專利名稱：光束整形光學堆疊、光源以及燈具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提供光束整形的光學堆疊。
背景技術：
有機發(fā)光裝置(OLED)是朗伯光發(fā)射體，并且因此，它們以所有角度發(fā)出光。當這種朗伯光發(fā)射體被用作工作場所(例如，在辦公室的天花板處)的照明時，刺眼可能會成為問題。刺眼是由視場內的明亮區(qū)域產生的感覺。朗伯光發(fā)射體可以在視場內 直接被看到或可以被看作例如在計算機顯示器上的反射。各個國家標準和國際標準被定義以減小不利的刺眼效應。例如，典型準則是，必須將光發(fā)射體或包括發(fā)光發(fā)射體的燈具設計成在高于60°的光發(fā)射角處具有光發(fā)射的強烈減少，使得在大于65°的光發(fā)射角處發(fā)出不大于1000cd/m2的光。光發(fā)射角相對于縱軸被限定。在Hyouk Kwon 等人的 “Microlens Array Film with Full fill factor forenhancing outcoupling efficiency from OLED lighting”(固態(tài)傳感器、致動器和微系統(tǒng)會議2007換能器2007國際，2007年6月10日至14日，第1091-1094頁)中，已經討論了用于將來自OLED光的更好的出稱合(outcoupling)的解決方案。本文公開了一種具有應被光學耦合到OLED的發(fā)光表面的微透鏡陣列(MLA)的片材。具有MLA的OLED無法實現(xiàn)典型的刺眼規(guī)范。在專利申請W02005/083317AI中，公開了一種半透明的照明面板，該照明面板在發(fā)光表面處具有特定形狀的突起部，該突起部防止光以相對小的角度發(fā)射到該面板的平面從而防止刺眼。該突起部具有角錐形狀或圓錐形狀。半透明的照明面板的大致與發(fā)光表面相對的表面接收來自光發(fā)射體的光并且可以是大致平坦的。因此，不用所引用的文章的MLA片材來層壓0LED，而是用所引用的專利申請的半透明的照明面板來層壓OLED以防止刺眼并獲得光的更佳的出耦合似乎是合乎邏輯的。預期的是，如微透鏡那樣，該突起部輔助光的出耦合，并且該特定形狀的突起部防止光以相對小的角度發(fā)射到該面板的平面。然而，在評估中，已發(fā)現(xiàn)，具有該特定形狀的突起部的片材的光束整形效應在該配置中消失，并且用所引用的專利申請的半透明的照明面板所層壓的OLED仍存在刺眼問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于與光發(fā)射體一起使用的光學結構，使得在相對大的光發(fā)射角處比在相對小的光發(fā)射角處發(fā)出更少的光。光發(fā)射角被相對于光發(fā)射體的發(fā)光表面的法線限定。本發(fā)明的第一方面提供如權利要求I中所述的光束整形光學堆疊。本發(fā)明的第二方面提供如權利要求11中所述的光源。本發(fā)明的第三方面提供如權利要求15中所述的燈具。有利的實施例在從屬權利要求中被限定。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光束整形光學堆疊被光學耦合到光發(fā)射體的發(fā)光表面。該光束整形光學堆疊包括第一透光層和第二透光層。該第二透光層包括第一側，其被光學率禹合到該第一透光層以接收來自該第一透光層的光。該第二透光層進一步包括第二側，其大致與該第一側相對以將所接收的光發(fā)射到另一光學介質中。該第二透光層進一步包括在第二側處的幾何結構，以獲得隨著相對于該第一側的法線增加的光發(fā)射角而降低的光發(fā)射；該第一透光層由具有第一折射率的第一材料制成。該第二透光層由具有第二折射率的第二材料制成。該第一折射率低于該第二折射率。本發(fā)明人的見解是，當來自第一側的光透過第二透光層透射到相對第一側的法線具有各種光透射角的第二側時，使第二透光層的光束整形效應減少。由從第一側透射到第二側的光線形成的錐的頂角應受到限制，以便獲得更佳的光束整形效應。這意味著第二透光層內的光的最大光透射角被限制。該光透射角被相對于第一側的法線而限定。進一步注意到，本發(fā)明涉及起源于光發(fā)射體并且經由第一透光層被透射到第二透光層中的光。這不排除來自其它光源的光也透射通過堆疊，例如，經由幾何結構進入堆疊的環(huán)境光。如果光被從具有第一折射率的第一介質透射到具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介質中，則光線被折射。如果第一材料的折射率低于第二材料的折射率，則從 第一透光層被透射到第二透光層的光被折射到垂直于在第一透光層與第二透光層之間的界面的方向中。因此，使在第二透光層中的光的射線角的錐頂角減少。這樣，使第二透光層的光束整形效應提高，并且較少的光相對于第一側的法線以相對大的角度被發(fā)射到另一光學介質中。應注意的是，在第一透光層與第二透光層之間的界面是相對平滑的。因此，第二透光層的第一側是相對平滑的。相對平滑的意味著第一側沒有到致使光散射的程度的突起部和凹部或粗糙度。換言之，界面和該第一側可以由平滑函數(shù)描述，這意味著該函數(shù)可以被求導(differentiated)數(shù)次。應注意的是,并不意味著界面和第一側是平坦平面，該界面和該第一側可以是稍微彎曲的。如果該界面和該第一側是相對平滑的，則從第一折射層被透射到第二折射層的光被以適當受控制的方式折射而無散射，并且因此，在第二透光層內獲得射線角的界限清楚的錐。如果在光源的發(fā)光表面上使用了光束整形光學堆疊時，則這在刺眼減少的背景下是有利的。這樣的光源的發(fā)光表面可以是相對大的。如果第一透光層被光學耦合到光源的發(fā)光表面時，則在相對于光源的發(fā)光表面形成相對小的角度的光發(fā)射角處的光的發(fā)射得以避免。因此，區(qū)域光源可以以相對高的光強度發(fā)光，而同時刺眼保持在典型的規(guī)范下。第一透光層和第二透光層可以透射光。光的透射意味著在第一側處進入該層的光的至少一部分至少在第二側處離開該層。因此，第一透光層和/或第二透光層可以是完全或部分半透明的和/或完全或部分透明的。第二透光層在第二側處具有幾何結構，這意味著第二側不是大致平坦的表面并且包括可以由幾何形狀描述或限定的結構。在第二透光層的第二側處發(fā)射的光被發(fā)射到另一光學介質中。另一光學介質是光束整形光學堆疊的周圍的光學介質，并且因此，在特定應用中，另一光學介質是光束整形光學堆疊的周圍的光學介質。如果光發(fā)射體和光束整形光學堆疊的組合被使用，則例如，在辦公室環(huán)境中，另一光學介質是空氣。然而，另一光學介質的實施例并不限于空氣。如果光發(fā)射體和光束整形光學堆疊的組合在水下應用中被使用，則另一光學介質可以是水。此外，在本發(fā)明的上下文中，對術語“發(fā)出光”的使用并不排外地限于光源。發(fā)光以向外發(fā)送光的意義被使用。因此，在第二透光層的第二側處，光被向外發(fā)送到另一光學介質中。光束整形光學堆疊可以是光束整形光學箔材、光束整形光學片、或直接在光源的發(fā)光表面的頂部上制造的堆疊。光束整形光學箔材可以通過將第一材料制的箔材膠合到第二材料制的箔材而制造，該第二材料包括已經在第二側處的幾何結構。光束整形光學片可以通過將第一材料片光學耦合到第二材料片并且隨后將該幾何結構沖壓到第二透光層中而制成。堆疊可通過例如如下方式而直接制造在光發(fā)射體的發(fā)光表面的頂部上將一層第一材料旋涂在光發(fā)射體的發(fā)光表面上，接著使用一層第二材料旋涂該光發(fā)射體，最后將幾何結構沖壓到第二透光層的第二側中。光束整形光學堆疊是相對薄的，這意味著光束整形光學堆疊的被限定在垂直于第一側的方向上的厚度小于該堆疊的第一側的長度和寬度。此外，光束整形光學堆疊可以是大致平坦的，這在本發(fā)明的上下文中意味著，光束整形光學堆疊可以大致遵循假想平面，但是該光束整形光學堆疊在第二側處仍具有幾何結構。然而，在其它實施例中，光束整形光學堆疊(例如，當被應用到具有彎曲的發(fā)光表面的光發(fā)射體時)可以是彎曲的。 在一實施例中，第一透光層與第二透光層的第一側直接接觸。在該文件的上下文中，直接接觸包括至少在第一透光層與第二透光層的第一側之間不存在空氣間隙。如果這些層直接接觸，則光學耦合是最佳的。然而，粘合劑或結合層可以被設置在第一透光層與第二透光層的第一側之間，并且也可以被設置在光發(fā)射體的發(fā)光表面與第一透光層之間。在另一實施例中，在第二折射率和第一折射率之間的比率高于I. 41。如果該比率大于I. 41，在第二透光層中的光發(fā)射角的錐相對于第一側的法線具有45度的最大光透射角。本發(fā)明人的見解是，在第二透光材料中的光發(fā)射角的錐相對于第一側的法線的最大光透射角應不大于45度，以在第二透光層的第二側處獲得被發(fā)射到的光束整形光學堆疊的周圍中有利的對光的光束整形。在另一實施例中，第一折射率低于I. 4。低于I. 4的折射率是相對低的折射率。如果第一材料具有這樣的低折射率，則相對易于找到用于第二材料的具有較高折射率的材料，并且因此，被從第一側透射到第二側的光的光透射角的錐頂角被限制到特定角度，并且獲得更佳的光束整形效應。在一實施例中，第一材料包括無定形含氟聚合物。包括無定形含氟聚合物的材料通常具有相對低的折射率。如前面所討論的，相對低的折射率是低于I. 4的折射率。應注意的是，其它材料可以被包括在第一透光層中。在本發(fā)明的上下文中的第一材料的主要特性是，該第一材料是透光的并具有相對低的折射率。在另一實施例中，第二折射率高于I. 8。大于I. 8的折射率是相對大的折射率。如果第二材料具有這樣的折射率，則相對易于找到用于第一材料的具有較低折射率的材料，并且因此，被從第一側透射到第二側的光的光透射角的錐頂角被限制到特定角度，并且獲得更佳的光束整形。在一實施例中，第二材料包括聚合物，該聚合物包括TiO2納米顆粒。包括材料TiO2的納米顆粒的材料通常具有相對高的折射率。如前面所討論的，相對大的折射率是高于I. 8的折射率。應注意的是，其它材料可以被包括在第二透光層中。在本發(fā)明的上下文中，第二材料的主要特性是，該第二材料是透光的并具有相對大的折射率。在一實施例中，幾何結構包括突起部，這些突起部延伸遠離第二透光層并且伸出進入另一光學介質中。如果幾何結構包括突起部，被透射到另一光學介質中的光主要地以相對靠近第一側的法線的角度被透射。這防止不利的刺眼效應。應注意的是，幾何結構可以包括多個突起部，這些突起部中的每一個的基部觸及多個鄰接的突起部的基部，使得第二透光層的整個第二側包括突起部。然而，這些突起部可以被布置在第二透光層的第二側處，使得小間隔存在于這些突起部的基部之間。在一有利的實施例中，突起部的基部的截面不大于O. 4x0. 4 mm。如果突起部是相對小的,貝U第二透光層可以是相對薄的,例如，比O. 5mm更薄。在進一步的實施例中，這些突起部具有大致圓錐形狀或大致角錐形狀。這些突起部的基部比這些突起部的頂點更加靠近于第一側。這樣的形狀的突起部已被證明用以提供有利的光束整形效應，使得防止被透射到另一光學介質的光相對于光束整形光學堆疊的法線以相對大的角度被透射。應注意的是，這些突起部可以具有稍微不同于角錐或圓錐的形狀。例如，圓錐或角錐的頂點可以包括延伸到突起部的凹部。如果這些突起部在頂點中具有凹部，則當有人必須觸及光束整形光學堆疊的第二側時，該光束整形光學堆疊不具有不方便的鋒利的突起部，并且第二透光層可以更薄。
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在一進一步的實施例中，該突起部的錐頂角是在從90°至110°范圍內的角度。在一實際的實施例中，該角度是在從95°至105°的另一范圍內。具有這樣的錐頂角的突起部，當被用在具有相對高的折射率的第二透光層中時，提供相對良好的光束整形效應。在一進一步的實施例中，光束整形光學堆疊進一步包括一個或多個附加透光層，該一個或多個附加透光層被置于第一透光層與第二透光層之間。該一個或多個附加層允許從第一透光層朝第二透光層的光透射。該一個或多個附加透光層的折射率大于第一折射率且小于第二折射率。在一實際的實施例中，將附加層置于第一透光層與第二透光層之間是有用的。這樣的附加層可以是透明的粘合劑、或結合層、或在另一實施例中僅允許在特定波長范圍內的光透射的濾色鏡。如果該一個或多個附加層的折射率是在由第一折射率和第二折射率限制的范圍內，則在第二光透射層內最大光透射角的減小的效應不降低，并且因此仍舊獲得了刺眼降低的效應。該最大光透射角被相對于第一側的法線而限定。對附加層的使用具有對光的額外吸收的風險。如前面所討論的，在該堆疊的層之間的界面可以是相對平滑的以防止光的非期望的折射和散射。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了包括光發(fā)射體和本發(fā)明的第一方面的光束整形光學堆疊的光源。該光束整形光學堆疊的第一透光層被光學耦合到該光發(fā)射體的發(fā)光表面。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光源具有與本發(fā)明的第一方面的光束整形光學堆疊類似的效果和實施例。光束整形光學堆疊和光發(fā)射體的組合的進一步效應是來自光發(fā)射體的光的更佳的出耦合。具有發(fā)光表面的光發(fā)射體并不經由發(fā)光表面發(fā)出所有的光，因為全內反射的結果(TIR),—部分光被捕捉在光發(fā)射體中。如果光發(fā)射體層壓有光束整形光學堆疊,則該光發(fā)射體的發(fā)光表面不再相鄰于空氣，但是該發(fā)光表面相鄰于最可能具有高于空氣的折射率的材料，并且因此，較少的光遭受TIR。隨后，第二透光層的幾何結構將由第二透光層接收的光的絕大部分大致耦合到另一光學介質中。在一實施例中，第一透光層的第一側被光學耦合到第二透光層，并且第一層透射層的大致與第一層透射層的第一側相對的第二側被光學耦合到光發(fā)射體的發(fā)光表面。在一實施例中，第一透光層與光發(fā)射體的發(fā)光表面直接接觸。如前面所提及的，直接接觸意味著在發(fā)光表面與第一透光層之間沒有空氣間隙。借助于直接接觸，獲得了更佳的光f禹合。在一進一步的實施例中，在第一透光層與光發(fā)射體以發(fā)光表面之間的界面被結構化或粗糙化用以增加光從發(fā)射體到光束整形光學堆疊中的出耦合。被結構化或粗糙化的界面是如下界面該界面的子區(qū)域相對于預先定義的參考軸具有多個不同的角度。例如，發(fā)光表面可以包括多個突起部，并且第一透光層具有多個容納該多個突起部的凹部。在兩個層之間的這樣的界面產生來自光發(fā)射體的光的更佳的出耦合。在一實施例中，光發(fā)射體是有機發(fā)光裝置(OLED)。OLED是大致朗伯光發(fā)射體。通過用光束整形光學堆疊層壓OLED，OLED和光束整形光學堆疊的組合相對于OLED的發(fā)光表面的法線以相對大的光發(fā)射角發(fā)出相對小部分的發(fā)射光。此外，OLED被制造在基底上，該基底常常是玻璃并且常常充當OLED的光出射窗，并且因此，當該基底相鄰于空氣時，在OLED的光產生層中產生的光的相對大的一部分因為全內反射(TIR)而被捕捉在OLED中。通過將光束整形光學堆疊應用到發(fā)光表面，更大的光量被從OLED出耦合到光束整形光學堆疊中。應注意的是，如果第一透光層的第一折射率大致等于或大于OLED被制造在其上的基底·的折射率，則獲得最佳的出耦合。然而，第一折射率必須低于第二折射率，并且因此，預期第一折射率低于基底的折射率，并且因此可以獲得次最佳(sub-optimal)的出耦合。但是，只要第一折射率大于I (I為空氣的折射率)，出耦合就仍然比在OLED發(fā)出光到空氣中的情形更佳。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了包括根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光源的燈具。該燈具提供與光源類似的實施例，并且具有與根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光源的實施例類似的效
果O本發(fā)明的這些和其它方面從下文中描述的實施例變得明顯并且將參照這些實施例來闡明。本領域的技術人員應了解，上述本發(fā)明的實施例、實現(xiàn)方式、和/或方面中的兩個或更多個，可以以被視為有用的任何方式來組合。對光源的和/或對燈具的修改和變型，對應于所描述的光束整形光學堆疊的修改和變型，在本描述的基礎上可由本領域的技術人員執(zhí)行。


在附圖中
圖Ia不意性地不出光束整形光學箔材的一實施例的截面，
圖Ib不意性地不出光束整形光學箔材的另一實施例的截面，
圖2示意性地示出光源的一實施例，
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光源的光發(fā)射輪廓的圖表，以及 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三方面的燈具的一實施例。應注意的是，在不同的圖中由相同的附圖標記表示的物件具有相同的結構特征和相同的功能，或是相同的信號。其中已經解釋了這樣的物件的功能和/或結構，沒有必要在詳細描述中重復解釋這樣的物件。這些圖純粹是圖解并且不按比例繪制。特別是為了清楚，夸大了一些尺寸。
具體實施例方式光束整形光學箔材100的第一實施例在圖I中示出。第一透光層120和第二透光層118的堆疊108形成光束整形光學箔材100。第二透光層118具有第一側110和大致與第一側110相對的第二側106。第一側110被光學耦合到第一透光層120。在示出的實施例中，第一透光層120與第二透光層118的第一側110直接接觸,這意味著第二透光層118被布置在第一透光層120上。在兩個層118、120之間沒有空氣間隙。第二透光層118借助于透光粘合劑可以被附接到第一透光層120。在其它實施例中，借助于旋轉工藝的沉積，第一透光層120可以被制造在第二光透射118的第一側110上。第二透光層118的第一側110以及第一透光層是大致平坦的。然而，應注意的是，在圖中，光束整形光學箔材100被示出為平行于假想平面的箔材，然而，當該光束整形光學箔材被應用于具有彎曲的發(fā)光表面的光源時，該光束整形光學箔材可以被彎曲。第二透光層118在第二側處106處具有幾何結構116，這意味著第二側106不是大致平坦表面并且包括可以由幾何公式描述或限定的結構。在圖I的示例中，截面被示出，并且因此，表示幾何 結構116的鋸齒線可以是具有重復角錐的結構或具有重復的圓錐突起部的結構的截面。其它幾何結構也可以是可能的，只要它們輔助在第二側106處發(fā)出的光的光束整形即可。幾何結構116防止由第二透光層118接收的來自第一透光層的光118被以相對大的發(fā)射角發(fā)射到的光束整形光學箔材100的周圍中。已經證明，具有在90°至110°范圍內的頂角Θ。的角錐或圓錐形狀的突起部的幾何結構116提供有利的光束整形效應，使得在第二側106處被發(fā)射的大部分光僅以相對小的光發(fā)射角Θ a被發(fā)射并且在相對大的光發(fā)射角Θ b處不被發(fā)射或以減少的強度發(fā)射。發(fā)射角的概念在圖I的頂部處示出。假想線114被繪制，其大致平行于光束整形光學箔材100，具體地，其大致平行于第二透光層118的第一側110。假想線114的法向軸112被限定為光束整形光學箔材100的法向軸112。特定光線的光發(fā)射角是在特定光線與法向軸112之間的角度。第一透光層120由透射光且具有第一折射率的第一材料制造。光的透射意味著在第一側處進入第一透光層120的光的至少一部分在第二側處至少離開第一透光層120。因此，第一透光層120可以是完全或部分半透明的或完全或部分透明的。第二透光層118由也透射光且具有第二折射率的第二材料制造。第二折射率必須高于第一折射率。本發(fā)明人的見解是，如果透過第二透光層118被透射的光線的光發(fā)射角被限制到相對小的錐，則僅獲得第二透光層118的光束整形效應。光發(fā)射角相對于法向軸112被限定。如果第二折射率高于第一折射率，則在第一側110處進入第二透光層118的光線被折射，使得光線的錐頂角被限制。這在圖2的描述中進一步討論。在一實施例中，第一折射率小于I. 4，并且第二折射率大于1.8。因為折射率之間的這樣的差異時，在第二透光材料118內的光線的頂角是相對小的。這產生有利的光束整形效應。在一進一步的實施例中，在第二折射率與第一折射率之間的比率滿足如下條件
第二折射率 _第一折射率，■(I)
如果該比率R具有這樣的高值，則在第二透光材料118內的光線的錐的相對于第一側的法線的最大光透射角小于45°，并且因此，在第二側106處發(fā)射到光束整形光學箔材100的周圍中的光相對于光束整形光學箔材100的法線僅以相對小的光發(fā)射角被射出。第一透光層120包括無定形含氟聚合物。這樣的材料具有相對低的折射率。只要第一折射率是相對小的，其它材料就也可以用在第一透光層中。第二透光材料是具有相對高的折射率的材料。高折射率可以由諸如混合聚酰亞胺的混合材料獲得。在一實施例中，第二透光層118的材料包括聚合物和TiO2納米顆粒。包括聚合物和TiO2納米顆粒的材料可以具有高于I. 8的折射率。通過在第二透光層118中增加小部分的TiO2納米顆粒，可以使第二折射率增加。
在圖Ia的不例中，光束整形光學堆疊108被設置為光束整形光學箔材100。在其它實施例中，堆疊108可以被設置為片材，或堆疊108可以例如經由將這些層旋涂在光發(fā)射體上并在第二透光層中沖壓幾何結構而直接被制造在光發(fā)射體的發(fā)光表面的頂部上。圖Ib提供了光束整形光學箔材122的另一實施例。光束整形光學箔材122包括三個層的光束整形光學堆疊124,即第一透光層120、第二透光層118和第三透光層126。第一透光層120和第二透光層118具有如先前在圖Ia的上下文中所討論的特性。第三透光層126由具有第三折射率的第三材料制成。該第三折射率大于第一折射率且小于第二折射率。這樣的第三材料并不影響第二透光層的有利的光束整形效應，因為在圖Ib的示例中，對光發(fā)射角的錐的最大光透射角的限制是逐步進行的。對最大光透射角的第一限制在第一透光層120與第三透光層126之間的界面處進行，并且對最大光透射角的隨后的限制在第三透光層126與第二透光層118之間的界面處獲得。在圖2中，光源200的截面被呈現(xiàn)。光源200包括光發(fā)射體222、以及根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光束整形光學箔材218。光束整形光學箔材218包括第一透光層120和第二透光層216。光發(fā)射體222可以是包括光產生層224的有機發(fā)光二極管(OLED)。典型的光產生層沿著如以光線220所示的所有方向發(fā)光。典型的OLED裝置被制造在也具有光出射窗功能的玻璃基板上，并且因此，該基板的頂表面是光發(fā)射體222的發(fā)光表面219。發(fā)光表面219與第一發(fā)光層120相接觸，使得來自光發(fā)射體222的光可以進入第一發(fā)光層120。在圖2的示例中，假定光發(fā)射體222的基底的折射率高于第一透光層120的第一折射率。在實際的實施例中，這是有效的假定，因為該基底常常由具有接近I. 5的折射率的玻璃制成，或有時該基底是一層具有I. 77的折射率的藍寶石。如前面所討論的，第一透光層120的折射率低于I. 4。因此，在發(fā)光表面219與第一透光層120之間的界面210處，并不是所有的由光產生層224所產生的光均被透射到第一透光層120中，而是光的一部分遭受全內反射(TIR)并且因此被捕捉在光發(fā)射體222內。被透射到第一透光層120中的光以如在208處所示的大致所有的光透射角被透射。因此，相對于界面210的法線的最大光透射角91是大的并且最可能大致等于90°。雖然并不是所有的在光產生層224中產生的光均被透射到第一透光層120中，但是如果在光發(fā)射體222與第一透光層120之間存在空氣間隙，則比本應被透射的光量更大的光量被透射到第一透光層中，因為第一折射率仍高于空氣的折射率。因此，第一透光層120增加來自光發(fā)射體222的光的出耦合。為了增加光的出耦合，在光發(fā)射體222和第一透光層120之間的界面210可以被結構化或粗糙化。這被示出在界面210的一小部分被放大的詳細的截面212中。在212的示例中，界面210被粗糙化，這意味著該界面具有一種帶有突起部和凹部的隨機圖樣。被結構化的界面是其突起部和凹部的圖樣是明確限定的幾何模式的界面。在圖2的實施例中，第一透光層120被置于光發(fā)射體222與第二透光層216之間。第二透光層216由具有第二折射率的透光介質制造。該第二折射率高于第一折射率。因此，來自光發(fā)射體222的以多個光透射角透射的光透過第一透光層120朝第一透光層120與第二透光層222之間的界面207被透射到第二透光層222中。在界面207處，這些光線被折射。并且，如在206處所示，在第二透光層216內側的光線相對于界面207的法線的最大光透射角θ2遠小于在第一透光層222內側的光線的最大光透射角θ1()如前面所討論的，最大光透射角Θ 2應受到限制，使得不減弱幾何結構214的光束整形效應。幾何結構214包括多個突起部204的重復。幾何結構的圖片226被呈現(xiàn)。此外，突起部204的三維視圖228在圖2中示出。突起部204具有遠離突起部204的基部部分逐 漸變尖的大致錐形形狀的表面232。該基部部分是突起部204的最靠近第一透光層120的那部分。該突起部延伸遠離第一透光層120且延伸到另一光學介質中，該另一光學介質在實際示例中是空氣。延伸遠離意味著該突起部的基部部分比該突起部的頂部部分更靠近第一側。如在三維視圖228中所看到的，突起部204的頂部部分具有錐形狀的凹部230，該錐形狀的頂部部分延伸到該突起部中。在所呈現(xiàn)的光源200的截面中，在突起部204的頂部處也看到凹部。具有多個所呈現(xiàn)的突起部的幾何結構214以靠近如在202處所示的光源200的法線的相對小的光發(fā)射角將光發(fā)射到光源200的周圍中。最大光透射角Θ 3是相對小的。它至少小于進入第一透光層120的光的最大光透射角Θ工。最大光發(fā)射角θ3的值在實際實施例中不同于在第二透光層216中的光的最大光發(fā)射角θ2,然而,角θ3可以等于角θ2。堆疊218不一定是被膠合到光發(fā)射體222的發(fā)光表面的箔材。在另一實施例中，第一透光層120借助于旋涂被直接制造在光發(fā)射體222上。隨后,第二透光層216也被旋涂在第一透光層120的頂部上。最后，幾何結構214借助于滾筒被沖壓到第二透光層216中，該滾筒包括與幾何結構214相反的幾何圖樣。在圖3中，光源200的光發(fā)射角的分布的圖表300被呈現(xiàn)。χ軸308表示由光源200發(fā)射到另一光學介質中光線的光發(fā)射角。該光發(fā)射角被相對于光源200的法線而限定。y軸302的值表示由光源200在特定的光發(fā)射角處發(fā)射的歸一化的光強度。作為參考，朗伯光源的光發(fā)射分布306被繪制。如所看到的，直至相對大的光發(fā)射角，朗伯光源發(fā)出大量的光。實線表示圖2的光源200的光發(fā)射分布304。如圖3中所看到的，光源200的光發(fā)射在高于50°的光發(fā)射角處強烈減少。典型的刺眼準則要求在等于或大于65°的光發(fā)射角處小于1000cd/m2。光源200在65°處具有O. 13的歸一化的發(fā)射光強度，并且因此，在0°處的最大發(fā)射光強度必須小于7690 cd/m2。如果將光源200與朗伯光源相比較,則朗伯光源在65°處具有O. 5的歸一化的光發(fā)射，并且因此，在0°處的光發(fā)射必須低于2000 cd/m2。因此，光源200可以在相對高的光強度級下以小的光發(fā)射角發(fā)光，而同時防止刺眼。圖4呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第三方面的燈具400的一實施例。燈具400適合于例如在辦公室中使用。殼體401可以被附接到辦公室的天花板。多個根據(jù)本發(fā)明的第二方面的光源402、406、408被設置在殼體401的內側。應注意的是，燈具可以被設置有單個光源402，有兩個光源406、408，或甚至有多于三個光源。光源402、406、408以相對小的光透射角0e透射光，并且因此，在設置有燈具400的辦公室中，用戶不經歷過度刺眼。光源402可以透射與其它兩個光源406、408相同顏色的光，并且在另一實施例中，光源402、406、408的每一個透射另一顏色的光。應注意，上述實施例示出而不是限制本發(fā)明并且在不脫離所附權利要求的范圍的情況下本領域的技術人員將能夠設計許多替代實施例。在權利要求中，置于圓括號之間的任何附圖標記不得被解釋為限制權利要求。對動詞“包括”及其詞形變化形式的使用不排除除權利要求中所陳述的那些以外的元件或步驟的存在性。元件前面的冠詞“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在性。僅憑在相互不同的從屬權利要求中所敘述的某些措施的事實并不能表明這些措施的組合不能被用來突出優(yōu)勢。·
權利要求
1.一種用于被光學耦合到光發(fā)射體(222)的發(fā)光表面(219)的光束整形光學堆疊(108，124，218)，所述光束整形光學堆疊(108，124，218)包括: -由具有第一折射率的第一材料制成的第一透光層(120)，以及 -由具有第二折射率的第二材料制成的第二透光層(118，216)，所述第二透光層(118，216)包括 i)第一側(I 10)，其被光學耦合到所述第一透光層(120)，用于接收來自所述第一透光層(120)的光； )第二側(106)，其大致與所述第一側(110)相對，用于將所接收的發(fā)光到另一光學介質中；以及 iii)幾何結構(116，214)，其在第二側(106)處，用于獲得隨著相對于所述第一側(110)的法線(112)增加的光發(fā)射角(Θ a，0e)而降低的光發(fā)射； 其中所述第一折射率低于所述第二折射率。
2.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中在所述第二折射率和第一折射率之間的比率高于I. 41。
3.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述第一折射率低于I. 4。
4.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述第一材料包括無定形含氟聚合物。
5.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述第二折射率聞于I. 8ο
6.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述第二材料包括聚合物，該聚合物包括TiO2納米顆粒。
7.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述幾何結構(116,214)包括突起部(204)，該突起部(204)延伸遠離所述第二透光層(118，216)并且伸入到另一光學介質中。
8.根據(jù)權利要求7所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述突起部(204)具有大致圓錐形狀(232)或大致角錐形狀，其中所述突起部(204)的基部比所述突起部(204)的頂點更靠近所述第一側。
9.根據(jù)權利要求8所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，其中所述突起部(214)的錐頂角(Θ。)是在從90°至110°范圍內的角度。
10.根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124，218)，進一步包括一個或多個附加透光層(126)，所述一個或多個附加透光層(126)被置于所述第一透光層(120)與所述第二透光層(118，216)之間，其中所述一個或多個附加透光層(126)允許光從所述第一透光層朝所述第二透光層(118，216)的透射，并且所述一個或多個附加透光層(126)的折射率大于所述第一折射率且小于所述第二折射率。
11.一種包括光發(fā)射體和根據(jù)權利要求I所述的光束整形光學堆疊(108，124, 218)的光源(200，402, 406, 408)，其中所述光束整形光學堆疊(108，124，218)的第一透光層(120)被光學稱合到所述光發(fā)射體(222)的發(fā)光表面(219)。
12.根據(jù)權利要求11所述的光源(200，402，406，408)，其中所述第一透光層(120)與所述光發(fā)射體(222)的發(fā)光表面(219)直接接觸。
13.根據(jù)權利要求12所述的光源(200，402，406，408)，其中在所述第一透光層(120)與所述光發(fā)射體(222)的發(fā)光表面(219)之間的界面(210)被結構化或粗糙化用于增加光從所述發(fā)射體(222)到所述光束整形光學堆疊(108，124，218)中的出耦合。
14.根據(jù)權利要求11所述的光源(200，402，406，408)，其中所述光發(fā)射體(222)是有機發(fā)光裝置。
15.一種包括根據(jù)權利要求11所述的光源(200，402，406，408)的燈具(400)。
全文摘要
提供了一種光束整形光學堆疊(108)、一種光源以及一種燈具。該光束整形光學堆疊(108)將被光學耦合到光發(fā)射體的發(fā)光表面。該光束整形光學堆疊(108)包括第一透光層(120)和第二透光層(118)。該第二透光層(118)包括第一側(110)，其被光學耦合到第一透光層(120)以接收來自該第一透光層(120)的光。該第二透光層(118)進一步包括第二側(106)，其大致與該第一側(110)相對以將所接收的光發(fā)射到另一光學介質中。該第二透光層(118)進一步包括在第二側(106)處的幾何結構(116)，該幾何結構(116)用以獲得隨著相對于該第一側(110)的法線(112)增加的光發(fā)射角(9a)而降低的光發(fā)射。該第一透光層(120)由具有第一折射率的第一材料制成。該第二透光層(118)由具有第二折射率的第二材料制成。該第一折射率低于該第二折射率。
文檔編號F21K99/00GK102906488SQ201180026495
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權日2010年5月28日
發(fā)明者F.齊普 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司