometric front view of the light of the 1 ;

2A eine Explosionsansicht eines Gehäuses der Leuchte der 1; 2A an exploded view of a housing of the light of 1 ;

3 eine hintere isometrische Ansicht der Leuchte der 1; 3 a back isometric view of the light of the 1 ;

4 eine aufgebrochene vordere Elevationsansicht der Leuchte der 1; 4 a broken front elevation view of the light of the 1 ;

5 eine Querschnittsansicht der Leuchte der 1, allgemein entlang der Schnittlinien 5-5 der 2; 5 a cross-sectional view of the lamp of 1 , generally along the section lines 5-5 of 2 ;

6 eine vergrößerte Seitenelevationsansicht eines Wellenleiters der Leuchte der 1; 6 an enlarged side elevational view of a waveguide of the light of 1 ;

7 eine aufgebrochene isometrische Ansicht einer Ausführungsform von Extraktionsmerkmalen, die in der Leuchte der 1 verwendet werden; 7 a broken isometric view of an embodiment of extraction features in the luminaire of 1 be used;

8 eine Seitenelevationsansicht der Extraktionsmerkmale der 7; 8th a side elevational view of the extraction features of 7 ;

9A und 9B eine Seitenelevationsansicht bzw. eine Draufsicht auf die Extraktionsmerkmale der 7 vor Anwendung auf einen Wellenleiter; 9A and 9B a Seitenevevationsansicht and a plan view of the extraction features of 7 before application to a waveguide;

10A10C eine Seitenelevationsansicht, eine Draufsicht und eine Seitenelevationsansicht jeweils der Extraktionsmerkmale der 7 nach Anwendung auf einen Wellenleiter; 10A - 10C a side elevation view, a top view, and a side elevation view respectively of the extraction features of the 7 after application to a waveguide;

11A11C eine isometrische Ansicht, eine Seitenelevationsansicht bzw. Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Extraktionsmerkmals vor Anwendung auf einen Wellenleiter; 11A - 11C an isometric view, a side elevation view and a top view of another embodiment of an extraction feature before application to a waveguide;

12 eine vergrößerte Seitenelevationsansicht eines Wellenleiters der Leuchte der 1; 12 an enlarged side elevational view of a waveguide of the light of 1 ;

13 eine vergrößerte Seitenelevationsansicht eines Wellenleiters einer weiteren Ausführungsform einer Leuchte; und 13 an enlarged side elevational view of a waveguide of another embodiment of a lamp; and

14 eine grafische Darstellung, die eine Lichtbeleuchtungsverteilung als eine Funktion der Extraktionsmerkmalshöhe der Leuchte der 1 darstellt. 14 4 is a graph showing a light illumination distribution as a function of the extraction feature height of the luminaire 1 represents.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Bezugnehmend auf 1 ist eine Leuchte 50 gezeigt, die eine Beleuchtungsverteilung 52 mit einer verdeckten Beleuchtung 53 bereitstellt. Die Leuchte 50 umfasst einen optischen Wellenleiter 54 mit einer ersten Oberfläche 56 und einer zweiten Oberfläche 58, die gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche 56 ist. Wenigstens 80%, vorzugsweise wenigstens 90% und weiter bevorzugt wenigstens 95% des Lichts, das von einer Lichtquelle 60 (4) erzeugt wird, wird von dem Wellenleiter 54 in die Beleuchtungsverteilung 52 gerichtet, die von der ersten Oberfläche oder der Lichtemissionsoberfläche 56 des Wellenleiters 54 ausgesendet wird. Ferner ist die Beleuchtungsverteilung 52 durch den Wellenleiter 54 entlang einer Sichtlinie 62, die sich von der zweiten Oberfläche 58 zu der ersten Oberfläche 56 erstreckt, sichtbar. Der Wellenleiter 54 zeigt eine Beleuchtung 53 von der zweiten Oberfläche 58 entlang der Sichtlinie 62 auf, die weniger als 20%, vorzugsweise weniger als ungefähr 10%, und weiter bevorzugt weniger als ungefähr 5% der Gesamthelligkeit der Leuchte ist. Im allgemeinen bezieht sich eine „versteckte bzw. verdeckte Beleuchtung” auf die Sichtbarkeit der Beleuchtungsverteilung 52 entlang der Sichtlinie 62 durch den Wellenleiter 54, während die Beleuchtung 53 von der zweiten Oberfläche 58 entlang der Sichtlinie 62 während der Verwendung (d. h. wenn an die Lichtquelle 60 (4) Energie geliefert wird) minimiert wird. Die Sichtlinie 62 kann zu der ersten und zweiten Oberfläche 56, 58 des Wellenleiters 54 senkrecht oder angewinkelt sein. Noch weiter haben Simulationen gezeigt, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen einen optischen Wirkungsgrad von wenigstens 90%, und insbesondere wenigstens 95%, bereitstellen.Referring to 1 is a lamp 50 shown a lighting distribution 52 with a hidden lighting 53 provides. The lamp 50 includes an optical waveguide 54 with a first surface 56 and a second surface 58 , which are opposite to the first surface 56 is. At least 80%, preferably at least 90% and more preferably at least 95% of the light emitted by a light source 60 ( 4 ) is generated by the waveguide 54 in the lighting distribution 52 directed by the first surface or the light emission surface 56 of the waveguide 54 is sent out. Furthermore, the illumination distribution 52 through the waveguide 54 along a line of sight 62 extending from the second surface 58 to the first surface 56 extends, visible. The waveguide 54 shows a lighting 53 from the second surface 58 along the line of sight 62 which is less than 20%, preferably less than about 10%, and more preferably less than about 5% of the total brightness of the luminaire. In general, "hidden lighting" refers to the visibility of the lighting distribution 52 along the line of sight 62 through the waveguide 54 while the lighting 53 from the second surface 58 along the line of sight 62 during use (ie when to the light source 60 ( 4 ) Energy is delivered) is minimized. The line of sight 62 can to the first and second surface 56 . 58 of the waveguide 54 be vertical or angled. Still further, simulations have shown that the embodiments described herein provide an optical efficiency of at least 90%, and in particular at least 95%.

Wie in 2 ersichtlich er streckt sich der Wellenleiter 54 der Leuchte 50 von einem Gehäuse oder einer Umfassung 64, das/die ein erstes Teil 66a und ein zweites Teil 66b aufweist. In der dargestellten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Teile 66a, 66b in der Form identisch und sind während der Verwendung in entgegengesetzte Richtungen orientiert, um miteinander gekoppelt zu sein. Wie in 2A ersichtlich umfasst jedes Teil 66a, 66b eine Umfangskante 70a, 70b, die sich nach innen entlang erster, zweiter bzw. dritter Oberflächen 72a, 72b, 74a, 74b' bzw. 76a, 76b erstreckt. Das erste und das zweite Teil 66a, 66b sind relativ zueinander derart orientiert, dass die erste und dritte Oberfläche 72a, 76b und 72b, 76a zueinander passen. Zwei Schraubenlöcher 78 sind entlang der dritten Oberflächen 76a, 76b gebildet und zwei Vertiefungen 80a, 80b sind entlang der ersten Oberfläche 72a, 72b gebildet, um mit den zwei Schraubenlöcher 78a, 78b des entsprechenden Teils zusammen zu passen. Jede zweite Oberfläche 74a, 74b umfasst einen hochgezogenen Abschnitt 74a-1, 74b-1 und einen abgesenkten Abschnitt 74a-2, 74b-2, die mit den angehobenen und abgesenkten Abschnitten der entsprechenden zweiten Oberfläche 74a, 74b zusammenpassen. Die vierten Oberflächen 82a (4), 82b (2A) sind voneinander beabstandet, um es so zu ermöglichen, dass sich davon der Wellenleiter 54 erstreckt. Eine Ausnehmung 83 ist angrenzend zu den zweiten Oberflächen 74a, 74b der ersten und zweiten Teile 66a, 66b gebildet und ein Lichtquellenelement 83a ist darin angeordnet. Die ersten und zweiten Teile 66a, 66b werden durch Befestigungselemente 85 zusammengehalten, obwohl irgendeine geeignete Befestigungseinrichtung verwendet werden kann. Eine beleuchtete Oberfläche eines Objekts 87 wird durch den Wellenleiter 54 gesehen und von der Leuchte 50 beleuchtet.As in 2 it can be seen that the waveguide stretches 54 the light 50 from a case or enclosure 64 , the / the first part 66a and a second part 66b having. In the illustrated embodiment, the first and second parts 66a . 66b identical in shape and oriented in opposite directions during use to be coupled together. As in 2A As can be seen, each part comprises 66a . 66b a peripheral edge 70a . 70b extending inward along first, second and third surfaces, respectively 72a . 72b . 74a . 74b ' respectively. 76a . 76b extends. The first and the second part 66a . 66b are oriented relative to each other such that the first and third surfaces 72a . 76b and 72b . 76a fit each other. Two screw holes 78 are along the third surfaces 76a . 76b formed and two depressions 80a . 80b are along the first surface 72a . 72b formed to with the two screw holes 78a . 78b the corresponding part together. Every second surface 74a . 74b includes a raised portion 74a-1 . 74b-1 and a lowered section 74a-2 . 74b-2 with the raised and lowered sections of the corresponding second surface 74a . 74b match. The fourth surfaces 82a ( 4 ) 82b ( 2A ) are spaced apart so as to allow the waveguide thereof 54 extends. A recess 83 is adjacent to the second surfaces 74a . 74b the first and second parts 66a . 66b formed and a light source element 83a is arranged in it. The first and second parts 66a . 66b be through fasteners 85 held together, although any suitable fastening means may be used. A lit surface of an object 87 is through the waveguide 54 seen and from the light 50 illuminated.

Bezugnehmend auf 3 sind Extraktionsmerkmale 84 auf der ersten Seite 56 des Wellenleiters 54 angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die Extraktionsmerkmale 84 für Betrachter in dem Raum nicht sichtbar. In anderen Ausführungsformen sind die Extraktionsmerkmale in einem regelmäßigen Feld, wie beispielsweise einem hexagonalen Feld mit enger Packung, angeordnet. In noch anderen Ausführungsformen sind die Extraktionsmerkmale in einem spezifischen Muster (Dichtemuster) angeordnet, um die optische Effizienz, die Gleichförmigkeit der Beleuchtung oder die Bereitstellung eines gewünschten visuellen Effekts, eines Bilds oder eines Beleuchtungsmusters (Logo, Bild, Grafik usw.) zu verbessern.Referring to 3 are extraction characteristics 84 on the first page 56 of the waveguide 54 arranged. In some embodiments, the extraction features are 84 not visible to viewers in the room. In other embodiments, the extraction features are arranged in a regular field, such as a narrow packing hexagonal field. In still other embodiments, the extraction features are arranged in a specific pattern (density pattern) to improve optical efficiency, uniformity of illumination, or providing a desired visual effect, image, or illumination pattern (logo, image, graphics, etc.).

4 zeigt LED Elemente 86, die in einem ersten Ende 88 des Gehäuses 64 angrenzend zu der zweiten Oberfläche 74a des ersten Teils 66a angeordnet sind. Der Wellenleiter 54 erstreckt sich von einem zweiten Ende 90 des Gehäuses 64 gegenüberliegend zu dem ersten Ende 88, das von den vierten Oberflächen 82a, 82b 4 shows LED elements 86 that in a first end 88 of the housing 64 adjacent to the second surface 74a of the first part 66a are arranged. The waveguide 54 extends from a second end 90 of the housing 64 opposite to the first end 88 that of the fourth surfaces 82a . 82b

(2A) der ersten und zweiten Teile 66a, 66b (2A) gebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform wird der Wellenleiter 54 entlang einer Kopplungsoberfläche 92 durch die Vielzahl von LED Elementen 86 an der Kante erleuchtet. Die LED Elemente 86 sind auf einer gedruckten Schaltungsplatine 94 angebracht, die auf dem Lichtquellenelement 83a und beabstandet von der Kopplungsoberfläche 92 des Wellenleiters 54 angebracht ist. Andere Arten einer Kopplung und/oder einer Orientierung der LED Elemente 86 relativ zu dem Wellenleiter 54 können verwendet werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Leuchte 50 mehr als einen Wellenleiter umfassen und kann eine Kopplung mit einer inneren Erleuchtung, einer Kopplung an mehreren Kanten oder eine Kombination davon verwenden. Der Typ der Kopplung kann die winkelmäßige und räumliche Verteilung des Lichts innerhalb des Wellenleiters beeinflussen, die wiederum den Wirkungsgrad einer Extraktion, die Beleuchtung und die Helligkeit beeinflussen kann.( 2A ) of the first and second parts 66a . 66b ( 2A ) is formed. In the illustrated embodiment, the waveguide becomes 54 along a coupling surface 92 through the multitude of LED elements 86 enlightened on the edge. The LED elements 86 are on a printed circuit board 94 attached to the light source element 83a and spaced from the coupling surface 92 of the waveguide 54 is appropriate. Other types of coupling and / or orientation of the LED elements 86 relative to the waveguide 54 can be used. In alternative embodiments, the luminaire 50 comprise more than one waveguide and may use a coupling with an inner illumination, a coupling at several edges, or a combination thereof. The type of coupling can affect the angular and spatial distribution of light within the waveguide, which in turn can affect the efficiency of extraction, illumination, and brightness.

Verschiedene Typen von LED Elementen können verwendet werden, einschließlich LED Pakete mit primären Optikanordnungen, sowie nackte LED Chips. Jedes LED Element oder Modul 86 kann eine einzelne weiße LED oder eine LED mit einer anderen Farbe sein oder kann jeweils mehrere LED Elemente umfassen, die entweder getrennt oder zusammen auf einem einzelnen Substrat oder Paket angebracht sind, um ein Modul zu bilden, einschließlich beispielsweise wenigstens einer mit Phosphor vorbeschichteten LED entweder alleine oder in Kombination mit wenigstens einer farbigen LED, wie beispielsweise einer grünen LED, einer gelben LED, einer roten LED usw. In denjenigen Fällen, bei denen eine weiche oder warme weiße Beleuchtung erzeugt werden soll, kann jedes LED Element oder Modul 86 oder eine Vielzahl von derartigen Elementen oder Modulen ein oder mehrere blau-verschobene gelbe LED Elemente und ein oder mehrere rote LED Elemente umfassen. Die LED Elemente 86 können in unterschiedlichen Konfigurationen und/oder Layouts je nach Wunsch angeordnet werden. Unterschiedliche Farbtemperaturen und Erscheinungsbilder können unter Verwendung von anderen LED Kombinationen hervorgebracht werden, wie in dem technischen Gebiet bekannt ist. Die Leuchte kann LEDs 65 mit dem gleichen Typ von Phosphor-umgewandelter weißer LED, oder irgendeine Kombination der gleichen oder unterschiedlichen Typen von LEDs, die hier diskutiert werden, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann eine Leuchte eine Vielzahl von Gruppen von LEDs 65 umfassen, wobei jede Gruppe LEDs 65 mit unterschiedlichen Farben und/oder Farbtemperaturen umfassen kann. Die Gruppen von LEDs 65 können durch Teiler getrennt sein, wie in der U.S. Patentanmeldung mit der Nummer **/***,***, eingereicht am 28. August 2014 mit dem Titel „Luminaire Utilizing Multiple Edge Coupling” (Cree Aktenzeichen P2346US1) beschrieben ist, die hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist, wobei die LEDs 65 innerhalb des Kopplungshohlraums angeordnet sind. Derartige Teiler erleichtern das Mischen von Licht zwischen angrenzenden LEDs 65, begrenzen den Einfallswinkel des Lichts, das auf die erste und zweite Kopplungsoberflächen XX des Wellenleiters einfällt, und verringern eine Wechselwirkung und eine Lichtabsorption zwischen LED Komponenten 65. In Ausführungsformen mit LEDs der gleichen oder ähnlichen Farbe, sind Teiler unter Umständen nicht erforderlich oder gewünscht. Ferner umfasst die Lichtquelle in einer Ausführungsform irgendeine LED, zum Beispiel eine MT-G LED, die eine TrueWhite® LED Technologie beinhaltet, oder wie in der U.S. Patentanmeldung mit der Nummer 13/649,067 offenbart ist, die am 10. Oktober 2012 mit dem Titel „LED LED Package with Multiple Element Light Source and Encapsulant Having Planar Surfaces” eingereicht wurde, von Lowes et al. (Cree Aktenzeichen P1912US 1–7), deren Offenbarung hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist, wie von Cree Inc. entwickelt und hergestellt, dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung. Wenn gewünscht kann eine seitlich emittierende LED, die in dem U.S. Patent mit der Nummer 8,541,795 offenbart ist, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist, verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann jedes LED Element oder Modul 86 ein oder mehrere LED Elemente umfassen, die vertikal innerhalb des Kopplungshohlraums gebildet sind. In irgendwelchen der hier offenbarten Ausführungsformen kann das LED Element (die LED Elemente) oder das Modul (die Module) 86 eine Lambert'sche oder nahezu Lambert'sche Lichtverteilung aufweisen, obwohl jede eine gerichtete Emissionsverteilung (zum Beispiel eine seitlich emittierende Verteilung) aufweisen kann, je nach Notwendigkeit oder Wunsch. Allgemeiner gesagt kann irgendeine Lambert'sche, nahezu Lambert'sche, symmetrische, weitwinklige, mit einer bevorzugten Seite, oder mit asymmetrischem Strahlmuster ausgebildete LED (LEDs) für die Lichtquelle verwendet werden.Various types of LED elements can be used, including LED packages with primary optics, as well as bare LED chips. Each LED element or module 86 may be a single white LED or an LED of a different color, or may each comprise a plurality of LED elements, either separately or mounted together on a single substrate or package to form a module including, for example, at least one phosphor precoated LED either alone or in combination with at least one colored LED, such as a green LED, a yellow LED, a red LED, etc. In those cases where soft or warm white illumination is to be generated, any LED element or module may be used 86 or a plurality of such elements or modules comprise one or more blue-shifted yellow LED elements and one or more red LED elements. The LED elements 86 can be arranged in different configurations and / or layouts as desired. Different color temperatures and appearances may be produced using other LED combinations, as is known in the art. The light can be LEDs 65 with the same type of phosphor converted white LED, or any combination of the same or different types of LEDs discussed herein. In some embodiments, a luminaire may include a plurality of groups of LEDs 65 include, each group LEDs 65 with different colors and / or color temperatures. The groups of LEDs 65 may be separated by dividers as described in U.S. Patent Application Serial No. ** / ***, ***, filed August 28, 2014, entitled "Luminaire Utilizing Multiple Edge Coupling" (Cree Serial No. P2346US1) here by reference is part of the present application, the LEDs 65 are arranged within the coupling cavity. Such dividers facilitate the mixing of light between adjacent LEDs 65 , limit the angle of incidence of the light incident on the first and second coupling surfaces XX of the waveguide, and reduce interaction and light absorption between LED components 65 , In embodiments with LEDs of the same or similar color, dividers may not be required or desired. Further, the light source in one embodiment, any LED, for example, an MT-G LED, which includes a True White ® LED technology, or as disclosed in the US Patent Application No. 13 / 649.067, which on October 10, 2012, entitled "LED LED Package with Multiple Element Light Source and Encapsulant Having Planar Surfaces" was filed by Lowes et al. (Cree reference P1912US 1-7), the disclosure of which is incorporated herein by reference as developed and manufactured by Cree Inc., the assignee of the present application. If desired, a side emitting LED included in the US Patent No. 8,541,795 are disclosed, the disclosure of which is incorporated herein by reference. In some embodiments, each LED element or module 86 include one or more LED elements formed vertically within the coupling cavity. In any of the embodiments disclosed herein, the LED element (s) or module (s) may be used. 86 have a Lambertian or nearly Lambertian light distribution, although each may have a directional emission distribution (eg, a laterally emitting distribution) as needed or desired. More generally, any Lambertian, near Lambertian, symmetrical, wide-angle, preferred-side, or asymmetric-beam patterned LED (s) may be used for the light source.

Bezugnehmend auf die 58 wird Licht vorwiegend aus der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 durch die daran gebundenen bzw. geklebten Extraktionsmerkmale 84 extrahiert. Jedes Extraktionsmerkmal 84 umfasst einen Körper 96 (7) mit einer gekrümmten Form 98, die sich zwischen einer Öffnung 100 angrenzend zu der ersten Oberfläche des Wellenleiters 54 und einer Basis 102 der Öffnung 100 gegenüberliegend erstreckt. Die Öffnung 100 und die Basis 102 können parallel zueinander sein oder können unter einem Winkel relativ zueinander angeordnet sein. Wie in 6 ersichtlich umfasst die gekrümmte Form 98 eine äußere Oberfläche 104, die relativ zu der ersten Oberfläche 96 des Wellenleiters 54 unterschnitten ist. Die äußere Oberfläche 104 kann planare Oberflächen, gekrümmte Oberflächen, planare Oberflächen, die annähernd zu einer Kurve sind, oder eine Kombination davon umfassen. Das Profil der äußeren Oberfläche kann der Art nach symmetrisch (zum Beispiel wie für den Fall einer Halbkugel) oder asymmetrisch (wie zum Beispiel für den Fall einer Ellipse oder einer anderen Kombination von Formen) sein. Die Extraktionsmerkmale und/oder der Wellenleiter können aus Acryl sein, mit einem acrylischen UV-aushärtbaren Harz, Silicon, Polycarbonat, Glas, oder ihre irgendein anderes geeignetes Material (Materialen) und Kombinationen davon, möglicherweise in einer geschichteten Anordnung, um einen gewünschten Effekt zu erzielen.Referring to the 5 - 8th becomes light predominantly from the first surface 56 of the waveguide 54 by the attached or glued extraction features 84 extracted. Each extraction feature 84 includes a body 96 ( 7 ) with a curved shape 98 that is between an opening 100 adjacent to the first surface of the waveguide 54 and a base 102 the opening 100 extends opposite. The opening 100 and the base 102 may be parallel to each other or may be disposed at an angle relative to each other. As in 6 It can be seen to include the curved shape 98 an outer surface 104 that is relative to the first surface 96 of the waveguide 54 is undercut. The outer surface 104 may include planar surfaces, curved surfaces, planar surfaces that approximate a curve, or a combination thereof. The outer surface profile may be symmetric in nature (for example, as in the case of a hemisphere) or asymmetric (as in the case of an ellipse or other combination of shapes). The extraction features and / or the waveguide may be acrylic, with an acrylic UV-curable resin, silicone, polycarbonate, glass, or any other suitable material (materials) and combinations thereof, possibly in a layered arrangement, to provide a desired effect achieve.

In der in 6 bis 8 gezeigten Ausführungsform können die Extraktionsmerkmale 84 auf einem Element 108 gebildet sein, welches danach an die erste Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 geklebt oder in einer anderen Weise optisch verbunden wird. Das Element 108 kann ein Film, ein Glas, ein Acryl oder irgendein geeignetes optisch durchlässiges Material sein. Zum Beispiel kann das Element 108 einen acrylischen, Polyethylenterephthalat(PET)- oder Polyester-basierten Film (zum Beispiel unter dem Markenzeichen „Mylar”) oder ein Film aus irgendeinem anderen geeigneten Material umfassen, auf dem Extraktionsmerkmale gebildet oder repliziert sind. Die Extraktionsmerkmale 84 können ein geeignetes optisches Material, wie beispielsweise Acryl, Acryl-basierte Harze, Polycarbonat, Glas oder andere Materialien mit geeigneten optischen und strukturellen Eigenschaften umfassen. Der Film kann unter Verwendung irgendeiner einer Vielzahl von Techniken hergestellt werden, die typischerweise bei der Ausbildung von mikrooptischen Filmen angewendet werden, einschließlich einer Ausstanzung, einer Fotolithographie, einer Grauskala-Lithographie, eine Mikro-Replizierung, einer Spritzguss/Kompression-Formung, einer reaktiven Ionenerhitzung, einer chemischen Ausstanzung, einem Gussverfahren oder einem Trommelrollentransfer. Andere Verfahren zur Herstellung umfassen das Ausgießen eines Acryl-basierten UV-aushärtenden Harzes oder Silikonmaterials auf einem Trägerfilm, das danach ausgehärtet wird, um Extraktionsmerkmale zu bilden. Der sich ergebende Extraktorfilm oder die Extraktorschicht können an die erste Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 laminiert oder in anderer Weise angebracht werden, entweder direkt oder mit ein oder mehreren zwischenliegenden Schichten, unter Verwendung einer Vielzahl von Verbindungsverfahren, einschließlich einer Ultraschallverbindung, einer Laserverbindung, einer Klebeverbindung, einer druckempfindlichen Klebeverbindung, einer chemischen Schweißung und einer thermischen Bondierung.In the in 6 to 8th In the embodiment shown, the extraction features 84 on an element 108 be formed, which thereafter to the first surface 56 of the waveguide 54 glued or optically connected in another way. The element 108 may be a film, a glass, an acrylic, or any suitable optically transmissive material. For example, the element 108 an acrylic, polyethylene terephthalate (PET) or polyester based film (e.g. under the trademark "Mylar") or a film of any other suitable material on which extraction features are formed or replicated. The extraction characteristics 84 may comprise a suitable optical material such as acrylic, acrylic-based resins, polycarbonate, glass, or other materials having suitable optical and structural properties. The film may be made using any one of a variety of techniques typically employed in the formation of micro-optic films, including punching, photolithography, grayscale lithography, micro-replication, injection / compression molding, reactive Ion heating, a chemical punching, a casting process or a drum roll transfer. Other methods of manufacture include pouring an acrylic-based UV-curing resin or silicone material onto a carrier film which is subsequently cured to form extraction features. The resulting extractor film or extractor layer may be attached to the first surface 56 of the waveguide 54 laminated or otherwise applied, either directly or with one or more intermediate layers, using a variety of bonding methods, including ultrasonic bonding, laser bonding, adhesive bonding, pressure sensitive adhesive bonding, chemical bonding and thermal bonding.

In einigen Ausführungsformen können die Extraktionsmerkmale 84 auf dem Wellenleiter 54 ohne ein Element 108 angeordnet werden. Zum Beispiel können die Extraktionsmerkmale 84 direkt auf der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 mithilfe einer zwischenliegenden Schicht für eine Mustererzeugung hergestellt werden, wie in dem U.S. Patent mit der Nummer 8,564,004 beschrieben ist, das am 22. Oktober 2013 erteilt wurde, mit dem Titel „Complex Primary Optics with Intermediate Elements” von Tarsa et al (Cree Aktenzeichen P1445), wobei diese Patentschrift hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist. Unter Verwendung dieses Herstellungsverfahrens werden die Extraktionsmerkmale 84 optisch mit dem Wellenleiter 54 verbunden, ohne die Notwendigkeit des Substrats 108. Die Mustererzeugungsschicht kann mit irgendeinem Verfahren wie beispielsweise einem Formungsvorgang, einem Spritzguss, einem Kompressionsformungsvorgang, einem Ausgießen, einem Schablonendruck, einem dreidimensionalen Druck, einer Fotolithographie, eine Ablagerung und dergleichen verwendet werden. Insbesondere wird die Mustererzeugungsschicht auf der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 gebildet und umfasst Löcher oder Öffnungen, an denen der Wellenleiter 54 freigelegt ist. Die Öffnungen der Mustererzeugungsschicht entsprechen den Orten, wo die Extraktionsmerkmale 84 auf dem Wellenleiter 54 gebildet werden sollen. In einigen Ausführungsformen wird dann eine Gussform über die Mustererzeugungsschicht und die erste Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 aufgebracht. Die Gussform umfasst Leerstellen, die zu den Öffnungen der Mustererzeugungsschicht ausgerichtet sind, um Hohlräume zu definieren. Die Hohlräume werden mit dem Material der Extraktionsmerkmale 84 gefüllt. In anderen Ausführungsformen wird das Material der Extraktionsmerkmale 84 auf die Öffnungen der Mustererzeugungsschicht vor der Anordnung der Gussform auf der Mustererzeugungsschicht angebracht. In jedem Fall wird dann das Material des Extraktionsmerkmals 84 wenigstens teilweise ausgehärtet und die Gussform wird entfernt. Das Material der Mustererzeugungsschicht kann Polyvinylalkohol, eine Poly(methylmethacrylat) (PMMA), ein oder mehrere Fotolackmaterialien oder andere geeignete Materialien umfassen. Die Mustererzeugungsschicht kann durch eine Wasserspülung, Wärme, eine Verdampfung, eine Bearbeitung, Entwickler und Lösungsmittel, eine chemische Ätzung/Lösungsmittel, eine Plasmaätzung oder irgendein Verfahren, das das Material des Wellenleiters 54 und/oder der Extraktionsmerkmale 84 nicht angreift, entfernt werden. Alternativ kann der Wellenleiter 54, die Extraktionsmerkmale 84 und/oder das Element 108 aneinander durch ein oder mehrere Zusatzschichten gebunden werden, wie beispielsweise eine Klebeschicht oder einen druckempfindlichen Klebefilm.In some embodiments, the extraction features 84 on the waveguide 54 without an element 108 to be ordered. For example, the extraction characteristics 84 directly on the first surface 56 of the waveguide 54 help an intermediate layer for patterning, as described in U.S. Patent No. 8,564,004, issued October 22, 2013, entitled "Complex Primary Optics with Intermediate Elements" by Tarsa et al (Cree reference P1445) This patent is hereby incorporated by reference in the present application. Using this preparation method, the extraction characteristics become 84 optically with the waveguide 54 connected, without the need of the substrate 108 , The pattern generation layer may be used by any method such as a molding process, injection molding, compression molding, pouring, stencil printing, three-dimensional printing, photolithography, deposition, and the like. In particular, the pattern generation layer becomes on the first surface 56 of the waveguide 54 formed and includes holes or openings, where the waveguide 54 is exposed. The openings of the pattern generation layer correspond to the locations where the extraction features 84 on the waveguide 54 should be formed. In some embodiments, a mold then becomes over the pattern generation layer and the first surface 56 of the waveguide 54 applied. The mold includes voids aligned with the openings of the pattern generation layer to define voids. The cavities become with the material of the extraction characteristics 84 filled. In other embodiments, the material becomes the extraction feature 84 attached to the openings of the pattern generation layer prior to the placement of the mold on the pattern generation layer. In any case, then the material of the extraction feature 84 at least partially cured and the mold is removed. The material of the pattern generation layer may include polyvinyl alcohol, a poly (methyl methacrylate) (PMMA), one or more photoresist materials, or other suitable materials. The pattern generation layer may be by water rinse, heat, evaporation, processing, developer and solvent, chemical etch / solvent, plasma etch, or any process involving the waveguide material 54 and / or the extraction characteristics 84 does not attack, be removed. Alternatively, the waveguide 54 , the extraction characteristics 84 and / or the element 108 be bonded to each other through one or more additional layers, such as an adhesive layer or a pressure-sensitive adhesive film.

Der optische Wirkungsgrad, die Richtcharakteristik, die Helligkeit und die Beleuchtung der Wellenleiter-gestützten Leuchte hängen in empfindlicher Weise von der bestimmten Geometrie und der Anordnung der Extraktionsmerkmale 84 ab. Eine Klasse von Extraktionsmerkmal-Geometrien, die für einen Bereich von Beleuchtungsanwendungen besonders nützlich ist, umfasst ein grob „kugelförmiges” Profil, wie in 11A11C dargestellt, wobei dieses Profil aus einer abgeschnittenen gekrümmten Oberfläche, wie beispielsweise einer abgeschnittenen Halbkugel mit einer angrenzenden zylindrischen oder konischen Basis, besteht. Diese besondere Geometrie stellt einen höchsten Grad einer Richtcharakteristik, sowie einen Bereich von möglichen Beleuchtungsverteilungen bereit, die durch Ändern der Höhe, auf die die gekrümmte Oberfläche abgeschnitten ist, realisiert werden können. Bezugnehmend auf 8 entspricht die Abschnittshöhe H1 des Extraktionsmerkmals 84 einem Spalt 106 zwischen der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 und der Basis 102 des Extraktionsmerkmals 84. In einigen Ausführungsformen ist die Abschnittshöhe H1 (was zu einem nahezu halbkugelförmigen oberen Extraktorabschnitt mit einer kleinen flachen Oberfläche an der Spitze führt) und Licht wird vorwiegend senkrecht von der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 extrahiert, um eine „Spot Light” („Punktlicht”) Verteilung zu bilden. In anderen Ausführungsformen kann Licht durch Verändern der Höhe H1 extrahiert werden, um eine Lambert'sche Verteilung zu bilden, oder in eine „gesplittete” Verteilung, bei der Licht vorwiegend in einer Richtung mehr parallel zu dem Wellenleiter 54 emittiert wird. Eine Veränderung in der Abmessung des Spalts 106 führt zu einer Veränderung der Beleuchtungsverteilung 52, wie in der U.S. Patentanmeldung mit der Nummer **/***,*** beschrieben ist, die am 28. August 2014 mit dem Titel „Luminaire with Selectable Luminous Intensity Pattern” von Tarsa et. al. (Cree Aktenzeichen P2262US1) eingereicht wurde. In einigen Ausführungsformen kann der Spalt in einem Bereich von ungefähr 10 μm bis ungefähr 590 μm, vorzugsweise ungefähr 100 μm bis ungefähr 550 μm, liegen. Für den Fall eines rein halbkugelförmigen Extraktionsmerkmals 84 mit keiner zylindrischen oder konischen Basis kann der Spalt 106 in einem Bereich von 95% des Radius der Halbkugel bis 5% des Radius der Halbkugel, vorzugsweise von 80% des Radius der Halbkugel bis 20% des Radius der Halbkugel, liegen. Durch Hinzufügen einer konischen Basis zu der Halbkugel, wie in 11 gezeigt, kann die Richtcharakteristik des emittierten Lichts weiter erhöht werden. Wie in 14 dargestellt erzeugt die Leuchte 50 mit Extraktionsmerkmalen 84, wie in 11A, 11B und 11C gezeigt, die nachstehend beschrieben werden, darauf ein Leuchtintensitätsmuster oder eine Verteilung, die sich mit der Merkmalshöhe H1 oder dem Spalt 106 verändert. Die in 14 gezeigten Lichtstrom Verteilungen nehmen an, dass die Extraktionsmerkmale 84 alle im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen. Wie in 14 ersichtlich verändert sich das Leuchtintensitätsmuster von einer asymmetrischen Verteilung bei Merkmalshöhen H1 von ungefähr 170 μm bis zu einer Arbeitsbeleuchtung oder „Spot Light” Verteilung bei einer Merkmalshöhe von ungefähr 560 μm. In diesem Fall bezieht sich die Asymmetrie in Bezug auf die vertikale Achse in der Beleuchtungsverteilungs-Darstellung auf die Positionierung der Quelle entlang einer Kante des Wellenleiters. Ein mehr symmetrisches Muster (zum Beispiel an der vertikalen Achse in der Darstellung gespiegelt) würde sich aus einer Beleuchtung des Wellenleiters von zwei gegenüberliegenden Kanten ergeben. Im Allgemeinen ergeben sich die Varianten in der Beleuchtung aus Varianten in der optischen Kopplungsoberfläche und der Extraktoröffnungsfläche zwischen den Extraktionsmerkmalen 84 und dem Wellenleiter 54, so wie sich die Querschnittsabmessungen des Übergangs zwischen Merkmalen 84 und dem Wellenleiter mit der Höhe H1 des Extraktionsmerkmals (der Abschneidung) verändern.The optical efficiency, directivity, brightness and illumination of the waveguide-based luminaire are sensitively dependent on the particular geometry and arrangement of the extraction features 84 from. One class of extraction feature geometries that is particularly useful for a range of lighting applications includes a roughly "spherical" profile, as in FIG 11A - 11C shown, wherein this profile consists of a cut-off curved surface, such as a truncated hemisphere with an adjacent cylindrical or conical base. This particular geometry provides a maximum degree of directionality as well as a range of possible illumination distributions that can be realized by changing the height to which the curved surface is cut. Referring to 8th corresponds to the section height H1 of the extraction feature 84 a gap 106 between the first surface 56 of the waveguide 54 and the base 102 the extraction feature 84 , In some embodiments, the section height is H1 (resulting in a near hemispherical upper extractor section with a small flat surface at the top) and light becomes predominantly perpendicular from the first surface 56 of the waveguide 54 extracted to form a "Spot Light" distribution. In other embodiments, light may be extracted by varying the height H1 to form a Lambertian distribution or into a "split" distribution where light is predominantly in one direction more parallel to the waveguide 54 is emitted. A change in the dimension of the gap 106 leads to a change in the illumination distribution 52 as described in U.S. Patent Application No. ** / ***, ***, issued August 28, 2014, entitled "Luminaire with Selectable Luminous Intensity Pattern" by Tarsa et. al. (Cree file reference P2262US1). In some embodiments, the gap may range from about 10 μm to about 590 μm, preferably from about 100 μm to about 550 μm. In the case of a purely hemispherical extraction feature 84 with no cylindrical or conical base can the gap 106 in a range from 95% of the radius of the hemisphere to 5% of the radius of the hemisphere, preferably from 80% of the radius of the hemisphere to 20% of the radius of the hemisphere. By adding a conical base to the hemisphere, as in 11 As shown, the directivity of the emitted light can be further increased. As in 14 shown generates the light 50 with extraction features 84 , as in 11A . 11B and 11C 5, a luminous intensity pattern or distribution coinciding therewith with the feature height H1 or the gap 106 changed. In the 14 shown luminous flux distributions assume that the extraction characteristics 84 all have substantially the same shape. As in 14 As can be seen, the luminous intensity pattern changes from an asymmetrical distribution at feature heights H1 of about 170 μm to a work lighting or "spot light" distribution at a feature height of about 560 μm. In In this case, the asymmetry with respect to the vertical axis in the illumination distribution representation refers to the positioning of the source along an edge of the waveguide. A more symmetrical pattern (mirrored, for example, on the vertical axis in the illustration) would result from illuminating the waveguide from two opposite edges. In general, the variants in the illumination result from variants in the optical coupling surface and the extractor opening area between the extraction features 84 and the waveguide 54 , as the cross-sectional dimensions of the transition between features 84 and the waveguide with the height H1 of the extraction feature (the truncation).

Bezugnehmend auf 8, 9A, 9B, 10A, 10B und 11A11C kann die Hinzufügung einer zylindrischen oder konischen Erweiterung zu der Basis der Halbkugel das Richtvermögen bzw. die Richtcharakteristik des emittierten Lichts erhöhen, während eine einfache abgeschnittene halbkugelförmige Extraktorform einen Bereich von wünschenswerten Beleuchtungsverteilungen bereitstellen kann. Diese Richtcharakteristik (d. h. der Teil des Lichts, der von der ersten Seite 56 des Wellenleiters relativ zu dem Teil des Lichts, der von der zweiten Seite 58 emittiert wird, emittiert wird) ist zur Realisierung von Leuchten mit einer versteckten Beleuchtung wichtig. In dem Beispiel, das in 9A und 9B dargestellt ist, umfasst das Extraktionsmerkmal 84 einen ersten Abschnitt (ein erstes Teil) 112 angrenzend zu der Öffnung 101 und einen zweiten Abschnitt (zweites Teil) 114 angrenzend zu der Basis 102. In einem allgemeineren Fall muss der erste Teil bzw. der erste Abschnitt 112 nicht halbkugelförmig sein und der zweite Teil 114 bzw. der zweite Abschnitt 114 kann zylindrisch, konisch oder gekrümmt sein, je nach Wunsch. Der erste Abschnitt 112 kann eine Höhe aufweisen, die im Bereich von ungefähr 5 μm bis ungefähr 2 mm liegt. Der zweite Abschnitt 114 kann eine Höhe aufweisen, die in einem Bereich von ungefähr 5 μm und ungefähr 2 mm liegt, obwohl einige Ausführungsformen einen zweiten Abschnitt 114 nicht umfassen können. Die Formen 112 und 114 können umfangsmäßig ausgebildet sein, so dass der Querschnitt transversal zu einer zentralen Achse 118 (9A) über die gesamte Höhe H1 (8) des Extraktionsmerkmals 84 kreisförmig ist. Alternativ können die Formen 112 und 114 nicht-kreisförmige Querschnitte (zum Beispiel elliptisch oder mit Facetten versehen) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Basisdurchmesser db des Extraktionsmerkmals 84 ungefähr zweimal eine Höhe H1 sein.Referring to 8th . 9A . 9B . 10A . 10B and 11A - 11C For example, the addition of a cylindrical or conical extension to the base of the hemisphere may increase the directivity of the emitted light, while a simple truncated hemispherical extractor shape may provide a range of desirable illumination distributions. This directional characteristic (ie the part of the light coming from the first side 56 the waveguide relative to the part of the light from the second side 58 is emitted) is important for the realization of lights with a hidden lighting. In the example that is in 9A and 9B includes the extraction feature 84 a first section (a first part) 112 adjacent to the opening 101 and a second section (second part) 114 adjacent to the base 102 , In a more general case, the first part or section needs to 112 not be hemispherical and the second part 114 or the second section 114 may be cylindrical, conical or curved, as desired. The first paragraph 112 may have a height that ranges from about 5 μm to about 2 mm. The second section 114 may have a height that is in a range of about 5 μm and about 2 mm, although some embodiments include a second portion 114 can not include. The forms 112 and 114 may be formed circumferentially, so that the cross-section transverse to a central axis 118 ( 9A ) over the entire height H1 ( 8th ) of the extraction feature 84 is circular. Alternatively, the forms 112 and 114 have non-circular cross-sections (for example, elliptical or faceted). In some embodiments, the base diameter d b of the extraction feature 84 be about twice a height H1.

In anderen Ausführungsformen kann der erste Abschnitt bzw. das erste Teil 112 so konstruiert sein, um einfallendes Licht über eine Totalreflexion (TIR) nach unten umzuleiten. Eine Form des Extraktionsmerkmals 84 kann bestimmt werden, indem die Punkte unter Verwendung einer differenziellen oder quasi-differenziellen Gleichung aufgetragen werden. Ein interaktiver Prozess umfasst die Schritte zum Definieren eines Startpunkts bei Koordinaten r, h, ein Berechnen einer Steigung, die erforderlich ist, um eine Totalreflexion zu erreichen, und auf Grundlage der berechneten Steigung, ein weiteres Berechnen der erforderlichen inkrementellen radialen Stufe Δr, die einer vorgegebenen inkrementellen Höhenänderung Δh entspricht, eine Weiterbewegung zu einem nächsten Punkt r + Δr und h + Δh, und ein Wiederholen der Berechnungs- und Bewegungsschritte, bis die gewünschte Gesamthöhe erreicht ist. In anderen Ausführungsformen kann die Form des Extraktionsmerkmals 84 unter Verwendung von geometrischen und/oder differenziellen Gleichungen, möglicherweise in Kombination mit anderen gekrümmten, planaren oder stückweise linearen Oberflächen, konstruiert werden.In other embodiments, the first portion or the first part 112 be designed to redirect incident light down through total internal reflection (TIR). A form of extraction feature 84 can be determined by plotting the points using a differential or quasi-differential equation. An interactive process includes the steps of defining a starting point at coordinates r, h, calculating a slope required to achieve total reflection, and based on the calculated slope, further calculating the required incremental radial step Δr, which is one predetermined incremental height change Δh, advancing to a next point r + Δr and h + Δh, and repeating the calculation and movement steps until the desired total height is reached. In other embodiments, the shape of the extraction feature 84 using geometric and / or differential equations, possibly in combination with other curved, planar or piecewise linear surfaces.

Ein Beispiel des voranstehend erwähnten interaktiven Prozesses umfasst die Verwendung der Gleichungen 1 und 2, die nachstehend angegeben sind und die in eine Optimierungsroutine wie beispielsweise Solver von Microsoft Excel® eingegeben werden. Im Allgemeinen wird ein Profil des Extraktionsmerkmals 84 durch Berechnen einer Serie von Steigungen dh/dR an inkrementellen Punkten 202a, 202b, ... 202N entlang einer äußeren Oberfläche 116 des ersten Abschnitts 112 des Extraktionsmerkmals 84 definiert. Die äußere Oberfläche 116 wird dann um die zentrale Achse 118 gedreht, um das Extraktionsmerkmal 84 zu definieren. Gleichung 1:

Figure DE112015003118T5_0002
An example of the above-mentioned interactive process comprises the use of equations 1 and 2, which are given below and are input to an optimization routine such as solver Microsoft Excel ®. In general, a profile of the extraction feature 84 by calculating a series of slopes dh / dR at incremental points 202a . 202b , ... 202N along an outer surface 116 of the first section 112 the extraction feature 84 Are defined. The outer surface 116 then becomes the central axis 118 turned to the extraction feature 84 define. Equation 1:
Figure DE112015003118T5_0002

Gleichung 2:Equation 2:

  • Slope = dh / dR = tan(φ + α)Slope = dh / dR = tan (φ + α)

(Slope = Steigung). In der Gleichungen 1 wird der spitzeste Winkel φ eines Strahls des Lichts, der auf einen gegebenen Punkt auftrifft, zum Beispiel 202d, auf der äußeren Oberfläche 116 bestimmt. Wie in 10C ersichtlich wird der spitzeste Winkel φ durch einen Lichtstrahl 204 definiert, der in die Öffnung 100 an einer Kante 206 davon gegenüberliegend zu dem Punkt 202d eintritt, und wird relativ zu einer Oberflächennormalen 208 der Öffnung 100 gemessen. Der Winkel φ wird auf Grundlage der Koordinaten des Punktes 202d relativ zu dem Eintritt des Lichtstrahls 204 in das Extraktionsmerkmal 84 an der Kante 206 der Öffnung 100 berechnet. Insbesondere weist der Punkt 202d einen Y-Koordinate Wert h relativ zu der jeweiligen Wellenleiteroberfläche 56 und einen X-Koordinate Wert R0 + R auf, wobei R0 ein Abstand von der Kante 206 zu der zentralen Achse 118 (d. h. ein Öffnungsradius) ist und R ein Abstand von der zentralen Achse 118 zu dem Punkt 202d ist.(Slope). In Equations 1, the sharpest angle φ of a ray of light incident on a given point becomes, for example 202d , on the outer surface 116 certainly. As in 10C The sharpest angle φ can be seen by a light beam 204 defined in the opening 100 on an edge 206 opposite to the point 202d occurs, and becomes relative to a surface normal 208 the opening 100 measured. The angle φ is based on the coordinates of the point 202d relative to the entrance of the light beam 204 into the extraction feature 84 on the edge 206 the opening 100 calculated. Especially points the point 202d a Y coordinate value h relative to the respective waveguide surface 56 and an X coordinate value R 0 + R, where R 0 is a distance from the edge 206 to the central axis 118 (ie, an opening radius) and R is a distance from the central axis 118 to the point 202d is.

Unter Verwendung der Gleichungen 2 wird dann die Steigung dh/dR an dem Punkt 202d entlang der äußeren Oberfläche 116 berechnet. Die Gleichung 2 stellt sicher, dass der sich ergebende Einfallswinkel δ zu einer Oberflächennormalen 210 an dem Punkt 202d den kritischen Winkel θ relativ zu der Oberflächennormalen 210 nicht übersteigt. Wie in 10C gezeigt ist der Winkel α der Winkel komplementär zu dem kritischen Winkel θ. In dem dargestellten Beispiel ist der sich ergebende Einfallswinkel δ des Lichtstrahls 204 ungefähr der gleiche oder größer wie der kritischen Winkel θ, so dass der Lichtstrahl 204 durch die äußere Oberfläche 116 des Extraktionsmerkmals 84 totalreflektiert und durch die Basis 102 davon emittiert wird.Using the equations 2 then becomes the slope dh / dR at the point 202d along the outer surface 116 calculated. Equation 2 ensures that the resulting angle of incidence δ is normal to a surface 210 at the point 202d the critical angle θ relative to the surface normal 210 does not exceed. As in 10C the angle α is shown to be complementary to the critical angle θ. In the illustrated example, the resulting angle of incidence is δ of the light beam 204 about the same or greater than the critical angle θ, so that the light beam 204 through the outer surface 116 the extraction feature 84 totally reflected and through the base 102 is emitted from it.

Sobald die Steigung dh/dR für den Punkt 202d berechnet ist, wird der Winkel φ unter Verwendung der Gleichung 1 für den nächsten Punkt 202e mit inkrementellen Änderungen Δh, ΔR entlang der x- und y-Koordinaten h, R berechnet. Die Steigung dh/dR für den Punkt 200e wird dann unter Verwendung der Gleichung 2 bestimmt und der Prozess wird wiederholt, bis ein bekannter Parameter erfüllt ist, beispielsweise sobald der Höhenabstand h die Höhe F (10A) des ersten Abschnitts 112, oder in einigen Fällen die Gesamthöhe F + G (10A) des Extraktionsmerkmals 84 erreicht. Die inkrementelle Änderung Δh kann in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 1 μm liegen oder kann ein Bruchteil, wie beispielsweise 1/50-tel der gesamte Höhe F + G (10A) des Extraktionsmerkmals 84 sein.Once the slope dh / dR for the point 202d is calculated, the angle φ is calculated using Equation 1 for the next point 202e with incremental changes Δh, ΔR along the x and y coordinates h, R. The slope dh / dR for the point 200e is then determined using Equation 2 and the process is repeated until a known parameter is met, for example, as soon as the height distance h exceeds the height F (FIG. 10A ) of the first section 112 , or in some cases the total height F + G ( 10A ) of the extraction feature 84 reached. The incremental change Δh may be in a range of about 1 nm to about 1 μm or may be a fraction such as 1/50 of the total height F + G (FIG. 10A ) of the extraction feature 84 be.

In einigen Ausführungsformen kann die Gleichung 2 mit einer konditionalen Prüfung implementiert werden, um eine obere Grenze der Steigung dh/dR zu spezifizieren. Die obere Grenze kann anstelle der berechneten Steigung verwendet werden, wie gewünscht. Zum Beispiel kann, unter Bezugnahme auf 10C, die obere Grenze als Winkel β spezifiziert werden, der durch eine äußere Oberfläche 122 des zweiten Abschnitts 114 relativ zu der Basis 102 definiert ist. Sobald die berechnete Steigung dh/dR von Punkten 202 entlang der äußeren Oberfläche 116 des ersten Abschnitts 112 die obere Grenze des Winkels β erreicht, ist jede Steigung dh/dR für die nachfolgenden Punkte 202 entlang der äußeren Oberfläche 122 des zweiten Abschnitts 114 konstant und gleich zu β, umso die konische Form zu bilden.In some embodiments, Equation 2 may be implemented with a conditional test to specify an upper bound of the slope dh / dR. The upper limit may be used instead of the calculated slope, as desired. For example, with reference to 10C , the upper limit can be specified as an angle β passing through an outer surface 122 of the second section 114 relative to the base 102 is defined. Once the calculated slope dh / dR of points 202 along the outer surface 116 of the first section 112 reaches the upper limit of the angle β, each slope dh / dR for the subsequent points 202 along the outer surface 122 of the second section 114 constant and equal to β so as to form the conical shape.

In einigen Ausführungsformen kann die Optimierungsroutine den Öffnungsradius R0 für ein bevorzugtes Flächenverhältnis (d. h. Verhältnis der Öffnungsfläche zur Basisfläche) in Abhängigkeit von benutzerdefinierten Bedingungen berechnen, wie beispielsweise der Gesamthöhe F + G (10A), dem kritischen Winkel θ (auf Grundlage der relativen Brechungsindizes), und dem gewünschten kleinsten Winkel φmin, definiert durch den spitzesten Winkel φ eines Lichtstrahls 212, der auf den Punkt 204 auf der äußeren Oberfläche 132 an der Basis 122 des Extraktionsmerkmals 116 auftrifft. Andere benutzerdefinierte Bedingungen können nach Wunsch spezifiziert werden. In einer Ausführungsform führen die äußeren Oberflächen 124, 132, die in Übereinstimmung mit der obigen Beschreibung konstruiert sind, zu einer Extraktion von über 95% des Lichts aus den ersten Oberflächen 62a, 64a des Wellenleiters 42 heraus.In some embodiments, the optimization routine may calculate the opening area radius R 0 for a preferred area ratio (ie, opening area to base area ratio) depending on user-defined conditions, such as the total height F + G (FIG. 10A ), the critical angle θ (based on the relative refractive indices), and the desired smallest angle φ min , defined by the sharpest angle φ of a light beam 212 that's on the point 204 on the outer surface 132 at the base 122 the extraction feature 116 incident. Other user-defined conditions can be specified as desired. In one embodiment, the outer surfaces guide 124 . 132 Constructed in accordance with the above description, an extraction of over 95% of the light from the first surfaces 62a . 64a of the waveguide 42 out.

In der in 7 und 8 gezeigten beispielhaften Ausführungsform kann die Vielzahl von Extraktionsmerkmalen 84 in einem hexagonalen Feldmuster oben auf dem Element 108. gebildet werden. Andere Muster können verwendet werden, um eine gewünschte Beleuchtungsverteilung zu erzeugen. Die Extraktionsmerkmale 84 können unregelmäßig beabstandet sein, oder einige können regelmäßig beabstandet sein und andere unregelmäßig beabstandet, etc. Die Dicke T1 des Elements 108 kann in einem Bereich von 10 μm bis 5 mm, vorzugsweise von 250 μm bis 2 mm sein. Der Abstand Mitte-zu-Mitte D1 zwischen benachbarten Extraktionsmerkmalen 84 kann kleiner sein als zweimal der Merkmalsradius (zum Beispiel überlappende Merkmale) bis 10 mm, vorzugsweise von zweimal dem Merkmalsradius bis 5 mm. Die Dicke T1 und der Abstand D1 können konstant sein oder können sich über die erste Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 verändern. Die Form, Größe und Dichte von Extraktionsmerkmalen 84 kann sich über die Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 in entweder einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Weise verändern, um eine gewünschte Beleuchtungsverteilung hervorzubringen. Zum Beispiel können eine Vielzahl von Elementen 108 oder Filme, die unterschiedlich ausgeformte Extraktionsmerkmale 84 aufweisen, an den Wellenleiter 54 gebunden werden, um eine asymmetrische Beleuchtungsverteilung zu erzeugen. Die Öffnungsdurchmesser da, die Basisdurchmesser db und die Höhen H der Extraktionsmerkmale 84 können alle die gleichen sein oder können unterschiedlich sein und können sich über der Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 verändern, um je nach Wunsch unterschiedliche Beleuchtungsmuster hervorzubringen. Ferner kann es wünschenswert sein verschiedene Rauigkeitgrade oder spezifische optische Merkmale zu fabrizieren, wie beispielsweise einen zweiten Satz von oder eine Feld von geometrischen Merkmalen auf einer äußeren Oberfläche 110 des Elements 108, um weiter eine Steuerung über die Helligkeits- und Beleuchtungsverteilungen bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen können die Extraktionsmerkmale 84 positioniert werden, um die Helligkeit bzw. Beleuchtung von beiden ersten und zweiten Oberflächen 56, 58 zu extrahieren.In the in 7 and 8th The exemplary embodiment shown may include the plurality of extraction features 84 in a hexagonal field pattern on top of the element 108 , be formed. Other patterns may be used to produce a desired illumination distribution. The extraction characteristics 84 may be irregularly spaced, or some may be regularly spaced and others irregularly spaced, etc. The thickness T1 of the element 108 may be in a range of 10 μm to 5 mm, preferably 250 μm to 2 mm. The center-to-center distance D1 between adjacent extraction features 84 may be less than twice the feature radius (for example, overlapping features) to 10 mm, preferably twice the feature radius to 5 mm. The thickness T1 and the distance D1 may be constant or may be over the first surface 56 of the waveguide 54 change. The shape, size and density of extraction features 84 can be over the surface 56 of the waveguide 54 in either a regular or irregular manner to produce a desired illumination distribution. For example, a variety of elements 108 or films that have differently shaped extraction features 84 to the waveguide 54 be bound to produce an asymmetric illumination distribution. The opening diameter there, the base diameter d b and the heights H of the extraction features 84 they can all be the same or may be different and may be above the surface 56 of the waveguide 54 change to produce different lighting patterns as desired. Further, it may be desirable to fabricate various levels of roughness or specific optical features, such as a second set of or a field of geometric features on an outer surface 110 of the element 108 to further provide control over the brightness and illumination distributions. In other embodiments, the extraction features 84 be positioned to the Brightness or illumination of both first and second surfaces 56 . 58 to extract.

9A und 9B illustrieren den Körper 96 der Extraktionsmerkmale 84 vor einem Bonden auf der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54. Die erste äußere Oberfläche 116 des ersten Abschnitts 112 ist um eine zentrale Achse 118 gedreht. Die Krümmung des ersten Abschnitts 112 des Extraktionsmerkmals 84 ist konstruiert, um die Lichtmenge zu minimieren, die in den Wellenleiter 54 zurück entweder direkt von dem Extraktionsmerkmal 84 oder indirekt von einem angrenzenden Abschnitt 120 (7) des Elements 108 zwischen Extraktionsmerkmalen 84 umgeleitet wird. Eine derartige Minimierung führt zu einer hohen Extraktionseffizienz aus der ersten Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 heraus (eine hohe Richtungscharakteristik). In der dargestellten Ausführungsform wird die gekrümmte Form durch die Gleichungen 1 und 2 definiert. 9A and 9B illustrate the body 96 the extraction characteristics 84 before a bonding on the first surface 56 of the waveguide 54 , The first outer surface 116 of the first section 112 is about a central axis 118 turned. The curvature of the first section 112 the extraction feature 84 is designed to minimize the amount of light that enters the waveguide 54 back either directly from the extraction feature 84 or indirectly from an adjacent section 120 ( 7 ) of the element 108 between extraction features 84 is redirected. Such minimization leads to a high extraction efficiency from the first surface 56 of the waveguide 54 out (a high directional characteristic). In the illustrated embodiment, the curved shape is defined by Equations 1 and 2.

Eine zweite äußere Oberfläche 122 des zweiten Abschnitts 114 weist eine konische Form auf, die einen Winkel β mit der Basis 102 bildet. Der Winkel β kann in einem Bereich von 1° bis 90°, vorzugsweise von 60° bis 90° liegen. Ferner kann der Körper 96 ein Bondmerkmal 124 umfassen, das oben an der Öffnung 100 gebildet ist, um ein Bonden des Extraktionsmerkmals an die Wellenleiteroberfläche 56 zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Die tatsächliche Geometrie des Bondmerkmals 124 kann sich in Abhängigkeit von dem bestimmten Bindungsansatz, der verwendet wird, verändern. Zum Beispiel kann das Bondmerkmal 124 der Art nach konvex sein (wie in 9A dargestellt), um so die Bildung von eingeschlossenen Luftblasen an dem Übergang zu begrenzen, wenn eine flüssige oder gel-artige Klebeschicht verwendet wird, um den Film an den Wellenleiter zu binden. Die Konstruktion des Bondmerkmals 124 kann auch derart sein, dass die Verschiebung bzw. Versetzung des Klebemittels während einer Verbindung minimiert wird, wodurch eine „Fadenbildung” des versetzten Klebemittels entlang der ersten und zweiten Abschnitts 112, 114 minimiert wird, wo es die optische Funktion von diesen Oberflächen stören könnte. Im Allgemeinen ist beabsichtigt, dass ein Teil des Bondmerkmals 124 oder das gesamte Bondmerkmal 124 nach dem Bondprozess optisch inaktiv wird, sodass es eine minimale Einwirkung auf die sich ergebenden Lichtverteilungen und Effizienz aufweist. Ein ähnliches Bondmerkmal 124 ist mit der Extraktorgeometrie der 11 gezeigt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Bondmerkmal 124 ein Klebematerial umfassen, welches dazu dient, dass Extraktionsmerkmal an die erste Oberfläche 56 des Wellenleiters 54 zu binden.A second outer surface 122 of the second section 114 has a conical shape that forms an angle β with the base 102 forms. The angle β may be in a range of 1 ° to 90 °, preferably 60 ° to 90 °. Furthermore, the body can 96 a bond feature 124 Cover, the top of the opening 100 is formed to bond the extraction feature to the waveguide surface 56 to facilitate or facilitate. The actual geometry of the bond feature 124 may change depending on the particular binding approach that is used. For example, the bonding feature 124 be convex in nature (as in 9A ) so as to limit the formation of trapped air bubbles at the interface when a liquid or gel-like adhesive layer is used to bond the film to the waveguide. The construction of the bond feature 124 can also be such that the displacement of the adhesive is minimized during a connection, whereby a "threading" of the offset adhesive along the first and second section 112 . 114 is minimized where it could interfere with the optical function of these surfaces. In general, it is intended that part of the bond feature 124 or the entire bond feature 124 becomes optically inactive after the bonding process, so that it has minimal impact on the resulting light distributions and efficiency. A similar bond feature 124 is with the extractor geometry of 11 shown. In an alternative embodiment, the bonding feature 124 comprise an adhesive material which serves to provide the extraction feature to the first surface 56 of the waveguide 54 to bind.

10A und 10B illustrieren das Extraktionsmerkmal 84 der 9A und 9B, so wie es an die erste Oberfläche des Wellenleiters angeklebt ist. Beispielhafte Abmessungen des Extraktionsmerkmals der 9A, 9B, 10A und 10B sind nachstehend angegeben. In einer Ausführungsform extrahiert eine Leuchte mit einer Vielzahl von Extraktionsmerkmalen der 10A und 10B ungefähr 97% der Helligkeit 52 von der ersten Oberfläche und ungefähr 3% der Helligkeit 53 von der zweiten Oberfläche. Tabelle 1 FIG. 9A A 33 μm B 5 μm C 53.26 μm E 16.716 μm β 70 Grad FIG. 10A F 13.95 μm G 14.050 μm H 53.26 μm J 26.716 μm β 70 Grad 10A and 10B illustrate the extraction feature 84 of the 9A and 9B as adhered to the first surface of the waveguide. Exemplary dimensions of the extraction feature of the 9A . 9B . 10A and 10B are given below. In one embodiment, a luminaire having a plurality of extraction features extracts the light 10A and 10B about 97% of the brightness 52 from the first surface and about 3% of the brightness 53 from the second surface. Table 1 FIG. 9A A 33 μm B 5 μm C 53.26 μm e 16,716 μm β 70 degrees FIG. 10A F 13.95 μm G 14,050 μm H 53.26 μm J 26,716 microns β 70 degrees

Die 11A11C illustrieren eine weitere Ausführungsform eines Extraktionsmerkmals 184. Der erste Abschnitt 112 des Körpers 96 weist eine halbkugelförmige Gestalt auf, obwohl andere Geometrien, wie beispielsweise eine parabolische Form, „Freiform” Kurven, planare und/oder stückweise lineare Formen verwendet werden können, um wie gewünscht ein Beleuchtungsmuster hervorzubringen. Der zweite Abschnitt 114 weist eine nahezu zylindrische chronische Form auf, obwohl andere Formen nach Wunsch verwendet werden können. Ähnlich wie das Merkmal der 9A und 9B wird das Bondmerkmal 124 auf der Öffnung 100 gebildet, um eine Bindung der ersten Oberfläche 56 an den Wellenleiter 54 zu ermöglichen. Beispielhafte Abmessungen des Extraktionsmerkmals der 11A11C sind in der Tabelle 3 angegeben. In einer anderen Ausführungsform extrahiert eine Leuchte mit einer Vielzahl von Extraktionsmerkmalen der 11A11C ungefähr 94% der Helligkeit 52 von der ersten Oberfläche und ungefähr 6% der Helligkeit 53 von der zweiten Oberfläche. Tabelle 2 K 0.05 mm L 0.415 mm M 0.085 mm N 1 mm P 0.05 mm Q 0.510 mm Krümmungsradius θ 89 Grad The 11A - 11C illustrate another embodiment of an extraction feature 184 , The first paragraph 112 of the body 96 has a hemispherical shape, although other geometries, such as a parabolic shape, free-form curves, planar and / or piecewise linear shapes can be used to produce a lighting pattern as desired. The second section 114 has a nearly cylindrical chronic shape, although other shapes can be used as desired. Similar to the feature of 9A and 9B becomes the bond feature 124 on the opening 100 formed to form a bond of the first surface 56 to the waveguide 54 to enable. Exemplary dimensions of the extraction feature of the 11A - 11C are given in Table 3. In another embodiment, a luminaire with a variety of extraction features extracts the 11A - 11C about 94% of the brightness 52 from the first surface and about 6% of the brightness 53 from the second surface. Table 2 K 0.05 mm L 0.415 mm M 0.085 mm N 1 mm P 0.05 mm Q 0.510 mm radius of curvature θ 89 degrees

In noch weiteren Ausführungsformen können die Extraktionsmerkmale 84 eine asymmetrische Form aufweisen. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt 112 des Extraktionsmerkmals 84 halbkugelförmig sein und die Basis 102 kann elliptisch sein, sodass das Merkmal 84 als eine abgeschnittene Halbkugel erscheint, wenn sie von irgendeinem Querschnitt betrachtet wird, aber als eine Ellipse oder ein länglicher Kreis erscheint, wenn es von oben betrachtet wird. Eine derartige asymmetrische Geometrie würde zu einem asymmetrischen Beleuchtungsmuster führen, so wie dieses für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein kann, wie beispielsweise für eine Straßenbeleuchtung. Ferner können die Extraktionsmerkmale 84 mit einem asymmetrischen Querschnitt entlang der Höhe H1 (d. h. koplanar zu der zentralen Achse 118) Licht in bestimmte Richtungen oder Quadranten unterhalb der Leuchte richten. Extraktionsmerkmale 84 mit segmentierten Querschnitten und oberen Profilen, die aus einer Kombination von gekrümmten Oberflächen und linearen Oberflächen bestehen (wie beispielsweise ein Extraktor, der als eine abgeschnittene Halbkugel von der Seite erscheint, aber von oben als eine Stern-Form oder Form mit Facetten erscheint), können für spezifische Beleuchtungsanwendungen verwendet werden, die eine sehr einzigartige und definierte Beleuchtungsverteilung erfordern (zum Beispiel eine Bühnenbeleuchtung, eine Architekturbeleuchtung oder eine Seitenbeleuchtung). Schließlich können Extraktionsmerkmale, die eine allgemein konische oder parabolische Form (symmetrisch oder asymmetrisch, abgeschnitten oder nicht) aufweisen, besser kollimierte Lichtstrahlen in spezifischen Richtungen erzeugen (zum Beispiel für eine direkte/indirekte Pendelleuchte, eine Abwärtsbeleuchtung, usw.).In still further embodiments, the extraction features 84 have an asymmetrical shape. For example, the first section 112 the extraction feature 84 be hemispherical and the base 102 can be elliptical, so the feature 84 as a truncated hemisphere appears when viewed from any cross section but appears as an ellipse or oblong circle when viewed from above. Such asymmetric geometry would result in an asymmetrical illumination pattern, as may be desirable for certain applications, such as street lighting. Furthermore, the extraction characteristics 84 with an asymmetrical cross section along the height H1 (ie coplanar with the central axis 118 ) Direct light in certain directions or quadrants below the light. extraction features 84 with segmented cross-sections and upper profiles consisting of a combination of curved surfaces and linear surfaces (such as an extractor that appears as a truncated hemisphere from the side but appears from above as a star or faceted shape) be used for specific lighting applications requiring a very unique and defined lighting distribution (for example stage lighting, architectural lighting or side lighting). Finally, extraction features that have a generally conical or parabolic shape (symmetric or asymmetric, truncated or not) can produce better collimated light rays in specific directions (e.g., for a direct / indirect pendant, downlight, etc.).

Die Extraktionsmerkmale 84, die in 611C dargestellt sind und die hier als „mit Öffnungen versehene Extraktionsmerkmale” bezeichnet werden, stellen wesentliche Vorteile im Hinblick auf eine Steuerung bzw. Kontrolle der Beleuchtungsverteilung, der Effizienz und der Richtcharakteristik bereit. Wie in 12 gezeigt tritt Licht, das von dem Wellenleiter zuerst heraus extrahiert wird, in die Extraktionsmerkmale 84 durch die Öffnungen 100 davon auf der Lichtemissionsoberfläche 56 des Wellenleiters 54 ein. Lichtstrahlen treffen auf die Öffnung 100 nur auf, nachdem sie von einer weiteren Oberfläche 58 des Wellenleiters 54 der Lichtemissionsoberfläche 56 gegenüberliegend totalreflektiert werden. Im Gegensatz dazu führen die herkömmlichen (nicht-streuenden) Extraktionsmerkmale, wie beispielsweise Stufen, halbkugelförmige Beulen oder Vertiefungen, die direkt auf der Wellenleiter Oberfläche gebildet sind, im allgemeinen zu optischen Oberflächen, die mit Licht, das von beiden Oberflächen 56 und 58 des Wellenleiters 54 einfällt, in Wechselwirkung treten müssen und dieses steuern müssen. Anders ausgedrückt, Licht trifft allgemein auf die Oberflächen von derartigen herkömmlichen Extraktionsmerkmalen auf, nachdem es von der weiteren Oberfläche total reflektiert worden ist und außerdem von der Fläche, die unmittelbar die Vertiefung umgibt, total reflektiert worden ist. Da die optischen Oberflächen des Extraktors Licht behandeln müssen, welches von im wesentlichen gegenüberliegenden Richtungen einfällt, ist es schwierig Beleuchtungsverteilungen über einem Bereich von Beleuchtungsmustern mit einer hohen Extraktionseffizienz und einer hohen Richtcharakteristik zu steuern (zum Beispiel von einer einzelnen Oberfläche heraus).The extraction characteristics 84 , in the 6 - 11C and are referred to herein as "apertured extraction features" provide significant advantages in terms of control of illumination distribution, efficiency and directivity. As in 12 As shown, light extracted from the waveguide first enters the extraction features 84 through the openings 100 of which on the light emission surface 56 of the waveguide 54 one. Light rays hit the opening 100 only on after moving from another surface 58 of the waveguide 54 the light emission surface 56 to be totally reflected opposite. In contrast, the conventional (non-scattering) extraction features, such as steps, hemispherical bumps or depressions formed directly on the waveguide surface, generally result in optical surfaces exposed to light from both surfaces 56 and 58 of the waveguide 54 that has to come into play, interact and control it. In other words, light generally impinges on the surfaces of such conventional extraction features after being totally reflected from the other surface and also totally reflected from the surface immediately surrounding the recess. Since the optical surfaces of the extractor must treat light incident from substantially opposite directions, it is difficult to control illumination distributions over a range of illumination patterns having a high extraction efficiency and high directivity (for example, from a single surface).

Während die Verwendung des mit einer oder mehreren Öffnungen versehen Extraktionsmerkmals 84 der vorliegenden Anmeldung eine Steuerung über die primäre Richtung der Lichtstrahlen, die auf die Extraktionsmerkmale 84 auftreffen, steuert, kann es in einigen Anwendungen auch wünschenswert sein, die Verteilung von Winkeln um die primären Richtungen innerhalb des Wellenleiters weiter zu steuern. Eine derartige Steuerung kann allgemein über eine Anzahl von optischen Oberflächen, wie beispielsweise der primären Optik oder der Linse des LED Elements, die Kopplungsoberfläche des Wellenleiters usw. erreicht werden. Eine Steuerung der Winkelverteilung von Licht innerhalb des Wellenleiters und eine umsichtige Konstruktion der Extraktionsmerkmale zusammen mit den Wellenleiterkopplungsoberflächen und der primären Komponentenoptik kann noch weiter eine Steuerung bzw. Kontrolle über die emittierte Helligkeitsverteilung, die Beleuchtungsverteilung, die optische Effizienz und die Richtcharakteristik der Leuchte bereitstellen. Sogar in Fällen, bei denen Licht innerhalb des Wellenleiters nicht gut gesteuert wird, können die mit Öffnungen versehenen Extraktionsmerkmale eine verbesserte Steuerung der Verteilung und der Effizienz des extrahierten Lichts bereitstellen. In beiden Fällen können höchstgesteuerte Strahlen in einer kollimierten Weise entweder extrahiert oder in einer breiten Verteilung für verschiedene wählbare Beleuchtungsmuster in Abhängigkeit von dem Spalt verteilt werden.While using the extraction feature provided with one or more openings 84 In the present application, a control over the primary direction of the light rays on the extraction features 84 In some applications, it may also be desirable to further control the distribution of angles about the primary directions within the waveguide. Such control can be achieved generally over a number of optical surfaces, such as the primary optic or lens of the LED element, the coupling surface of the waveguide, and so on. Controlling the angular distribution of light within the waveguide and judicious construction of the extraction features along with the waveguide coupling surfaces and the primary component optics may further provide control over the emitted brightness distribution, illumination distribution, optical efficiency, and directionality of the luminaire. Even in cases where light within the waveguide is not well controlled, the apertured extraction features can provide improved control of the distribution and efficiency of the extracted light. In either case, highly controlled beams can either be extracted in a collimated manner or distributed in a wide distribution for different selectable illumination patterns depending on the slit.

Zusammengenommen kann eine Anzahl von Faktoren die Beleuchtungsverteilung, die von dem Wellenleiter emittiert wird, beeinflussen. Die Form des Extraktionsmerkmals, zusammen mit dem Abstand und dem Muster der Vielzahl der Extraktionsmerkmale, beeinflussen die Extraktionseffizienz, die Lichtmenge, die von der ersten Oberfläche des Wellenleiters emittiert wird (die Richtcharakteristik), die Helligkeit und die Beleuchtung der Leuchte. Zum Beispiel kann ein asymmetrisch ausgeformtes Extraktionsmerkmal eine asymmetrische Beleuchtungsverteilung hervorbringen. In Fällen, bei denen die Geometrie des Extraktors repräsentativ für ein abgeschnittenes Merkmal ist, wie beispielsweise eine abgeschnittene Halbkugel, beeinflusst die Abschnittshöhe – die dem Abstand (den Abständen) zwischen der ersten Oberfläche des Wellenleiters und der Basis (den Basen) des Extraktionsmerkmals (der Extraktionsmerkmale) entspricht, signifikant das Beleuchtungsverteilungsmuster. Zum Beispiel erzeugt die Leuchte der 2 eine asymmetrische Verteilung, wenn der Abstand ungefähr 125 μm ist, während die Leuchte eine mehr symmetrische Verteilung erzeugt, wenn der Abstand ungefähr 600 μm ist. In anderen Ausführungsformen kann eine Veränderung des Abstands zu einer „Spot Light”, einer „Lambert'schen” oder einer „Wand Wasch-” Beleuchtungsverteilung führen. Eine andere Erwägung bei der Konstruktion von derartigen Extraktoren ist die primäre Richtung, in die sich das Licht durch den Wellenleiter ausbreitet. In einem extremen Vergleich kann ein quadratischer Wellenleiter, der von einer einzelnen Kante beleuchtet wird, ein asymmetrisches Beleuchtungsmuster hervorbringen, wohingegen ein kreisförmiger Wellenleiter, der um dessen Umfang herum beleuchtet wird, ein höchstsymmetrisches Beleuchtungsmuster erzeugen wird. Verschiedene Typen von Lampen und Leuchten, einschließlich diejenigen, die eine dispersive oder Lambert'sche Beleuchtungsverteilung erfordern (zum Beispiel typischerweise Deckenleuchten für eine allgemeine Beleuchtung), kollimierende Verteilungen (zum Beispiel Abwärtsleuchten oder Spotlights) und spezifische Beleuchtungsmuster (zum Beispiel Straßenbeleuchtungen, Architekturbeleuchtung) können unter Verwendung des optischen Wellenleiters und der Extraktionsmerkmale, die hier bereitgestellt werden, realisiert werden.Taken together, a number of factors may affect the illumination distribution emitted by the waveguide. The shape of the extraction feature, together with the distance and pattern of the plurality of extraction features, affect the extraction efficiency, the amount of light emitted from the first surface of the waveguide (the directional characteristic), the brightness, and the illumination of the luminaire. For example, an asymmetrically-shaped extraction feature may be asymmetric Produce illumination distribution. In cases where the geometry of the extractor is representative of a truncated feature, such as a truncated hemisphere, the section height - which affects the distance (s) between the first surface of the waveguide and the base (s) of the extraction feature (FIG Extraction characteristics), significantly matches the illumination distribution pattern. For example, the lamp generates the 2 an asymmetric distribution when the distance is about 125 μm, while the lamp produces a more symmetrical distribution when the distance is about 600 μm. In other embodiments, a change in pitch may result in a "Spot Light", a "Lambertian" or a "Wall Wash" illumination distribution. Another consideration in the construction of such extractors is the primary direction in which the light propagates through the waveguide. In an extreme comparison, a square waveguide illuminated by a single edge may produce an asymmetrical illumination pattern, whereas a circular waveguide illuminated around its circumference will produce a highly symmetric illumination pattern. Various types of lamps and lights, including those requiring dispersive or Lambertian illumination distribution (eg, typically ceiling lights for general lighting), collimating distributions (e.g., downlights or spotlights), and specific lighting patterns (e.g., street lighting, architectural lighting) may be used using the optical waveguide and the extraction features provided herein.

Bezugnehmend wieder auf 12 umfasst die dargestellte Leuchte 50 den Wellenleiter 54, die Extraktionsmerkmale 84, und das Element 108, welche das gleiche Material umfassen, sodass der Brechungsindex konsistent ist. In diesem Fall wird Licht nicht gebrochen, wenn es sich durch die Öffnung 100 bewegt. Im Gegensatz dazu illustriert 13 eine Vielzahl von Extraktionsmerkmalen 84 und ein Element 108 auf einem Wellenleiter 54, wobei das Material des Wellenleiters 54 sich von dem Material der Extraktionsmerkmale 84 und dem Element 108 unterscheidet. In diesem Fall wird Licht, wenn es sich von dem Wellenleiter 54 in die Extraktionsmerkmale 84 hinein ausbreitet, gebrochen. In noch anderen Ausführungsformen kann ein Bereich 126 (13) zwischen Extraktionsmerkmalen 84 nach Anbringung an dem Wellenleiter 54 teilweise oder insgesamt ein anderes Material als Luft umfassen. Zum Beispiel kann das Material einen Brechungsindex aufweisen, der sich signifikant von demjenigen des Wellenleiters 54 und des Elements 108 unterscheidet. Noch weiter kann der Brechungsindex des Elements 108 anders sein als derjenige des Wellenleiters 54 und/oder der Extraktionsmerkmale 84, um eine Brechung an derartigen Übergängen (Schnittfläche) zu erreichen. In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein eine Brechung zu verwenden, um die Extraktion und die sich ergebende Beleuchtungsverteilung zu steuern.Referring again 12 includes the lamp shown 50 the waveguide 54 , the extraction characteristics 84 , and the element 108 which comprise the same material, so that the refractive index is consistent. In this case, light is not broken when passing through the opening 100 emotional. In contrast illustrated 13 a variety of extraction features 84 and an element 108 on a waveguide 54 , where the material of the waveguide 54 different from the material of the extraction characteristics 84 and the element 108 different. In this case, light will be emitted when it comes from the waveguide 54 in the extraction characteristics 84 spread in, broken. In still other embodiments, an area may be 126 ( 13 ) between extraction features 84 after attachment to the waveguide 54 partially or totally comprising a material other than air. For example, the material may have a refractive index significantly different from that of the waveguide 54 and the element 108 different. Still further, the refractive index of the element 108 be different than the waveguide 54 and / or the extraction characteristics 84 to achieve refraction at such transitions (cut surface). In some embodiments, it may be desirable to use refraction to control the extraction and the resulting illumination distribution.

Andere Parameter, wie die Form, die Dichte und das Material der Extraktionsmerkmale, können ebenfalls verändert werden, um verschiedene Beleuchtungsmuster hervorzubringen. Andere Verfahren zur Erzielung einer gerichteten Lichtextraktion, wie beispielsweise Kombinationen von Brechungsindexunterschieden in dem Wellenleiter oder in Elementen, die an dem Wellenleiter angebracht sind, und Modifikationen der Form des Wellenleiters selbst könnten ebenfalls verwendet werden, um das Beleuchtungsmuster zu verändern. Ferner kann ein mehrschichtiges Schutzmaterial optional an den ersten und zweiten Oberflächen angebracht werden. Diese Schutzmaterial kann während der Verwendung der Leuchte eine Schicht nach der anderen entfernt werden, um eine klare (d. h. transparente) Betrachtungs/Emission-Oberfläche in schmutzbehafteten Arbeitsumgebungen schnell bereitzustellen.Other parameters, such as the shape, density and material of the extraction features, can also be altered to produce different illumination patterns. Other methods of providing directional light extraction, such as combinations of refractive index differences in the waveguide or elements attached to the waveguide, and modifications to the shape of the waveguide itself, could also be used to alter the illumination pattern. Further, a multi-layered protective material may be optionally attached to the first and second surfaces. This protective material may be removed one layer at a time during use of the luminaire to rapidly provide a clear (i.e., transparent) viewing / emission surface in dirty working environments.

Der hohe Grad der Licht-Richtcharakteristik, die durch die richtige Konstruktion der mit Öffnungen versehenen Extraktionsmerkmale ermöglicht wird, eröffnet einen breiten Bereich von potentiellen Beleuchtungsanwendungen. Zum Beispiel kann eine höher gerichtete Emission einem Betrachter ermöglichen auf eine reflektierende Oberfläche durch den Wellenleiter zu blicken, ohne dass seine oder ihre Sicht signifikant durch die Beleuchtung oder das emittierte Licht der Leuchte verdeckt wird. Insbesondere kann ein Betrachter durch die Leuchte auf ein beleuchtetes Gebiet blicken, wie in 1 gezeigt. Zusätzlich kann der Betrachter die Beleuchtung, die sich von der Leuchte ergibt, ohne eine signifikante Helligkeit zu sehen, sehen, sogar während die zweite Oberfläche, von der Licht emittiert wird, für den Betrachter sichtbar ist. Die Leuchte kann auch hohe Lichtgrade von einer Flächenquelle (anstelle einer Punktquelle) bereitstellen, wobei die Lichtquelle verdeckt wird und/oder die direkte Blendung von der Quelle, sowie die reflektierte Blendung weg von den Oberflächen verringert oder beseitigt wird.The high degree of light directivity afforded by the proper construction of the apertured extraction features opens up a wide range of potential lighting applications. For example, higher-level emission may allow a viewer to view a reflective surface through the waveguide without significantly obscuring his or her vision by the illumination or emitted light of the luminaire. In particular, a viewer may look through the luminaire at an illuminated area, as in FIG 1 shown. In addition, the viewer can see the illumination that results from the luminaire without seeing significant brightness, even while the second surface from which light is emitted is visible to the viewer. The luminaire may also provide high levels of light from a surface source (rather than a point source), obscuring the light source and / or reducing or eliminating direct glare from the source, as well as reflected glare away from the surfaces.

Das Konzept einer versteckten bzw. verdeckten Beleuchtung mit sichtbarer Beleuchtung, die durch die Licht-Richtcharakteristik ermöglicht wird, findet vielerlei Anwendungen in dem Gebiet der Architektur- und Anzeigebeleuchtung. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform eine Umfassung für ein Kunstwerk einen Glas- oder Acryl-Wellenleiter mit einem linsenförmigen Mikrofeld-Film, der daran gebunden ist, der innerhalb eines Rahmens angebracht ist, umfassen, wobei die Lichtquellen für den Wellenleiter innerhalb des Rahmens angeordnet sind. Der Wellenleiter dient sowohl als Schutz für die Kunst als auch eine Leuchte zum Beleuchten der Kunst in einer Weise, bei der die Lichtquelle nicht evident ist. Licht, das durch den Film in Richtung auf die Kunst extrahiert wird, stellt eine gleichförmige Beleuchtung der Kunst ohne die Verwendung von externen Lichtquellen bereit, während einem Betrachter ermöglicht wird durch das Glas oder den acrylischen Wellenleiter zu blicken. In ähnlicher Weise könnten derartige Ansätze in einer Vielzahl von Anzeigefällen, Aquarien usw. verwendet werden.The concept of hidden illumination with visible illumination enabled by the light directivity has many applications in the field of architectural and display lighting. For example, in one embodiment, a cladding for a work of art may comprise a glass or acrylic waveguide having a lenticular microfilm film bonded thereto which is mounted within a frame, the light sources for the art Waveguides are arranged within the frame. The waveguide serves both as protection for the art and as a luminaire for illuminating the art in a manner in which the light source is not evident. Light extracted through the film toward the art provides uniform illumination of the art without the use of external light sources, while allowing a viewer to peer through the glass or acrylic waveguide. Similarly, such approaches could be used in a variety of display cases, aquariums, etc.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine Leuchte, die eine versteckte Beleuchtung ermöglicht, einen Raum beleuchten. Die Leuchte kann einen Wellenleiter aus einem klaren Material, wie beispielsweise Glas oder Acryl, umfassen, mit Extraktionsmerkmalen, wie beispielsweise dem linsenartigen Mikrofeld-Film, der daran gebunden ist. Ein Feld von LED Elementen können auf einer oder mehreren Kanten des Wellenleiters angeordnet werden. Der Wellenleiter kann eine Dicke von ungefähr 1/8 Zoll aufweisen und kann ungefähr 6 Zoll mal ungefähr 24 Zoll, ungefähr 2 Fuß mal ungefähr 2 Fuß, oder ungefähr 2 Fuß mal ungefähr 4 Fuß sein, obwohl andere Abmessungen je nach Wunsch verwendet werden können. Die Leuchte kann positioniert werden, um eine Beleuchtung für bevorzugte Oberflächen in dem Raum, wie beispielsweise einer Wand, einem Boden, einer Decke bereitstellen und derart angeordnet werden, dass die Beleuchtung von Personen im Raum weg gerichtet ist. In einer Ausführungsform kann eine Leuchte an einer Decke angebracht sein, wobei die Lichtemissionsoberfläche des Wellenleiters auf die Wand hin gerichtet ist. Die Leuchte kann ungefähr zwölf Zoll von der Wand weg sein, so dass die Wand beleuchtet wird. Die Reflexion des Lichts von der Wand beleuchtet einen Abschnitt oder den gesamten Raum, wobei das Erscheinungsbild geweckt wird, dass die Oberflächen ohne irgendeine offensichtliche oder sichtbare Beleuchtungsquelle beleuchtet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Leuchte konstruiert sein, um speziell zugeschnittene und/oder einstellbare Beleuchtungsmuster bereitzustellen. Im Allgemeinen würden derartige Lichtquellen in dem Sinn „indirekt” sein, dass eine Oberfläche beleuchtet wird, während die Beleuchtung vor einer an Sicht versteckt ist. Beispielhafte Anwendungen würden eine Pendelleuchte, eine Seitenbeleuchtung, einen Wandleuchter, eine Deckenbeleuchtung, eine Arbeitsplatzbeleuchtung, eine Bahnbeleuchtung, Bodenlampen etc. umfassen.In another embodiment, a luminaire that allows for hidden lighting can illuminate a room. The luminaire may comprise a waveguide of a clear material, such as glass or acrylic, with extraction features, such as the microfilm lensing film bonded thereto. An array of LED elements may be placed on one or more edges of the waveguide. The waveguide may have a thickness of about 1/8 inch and may be about 6 inches by about 24 inches, about 2 feet by about 2 feet, or about 2 feet by about 4 feet, although other dimensions may be used as desired. The luminaire may be positioned to provide illumination to preferred surfaces in the room, such as a wall, floor, ceiling, and arranged such that the lighting is directed away from people in the room. In one embodiment, a luminaire may be mounted to a ceiling with the light emitting surface of the waveguide directed toward the wall. The lamp may be about twelve inches away from the wall so that the wall is illuminated. The reflection of the light from the wall illuminates a portion or the entire space, awakening the appearance that the surfaces are illuminated without any obvious or visible source of illumination. In other embodiments, the luminaire may be constructed to provide specially tailored and / or adjustable illumination patterns. In general, such light sources would be "indirect" in the sense that a surface is illuminated while the illumination is hidden from view. Exemplary applications would include a pendant lamp, side lighting, sconce, ceiling lighting, workstation lighting, track lighting, floor lamps, etc.

Die Leuchte könnte in einer Vielzahl von anderen Anwendungen verwendet werden. Zum Beispiel erlaubt ein Arbeitslicht, dass die Leuchte verwendet, einem Betrachter die Sichtlinie des Betrachters zu der Lichtverteilung, die von der Leuchte hervorgebracht wird, auszurichten. Das Arbeitslicht beleuchtet eine Fläche, während dem Betrachter ermöglicht wird, direkt durch den Wellenleiter auf die beleuchtete Fläche zu blicken, und nicht um diese herum. Der Betrachter könnte in Merkmale wie beispielsweise gebohrte Löcher oder andere tiefe Öffnungen sehen. Eine derartige Leuchte steht im Gegensatz zu einem herkömmlichen Arbeitslicht, welches notwendigerweise außerhalb der direkten Sichtlinie des Betrachters positioniert werden muss, sodass das Arbeitslicht nicht vollständig das Innere des Lochs oder von anderen tiefen Öffnungen beleuchten würde. Ein weiteres Beispiel ist eine Brille oder Schutzbrillen, die Licht weg von dem Betrachter emittieren, während Licht in die Augen des Betrachters zurückprojiziert wird.The lamp could be used in a variety of other applications. For example, a work light that uses the light allows a viewer to align the line of sight of the viewer with the light distribution produced by the light. The work light illuminates a surface while allowing the viewer to look directly at the illuminated surface through the waveguide and not around it. The viewer might see features such as drilled holes or other deep openings. Such a luminaire is in contrast to a conventional work light, which must necessarily be positioned out of the viewer's direct line of sight so that the work light would not fully illuminate the interior of the hole or other deep openings. Another example is glasses or goggles that emit light away from the viewer while light is projected back into the viewer's eyes.

In einem noch anderen Beispiel könnte eine Leuchte so erscheinen, dass sie eine klare Platte ist, wenn sie von praktischen Positionen innerhalb eines Raumes betrachtet wird, während eine Beleuchtung in Richtung auf eine Wand, eine Decke, einen Schreibtisch, ein Arbeitsplatzbereich oder eine andere Oberfläche oder ein anderes Objekt bereitgestellt wird. Für einen gewöhnlichen Beobachter würde die Leuchte den Eindruck erwecken, dass das Licht mit keiner sichtbaren Quelle erzeugt wird, wobei eine Flexibilität bei der architektonischen Konstruktion, eine ästhetische Verbesserung und eine Verringerung der Blendung bereitgestellt wird. Zusätzliche Anwendungen umfassen einen Gesichtsschutz, eine Schmutzschutz an einer Salatbar, ein Fenster, welches ein äußeres Gebiet ohne die Notwendigkeit für ein externes Beleuchtungssystem und eine externe Verdrahtung beleuchtet, oder ein Sicherheitsfenster, welches für die Personen eines Raums als eine Leuchte erscheint, aber Betrachtern außerhalb des Raums erlaubt nach innen zu sehen. Noch weiter kann die Leuchte an einer Deckenplatte angebracht oder von einer Decke unter Verwendung einer Pendel-Anbringungsvorrichtung abgehängt werden. Jeder Ausführungsform kann piezoelektrischen Materialien und abgehängte Partikeleinrichtungen beinhalten, die entweder einstellbare Extraktionsmerkmale umfassen und/oder den Extraktionsmerkmalen erlauben einstellbar zu sein. Eine derartige Einstellbarkeit würde eine variable Helligkeit und/oder ein variables Beleuchtungsmuster ermöglichen.In yet another example, a luminaire could appear to be a clear panel when viewed from practical locations within a room while illuminated toward a wall, ceiling, desk, workspace, or other surface or another object is provided. For a common observer, the luminaire would give the impression that the light is produced with no visible source, providing flexibility in architectural design, aesthetic enhancement, and reduction in glare. Additional applications include a face shield, a dirt guard on a salad bar, a window that illuminates an outside area without the need for an external lighting system and external wiring, or a security window that appears as a light to the persons of a room, but outside viewers of the room allows to see inside. Still further, the luminaire may be mounted to a ceiling panel or suspended from a ceiling using a pendulum attachment device. Each embodiment may include piezoelectric materials and suspended particulate devices that either include adjustable extraction features and / or allow the extraction features to be adjustable. Such adjustability would allow a variable brightness and / or a variable illumination pattern.

Irgendwelche der hier offenbarten Ausführungsformen können eine Stromversorgungsschaltung mit einem Buck-Regler, einem Boost-Regler, einem Buck-Boost-Regler, eine SEPIC Stromversorgung oder dergleichen umfassen und können eine Treiberschaltung umfassen, wie offenbart in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/291,829, eingereicht am 30. Mai 2014, mit dem Titel „High Efficiency Driver Circuit with Fast Response” von Hu et al. (Cree Aktenzeichen P2276US1, Anwaltsaktenzeichen 034643-000618) oder der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/292,001, eingereicht am 30. Mai 2014, mit dem Titel „SEPIC Driver circuit with Low Input Current Ripple” von Hu et al. (Cree Aktenzeichen P2271US1, Anwaltsaktenzeichen 034643-000616), die hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung sind. Die Schaltung kann ferner mit einer Lichtsteuerung-Schaltungsanordnung verwendet werden, die eine Farbtemperatur von irgendwelchen der hier offenbarten Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Eingabe eines Betrachters steuert, wie in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/292,286, eingereicht am 30. Mai 2014, mit dem Titel „Lighting Fixture Providing Variable CCT” von Pope et al. (Cree Aktenzeichen P2301US1) offenbart ist, die hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist.Any of the embodiments disclosed herein may include a power supply circuit including a buck regulator, a boost regulator, a buck-boost regulator, a SEPIC power supply, or the like, and may include a driver circuit as disclosed in U.S. Patent Application Serial No. 14 / 291,829 . filed on May 30, 2014, entitled "High Efficiency Driver Circuit with Fast Response" by Hu et al. (Cree Serial No. P2276US1, Attorney Docket No. 034643-000618) or US Patent Application Serial No. 14 / 292,001, filed May 30, 2014, entitled "SEPIC Driver Circuit with Low Input Current Ripple" by Hu et al. (Cree reference P2271US1, Attorney Docket No. 034643-000616), which are incorporated herein by reference. The circuit may also be used with light control circuitry that controls a color temperature of any of the embodiments disclosed herein in accordance with the input of a viewer, as in US Patent Application Serial No. 14 / 292,286, filed May 30, 2014 entitled "Lighting Fixture Providing Variable CCT" by Pope et al. (Cree reference P2301US1), which is incorporated herein by reference.

Ferner können irgendwelche der hier offenbarten Ausführungsformen ein oder mehrere Kommunikationskomponenten, die einen Teil der Lichtsteuerung-Schaltungsanordnung bilden, wie beispielsweise eine HF Antenne, die eine HF Energie erfasst, umfassen. Die Kommunikationskomponenten können zum Beispiel eingebaut sein, um der Leuchte zu ermöglichen mit anderen Leuchten und/oder mit einem externen drahtlosen Controller zu kommunizieren, wie in der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/782,040 , eingereicht am 1. Mai 2013, mit dem Titel „Lighting Fixture for Distributed Control” oder der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/932,058, eingereicht am 27. Januar 2014, mit dem Titel „Enhanced Network Lighting” offenbart ist, die beide im Namen des Anmelders der vorliegenden Anmeldung sind und deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung sind. Allgemeiner umfasst die Steuerungs-Schaltungsanordnung wenigstens eine Netzkomponente, eine HF Komponente, eine Steuerkomponente und einen Sensor. Der Sensor, wie beispielsweise ein knopfförmiger Sensor, kann eine Anzeige über Umgebungslichtpegel daran und/oder eine Belegung innerhalb des Raums oder des beleuchteten Gebiets bereitstellen. Ein derartiger Sensor kann in die Lichtsteuerungs-Schaltungsanordnung integriert werden.Further, any of the embodiments disclosed herein may include one or more communication components that form part of the light control circuitry, such as an RF antenna that detects RF energy. The communication components may be incorporated, for example, to allow the luminaire to communicate with other luminaires and / or with an external wireless controller, as in US Pat US Patent Application Serial No. 13 / 782,040 filed on May 1, 2013, entitled "Lighting Fixture for Distributed Control," or US Patent Application Serial No. 61 / 932,058, filed January 27, 2014, entitled "Enhanced Network Lighting," both of which are incorporated herein by reference Names of the assignee of the present application and the disclosures of which are incorporated herein by reference. More generally, the control circuitry includes at least a network component, an RF component, a control component, and a sensor. The sensor, such as a button-shaped sensor, may provide an indication of ambient light levels thereon and / or occupancy within the space or the illuminated area. Such a sensor can be integrated into the light control circuitry.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Die hier offenbarten Extraktionsmerkmale extrahieren Licht aus dem Wellenleiter effizient heraus. Wenigstens einige der hier offenbarten Leuchten sind besonders ausgelegt zur Verwendung in Installationen, wie beispielsweise Vorrichtungen im Freien (zum Beispiel Straßenlampen, Hallenleuchten, Dachleuchten) und Vorrichtungen in Gebäuden (zum Beispiel Abwärtsleuchten, Deckenleuchten, einer Einklapp- oder Ausklapp-Anwendung, einer an einer Oberfläche angebrachte Anwendung auf einer Wand oder einer Decke usw.), die vorzugsweise einen Ausgang der gesamten Leuchte von wenigstens ungefähr 100 Lumen oder größer und in einigen Ausführungsformen eine Gesamtleuchtenausgabe von wenigstens ungefähr 3000 Lumen und in anderen Ausführungsformen eine Gesamtlumenausgabe von ungefähr 10.000 Lumen bis ungefähr 20.000 Lumen erfordern. Zum Beispiel könnte in einigen industriellen und geschäftsmäßigen Beleuchtungsanwendungen, wie beispielsweise einer Lagerbeleuchtung, eine Gesamtlumenausgabe von bis zu 10.000 Lumen gewünscht werden. Ferner weisen die hier offenbarten Leuchten vorzugsweise eine Farbtemperatur von zwischen ungefähr 2500° Kelvin und ungefähr 6200° Kelvin, und in einigen Ausführungsformen zwischen ungefähr 2500° Kelvin und ungefähr 5000° Kelvin, und in anderen Ausführungsformen 2700 oder 3500° Kelvin auf. Wenigstens einige der hier offenbarten Leuchten zeigen auch vorzugsweise einen Wirkungsgrad von wenigstens ungefähr 80 Lumen pro Watt, weiter bevorzugt wenigstens ungefähr 100 und am meisten bevorzugt 120 Lumen pro Watt auf. Ferner zeigen in einigen Ausführungsformen der Wellenleiter oder die Wellenleiter einen optischen Wirkungsgrad von wenigstens ungefähr 80%, vorzugsweise wenigstens 90%, und weiter bevorzugt von wenigstens ungefähr 95% auf. Ferner zeigen wenigstens einige der hier offenbarten Leuchten vorzugsweise einen Gesamtwirkungsgrad (d. h. Licht, extrahiert aus dem Wellenleiter, geteilt durch Licht, injiziert in den Wellenleiter) von wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens ungefähr 80%, und weiter vorzugsweise von wenigstens ungefähr 90% auf. Ein Farbwiedergabeindex (CRI) von wenigstens ungefähr 80 wird vorzugsweise von wenigstens einigen der hier offenbarten Leuchten erreicht, wobei ein CRI von wenigstens ungefähr 88 mehr bevorzugt ist und wenigstens ungefähr 90 am meisten bevorzugt wird. Einige Leuchten zeigen einen CRI von wenigstens ungefähr 90 auf, während ein relativ hoher Wirkungsgrad beibehalten wird. Irgendeine gewünschte besondere Ausgangslichtverteilung, wie beispielsweise eine Schmetterlings-Lichtverteilung, könnte erreicht werden, einschließlich von Aufwärts- und Abwärts-Lichtverteilungen oder nur Aufwärts- oder nur Abwärts-Verteilungen, usw.The extraction features disclosed herein efficiently extract light from the waveguide. At least some of the luminaires disclosed herein are particularly adapted for use in installations such as outdoor fixtures (e.g., street lamps, hall lights, roof lights) and fixtures in buildings (e.g., down lights, ceiling fixtures, fold-in or fold-out applications, one on one Surface mounted application on a wall or ceiling, etc.), which preferably has an output of the entire luminaire of at least about 100 lumens or greater and in some embodiments a total luminaire output of at least about 3000 lumens and in other embodiments a total lumen output of about 10,000 lumens to about Require 20,000 lumens. For example, in some industrial and business lighting applications, such as storage lighting, a total lumen output of up to 10,000 lumens could be desired. Further, the lights disclosed herein preferably have a color temperature of between about 2500 ° Kelvin and about 6200 ° Kelvin, and in some embodiments between about 2500 ° Kelvin and about 5000 ° Kelvin, and in other embodiments 2700 or 3500 ° Kelvin. At least some of the luminaires disclosed herein also preferably exhibit an efficiency of at least about 80 lumens per watt, more preferably at least about 100, and most preferably 120 lumens per watt. Further, in some embodiments, the waveguide or waveguides exhibit an optical efficiency of at least about 80%, preferably at least 90%, and more preferably at least about 95%. Further, at least some of the luminaires disclosed herein preferably exhibit an overall efficiency (i.e., light extracted from the waveguide divided by light injected into the waveguide) of at least 70%, preferably at least about 80%, and more preferably at least about 90%. A color rendering index (CRI) of at least about 80 is preferably achieved by at least some of the luminaires disclosed herein, with a CRI of at least about 88 being more preferred and at least about 90 being most preferred. Some lights exhibit a CRI of at least about 90, while maintaining a relatively high efficiency. Any desired particular output light distribution, such as a butterfly light distribution could be achieved, including up and down light distributions or just up or down distributions, etc.

Wenn man eine relativ kleine Lichtquelle verwendet, die in eine breite (zum Beispiel Lambert'sche) Winkelverteilung emittiert (was normalerweise der Fall für LED-gestützte Lichtquellen ist), erfordert die Erhaltung der Etendue, wie allgemein in dem Fachwissen verstanden wird, ein optisches System mit einer großen Emissionsfläche, um eine schmale (kollimierte) Winkellichtverteilung zu erzielen. Für den Fall von parabolischen Reflektoren muss eine große Optik somit allgemein hohe Kollimationsgrade erzielen. Damit eine große Emissionsfläche in einer kompakteren Konstruktion erzielt wird, stützt sich der Stand der Technik auf die Verwendung von Fresnel Linsen, die brechende optische Oberflächen verwenden, um das Licht auszurichten und zu sammeln. Fresnel Linsen sind jedoch der Art nach allgemein planar und eignen sich deshalb nicht gut für eine Umleitung von Licht mit einem weiten Winkel, das von der Quelle ausgesendet wird, was zu einem Verlust des optischen Wirkungsgrads führt. Im Gegensatz dazu wird in dem hier beschriebenen Ausführungsformen Licht in die Optik gekoppelt, wobei vorwiegend TIR für eine Umleitung und Kollimation verwendet wird. Diese Kopplung ermöglicht, dass der vollständige Bereich einer winkelmäßigen Emission von der Quelle, einschließlich von weitwinkligem Licht, umgeleitet und kollimiert wird, was zu einem höheren optischen Wirkungsgrad mit einem kompakteren Formfaktor führt. Ein Beispiel eines Wellenleiters mit einer hohen Effizienz in einem kompakten Formfaktor ist in der U.S. Patentanmeldung mit der Nummer 13/839,949 beschrieben, die am 15. März 2013 eingereicht wurde, mit dem Titel „Optical Waveguide and Lamp Including Same” (Cree Aktenzeichen Nummer P1961US1).Using a relatively small light source that emits in a broad (eg Lambertian) angular distribution (which is normally the case for LED based light sources), preserving the etendue, as is well understood in the art, requires an optical System with a large emission area to achieve a narrow (collimated) angular light distribution. In the case of parabolic reflectors, a large optic thus generally has to achieve high levels of collimation. In order to achieve a large emission area in a more compact design, the prior art relies on the use of Fresnel lenses that use refractive optical surfaces to align and collect the light. However, Fresnel lenses are generally planar in nature and therefore are not well suited to redirecting light at a wide angle emitted by the source, resulting in a loss of optical efficiency. In contrast, in the embodiments described herein, light is coupled into the optic, predominantly using TIR for redirection and collimation. This coupling allows the full range of angular emission from the source, including wide angle light, to be redirected and collimated, resulting in higher optical efficiency with a more compact form factor. An example of a waveguide with high efficiency in a compact form factor is disclosed in U.S. Pat. Patent Application No. 13 / 839,949 filed Mar. 15, 2013, entitled "Optical Waveguide and Lamp Including Same" (Cree Serial Number P1961US1).

In wenigstens einigen der vorliegenden Ausführungsformen ist die Verteilung und Ausrichtung des Lichts innerhalb des Wellenleiters besser bekannt und somit wird das Licht in einer kontrollierten Weise gesteuert bzw. kontrolliert und extrahiert. In standardmäßigen optischen Wellenleitern springt das Licht durch den Wellenleiter vor und zurück. In den vorliegenden Ausführungsformen wird das Licht so weit wie möglich über einem Durchlauf durch den Wellenleiter extrahiert, um Verluste zu minimieren.In at least some of the present embodiments, the distribution and orientation of the light within the waveguide is better known and thus the light is controlled and extracted in a controlled manner. In standard optical waveguides, the light bounces back and forth through the waveguide. In the present embodiments, the light is extracted as much as possible over one pass through the waveguide to minimize losses.

In einigen Ausführungsformen mag der Wunsch bestehen die Lichtstrahlen derart zu steuern, dass wenigstens einige der Lichtstrahlen kollimiert werden, aber in den gleichen oder anderen Ausführungsformen kann auch der Wunsch bestehen sämtliche oder andere der Lichtstrahlen zu steuern, um deren Winkeldispersion zu erhöhen, sodass das Licht nicht kollimiert wird. In einigen Ausführungsformen könnte der Wunsch bestehen auf schmale Bereiche zu kollimieren, während in anderen Fällen der Wunsch bestehen mag, genau das Gegenteil vorzunehmen.In some embodiments, there may be a desire to control the light rays to collimate at least some of the light rays, but in the same or other embodiments, it may be desirable to control all or other of the light rays to increase their angular dispersion so that the light is not collimated. In some embodiments, there may be a desire to collimate on narrow areas, while in other cases there may be a desire to do exactly the opposite.

Sämtliche Bezugnahmen, einschließlich von Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente, die hier angegeben sind, sind hier durch Bezugnahme zum gleichen Ausmaß Teil der vorliegenden Anmeldung, als ob eine Bezugnahme individuell und speziell so angezeigt wurde, als ob sie in ihrer Gesamtheit hier aufgeführt wären.All references, including publications, patent applications and patents, are hereby incorporated by reference to the same extent as if the application were individually and specifically indicated as if they were listed in their entirety herein.

Die Verwendung der Begriffe „ein” und „eine/einer” und „der/die/das” und ähnliche Bezugnahmen im Kontext einer Beschreibung der Ausführungsformen sind so gedacht, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural abdecken, außer wenn dies anders hier angegeben ist oder sich dem Kontext deutlich entnehmen lässt. Eine Angabe von Bereichen von Werten, die hier gemacht werden, sind lediglich so gedacht, dass sie als ein abgekürztes Verfahren zur individuellen Bezugnahme auf jeden getrennten Wert, der in den Bereich fällt, dienen, außer wenn dies hier anders angegeben ist, und jeder getrennte Wert ist in die Beschreibung eingebaut, als ob er einzeln hier angegeben wäre. Sämtliche Verfahren, die hier beschrieben werden, können in irgendeiner geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden, außer wenn dies hier anders angezeigt ist oder wenn dies gegensätzlich deutlich dem Kontext entnehmbar ist. Die Verwendung von irgendwelchen und sämtlichen Beispielen oder einer beispielhaften Sprache (zum Beispiel „wie”), die hier angeführt werden, dient lediglich zum besseren Verständnis der Offenbarung und stellt keine Beschränkung für den Schutzumfang der Offenbarung dar. Kein Wortlaut in der Beschreibung sollte so konstruiert werden, dass er irgendein Element als wesentlich für die Praxis der Offenbarung anzeigt.The use of the terms "a" and "one" and "the" and similar references in the context of a description of the embodiments is intended to cover both the singular and the plural, unless otherwise stated herein is given or can be clearly seen from the context. An indication of ranges of values made herein is merely intended to serve as an abbreviated method of individual reference to any discrete value falling within the range, unless otherwise noted, and each separate Value is built into the description as if it were specified here individually. All of the methods described herein may be performed in any suitable order, except as otherwise indicated herein or as otherwise clearly understood from context. The use of any and all examples or exemplary language (for example, "such") set forth herein is merely for the better understanding of the disclosure and does not limit the scope of the disclosure. No words in the description should be construed that way be that he indicates any element as essential to the practice of the disclosure.

Zahlreiche Modifikationen der vorliegenden Offenbarung werden Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet im Hinblick auf die voranstehende Beschreibung offensichtlich sein. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Ausführungsformen nur beispielhaft sind und nicht als Beschränkung für den Umfang der Offenbarung gedacht sind.Numerous modifications of the present disclosure will be apparent to those of ordinary skill in the art in light of the foregoing description. It should be understood that the illustrated embodiments are exemplary only and are not intended to be limiting on the scope of the disclosure.

Claims (32)

Leuchte, umfassend: einen optischen Wellenleiter mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt; eine Lichtquelle, die zu dem optischen Wellenleiter gehört; wobei wenigstens ungefähr 80% von Licht, das von der Lichtquelle erzeugt wird, von dem Wellenleiter in eine Beleuchtungsverteilung gerichtet wird, die von der ersten Oberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wird.Luminaire comprising: an optical waveguide having a first surface and a second surface opposite to the first surface; a light source associated with the optical waveguide; wherein at least about 80% of light generated by the light source is directed by the waveguide into an illumination distribution emitted from the first surface of the optical waveguide. Leuchte nach Anspruch 1, wobei wenigstens ungefähr 90% des Lichts von der ersten Oberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wird.The luminaire of claim 1, wherein at least about 90% of the light is emitted from the first surface of the optical waveguide. Leuchte nach Anspruch 1, wobei wenigstens ungefähr 95% des Lichts von der ersten Oberfläche des optischen Wellenleiters emittiert wird.A luminaire according to claim 1, wherein at least about 95% of the light is emitted from the first surface of the optical waveguide. Leuchte nach Anspruch 3, wobei der optische Wellenleiter einen optischen Wirkungsgrad von wenigstens 90% aufweist.Luminaire according to claim 3, wherein the optical waveguide has an optical efficiency of at least 90%. Leuchte nach Anspruch 3, wobei der optische Wellenleiter einen optischen Wirkungsgrad von wenigstens 95% aufweist.A luminaire according to claim 3, wherein the optical waveguide has an optical efficiency of at least 95%. Leuchte nach Anspruch 1, wobei der Wellenleiter eine Vielzahl von Extraktionsmerkmalen umfasst, die auf der ersten Oberfläche angeordnet sind.The luminaire of claim 1, wherein the waveguide comprises a plurality of extraction features disposed on the first surface. Leuchte nach Anspruch 6, wobei jedes Extraktionsmerkmal eine äußere Oberfläche, die sich zwischen einer Öffnung angrenzend zu der ersten Oberfläche des Wellenleiters und einer Basis gegenüberliegend zu der Öffnung erstreckt, umfasst und wobei die äußere Oberfläche angrenzend zu der ersten Oberfläche des Wellenleiters unterschnitten ist. The luminaire of claim 6, wherein each extraction feature comprises an outer surface extending between an opening adjacent the first surface of the waveguide and a base opposite the opening, and wherein the outer surface is undercut adjacent to the first surface of the waveguide. Leuchte nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Extraktionsmerkmalen ein erstes Extraktionsmerkmal mit einer ersten Höhe und ein zweites Extraktionsmerkmal mit einer zweiten Höhe, die sich von der ersten Höhe unterscheidet, umfasst.A luminaire according to claim 7, wherein the plurality of extraction features comprises a first extraction feature having a first height and a second extraction feature having a second height different from the first height. Leuchte nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Extraktionsmerkmalen ein erstes Extraktionsmerkmal mit einem ersten Öffnungsdurchmesser und ein zweites Extraktionsmerkmal mit einem zweiten Öffnungsdurchmesser, der sich von dem ersten Öffnungsdurchmesser unterscheidet, umfasst.The luminaire of claim 7, wherein the plurality of extraction features comprises a first extraction feature having a first orifice diameter and a second extraction feature having a second orifice diameter different than the first orifice diameter. Leuchte nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Extraktionsmerkmalen ein erstes Extraktionsmerkmal mit einem ersten Basisdurchmesser und ein zweites Extraktionsmerkmal mit einem zweiten Basisdurchmesser, der sich von dem ersten Basisdurchmesser unterscheidet, umfasst.The luminaire of claim 7, wherein the plurality of extraction features comprises a first extraction feature having a first base diameter and a second extraction feature having a second base diameter different than the first base diameter. Leuchte nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Extraktionsmerkmalen in einem hexagonalen Feld angeordnet ist.A luminaire according to claim 6, wherein the plurality of extraction features are arranged in a hexagonal field. Leuchte, umfassend: einen Wellenleiter mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei der Wellenleiter ein Extraktionsmerkmal, das auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, umfasst; und eine Lichtquelle, die zu dem Wellenleiter gehört; wobei Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, durch den Wellenleiter in eine Beleuchtungsverteilung gerichtet wird, die von der ersten Oberfläche des Wellenleiters emittiert wird; und wobei der Wellenleiter optisch transparent ist, so dass die Beleuchtungsverteilung entlang einer Sichtlinie durch den Wellenleiter, die sich von der zweiten Oberfläche zu der ersten Oberfläche erstreckt, sichtbar ist.Luminaire comprising: a waveguide having a first surface and a second surface opposite the first surface, the waveguide comprising an extraction feature disposed on the first surface; and a light source associated with the waveguide; wherein light emitted from the light source is directed by the waveguide into an illumination distribution emitted from the first surface of the waveguide; and wherein the waveguide is optically transparent such that the illumination distribution is visible along a line of sight through the waveguide extending from the second surface to the first surface. Leuchte nach Anspruch 12, wobei wenigstens ungefähr 90% des Lichts, das von der Lichtquelle erzeugt wird, von der ersten Oberfläche des Wellenleiters emittiert wird, und wobei der Wellenleiter einen optischen Wirkungsgrad von wenigstens 90% aufweist.The luminaire of claim 12, wherein at least about 90% of the light generated by the light source is emitted from the first surface of the waveguide, and wherein the waveguide has an optical efficiency of at least 90%. Leuchte nach Anspruch 12, wobei der Wellenleiter eine Helligkeit von weniger als ungefähr 5% des von der Lichtquelle erzeugten Lichts aufzeigt, die entlang der Sichtlinie sichtbar ist.A luminaire according to claim 12, wherein the waveguide exhibits a brightness of less than about 5% of the light generated by the light source, which is visible along the line of sight. Leuchte nach Anspruch 12, wobei das Extraktionsmerkmal eine gekrümmte Form aufweist, die sich zwischen einer Öffnung angrenzend zu der ersten Oberfläche und einer Basis gegenüberliegend zu der Öffnung erstreckt.The luminaire of claim 12, wherein the extraction feature has a curved shape extending between an opening adjacent the first surface and a base opposite the opening. Leuchte nach Anspruch 15, wobei die gekrümmte Form eine äußere Oberfläche aufweist, die bestimmt wird durch iteratives Auftragen von Punkten unter Verwendung einer differenziellen Gleichung.A luminaire according to claim 15, wherein said curved shape has an outer surface determined by iteratively plotting dots using a differential equation. Leuchte nach Anspruch 16, wobei die differenzielle Gleichung diejenige Krümmung der äußeren Oberfläche berechnet, die eine interne Totalreflexion von Licht an der äußeren Oberfläche des Extraktionsmerkmals erzielt.A luminaire according to claim 16, wherein the differential equation calculates that curvature of the outer surface which achieves a total internal reflection of light at the outer surface of the extraction feature. Leuchte nach Anspruch 17, wobei die differenzielle Gleichung eine Steigung, Slope, eines Punkts entlang der äußeren Oberfläche berechnet und umfasst: Slope = – dh / dR = tan(+α) wobei α ein komplementärer Winkel eines maximalen Einfallswinkels, der eine interne Totalreflexion ermöglicht, darstellt; wobei φ durch einen Lichtstrahl, der auf den Punkt mit den Koordinaten (h, R + R0) einfällt, relativ zu einer Kante der Öffnung gegenüberliegend dem Punkt definiert ist, und wobei φ in Übereinstimmung mit folgender Beziehung berechnet wird:
Figure DE112015003118T5_0003
wobei h der Abstand von der ersten Oberfläche des Wellenleiters ist, R0 ein Radius der Öffnung ist, und R ein Abstand von einer Mittellinie des Extraktionsmerkmals zu dem Punkt ist.
The luminaire of claim 17, wherein the differential equation calculates a slope, slope, of a point along the outer surface and comprises: Slope = - dh / dR = tan (+ α) where α represents a complementary angle of maximum incidence angle allowing for total internal reflection; wherein φ is defined by a light beam incident on the point with the coordinates (h, R + R 0 ) relative to an edge of the opening opposite the point, and wherein φ is calculated in accordance with the following relationship:
Figure DE112015003118T5_0003
where h is the distance from the first surface of the waveguide, R 0 is a radius of the aperture, and R is a distance from a centerline of the extraction feature to the point.
Leuchte nach Anspruch 15, wobei die gekrümmte Form eine Höhe von zwischen ungefähr 10 μm und ungefähr 500 μm aufweist.Luminaire according to claim 15, wherein the curved shape has a height of between about 10 microns and about 500 microns. Leuchte nach Anspruch 15, wobei die gekrümmte Form einen ersten Abschnitt angrenzend zu der Öffnung und einen zweiten Abschnitt angrenzend zu der Basis aufweist.The fixture of claim 15, wherein the curved shape has a first portion adjacent to the opening and a second portion adjacent to the base. Leuchte nach Anspruch 20, wobei der erste Abschnitt eine äußere Oberfläche aufweist, die relativ zu der ersten Oberfläche des Wellenleiters unterschnitten ist.Luminaire according to claim 20, wherein the first portion has an outer surface which is undercut relative to the first surface of the waveguide. Leuchte nach Anspruch 20, wobei der zweite Abschnitt eine zylindrische Form aufweist. Luminaire according to claim 20, wherein the second portion has a cylindrical shape. Leuchte nach Anspruch 20, wobei der zweite Abschnitt eine Höhe von zwischen ungefähr 10 μm und ungefähr 100 μm aufweist.Luminaire according to claim 20, wherein the second portion has a height of between about 10 microns and about 100 microns. Leuchte nach Anspruch 12, wobei der Wellenleiter und das Extraktionsmerkmal das gleiche Material umfassen.Luminaire according to claim 12, wherein the waveguide and the extraction feature comprise the same material. Leuchte nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Element, wobei die Basis des Extraktionsmerkmals auf dem Element angeordnet ist.Luminaire according to claim 12, further comprising an element, wherein the base of the extraction feature is arranged on the element. Leuchte nach Anspruch 25, wobei das Element aus einem Material besteht, gewählt aus der Gruppe eines Films, eines Glases, eines Polyesters und eines Acryls.A luminaire according to claim 25, wherein said element is made of a material selected from the group consisting of a film, a glass, a polyester and an acrylic. Leuchte nach Anspruch 12, wobei ein Bondmerkmal, das oben an der Öffnung gebildet ist, während einer Verbindung des Extraktionsmerkmals mit der Lichtemissionsoberfläche des Wellenleiters versetzt wird.A luminaire according to claim 12, wherein a bonding feature formed at the top of the aperture is displaced with the light emitting surface of the waveguide during connection of the extraction feature. Leuchte nach Anspruch 12, wobei die Leuchte eine asymmetrische Beleuchtungsverteilung erzeugt.Luminaire according to claim 12, wherein the luminaire generates an asymmetrical illumination distribution. Leuchte nach Anspruch 12, wobei die Leuchte einen Gesamtwirkungsgrad von wenigstens 90% aufweist.Luminaire according to claim 12, wherein the luminaire has an overall efficiency of at least 90%. Leuchte, umfassend: ein Gehäuse; ein LED Element, das in dem Gehäuse angeordnet ist; einen Wellenleiter mit einer Lichtemissionsoberfläche, die in dem Gehäuse angrenzend zu dem LED Element angeordnet ist; und ein Extraktionsmerkmal, das auf der Lichtemissionsoberfläche des Wellenleiters angeordnet ist; wobei das Extraktionsmerkmal eine gekrümmte Form aufweist, die sich zwischen einer Öffnung angrenzend zu der Lichtemissionsoberfläche und einer Basis gegenüberliegend zu der Öffnung erstreckt.Luminaire comprising: a housing; an LED element disposed in the housing; a waveguide having a light emitting surface disposed in the housing adjacent to the LED element; and an extraction feature disposed on the light emission surface of the waveguide; wherein the extraction feature has a curved shape extending between an opening adjacent to the light emitting surface and a base opposite to the opening. Leuchte nach Anspruch 30, wobei das LED Element in einem ersten Ende des Gehäuses angeordnet ist, und wobei sich der Wellenleiter aus einem zweiten Ende des Gehäuses gegenüberliegend zu dem ersten Ende heraus erstreckt.The luminaire of claim 30, wherein the LED element is disposed in a first end of the housing, and wherein the waveguide extends out of a second end of the housing opposite to the first end. Leuchte nach Anspruch 31, wobei das LED Element entlang einer Kopplungsoberfläche des Wellenleiters angeordnet ist.Luminaire according to claim 31, wherein the LED element is arranged along a coupling surface of the waveguide.
DE112015003118.9T 2014-07-03 2015-05-21 Waveguide with unidirectional illumination Pending DE112015003118T5 (en)

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US11442219B2 (en) 2019-03-05 2022-09-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Frustrum reflector plate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001002772A1 (en) * 1999-07-01 2001-01-11 3M Innovative Properties Company Display assembly having a front light guide
US8033706B1 (en) * 2004-09-09 2011-10-11 Fusion Optix, Inc. Lightguide comprising a low refractive index region
EP2018263B1 (en) * 2006-05-18 2017-03-01 3M Innovative Properties Company Process for making light guides with extraction structures
US7791683B2 (en) * 2007-11-19 2010-09-07 Honeywell International Inc. Backlight systems for liquid crystal displays
WO2011004306A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Free form lighting module
US9075179B2 (en) * 2009-09-14 2015-07-07 Unipixel Displays, Inc. Light-extraction graphics film
US20130317784A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Jiandong Huang Method for the Design of Uniform Waveguide Light Extraction

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