專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種用于傳送和/或分配光線的光導(dǎo)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種通過全內(nèi)反射輸送光的光導(dǎo)。
一種普通光導(dǎo)構(gòu)造包括一管狀壁，該壁具有一內(nèi)部非結(jié)構(gòu)側(cè)和一外部結(jié)構(gòu)側(cè)。非結(jié)構(gòu)側(cè)通常是光滑的，而結(jié)構(gòu)側(cè)傳統(tǒng)上包括棱部的線性陣列，所述棱部被排列成并排平行關(guān)系，以形成多條經(jīng)過光導(dǎo)長(zhǎng)度的三角形槽。在可接受的角度范圍內(nèi)進(jìn)入光導(dǎo)的光線在沿光導(dǎo)的長(zhǎng)度移動(dòng)時(shí)通過全內(nèi)反射而被容納。美國(guó)專利No.4,805,984揭示了一種如上所述的示范性的光導(dǎo)，本文將援引該專利作為參考。
出于照亮一個(gè)區(qū)域的目的，已經(jīng)使用多種技術(shù)來從光導(dǎo)中分配光線。一種技術(shù)涉及改變棱部(例如，通過倒圓棱部的轉(zhuǎn)角、蝕刻棱部、完全除去選定的棱部等)，以便通過改變的區(qū)域釋放光線。又一種技術(shù)涉及將一光引出器放置在光導(dǎo)內(nèi)。通常，引出器是一條或一片材料(例如“SCOTCH-CAL引出器薄膜TM”)，該材料被構(gòu)造成以全內(nèi)反射的角度范圍之外的角度向光導(dǎo)壁反射光線。在以該種方式反射光線時(shí)，光導(dǎo)的內(nèi)部反射率降低，藉此使光線通過光導(dǎo)壁逸出，以提供裝飾性或?qū)嵱眯缘恼彰鳌?br> 通常使用光學(xué)照明薄膜(OLF)來制造光導(dǎo)。典型的OLF由一片相對(duì)較薄的透明材料(例如丙烯酸或聚碳酸酯)制成，該材料具有壓印或以其它方式形成在片材一側(cè)處的棱部的線性陣列。材料片材通常充分柔軟，以便將OLF卷起，形成一呈管子形式的光導(dǎo)。美國(guó)專利No.4,906,070和5,056,892中揭示了適合用于制造光導(dǎo)的OLF，本文將援引這些專利作為參考。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種包括一中空光導(dǎo)的光傳送裝置。光導(dǎo)包括一壁，該壁具有一大致光滑的內(nèi)側(cè)和一結(jié)構(gòu)外側(cè)。結(jié)構(gòu)外側(cè)包括多個(gè)棱部，所述棱部形成沿光導(dǎo)的長(zhǎng)度延伸的若干槽。一保護(hù)外套筒設(shè)置在光導(dǎo)的結(jié)構(gòu)外側(cè)的周圍。在某些實(shí)施例中，套筒在圍繞光導(dǎo)的周邊至少三個(gè)間隔的位置處粘合在光導(dǎo)上。在其它實(shí)施例中，定位器用于將光導(dǎo)保持在彈性變形的、截面呈非圓柱形的構(gòu)造中。


圖1-3示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的照明裝置20。照明裝置20包括一中空的管狀光導(dǎo)22，該光導(dǎo)被一柔軟的保護(hù)外套筒24包圍。光導(dǎo)22包括一圓柱形壁26，該壁具有一結(jié)構(gòu)外表面28和一大致光滑的內(nèi)表面30。結(jié)構(gòu)外表面28包括棱部32的線性陣列(例如，直角等邊棱部或其它類型的棱部)，所述棱部被排列成并排平行關(guān)系，以便形成多條沿光導(dǎo)22的長(zhǎng)度延伸的槽34。將光導(dǎo)22構(gòu)造成將通過光導(dǎo)22的入射光，在一預(yù)定角度范圍內(nèi)，完全內(nèi)部反射到光導(dǎo)22中。例如，如圖3所示，以小于θ的角度到達(dá)光導(dǎo)22的內(nèi)表面30的光線將被完全內(nèi)部反射到光導(dǎo)22內(nèi)。將角度θ定義為周圍介質(zhì)(通常是空氣)與壁材料的折射率的比值的反正弦。與丙烯酸塑料的情況一樣，如果電介質(zhì)材料的折射率為1.5，則θ約為27.5度。
可以改變用于光導(dǎo)22的壁26的特定材料，但在大多數(shù)情況下，材料通常最好是柔軟且透明的。材料的示范類型包括聚合材料或玻璃。有用的聚合材料包括分別具有1.49和1.58的標(biāo)稱折射率的丙烯酸和聚碳酸酯。其它有用的聚合物是聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯及類似聚合物。只要能提供所述功能，選擇的特定材料對(duì)本發(fā)明來說并不重要。一種適合用于制作圓柱形壁26的示范類型的產(chǎn)品是可從明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M股份有限公司購(gòu)得的光學(xué)照明薄膜(OLF)。
有多種成批生產(chǎn)光導(dǎo)22的圓柱形壁26的不同方式。例如，美國(guó)專利No.3,689,346；4,244,683和4,576,850都揭示了適合制造圓柱形壁26的技術(shù)，本文將援引這些專利作為參考。特定的制造過程對(duì)本發(fā)明并不重要，而是基于經(jīng)濟(jì)性和可用性的選擇。
為了用OLF制造光導(dǎo)22，最好將OLF滾或卷成管狀構(gòu)造，并且通過諸如超聲波焊接、膠粘劑、膠帶或夾子等傳統(tǒng)技術(shù)來固定管子的縱向接縫。在某些實(shí)施例中，可以疊接管子的縱向邊緣。在其它實(shí)施例中，可借助與保護(hù)套筒24的接觸將圓柱形壁26保持為管狀構(gòu)造。
盡管用柔性O(shè)LF制成光導(dǎo)22較為方便，但也可使用其它結(jié)構(gòu)。例如，可以擠壓或模制光導(dǎo)22，以提供柔性或剛性的一體元件。
光導(dǎo)22的圓柱形壁26的厚度對(duì)本發(fā)明來說并不特別重要。然而，在一個(gè)非限定性實(shí)施例中，圓柱形壁26具有一約0.015英寸的名義厚度，并且每英寸包括約70個(gè)棱部。該實(shí)施例展現(xiàn)可將其卷成一圓柱形光導(dǎo)的充分柔性，該光導(dǎo)具有約3英寸的最小直徑。另外，當(dāng)該薄膜被卷成一具有至少18英寸的直徑的圓柱形光導(dǎo)時(shí)，它將是剛性的并具有足以保持其形狀的自支承性。
照明裝置20最好還包括多個(gè)光釋放結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)用于使光線通過光導(dǎo)22的圓柱形壁26透射或釋放。如圖1-3所示，光釋放結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沿圓柱形壁26的光滑內(nèi)表面30設(shè)置的點(diǎn)36。點(diǎn)36可包括任何數(shù)量的不同類型的相對(duì)較小、離散、不互相連接的釋放結(jié)構(gòu)，所述釋放結(jié)構(gòu)可將光線反射或折射成大于θ的角度，以便通過圓柱形壁26釋放光線。如圖1所示，諸點(diǎn)36大致呈圓形。然而，可以理解的是諸點(diǎn)可以具有任何數(shù)量的不同形狀。其它類型的示范性形狀包括菱形、八角形、三角形、矩形、十字形、橢圓形、非對(duì)稱形狀等。
根據(jù)從光導(dǎo)22中引出所需的光線數(shù)量，可以改變點(diǎn)集中度。通過增加點(diǎn)集中度，可以從光導(dǎo)22中引出較多的光線。通過減少點(diǎn)集中度，可以從光導(dǎo)中引出較少的光線。
術(shù)語(yǔ)點(diǎn)“集中度”是指光滑內(nèi)表面30的單位面積上提供的點(diǎn)覆蓋的面積?？梢酝ㄟ^多種不同的技術(shù)來改變點(diǎn)集中度。例如，可以通過保持內(nèi)表面30的單位面積的點(diǎn)數(shù)量不變而增加點(diǎn)的相對(duì)尺寸來增加點(diǎn)集中度?；蛘撸梢酝ㄟ^保持均勻的點(diǎn)尺寸并增加內(nèi)表面30的單位面積的點(diǎn)數(shù)量來增加點(diǎn)集中度。此外，可以同時(shí)改變單位面積的點(diǎn)尺寸和點(diǎn)數(shù)量以實(shí)現(xiàn)理想的照明外觀。
在一個(gè)實(shí)施例中，沿若干線條設(shè)置點(diǎn)36，所述線條具有每英寸約20條線條的間距，諸點(diǎn)為每條線條提供5-50％的覆蓋率。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以提供0-100％的線條覆蓋率。通過將諸點(diǎn)36分散在內(nèi)表面30周圍并保持諸點(diǎn)36相對(duì)較小，可以從光導(dǎo)22中大致均勻地引出不會(huì)在照明中產(chǎn)生任何外部可見的邊緣或不連續(xù)部分的光線。換句話說，諸點(diǎn)36可用于提供照明中沒有任何不連續(xù)或突然變化的照明(例如，可以消除諸如片狀或條帶型引出器產(chǎn)生的顯著邊緣)。諸點(diǎn)36還可用于通過光導(dǎo)22(即圍繞光導(dǎo)22的整個(gè)圓周釋放光線)提供360度的引出。諸點(diǎn)36可進(jìn)一步用在非圓柱形光導(dǎo)中，以提供360度的光線引出。對(duì)于這種實(shí)施例，在光導(dǎo)的整個(gè)周長(zhǎng)附近引出不會(huì)在照明中產(chǎn)生任何明顯間隙或不連續(xù)部分的光線。例如，如果光導(dǎo)管呈矩形，從光導(dǎo)的所有四側(cè)中引出不會(huì)在照明中產(chǎn)生任何明顯間隙或不連續(xù)部分的光線。在可替代實(shí)施例中，可將諸點(diǎn)有選擇地放置成只覆蓋一部分中空光導(dǎo)的圓弧部分。例如，為將光線引導(dǎo)出光導(dǎo)的特定圓弧部分，可將諸點(diǎn)只打印在半個(gè)中空光導(dǎo)上(即，可將點(diǎn)打印在光導(dǎo)的180度圓弧部分上)。在其它實(shí)施例中，點(diǎn)圖案可以只設(shè)置在光導(dǎo)的選定區(qū)域處，以提供理想的照明效果或圖案(例如螺旋波浪狀、條紋等)。
最好將諸點(diǎn)36敷貼、噴射、沉積、打印、沉積成顆粒、涂覆粉末、噴漆或以其它方式直接設(shè)置在光導(dǎo)22的光滑內(nèi)表面30上。例如，可將諸點(diǎn)36直接打印(例如激光打印、噴墨打印、數(shù)字打印、絲網(wǎng)印刷等)在圓柱形壁26的光滑內(nèi)表面30上。也可使用傳熱打印機(jī)和熱噴墨打印機(jī)。較佳地是，在平放圓柱形壁26的同時(shí)，在光滑內(nèi)表面30上打印諸點(diǎn)36。在打印之后，可卷起圓柱形壁26以形成管狀光導(dǎo)22。
諸點(diǎn)36最好由可以既反射又折射(即透射)光線的半透明材料制成。例如，如圖3所示，一到達(dá)諸點(diǎn)36之一的光束38既會(huì)被漫反射或散射(如光束40所示)，又會(huì)被折射(如光束42所示)。光束40和42被引導(dǎo)成一大于θ的角度，從而使光束通過光導(dǎo)22的圓柱形壁26逸出。諸點(diǎn)36可由任何數(shù)量的不同類型的反射/折射涂層、墨水、染料或油漆制成。漫反射的白色材料(例如二氧化鈦)是較佳的。諸點(diǎn)36最好充分地薄，以確保一定的半透明度。例如，在使用二氧化鈦時(shí)，諸點(diǎn)36最好具有處在10-15微米范圍內(nèi)的厚度。從光導(dǎo)22中逸出的反射和折射光的結(jié)合有助于為光導(dǎo)22提供更均勻的外觀。
由于在光線通過光導(dǎo)22時(shí)釋放光線，因此光導(dǎo)22中的光線強(qiáng)度沿光導(dǎo)22的長(zhǎng)度減少。然而，通常最好使光線的亮度沿光導(dǎo)22的長(zhǎng)度基本不變。沿光導(dǎo)22的長(zhǎng)度在一特定點(diǎn)釋放的光線亮度是該點(diǎn)處的光導(dǎo)22中的光線強(qiáng)度的函數(shù)。與光線強(qiáng)度的減少一致，通過沿光導(dǎo)22的長(zhǎng)度增加光釋放機(jī)構(gòu)的集中度可以沿光導(dǎo)長(zhǎng)度保持亮度不變。
圖4示出了一種可以與光導(dǎo)22一起使用的諸點(diǎn)36的圖案。如圖4所示，光導(dǎo)22的圓柱形壁26被縱切且平放，光滑內(nèi)表面30表面向上。光導(dǎo)22包括一長(zhǎng)度L和一圓周C。當(dāng)光導(dǎo)22與單個(gè)光源44一起使用時(shí)，圖4的特定圖案適于沿光導(dǎo)22的長(zhǎng)度提供均勻的亮度。光導(dǎo)22具有一第一端46，該第一端被設(shè)置成與一第二端48相反。第一端46的位置靠近光源44。點(diǎn)集中度36沿一梯度逐漸增加，該梯度沿長(zhǎng)度L從第一端46延伸到第二端48。
如圖4所示，通過與光導(dǎo)22內(nèi)的光線強(qiáng)度的減少成比例地沿長(zhǎng)度L增加點(diǎn)集中度，可以提供均勻的光線亮度。沿長(zhǎng)度在一特定點(diǎn)處的諸點(diǎn)通常均勻分布在光導(dǎo)22的圓周C附近。該構(gòu)造沿光導(dǎo)22的整個(gè)長(zhǎng)度L提供大致均勻的360度照明/引出。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一光導(dǎo)122。光導(dǎo)122被縱切且平放，以便示出光導(dǎo)122的長(zhǎng)度L和圓周C。長(zhǎng)度L在光導(dǎo)122的第一和第二端146和148之間延伸。光線引出點(diǎn)36的圖案設(shè)置在光導(dǎo)122的光滑內(nèi)表面130上。諸點(diǎn)36的圖案具有沿光導(dǎo)122的長(zhǎng)度L延伸的集中梯度。當(dāng)光源144位于每一端部146和148處時(shí)，梯度適于沿光導(dǎo)122的長(zhǎng)度L提供均勻的亮度。為了提供均勻的亮度，隨著光導(dǎo)122從端部146、148向長(zhǎng)度L的中間延伸，點(diǎn)集中度逐漸或逐步增加。因而，諸點(diǎn)36的最大集中度位于光導(dǎo)122的中間。這種特定構(gòu)造也可用于提供來自光導(dǎo)的均勻照明，該光導(dǎo)具有一位置與光源相對(duì)的反射端蓋。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一光導(dǎo)222。與前面的實(shí)施例類似，光導(dǎo)222被縱切且平放，光滑內(nèi)表面230表面向上。光導(dǎo)222包括一圓周C和一長(zhǎng)度L。與圖4的實(shí)施例類似，當(dāng)光導(dǎo)222與單個(gè)光源244一起使用時(shí)，它適于沿其長(zhǎng)度L發(fā)射亮度大致均勻的光線。為了實(shí)現(xiàn)該均勻性，將諸點(diǎn)36的圖案設(shè)置在光滑內(nèi)表面230上。諸點(diǎn)36的圖案具有一集中梯度，該梯度隨著光導(dǎo)222縱向遠(yuǎn)離光源244而增加。諸點(diǎn)36的圖案還具有一第二集中梯度，該梯度沿光導(dǎo)122在圓周方向上變化。例如，將諸點(diǎn)36排列成隨著光導(dǎo)222從縱向邊緣250、252向光導(dǎo)222的縱向中線254延伸，點(diǎn)集中度逐漸增加?；旧?，周向點(diǎn)梯度重疊在縱向點(diǎn)梯度的上方。縱向點(diǎn)梯度沿光導(dǎo)222的長(zhǎng)度提供均勻的亮度。周向點(diǎn)梯度可以從光導(dǎo)22的一側(cè)釋放大量光線，藉此形成方向性照明效果。如果將光導(dǎo)222安裝抵靠在諸如天花板或墻壁之類的結(jié)構(gòu)上，則該種方向性照明效果是有用的。對(duì)于該應(yīng)用來說，可將大部分光線引導(dǎo)遠(yuǎn)離天花板或墻壁，以使光導(dǎo)222產(chǎn)生的實(shí)用性照明的數(shù)量最大。對(duì)于該應(yīng)用來說，點(diǎn)集中度最高處的諸點(diǎn)最好主要是反射性而較少是透射性的，以確保大部分引出光向光導(dǎo)222的一側(cè)反射。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一光導(dǎo)322。光導(dǎo)322被縱切且平放，光滑內(nèi)表面330表面向上。光導(dǎo)322形成一長(zhǎng)度L和一圓周C。內(nèi)表面130上設(shè)有多個(gè)呈線條36’形式的釋放結(jié)構(gòu)。與圖6的實(shí)施例類似，將線條36’排列成提供一雙向梯度，該梯度適于沿光導(dǎo)322的長(zhǎng)度L提供亮度均勻的光線，并且還可提供從光導(dǎo)322的一側(cè)輸出的較強(qiáng)光線。線條36’包括若干周向線條36c，隨著光導(dǎo)322延伸遠(yuǎn)離光源344，所述周向線條的間隔逐漸共同靠近。線條36’還包括若干縱向線條361，隨著光導(dǎo)322向光導(dǎo)322的縱向中線354延伸，所述縱向線條的間隔逐漸靠近在一起。線條圖案提供與圖6的實(shí)施例的點(diǎn)圖案類似的照明效果。應(yīng)予理解的是通過先前所述的多種有關(guān)諸點(diǎn)36的技術(shù)中的任何一種可將線條36’應(yīng)用于光導(dǎo)322。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一光導(dǎo)422。光導(dǎo)422被縱切且平放，光滑內(nèi)表面430表面向上。光導(dǎo)422形成一長(zhǎng)度L和一圓周C。光導(dǎo)422包括一種排列在集中梯度中的諸點(diǎn)36的圖案，該梯度隨著光導(dǎo)422縱向延伸遠(yuǎn)離光源444而逐漸增加。與先前的實(shí)施例類似，集中梯度有助于沿其長(zhǎng)度L提供具有大致均勻的亮度的光導(dǎo)422。點(diǎn)圖案還包括一區(qū)域423，該區(qū)域具有高于周圍區(qū)域的點(diǎn)集中度。區(qū)域423形成一圖像(即字母“A”)，該圖像重疊在沿光導(dǎo)422的長(zhǎng)度L延伸的點(diǎn)梯度的上方。區(qū)域423可使區(qū)域423處引出的光線多于周圍區(qū)域處引出的光線，藉此通過光導(dǎo)422看到圖像。應(yīng)予理解的是可以描繪任何數(shù)量的不同類型的圖形，例如字母、數(shù)字、符號(hào)、圖形顯示、布線圖、設(shè)計(jì)等。
相對(duì)于圖8的實(shí)施例，最好具有一外保護(hù)套筒，該套筒包括一與點(diǎn)集中度較高的區(qū)域423對(duì)應(yīng)的圖像(例如，打印在套筒上或打印在位于套筒和光導(dǎo)422之間的襯墊上的數(shù)字圖像)。例如，圖像可包括一更透明的區(qū)域(即，與周圍區(qū)域相比更清楚或吸收較少光線的區(qū)域)，該區(qū)域?qū)?zhǔn)區(qū)域423。通過將透明區(qū)域直接定位在區(qū)域423的上方可以提供透明區(qū)域與區(qū)域423之間的對(duì)準(zhǔn)，以使區(qū)域423折射的光線通過更透明的區(qū)域?；蛘?，可將透明區(qū)域直接設(shè)置成與區(qū)域423相對(duì)，以使區(qū)域423反射的光線越過光導(dǎo)并穿過該透明區(qū)域。該更透明的區(qū)域可具有與區(qū)域423相同的形狀，或者兩種形狀可以是不同的。
盡管圖中未示出，但應(yīng)予理解的是光導(dǎo)122、222、322和422包括結(jié)構(gòu)外側(cè)，其位置與描述的內(nèi)側(cè)130、230、330和430相對(duì)。結(jié)構(gòu)外側(cè)最好與光導(dǎo)22的外側(cè)28類似。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一照明裝置520。照明裝置520包括一被保護(hù)套筒524包圍的光導(dǎo)522。透明的內(nèi)圓柱體/襯墊525位于光導(dǎo)522內(nèi)。襯墊525的內(nèi)或外表面上設(shè)有若干點(diǎn)36的圖案。應(yīng)予理解的是諸點(diǎn)的圖案可具有任何先前所述的點(diǎn)圖案以及其它類型的點(diǎn)圖案。在某些實(shí)施例中，可以從光導(dǎo)522的內(nèi)部卸下內(nèi)襯墊525，藉此將不同的引出襯墊插入光導(dǎo)522，以實(shí)現(xiàn)不同的照明效果。在很難將點(diǎn)圖案施加于光導(dǎo)522的光滑內(nèi)表面530的情況下，與無縫式或擠出式光導(dǎo)522相結(jié)合的引出襯墊525也是特別有用的。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一照明裝置620。照明裝置620包括一被保護(hù)套筒624包圍的光導(dǎo)622。光導(dǎo)622包括一圓柱形壁626，該壁具有一結(jié)構(gòu)外表面628和一內(nèi)表面630。內(nèi)表面630上形成多個(gè)光釋放點(diǎn)36″。諸點(diǎn)36″呈形成在內(nèi)表面630中的多個(gè)蝕刻凹部或孔的形式。蝕刻點(diǎn)36″適于改變裝置620中的光線路徑，以便從裝置620中引出光線。應(yīng)予理解的是可將蝕刻點(diǎn)36″排列成任何先前所述的點(diǎn)圖案，以及其它點(diǎn)圖案。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的又一照明裝置720。照明裝置720包括一被保護(hù)套筒724包圍的光導(dǎo)722。光導(dǎo)722由一圓柱形壁726構(gòu)成，該壁具有一結(jié)構(gòu)外表面728和一光滑內(nèi)表面730。光導(dǎo)722還包括多個(gè)用于通過圓柱形壁726釋放光線的光釋放結(jié)構(gòu)。光釋放結(jié)構(gòu)最好包括設(shè)置在圓柱形壁726的結(jié)構(gòu)外表面728上的點(diǎn)圖案或一系列點(diǎn)36。應(yīng)予理解的是，以與將諸點(diǎn)施加于光導(dǎo)22的內(nèi)表面30的所述技術(shù)類似的方式可將諸點(diǎn)36施加于外表面728。此外，應(yīng)予理解的是可將圖4-8所示的圖案以及其它圖案施加于結(jié)構(gòu)外表面728，以提供理想的照明效果。設(shè)置在結(jié)構(gòu)外表面28上的諸點(diǎn)36使點(diǎn)區(qū)域中的光導(dǎo)22的內(nèi)反射減少，并且基本上形成一使光線通過折射逸出光導(dǎo)722的窗口。
如圖4-8所示，光釋放機(jī)構(gòu)大致排列成線性陣列。無論光釋放結(jié)構(gòu)是位于光滑平面?zhèn)冗€是位于棱部側(cè)，應(yīng)予理解的是在其它實(shí)施例中，可以更隨意地設(shè)置光釋放結(jié)構(gòu)36。同樣，可將光釋放結(jié)構(gòu)設(shè)置成不提供360度光線折射，或者無法沿光導(dǎo)的整個(gè)長(zhǎng)度提供光線折射。同樣，為了提供方向性照明，可將光釋放結(jié)構(gòu)的圖案設(shè)置在光導(dǎo)的部分圓弧上(例如，在180度圓弧上)。在該種實(shí)施例中，可將沒有“窗口”的光釋放機(jī)構(gòu)設(shè)置在形成有圖案的部分圓弧的對(duì)面。光釋放機(jī)構(gòu)反射的光線通過窗口。設(shè)置在形成有圖案的部分圓弧(例如，在保護(hù)套筒上)后面的后側(cè)反射體可用于使光線進(jìn)一步通過窗口。
請(qǐng)返回圖1，光導(dǎo)管20的外套筒24最好由相對(duì)較薄的柔性材料制成。在一個(gè)非限定性實(shí)施例中，套筒24由聚碳酸酯材料的片材制成，該片材具有約0.020英寸的厚度。在其它實(shí)施例中，厚度可處于0.008-0.04英寸的范圍內(nèi)。最好將套筒卷起，以形成大致呈管狀的形狀，并將套筒24的縱向邊緣連接在縱向接縫處。應(yīng)予理解的是膠粘劑、膠帶、超聲波焊接或激光焊接可用于固定接縫。在某些實(shí)施例中，套筒24的縱向邊緣可以相互疊接。在其它實(shí)施例中，可將套筒24擠制成或以其它方式形成一無縫式整體管。
在某些實(shí)施例中，套筒24可以摩擦保持在光導(dǎo)22的周圍。另外，圖12示出了一種照明裝置20’，其中套筒24通過膠粘劑60連接在光導(dǎo)22上。在該實(shí)施例中，膠粘劑60在圍繞光導(dǎo)22的外圓周隔開的三個(gè)或多個(gè)離散位置處使套筒24與光導(dǎo)22之間形成粘合。如該實(shí)施例所示，大部分棱部的尖端粘合在外套筒24上(例如，圖12示出了所有尖端粘合在套筒上)。或者，只要膠粘劑與光學(xué)照明薄膜/棱部形薄膜之間的折射率有差異，可將膠粘劑的連續(xù)涂層周向涂覆到全部或部分棱部形薄膜，甚至填充諸槽，以實(shí)現(xiàn)全內(nèi)反射和光學(xué)傳送。在某些實(shí)施例中，膠粘劑可用于提供來自光導(dǎo)22的光線引出。在其它實(shí)施例中，點(diǎn)狀或其它光釋放結(jié)構(gòu)(例如先前所述的結(jié)構(gòu))可用于提供光線引出。
應(yīng)予理解的是套筒24可以是透明的。當(dāng)然，也可使用其它覆層(例如，褪光、彩色或不透明紋飾)。另外，套筒24的內(nèi)或外表面可包括用于提供具有理想照明效果的光導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)。例如，保護(hù)套筒24的部分(例如部分圓弧)可被涂覆或以其它方式設(shè)置反射材料，例如漫反射材料(例如白色涂料)或鏡面反射材料(例如鏡子表面)。在某些實(shí)施例中，可將一反射材料(例如特拉華州Wilmington市杜邦公司制造的TyvekTM)放置在保護(hù)套筒24與光導(dǎo)22之間。圖13示出了具有反射或半透明點(diǎn)36’的圖案的裝置20″，該圖案設(shè)置在套筒24的內(nèi)表面25上。光導(dǎo)22上最好還設(shè)有多個(gè)點(diǎn)36，用于通過光導(dǎo)壁向套筒24上的點(diǎn)36’引導(dǎo)光線?？蓪⒅T點(diǎn)36’排列在多種圖案中，以便為裝置20″提供理想的外觀。例如，可將套筒上的諸點(diǎn)36’設(shè)置在沿裝置20″的長(zhǎng)度延伸的梯度上，以提供不均勻的照明。同樣，可將諸點(diǎn)36’設(shè)置在套筒的部分圓弧上，或設(shè)置在周向梯度中，起到用于方向性照明的后側(cè)反射體的作用。另外，在其它實(shí)施例中，套筒24的大部分表面25可以是反射性的，并在該反射材料中有形成圖案的開口或“孔”。通過將具有多個(gè)開口的反射襯墊放置在光導(dǎo)22與外套筒24之間可提供類似效果。
由于光導(dǎo)22的結(jié)構(gòu)側(cè)28易被破壞，并且還對(duì)灰塵和濕氣敏感，因此套筒24相當(dāng)重要。因而，套筒24的作用是保護(hù)易損壞的外表面28。套筒24還有助于增強(qiáng)照明裝置20的可操持性。
光導(dǎo)管20的一個(gè)重要方面是照明裝置20可以是柔性或可彈性變形的。裝置20的較佳用途是與大致剛性的定位器相結(jié)合，所述定位器可以將照明裝置20保持在彈性變形的非圓柱形構(gòu)造中。圖14A-14D示出了四個(gè)不同的定位器62A-62D，每個(gè)定位器是大致剛性的聚合材料制成。術(shù)語(yǔ)“剛性”是指定位器具有足夠的強(qiáng)度，以便將照明裝置20保持在彈性變形的非圓柱形形狀中。
定位器62A-62D可以是透明或不透明的，并且可以包括多種不同類型的覆層，例如褪光覆層、彩色覆層或多種裝飾設(shè)計(jì)?？蓪⒄彰餮b置20(如圖所示)插入任何一個(gè)定位器62A-62D。例如，照明裝置20最好變形并縱向滑入或通過定位器62A-62D。在插入過程中，保護(hù)套筒24防止光導(dǎo)22的結(jié)構(gòu)外表面28被損壞。將照明裝置20插在定位器62A中，定位器62A將裝置20保持在彈性變形的、截面大致呈正方形的構(gòu)造中。將照明裝置20插在定位器62B中，定位器62B將裝置20保持在彈性變形的、截面大致呈三角形的構(gòu)造中。將照明裝置20插在定位器62C中，定位器62C將裝置20保持在彈性變形的、截面大致呈矩形的構(gòu)造中。將照明裝置20插在定位器62D中，定位器62D將裝置20保持在彈性變形的、截面大致呈圓頂形的構(gòu)造中。
圖14E示出了一種適于將光導(dǎo)22安裝在轉(zhuǎn)角中的定位器62E。定位器62E適于將裝置20保持在大致呈三角形的構(gòu)造中。燈泡70最好設(shè)置在照明裝置20的至少一端處。為將光線引離轉(zhuǎn)角，照明裝置20最好具有一雙向點(diǎn)梯度，該梯度被構(gòu)造成用于沿大致如箭頭72所示的方向?qū)⒐饩€引離轉(zhuǎn)角。圖6示出了該種雙向梯度。較佳地是，最高的點(diǎn)集中度位于照明裝置20的區(qū)域74附近。
圖15A示出了一種定位器62F，該定位器具有兩塊用于保持照明裝置20的相對(duì)分離片90。與先前的定位器類似，片90最好可以透射光線(例如透明、不透明等)。將照明裝置20插在定位器62F中，定位器的兩塊相對(duì)片90被夾持或用其它方式固定在一起，以使照明裝置20變形成截面大致呈橢圓形的形狀(圖15B)。定位器62F最好具有一普通的蛤殼設(shè)計(jì)，并且在兩片90之間放置裝飾性彩色隔板92。然而，應(yīng)予理解的是也可以使用其它形狀(例如正方形、矩形、三角形、菱形、八邊形、六邊形等)。另外，對(duì)于某些實(shí)施例來說，可以使用具有超過兩片的定位器。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的兩個(gè)照明模件。模件20a和20b包括用于使模件互相連接的對(duì)準(zhǔn)裝置，以形成具有延伸長(zhǎng)度的光導(dǎo)管。最好將對(duì)準(zhǔn)裝置構(gòu)造成確保設(shè)置在每個(gè)模件上的點(diǎn)圖案或梯度對(duì)準(zhǔn)或相互一致，以便沿延伸的光導(dǎo)管的長(zhǎng)度提供理想的照明外觀。如圖16所示，對(duì)準(zhǔn)裝置包括位于模件20a和20b的軸向兩端的槽27和接片29。應(yīng)予理解的是當(dāng)模件20a和20b相互連接時(shí)，模件20a的槽27接納形成在相互連接的模件20b上的接片29，以便在模件20a與20b之間實(shí)現(xiàn)角度/旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)予理解的是每個(gè)模件20a和20b可具有與本文揭示的照明裝置20或任何其它照明裝置類似的構(gòu)造。
應(yīng)予理解的是所述對(duì)準(zhǔn)裝置可包括在光導(dǎo)22、保護(hù)套筒24、一分離式引出器(例如襯墊525)或其任何組合上。同樣，應(yīng)予理解的是在需要較長(zhǎng)的光導(dǎo)長(zhǎng)度時(shí)，單個(gè)光導(dǎo)可具有重疊的引出梯度(即，將梯度選擇成在兩根管子互相連接處，點(diǎn)集中度大約是相同的)，該梯度沿整個(gè)長(zhǎng)度提供均勻的照明。對(duì)準(zhǔn)裝置還可用于提供定位器中的照明裝置的旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)。例如，照明裝置可包括若干端部槽，所述端部槽可接納設(shè)置在定位器上的對(duì)準(zhǔn)突起。
在某些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的原理的光學(xué)照明薄膜的扁平片材可用于照明目的。可將光學(xué)引出圖案打印或以其它方式施加于片材上?？蓪⒁槐Ｗo(hù)層粘合在光學(xué)薄膜的棱部上，用于保護(hù)棱部。也可將膠粘劑設(shè)置在保護(hù)層的外側(cè)上(即遠(yuǎn)離棱部的側(cè)面)。這將使片材固定在諸如玻璃壁的定位器或其它類型的定位器上。
根據(jù)先前的敘述，應(yīng)予理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)細(xì)節(jié)，尤其是采用的構(gòu)造材料和部件的形狀、尺寸和設(shè)置進(jìn)行改變?？烧J(rèn)為說明書和描述的方面只是示范性的，后面的權(quán)利要求書的廣泛含義將指出本發(fā)明的實(shí)際范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，它包括一中空光導(dǎo)，所述光導(dǎo)包括一壁，所述壁具有一大致光滑的內(nèi)側(cè)和一結(jié)構(gòu)外側(cè)，所述結(jié)構(gòu)外側(cè)包括多個(gè)棱部，所述棱部形成沿所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度延伸的若干槽；以及多個(gè)離散點(diǎn)，所述諸點(diǎn)設(shè)置在所述光導(dǎo)的內(nèi)和外側(cè)的至少一側(cè)的附近，用于通過所述光導(dǎo)的壁從所述光導(dǎo)中釋放光線。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)設(shè)置在所述光導(dǎo)的內(nèi)側(cè)處。
3.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)是由從墨水、油漆和染料構(gòu)成的組群中選擇的材料制成的。
4.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)包括形成在所述光導(dǎo)的內(nèi)側(cè)上的蝕刻點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)形成一第一點(diǎn)集中梯度，該集中梯度沿所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)包括一點(diǎn)集中度增加的區(qū)域，該區(qū)域形成一重疊在所述第一點(diǎn)集中梯度上方的圖像。
7.如權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)形成一第二點(diǎn)集中梯度，該集中梯度沿所述光導(dǎo)的圓周延伸。
8.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)形成一點(diǎn)集中梯度，該集中梯度沿所述光導(dǎo)的圓周延伸。
9.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)是半透明的。
10.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)由二氧化鈦制成。
11.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)提供自所述光導(dǎo)基本上360度的光線引出。
12.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)被排列和構(gòu)造成從所述照明裝置中引出光線，而且不會(huì)在照明中形成明顯的不連續(xù)部分。
13.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)設(shè)置在位于所述光導(dǎo)內(nèi)的一圓柱形襯墊上。
14.如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)直接設(shè)置在所述光導(dǎo)的內(nèi)側(cè)上。
15.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述壁為圓柱形。
16.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)設(shè)置在所述光導(dǎo)的外側(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)是由從墨水、油漆和染料構(gòu)成的組群中選擇的材料制成的。
18.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)形成一第一點(diǎn)集中梯度，該集中梯度沿所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度延伸。
19.如權(quán)利要求18所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)包括一點(diǎn)集中度增加的區(qū)域，該區(qū)域形成一重疊在所述第一點(diǎn)集中梯度上方的圖像。
20.如權(quán)利要求18所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)形成一第二點(diǎn)集中梯度，該集中梯度沿所述光導(dǎo)的圓周延伸。
21.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)形成一點(diǎn)集中梯度，該集中梯度沿所述光導(dǎo)的圓周延伸。
22.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)是半透明的。
23.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)由二氧化鈦制成。
24.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)提供自所述光導(dǎo)基本上360度的光線引出。
25.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于，所述諸點(diǎn)被排列和構(gòu)造成從所述照明裝置中引出光線，而且不會(huì)在照明中形成明顯的不連續(xù)部分。
26.一種照明裝置，它包括一中空光導(dǎo)，所述光導(dǎo)包括一壁，所述壁具有一大致光滑的內(nèi)側(cè)和一結(jié)構(gòu)外側(cè)，所述結(jié)構(gòu)外側(cè)包括多個(gè)棱部，所述棱部形成沿所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度延伸的若干槽；以及一光釋放結(jié)構(gòu)的打印圖案，所述光釋放結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述光導(dǎo)的內(nèi)和外側(cè)的至少一側(cè)的附近，用于通過所述光導(dǎo)的壁從所述光導(dǎo)中釋放光線。
27.如權(quán)利要求26所述的照明裝置，其特征在于，所述光釋放結(jié)構(gòu)包括多條線條。
28.如權(quán)利要求27所述的照明裝置，其特征在于，所述諸線條包括多條周向線條。
29.如權(quán)利要求28所述的照明裝置，其特征在于，所述諸線條包括多條與所述周向線條相交的縱向線條。
30.如權(quán)利要求28所述的照明裝置，其特征在于，所述周向線條之間的間距沿所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度變化。
31.如權(quán)利要求29所述的照明裝置，其特征在于，所述縱向線條之間的間距沿所述光導(dǎo)的圓周變化。
32.如權(quán)利要求26所述的照明裝置，其特征在于，所述光釋放結(jié)構(gòu)包括多個(gè)點(diǎn)。
33.一種照明裝置，它包括一中空光導(dǎo)，所述光導(dǎo)包括一壁結(jié)構(gòu)，所述壁結(jié)構(gòu)具有一大致光滑的內(nèi)側(cè)和一結(jié)構(gòu)外側(cè)，所述結(jié)構(gòu)外側(cè)包括多個(gè)棱部，所述棱部形成沿所述光導(dǎo)的長(zhǎng)度延伸的若干槽；以及多個(gè)光釋放結(jié)構(gòu)，所述光釋放結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述光導(dǎo)的內(nèi)和外側(cè)的至少一側(cè)的附近，用于通過所述光導(dǎo)的所述壁結(jié)構(gòu)從所述光導(dǎo)中釋放光線，所述釋放結(jié)構(gòu)被排列和構(gòu)造成提供自所述光導(dǎo)基本上360度的光線引出。
34.如權(quán)利要求33所述的照明裝置，其特征在于，所述光釋放結(jié)構(gòu)包括若干點(diǎn)。
35.如權(quán)利要求33所述的照明裝置，其特征在于，所述光釋放結(jié)構(gòu)包括若干線條。
36.一種光學(xué)薄膜，它包括一大致光滑的第一側(cè)和一結(jié)構(gòu)的第二側(cè)，所述結(jié)構(gòu)的第二側(cè)包括多個(gè)棱部，所述棱部形成多條平行槽；以及多個(gè)光釋放點(diǎn)，所述光釋放點(diǎn)設(shè)置在所述薄膜的第一和第二側(cè)的至少一側(cè)上。
37.一種光學(xué)薄膜，它包括一大致光滑的第一側(cè)和一結(jié)構(gòu)的第二側(cè)，所述結(jié)構(gòu)的第二側(cè)包括多個(gè)棱部，所述諸棱部形成多條平行槽；以及一光釋放結(jié)構(gòu)的圖案，所述圖案被印制在所述薄膜的第一和第二側(cè)的至少一側(cè)上。
全文摘要
一種照明裝置，它包括一被保護(hù)套筒(24)包圍的光導(dǎo)(22)。光導(dǎo)(22)是中空的，并且包括一圓柱形壁(26)，該壁具有一結(jié)構(gòu)外表面(28)和一光滑內(nèi)表面(30)。設(shè)有若干釋放結(jié)構(gòu)以便通過光導(dǎo)(22)的圓柱形壁(26)反射或折射光線。
文檔編號(hào)F21V23/04GK1451087SQ00819318
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2000年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
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