專利名稱：光導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光導(dǎo)系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種具有特定的提取裝置的中空光導(dǎo)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光導(dǎo)系統(tǒng)是眾所周知的，其基本上包括中空的管狀結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面基本上是全內(nèi)反射(例如參見US 4,260,220)。光線通過光導(dǎo)系統(tǒng)的第一端進入這種中空光導(dǎo)系統(tǒng)，經(jīng)過一系列的連續(xù)反射在管狀結(jié)構(gòu)中傳播，從而到達其對端。
使用全內(nèi)反射薄膜(或TIR薄膜，即為“全內(nèi)反射”英文字的首字母簡略詞)而獲得的中空光導(dǎo)系統(tǒng)尤其有效。
例如，可從EP 02 25 123了解這些TIR薄膜，該文獻對其特性進行了詳細的描述；這些TIR薄膜的例子是那些可從3M公司(位于美國明尼蘇達州的St.Paul)得到的商品名為3MTM“OpticalLighting Film”的薄膜。它們呈柔性的片狀或網(wǎng)狀，其表面具有一列平行的微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)實質(zhì)上具有三角形的橫截面，下文稱為微棱鏡；這些薄膜可制成管狀，其中微棱鏡相對于管子同軸定向并且面向朝外，以產(chǎn)生如US 4,805,984中所述的有效的光導(dǎo)系統(tǒng)。
適合的元件，稱為取光器，可插入到中空光導(dǎo)系統(tǒng)中，或者置于其內(nèi)壁上，以控制在光導(dǎo)管中傳播的一部分光的散射，從而使得一些光線偏轉(zhuǎn)并以能使其從光導(dǎo)管中出射的角度入射到該光導(dǎo)系統(tǒng)的內(nèi)壁上。因此，通過光導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)出的光可更均勻地分布，即，光導(dǎo)管在照明時得到相對均勻的整體外觀。
例如，WO 02/23084公開了一種用于這樣的光導(dǎo)燈的取光器，所述光導(dǎo)燈的有用表面—即在使用取光器時面對光導(dǎo)燈的發(fā)射面的表面—包括預(yù)先分布的散射點和互補分布的反射點。更具體而言，光導(dǎo)燈具有矩形的橫截面，取光器基本上是扁平的，附著于光導(dǎo)管的內(nèi)壁。
EP 1 180 640公開一種用于光導(dǎo)燈的取光器，其具有散射面并旨在用來同軸地插入到光導(dǎo)燈的光導(dǎo)管中，其中，散射面相對于縱向方向至少部分傾斜，并使來自光入口端的光發(fā)散。取光器相對于縱向方向可按照對數(shù)、拋物線、橢圓或圓的曲線形狀傾斜。
US 6,285,814公開了一種光導(dǎo)照明器，其可能包括取光元件，所述取光元件的形式是固定到形成光導(dǎo)管的光學(xué)照明薄膜的內(nèi)表面的漫反射材料薄板，或者是從散射光的殼體的內(nèi)表面朝內(nèi)徑向地延伸的單獨部件。這個文獻還公開了這樣的知識，當(dāng)使用后一種取光元件時，盡管為了產(chǎn)生沿著照明器的長度適度均勻的光輸出，光導(dǎo)管中的光量按照沿照明器的距離的函數(shù)而變化，但是取光元件的徑向尺寸(即高度)或?qū)挾纫部赡軙凑昭卣彰髌鞯木嚯x的函數(shù)而變化。
US 4,615,579公開了一種用于棱鏡光導(dǎo)系統(tǒng)的照明器，并且教導(dǎo)了將凸透鏡或更常用的反射鏡與光導(dǎo)管軸不垂直且不在同一平面地放在照明器的端部上，以使到達照明器端部的光反射同時增大其發(fā)散角，從而沿照明器的長度的釋放光的亮度保持恒定不變。
US 4,850,665涉及一種用于控制從光導(dǎo)管中發(fā)射光的設(shè)備及其方法，其目的在于使光在選定的區(qū)域(與連續(xù)地沿光導(dǎo)管的給定的表面的長度相對的區(qū)域)并以相對于光導(dǎo)管的選定的角度方向從光導(dǎo)管中逃逸出，以實現(xiàn)內(nèi)部照明應(yīng)用的最佳利用率，并且具有最少的閃光。US 4,850,665具體地涉及一種內(nèi)、外表面位于八面體中的光導(dǎo)系統(tǒng)，尤其涉及所述光導(dǎo)系統(tǒng)的一種優(yōu)選情形，其中，相對于光發(fā)生折射的導(dǎo)管部分的內(nèi)平面成90°的角度，使逃逸光從該光導(dǎo)管中逃逸出。US4,850,665描述了平面光反射元件的使用，所述反射元件精確地定位在光導(dǎo)管中，以便(i)使某一部分光無衰減地通過從而在沿光導(dǎo)管更遠的區(qū)域進行處理，(ii)將其它光反射向選定的光導(dǎo)管壁部分，從而當(dāng)光折射通過壁時，光就會以相對于光導(dǎo)管的選定角度方向從光導(dǎo)管中逃逸出。如其中所述，光以基本上準(zhǔn)直光束的形式從光導(dǎo)管中發(fā)射出，所述準(zhǔn)直光束將在被照射的表面上產(chǎn)生相對局部的照明。

發(fā)明內(nèi)容
一種光導(dǎo)系統(tǒng)具有改進的取光裝置，其允許更精確地控制由光導(dǎo)系統(tǒng)提供的亮度，并且其取光效率更大。
本發(fā)明是基于這樣的實現(xiàn)，該實現(xiàn)可通過在光導(dǎo)系統(tǒng)中設(shè)置取光元件來實現(xiàn)，所述的取光元件減少了光在被提取之前在光導(dǎo)管中經(jīng)過的無效反射的次數(shù)，并且被構(gòu)造成在要照射的表面上產(chǎn)生需要的亮度模式，而不是在其光導(dǎo)管自身的表面上產(chǎn)生均勻的亮度。
本發(fā)明提供一種光導(dǎo)系統(tǒng)，其包括中空的光導(dǎo)管和光源，所述光源被置于將光從一端導(dǎo)入到光導(dǎo)管中的位置，光導(dǎo)管具有導(dǎo)光壁，所述導(dǎo)光壁使得光在光導(dǎo)管的空間中向其另一端傳播；在光導(dǎo)管的空間中，至少有一個具有至少一個曲面的取光元件，所述曲面充當(dāng)非透射的鏡面或窄或?qū)捝⑸浞瓷淦?，所述彎曲的反射面被制成一定的形狀，使得其反射的來自光源的光以能從光?dǎo)管射出的角度入射到光導(dǎo)管的導(dǎo)光壁上。
在根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)系統(tǒng)中，選擇彎曲的反光面的形狀，以確保入射到其上的光被提取，并且在光導(dǎo)管的其它地方?jīng)]有剩余的光可被提取。
優(yōu)選地，多個取光元件位于光導(dǎo)管的空間中，并且沿光導(dǎo)管的長度彼此間隔開，每個取光元件具有至少一個彎曲的反光面，其充當(dāng)非透射的鏡面或窄或?qū)捝⑸浞瓷淦?，所述彎曲的反射面被制成一定的形狀，使得其反射的來自光源的光以能從光?dǎo)管射出的角度入射到光導(dǎo)管的導(dǎo)光壁上。
另外選擇每個取光元件的彎曲的反光面的數(shù)目、形狀和位置，以使光導(dǎo)系統(tǒng)在要照射的表面上能產(chǎn)生需要的亮度模式。具體而言，可調(diào)整每個取光元件，以將光導(dǎo)向要照射的表面上的位于取光元件在該表面上的“覆蓋區(qū)”(即取光元件沿位于與光導(dǎo)管的軸垂直的平面上的直線在該表面上的投影)以外的區(qū)域，所以，例如，使一列間隔開的取光元件能對沿光導(dǎo)系統(tǒng)的長度的表面，甚至在取光元件之間的區(qū)域上，提供連續(xù)均勻的亮度。
可以將每個彎曲的反射面的至少一個部分定形和/或定位成用于直接接收來自光源的光。
另外，可以將至少一個彎曲的反射面定形和/或定位成接收從光導(dǎo)管的壁反射的光。
在一個實施例中，取光元件包括至少兩個彼此為鏡像的曲反射面，該兩個面的交接處位于包括光導(dǎo)管的縱軸的平面中。
優(yōu)選地，在遠離光源的方向上，取光元件沿光導(dǎo)管的長度彼此非漸增地間隔開。
另外或者作為一種選擇，在遠離光源的方向上，取光元件在光導(dǎo)管的橫截面上具有非漸減的尺寸。
有利地，每個彎曲的反射面相對于光導(dǎo)管的縱軸是非對稱的。
每個彎曲的反射面通?？赡馨枷蛎鎸庠吹姆较?。
每個彎曲的反射面可以是通過二次曲線或?qū)?shù)曲線繞其軸旋轉(zhuǎn)而得到的三維面的一部分。
在優(yōu)選的實施例中，每個反射面是通過拋物線繞其軸旋轉(zhuǎn)而得到的三維面一部分。
優(yōu)選地，每個彎曲的反射面的軸平行于光導(dǎo)系統(tǒng)的軸，自所述光導(dǎo)系統(tǒng)的軸朝光導(dǎo)管要照射的表面的方向間隔開。
在一個實施例中，每個取光元件包括多對彎曲的反射面，這些對之間的交接處位于平行于光導(dǎo)管的縱軸和光導(dǎo)管要照射的表面的平面中。
在這種情況下，優(yōu)選地，成對的反光面的軸自一個平面向外偏離，并且朝要照射的表面的方向的偏離距離逐漸下降，所述平面通過光導(dǎo)管的軸并與光導(dǎo)管要照射的表面正交，同一對的反光面的軸在這個平面的兩側(cè)上偏離相同的距離。
此外，優(yōu)選地，成對的反光面的軸自一個平面偏離，并且朝要照射的表面的方向的偏離距離逐漸增大，所述平面通過光導(dǎo)管的軸并平行于光導(dǎo)管要照射的表面，同一對的反光面的軸以相同的距離偏離所述的平面。
此外，成對的反光面的焦距朝光導(dǎo)管要照射的表面的方向下降。
優(yōu)選地，每個反射面是截取三維面的一半的非中心部分而得到的，所述三維面是通過逆著要照射的表面的方向?qū)佄锞€旋轉(zhuǎn)而得到的。
在一個實施例中，每個取光元件與光導(dǎo)管壁相鄰，并且位于光導(dǎo)管壁的一側(cè)，以在另一側(cè)將光從光導(dǎo)管中導(dǎo)出。
通常，每個光導(dǎo)管的導(dǎo)光壁包括棱鏡薄膜，這樣設(shè)置棱鏡薄膜使得該棱鏡沿光導(dǎo)的縱向方向延伸。
此外，通常，光導(dǎo)系統(tǒng)是圓柱形的。
優(yōu)選地，來自光源的光被每個取光元件反射，然后以單個離散的光束從光導(dǎo)管中射出，所述光束具有在與光導(dǎo)管的長度橫交的方向上細長的橫截面。
具體而言，單個離散的光束可以是具有橢圓形橫截面的錐光束，其長軸在與光導(dǎo)管的長度橫交的方向上延伸。
在光導(dǎo)系統(tǒng)包括置于能被來自光導(dǎo)管的光照射的表面的情況下，在該能被照射的表面上，通過每個取光元件從光導(dǎo)管中射出的光的光束的橫截面在光導(dǎo)管的長度方向上比相應(yīng)的取光元件延伸的距離更大。
有利的情況是，光束的橫截面在與光導(dǎo)管的長度方向橫交的方向上比相應(yīng)的取光元件延伸的距離更大。
在光導(dǎo)系統(tǒng)包括置于能被來自光導(dǎo)管的光照射的表面的情況下，這樣設(shè)置取光元件使得在光導(dǎo)管的長度的方向上對表面的照射比較均勻。


現(xiàn)在將參照由附圖示出的非限制性的例子代表的實施例來解釋本發(fā)明的特征和優(yōu)點，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的單向光導(dǎo)系統(tǒng)的透視圖；圖2示出沿根據(jù)本發(fā)明的雙向光導(dǎo)系統(tǒng)的示意橫截面；圖3和圖4示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)系統(tǒng)的兩種實際應(yīng)用；圖5示出沿根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)系統(tǒng)的兩個不同位置的極角分布；
圖6以前透視圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)系統(tǒng)的提取裝置的取光器；圖7示出圖6的取光器的側(cè)截面，只示出了中垂面的左側(cè)部分；圖8示出圖6的取光器的仰視圖；圖9示出圖6的取光器的前視圖；圖10示出怎樣得到圖6的取光器的兩個曲面；圖11示出圖6的取光器的前透視圖，并示出了光如何被其反射；圖12示出了圖6的取光器及被其照明的區(qū)域的俯視圖；圖13示出圖6的取光器的后透視圖；圖14a-f示出從圖6的取光器如何得到根據(jù)本發(fā)明的取光裝置的其它取光器；圖15示出根據(jù)本發(fā)明的提取裝置的另一實施例的透視圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的圓柱形的光導(dǎo)系統(tǒng)1，為了照明平行于并位于光導(dǎo)管下面的表面(照明平面)，例如路面、建筑物的地面、書桌、餐桌及工作臺面等，所述光導(dǎo)系統(tǒng)水平地設(shè)置。
從下面描述中明顯可知，根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)系統(tǒng)還可垂直設(shè)置使用，以便照明如建筑物的墻壁或建筑物的一對相鄰墻壁等平面。因此，對這種水平設(shè)置的任何描述，例如像“水平中面”、“中垂面”之類的表述等，不應(yīng)該解釋為限制性的。從下面描述中還應(yīng)該明白，本發(fā)明不限于圓柱形的光導(dǎo)系統(tǒng)，而且還延伸到采用例如矩形橫截面的光導(dǎo)管以及沿曲路徑而行的光導(dǎo)的系統(tǒng)。本發(fā)明也不局限于其中光導(dǎo)管與被照射的表面之間的距離沿光導(dǎo)管的長度保持恒定不變的系統(tǒng)。
一般并從其本身意義而言，圖1的光導(dǎo)系統(tǒng)1包括中空光導(dǎo)管2和光源組件3，所述光源組件適用于將光從光導(dǎo)管2第一(或光入口)端4引導(dǎo)到中空光導(dǎo)管2中。光導(dǎo)管2包括管狀的、足夠剛硬的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的壁約束或引導(dǎo)部分光在光導(dǎo)管2中從光入口端4向第二端5傳播，并且允許一些光從光導(dǎo)管2中出射。通常用6表示并且稍后將更加詳細地描述的取光裝置，也設(shè)置在光導(dǎo)管2中，以便通過受控的方式來增加允許沿光導(dǎo)管2出射的光量。因此，單向光導(dǎo)系統(tǒng)1將光從第一端4傳輸?shù)降诙?，同時照亮平行于并位于在光導(dǎo)管2外的表面。
如系統(tǒng)1之類的光導(dǎo)系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于，實際光源及其電連接位于組件3，但是提供的照明可延伸到幾米，甚至超過40米。從而使光源組件3的維修和冷卻容易，這尤其在公路照明方面是一個突出的優(yōu)點。此外，長的光導(dǎo)管發(fā)射冷光，所述冷光對于例如工藝品和珠寶以及需要很多光并在常用照明中變得很熱的工作場所可能會有用，例如劇院、TV和電影舞臺、生產(chǎn)線等。
在如圖2示意性示出的雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a的情況中，設(shè)置兩個光源組件3、3a，在中空光導(dǎo)管2的每一端4、4a上都有一個光源組件，每個光源組件都適用于將光從相應(yīng)的端4、4a引導(dǎo)到光導(dǎo)管2中。雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a有效地對應(yīng)于以反射鏡的形式設(shè)置的兩個單向光導(dǎo)系統(tǒng)1，其中每個單向光導(dǎo)系統(tǒng)將光從相應(yīng)光源組件3、3a引導(dǎo)到光導(dǎo)管2長度的大約一半處，該處在圖2中用5表示。這樣的雙向光導(dǎo)管適用于非常長跨距的照明。
更具體而言，光導(dǎo)管2通?？赡苡蓜傂缘墓軤畈牧?例如聚碳酸酯圓筒制成，內(nèi)部涂有全內(nèi)反射或TIR薄膜8，即光學(xué)透明材料例如丙烯酸塑料之類的聚合物薄板，其具有一個光滑面，并在背面具有微結(jié)構(gòu)表面。所述微結(jié)構(gòu)化的表面包括一列并排設(shè)置的平行棱鏡或微棱鏡，其大小在微米數(shù)量級上。微棱鏡通常是直角棱鏡，可使其垂直邊相對于薄膜的光滑面的切線成大約45°的角。
這樣設(shè)置TIR薄膜8，其光滑面面向光導(dǎo)管2內(nèi)，其微棱鏡面向光導(dǎo)管2外并定向在縱向方向上，即平行于光導(dǎo)管2的縱軸A。眾所周知，來自組件3的光入射到光導(dǎo)管2的內(nèi)表面，然后光根據(jù)其入射角可能會反射回到光導(dǎo)管2中，或者穿過薄膜8和管狀材料7，從而從光導(dǎo)管中逃逸出。
在已知的TIR薄膜中，尤其適合光導(dǎo)管2的薄膜是由3M公司(位于美國明尼蘇達州的St.Paul)銷售的商品名為3MTMOpticalLighting Film 901的薄膜。
將外蓋13繞TIR薄膜8延伸地設(shè)置于除希望光從光導(dǎo)管2中釋放的地方外的光導(dǎo)管2的那些壁部分上，從而限定光釋放窗口14(參見圖1的部分14)。從下面描述中應(yīng)該知道，外蓋13不是光導(dǎo)系統(tǒng)的必要部件，僅為了減少或消除光從光導(dǎo)管2中泄漏而設(shè)置外蓋13。如下所述，光導(dǎo)管中的取光裝置6將確保，即使沒有外蓋13，來自光源組件3中的大部分光也會通過光釋放窗口14的區(qū)域而離開光導(dǎo)管。
雖然為了使光導(dǎo)管的內(nèi)部可見，圖1中僅示出外蓋13沿光導(dǎo)管2的非常短的長度延伸，但是應(yīng)該明白，實際上外蓋13可沿光導(dǎo)管2的整個長度延伸。在某些情況下，外蓋13可沿光導(dǎo)管2間歇地延伸，完全包圍光導(dǎo)管，從而限定一列沿光導(dǎo)管長度的離散的、間隔開的光釋放窗口。
外蓋13通常由光反射和/或散射材料制成，優(yōu)選地如漫反射材料即具有高反射但不是平面鏡面發(fā)射器之類的材料，使得入射光線擴散成變寬的反射光束，從而使光稍后以被折射并從其射出的角度入射到光釋放窗口14的幾率更高。
此外，雖然圖1中示出外蓋13為置于剛性管狀材料或支撐體7和TIR薄膜8之間的隔離層，但是在本領(lǐng)域中，外蓋13的其它實施方式是常用的，并且也很適用于本發(fā)明，例如置于支撐體7外的隔離層，或者涂覆于支撐體7的內(nèi)部或外部的油漆或清漆。剛性支撐體7本身還可以由反射和/或散射材料制成，以達到外蓋13的程度。
根據(jù)光導(dǎo)系統(tǒng)1的計劃的實際照明應(yīng)用來選擇光釋放窗口14的角度范圍，通常在90°至180°的范圍內(nèi)。
而且，根據(jù)計劃的實際照明應(yīng)用來選擇相對于要照明的表面的光釋放窗口14的取向。
例如，在計劃置于要照明的表面中心之上位置的光導(dǎo)系統(tǒng)1的情況中，例如路面的單向車道、生產(chǎn)線或更常見的在建筑物中的任何房間，光釋放窗口14通常相對于光導(dǎo)系統(tǒng)1的中垂面對稱地延伸(例如參見圖3)。
相反，當(dāng)光導(dǎo)系統(tǒng)1非對稱地置于要照明的表面之上時，光釋放窗口14將相應(yīng)地相對于光導(dǎo)系統(tǒng)1的中垂面非對稱地定位。例如，非對稱定位的光導(dǎo)系統(tǒng)1將用于照明雙向車道路面，如圖4所示，從而提供這樣的好處，光導(dǎo)系統(tǒng)1的更換或維修僅需要直接在光導(dǎo)管之下的車道上的交通停止。
光源組件3包括光源15和反射拋物面16(更具體地講，從拋物線或拋物體的旋轉(zhuǎn)而得到的反射面)，所述的拋物面的軸與光導(dǎo)管的軸A一致。光源15位于反射拋物面16的焦點上，從而如果光源15是理想的點光源，則入射到拋物面16上的光線將被拋物面反射，然后與拋物面的縱軸A平行地進入光導(dǎo)管2；此外，將反射拋物面制成一定的大小，使得如果光源15是理想的點光源，則直接投入到光導(dǎo)管2即沒有被反射拋物面16反射的光線將以一定的角度入射到光導(dǎo)管2的內(nèi)表面上，即入射到TIR薄膜8上，使得這些光線始終被TIR薄膜反射，而不能穿過光導(dǎo)管。
在實際的情況下，光源15具有有限的尺寸，從光源組件3中發(fā)出的光通量具有如圖5中曲線17定性地示出的極角分布。曲線17更具體地示出了光亮度是相對于光導(dǎo)管2縱軸A的角度的函數(shù)。
因此，對于實際有限光源15，情況將稍微不同于上面所述的，也有些光線以這樣的角度進入光導(dǎo)管2，使得光線被TIR薄膜折射，然后被外蓋13反射和/或散射或者從光釋放窗口14中射出光導(dǎo)管2，從而有助于照明。
然而，大部分光仍將以相對于光導(dǎo)管縱軸A的相對小的角度進入光導(dǎo)管2。這將確保，靠近光入口端4的大部分光不會逃逸出光導(dǎo)管2，但是(在沒有提取裝置6的情況下)將繼續(xù)通過全內(nèi)反射而沿光導(dǎo)管2被導(dǎo)向其第二端5(或者在雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a的情況下被導(dǎo)向光導(dǎo)管2的縱向中心處)。因此，在沿光導(dǎo)管2距離光入口端4的一定距離的遠處，光通量的絕對值降低，但是光通量仍定性地具有與如圖6中曲線18所示的形狀相同的極角分布，如同在光入口端4一樣(曲線17)。
設(shè)置提取裝置6，以便允許控制光的偏轉(zhuǎn)，從而以受控的方式提高以一定的角度入射到位于光釋放窗口14的TIR薄膜8上的光量，該入射角度使得光被折射然后從光導(dǎo)管2中射出，從而有助于照明。現(xiàn)在將更加詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的提取裝置6的設(shè)計。
取光裝置6包括多個沿光導(dǎo)管2設(shè)置的取光元件或取光器。每個取光器包括彎曲的反射面，其中反射面凹向光導(dǎo)管2的光入口端4。
每個彎曲的反射面可以是鏡面反射面例如由鉻和鋁制成的或涂有鉻和鋁的表面，或者可以是窄或?qū)捝⑸浞瓷涿胬缬赡ｈT的樹脂制成的白色表面，這些與取光裝置領(lǐng)域中最常用的漫反射面完全不同。
術(shù)語”窄散射反射材料”、“寬散射反射材料”和“漫反射材料”(例如參見”Daylighting in Architecture-A EuropeanReference Book”(ISBN number 1-873936-21-4)，第4.3-4.5頁)分別指的是將入射的準(zhǔn)直光束反射成具有大約0°和15°之間、大約15°和45°之間及大約45°和60°之間的色散角的展寬光束的材料。術(shù)語“色散角”指的是反射光的最大強度(Imax)的方向與強度值為Imax/2的方向之間的角度，假定反射光分布曲線的強度是相對于Imax的方向?qū)ΨQ的。如果反射光的強度分布曲線不是相對于Imax的方向?qū)ΨQ的，則術(shù)語“色散角”指的是Imax的方向和強度為Imax/2的方向之間的平均角。展寬的反射光束在最大強度的方向上可能會或可能不會表現(xiàn)出明顯的峰值。
使用鏡面反射面，被反射的入射光線將具有較低的吸收損失，即具有非常高的反射系數(shù)—可高達92％。在本文中更重要的是，入射光線將按預(yù)定的角度反射(反射角等于入射角)。關(guān)于取光裝置6的單個取光器，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計反射面的局部曲率來控制從取光器中反射的光線的方向，以便將光以一定的角度反射到光導(dǎo)管2的光釋放窗口14上，從而使得光被TIR薄膜8折射并從光導(dǎo)管射出。
白色的散射反射面具有這樣的優(yōu)點，即制造成本低廉，但是它們往往具有較高的光吸收率，雖然它們還使得比鏡面反射面更難控制反射光線的方向，但仍比漫反射材料更容易控制反射光線的方向。
作為例子，圖1中所示的提取裝置6包括兩個獨立的取光器650、660。
更常用的設(shè)置示于圖2中，其中，七個取光器610、610a、620、620a、640、650、660(稍后將描述基于圖14的取光器的引用)沿光導(dǎo)管2設(shè)置在光傳播方向上，即從光入口端4到雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a的縱向中心處。如上面所指出的，雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a的每一半可作為單向光導(dǎo)系統(tǒng)的代表。
所示的設(shè)置適用于沿光導(dǎo)系統(tǒng)的整個長度對外面提供基本上均勻的照明。因此，可從圖2中知道，各個取光器610、610a、620、620a、640、650、660沿光傳播方向設(shè)置，相鄰的取光器之間的距離逐漸減小(但是，在某些情況下，取光器可能是等間距的)。此外，沿光傳播方向，相鄰的取光器610、610a、620、620a、640、650、660具有相等的或逐漸增大(即不減少)的在徑向方向上延伸的表面，換句話說，相鄰的取光器610、610a、620、620a、640、650、660越來越多地向光導(dǎo)管的軸靠近，然后延伸通過該軸。此外，下面將參照圖17來描述，沿光傳播方向，相鄰的取光器610、610a、620、620a、640、650、660還具有沿角度方向(即繞光導(dǎo)管的縱軸)延伸的越來越大的表面。
在選擇取光器的數(shù)目、每個取光器的徑向和/或角度范圍及其沿光導(dǎo)管2的位置時需考慮的標(biāo)準(zhǔn)有多個，并且取決于光導(dǎo)系統(tǒng)1的長度和橫截面以及需要的照明類型，例如對沿整個光導(dǎo)系統(tǒng)1的外面基本上均勻的照明，或者對沿光導(dǎo)系統(tǒng)1的外面上離散的區(qū)域照明。一般而言，從下面的描述可知，為了沿光導(dǎo)管的長度在連續(xù)的區(qū)域或離散的區(qū)域上提供均勻的表面照明，連續(xù)的取光器(從光導(dǎo)管的光入口端4開始進行)應(yīng)該堵塞光導(dǎo)管的橫截面的逐漸增大的部分。
作為例子，如前所述圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于露天工作場所或?qū)W校教室的光導(dǎo)系統(tǒng)1。這樣的光導(dǎo)系統(tǒng)1應(yīng)該沿光導(dǎo)管2的整個長度提供一定的照明，并且還應(yīng)該在其下的每個桌面上提供高亮度的明亮區(qū)域25、26。如該圖所示，一個取光器610、620位于每個桌面之上，并且離光入口端4比離桌面中心更遠，因為在這種情況下的每個取光器610、620被設(shè)計成使光錐相對于光導(dǎo)管的光入口端4傾斜地投射，如下所述。
類似類型的照明可能在生產(chǎn)線、火車和飛機等場所上是有用的，在所述的生產(chǎn)線中，每個工作臺必需高亮度，在所述火車和飛機上，每個座位上必需高亮度。
作為另一個例子，如前所述圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于公路隧道的光導(dǎo)系統(tǒng)1。這樣的光導(dǎo)系統(tǒng)1應(yīng)該沿光導(dǎo)管2的整個長度對公路提供盡可能均勻的照明。因此，沿光導(dǎo)管2設(shè)置幾個取光器，使得由相鄰的取光器投射的光錐在縱向方向上相鄰或稍微重疊。類似的照明在長廊或通道是有用的。
在上述的兩個例子中，每個取光器應(yīng)該產(chǎn)生相同強度的照明，但是這不是總是必需的。
在沿光導(dǎo)管2的整個長度上需要盡可能均勻的照明的情況下，下面的標(biāo)準(zhǔn)必須考慮。
第一標(biāo)準(zhǔn)是，因為將光導(dǎo)管向第二端5的內(nèi)反射的次數(shù)與光導(dǎo)管長度和光導(dǎo)管圓橫截面的直徑的比值L/D成比例地上升，并且一些光沿光導(dǎo)管1輸出，所以發(fā)光效率的損失與光導(dǎo)管長度和光導(dǎo)管圓橫截面的直徑的比值L/D成比例，從而離光入口端4越遠可用的光通量將減少。
因此，遠離光入口端4的取光器應(yīng)該具有較大的表面，以提取與更靠近光入口端4的取光器一樣的光量。
第二標(biāo)準(zhǔn)是，沿光導(dǎo)系統(tǒng)1的某一位置上的可用光通量必須分成在該位置上輸出的光和沿光導(dǎo)系統(tǒng)1傳播的光，以便有助于下游的照明。換句話說，在傳播方向上被第一取光器提取的光越多，可用于在傳播方向上被第二及其它取光器提取的光就越少。
第三標(biāo)準(zhǔn)是，相鄰的取光器之間的間距應(yīng)該足夠大，從而更靠近光入口端4的取光器不會完全地掩蓋相鄰的取光器，以確保直接被光源組件3發(fā)出和/或被光導(dǎo)管2反射的一些光也會到達距離光入口端4最遠的取光器。
第四標(biāo)準(zhǔn)是，如上所述，相鄰的取光器之間的間距以及取光器的形狀應(yīng)該是這樣的，即被兩個相鄰的取光器投射的光錐在光導(dǎo)系統(tǒng)1的縱向方向上是相鄰的或稍微重疊的。
將通過下面的描述來理解設(shè)計每個取光器的實際形狀和尺寸的其它標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所有形成提取裝置6的取光器可分別被視為通過從最靠近單向光導(dǎo)管的第二端5的取光器660或者從位于雙向光導(dǎo)管的中間的取光器除去一部分而獲得的。的確，在相應(yīng)除去部分的位置上，沒有光需要提取出來用于進一步的傳播，從而上述的標(biāo)準(zhǔn)使提取的光最大化，即所述光被偏轉(zhuǎn)以從光導(dǎo)管2的光釋放窗口14出射。
首先參照圖6(前透視圖)、圖7(朝中垂面的左側(cè)截取的截面)和圖8(仰視圖)，計劃置于離光入口端4最遠的取光器660是整體形狀如圓盤的剛性元件，在相對于光導(dǎo)管2的橫向面稍微傾斜的平面上延伸。
取光器660包括用于連接到光導(dǎo)系統(tǒng)1的裝置，例如一對靠近其頂部的T形凹槽27，可滑動地懸掛于圖1中所圖示的一對橫桿28。橫桿28可適宜地是這樣結(jié)構(gòu)(未示出)的一部分，所述結(jié)構(gòu)用以縱向地連接TIR薄膜8和可能的外蓋13的邊緣，和/或?qū)IR薄膜8和可能的外蓋13固定到管狀支撐體7。
取光器660的前表面，即面向光入口端4的表面，包括三對曲面31-36，相鄰曲面對31-32、33-34、35-36的相交線沿兩個基本水平的平面延伸，同一曲面對31和32、33和34、35和36的相交線沿光導(dǎo)系統(tǒng)1(和取光器660)的中垂面29延伸，從而取光器660相對于中垂面29是鏡向?qū)ΨQ的。
最優(yōu)選地，每個曲面31-36由拋物體的一部分形成，即為通過拋物線繞其軸旋轉(zhuǎn)而生成的表面的一部分。為了簡便起見，這些拋物體的部分在下文中簡稱為拋物面31-36。
所述三對拋物面31-36的軸都是平行于光導(dǎo)系統(tǒng)1的軸A并位于該軸之下(在這種情況下，其中光釋放窗口14位于光導(dǎo)管2的底部)。更具體地講，拋物面31-36的軸A1-A6及其頂點V1-V6和焦點F1-F6按逐漸增大的距離(從上端拋物面對31、32到下端拋物面對35、36)與光導(dǎo)系統(tǒng)1的軸A間隔開，這從圖7和圖9(其中還示出了到焦點F1-F6和頂點V1-V6的圖平面上的投射)中可能會看得非常清楚。
軸A1-A6中沒有一個軸位于光導(dǎo)系統(tǒng)1的中垂面29內(nèi)。實際上，所述三對拋物面31-36的軸A1-A6逐漸增大地偏向中垂面29外(從下端拋物面對35、36到上端拋物面對31、32)，拋物面對31和32、33和34及35和36的軸在中垂面29的兩側(cè)上偏移相同的距離，這從圖8可能會看得非常清楚，圖8是取光器660的仰視圖，其中還示出了焦點F1-F6、頂點V1-V6和軸A1-A6。
換句話說，上端拋物面對31、32的軸A1、A2彼此平行，并且平行于光導(dǎo)系統(tǒng)1的軸A，在軸A下與軸A間隔最短距離，而彼此以最大距離間隔開；中間拋物面對33、34的軸A3、A4彼此平行，并且平行于光導(dǎo)系統(tǒng)1的軸A，在軸A下與軸A間隔中等距離，而彼此以中等距離間隔開；下端拋物面對35、36的軸A5、A6彼此平行，并且平行于光導(dǎo)系統(tǒng)1的軸A，在軸A下與軸A間隔最大距離，而彼此以最短距離間隔開。
更具體而言，每個拋物面31-36所屬的每個拋物體的軸A1-A6相對于拋物面31-36下降并偏移(朝左或朝右)，換句話說，每個拋物面31-36是作為其拋物體的上半部分的非中心部分而截取的，從圖10中可非常清楚地知道這點，在圖10中，為了清楚起見，僅示出上端拋物面對31、32及其所隸屬的拋物體37、38。
最后，上端拋物面對31、32的焦距(即頂點和焦點之間的距離)是最大的，中間拋物面對33、34的焦距是中等的，下端拋物面對35、36的焦距是最短的，這從圖7和圖8中非常清楚地可知。
眾所周知，沿平行軸入射到拋物面的光線將沿通過拋物面的焦點的方向反射。如上所解釋的，由于光源組件3的結(jié)構(gòu)和TIR薄膜8的性質(zhì)，沿光導(dǎo)管2傳播的大部分光平行于或近似平行于光導(dǎo)管2的軸。結(jié)果，入射到取光器660的大部分光將被取光器反射，從而會聚于或接近于六個拋物面31-36的六個焦點F1-F6。在每個焦點的下游，聚焦于或接近于拋物面31-36的焦點F1-F6的光將再次發(fā)散。光路徑示意地示于圖7和圖11中。
設(shè)定拋物面31-36的大小和如此設(shè)置拋物面31-36，使得反射光以一定的角度入射到TIR薄膜8，以使光折射并離開光導(dǎo)管，從而有助于照明。更具體而言，如此設(shè)定它們的大小和將它們布置，使得來自六個拋物面31-36的照明區(qū)域相鄰或者部分重疊，從而在水平地位于光導(dǎo)管2下面的表面的整個照明區(qū)域24具有橢圓的形狀，該橢圓的長軸垂直于光導(dǎo)管的軸A的方向，其短軸從取光器660的覆蓋區(qū)的稍后面向光導(dǎo)系統(tǒng)1的光入口端4延伸到這個覆蓋區(qū)前的一個相當(dāng)大的距離，如圖12的俯視圖所示。
在圖7-11所示的焦點F1-F6的設(shè)置中，可能會出現(xiàn)這樣的情況，靠近縱軸A的拋物面31-36的一少部分仍將以使其在TIR薄膜8上發(fā)生內(nèi)反射的方向反射入射光。如果仍滿足來自六個拋物面31-36的照明區(qū)域相鄰或部分重疊的條件，則通過改變拋物面31-36的焦點F1-F6的位置可控制這些少部分的范圍甚至存在與否。然而，這些少部分對光導(dǎo)系統(tǒng)的整體性能的影響不是特定明顯，理由如下第一，如上所述，入射到取光器660的大部分光線平行于光導(dǎo)管的軸A延伸，但是還存在不平行于軸A的光線。第二，如上所述，取光器660往往設(shè)置在光導(dǎo)系統(tǒng)1的第二端5附近(或者在雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a的中點附近)，從而在沒有任何提取裝置時所有的入射光會損失的位置上(除非在該位置上放置一個鏡子，如現(xiàn)有技術(shù)所示)，即使部分41、42、45、46、49和50的提取效率低于拋物面31-36的剩余部分的提取效率，一些提取仍然也會發(fā)生。第三，如下面更詳細地所述，通過從取光器660中除去某些部分而獲得根據(jù)本發(fā)明的提取裝置6的其它取光器，對除去的部分加以選擇，以使靠近光導(dǎo)管的軸A的所述的低提取效率的少部分的范圍最小化，或者一起消除它們。為此，優(yōu)選地，取光器660的背面包括由優(yōu)選的切割線(preferential cutting line)構(gòu)成的絲網(wǎng)，通常用51表示，并且下面馬上將參照圖16來進一步說明它。這有一個優(yōu)點，對于給定的直徑的光導(dǎo)系統(tǒng)1，可只使用一個模子來鑄造提取裝置6的所有取光器。
取光器660的背面，即面向光導(dǎo)系統(tǒng)1的第二端5或者面向雙向光導(dǎo)系統(tǒng)1a的中心的表面可以是鏡面或窄或?qū)挿瓷湫缘拿妫撬€可由任何材料制成，因為它對于控制光導(dǎo)系統(tǒng)1中的光不起主要的作用，或者根本不起作用。
如圖13所示，優(yōu)選地，取光器660的背面還包括加固邊52。優(yōu)選地，加固邊52沿上半周或更少部分延伸，并且徑向延伸較短距離。另外，制造這樣小的加固邊52的原因在于有助于從取光器660中除去選取的部分，以制造根據(jù)本發(fā)明的其它的取光器，即更靠近光導(dǎo)管2的光入口端4設(shè)置的那些取光器。
在取光器660的背面上的優(yōu)選切割線的絲網(wǎng)51包括多個基本均勻間隔的同心圓53-57；多個扇區(qū)58-67，從取光器660的外圍徑向地延伸到內(nèi)同心圓53，以相對于取光器660的頂部成從大約30°至大約120°的角度位于中垂面29的每一側(cè)上；中垂面29；在中水平面內(nèi)與第二最里面的同心圓54相切并延伸到取光器660的底邊的兩個扇區(qū)68、69；以及從第二最里面同心圓54和上徑向扇區(qū)58、63的相交處延伸到第四同心圓56和中垂面29的相交處的兩個扇區(qū)70、71。
選擇同心圓53-57的半徑，以基本均勻地間隔開。
應(yīng)該明白，所述優(yōu)選的切割線的數(shù)目和設(shè)置可能不同于根據(jù)在特定的光導(dǎo)系統(tǒng)1中需要的取光器的數(shù)目而顯示的數(shù)目和設(shè)置。圖13中所示的特定絲網(wǎng)51尤其適合于基于六個不同形狀和大小的取光器的取光裝置。圖14a-f示出了六個這樣的不同大小和形狀的取光器610-660，以及通過從第六完整的取光器660除去選定的部分可如何得到前五個取光器。
關(guān)于第五取光器650，通過最里面的同心圓53、通過最低的徑向扇區(qū)62、67的內(nèi)部以及通過垂直扇區(qū)68、69的較低部分來限定除去的部分。注意，最低的徑向扇區(qū)62、67間隔大約90°。從而倒數(shù)第二個取光器650包括兩個上拋物面31、32的幾乎全部表面、兩個中拋物面33、34的大部分表面和兩個下拋物面35、36的僅少部分。
通過第二同心圓54、上扇區(qū)部分68、69和兩個最低徑向扇區(qū)62、67的外部來限定第四取光器640的除去部分，所述的第二同心圓的半徑大約是光導(dǎo)管2的半徑的六分之二。因此，第四取光器640包括兩個上拋物面31、32的大部分表面和兩個中間拋物面33、34的表面的大約一半，而不包括兩個下拋物面35、36的表面。通過第三同心圓55、徑向扇區(qū)61的外部來限定第三取光器630的除去部分，所述的第三同心圓的半徑大約是光導(dǎo)管2的半徑的六分之三，所述的徑向扇區(qū)間隔大約120°。因此，第三取光器630包括兩個上拋物面31、32的大部分表面和兩個中間拋物面33、34的表面的大約一半，而不包括兩個下拋物面35、36。
通過第四同心圓56和徑向水平扇區(qū)60、65的外部來限定第二取光器620的除去部分，所述的第四同心圓的半徑大約是光導(dǎo)管2的半徑的六分之四。因此，第二取光器620幾乎全部由兩個上拋物面31、32的一部分表面組成。
通過第五同心圓57和徑向扇區(qū)59、64的外部來限定第一取光器610的除去部分，所述的第五同心圓的半徑大約是光導(dǎo)管2的半徑的六分之五。因此，第一取光器610全部由兩個上拋物面31、32的一部分表面組成。
應(yīng)該明白，如取光器660一樣，取光器610-650使光偏轉(zhuǎn)，從而光以一定的角度入射到光導(dǎo)管2的光釋放窗口14，所述入射角使得光折射并通過TIR薄膜8透射到外面。雖然可使用如上所述的產(chǎn)生窄或?qū)捝⑸浞瓷涞牟牧?，但是如果取光?10-660由鏡面反射材料制成，則這就可非常有效地得以實現(xiàn)。
如關(guān)于取光器660所述，由取光器610-650提供的位于光導(dǎo)管2之下的表面上的照明區(qū)域是橢圓的，并且延伸超出取光器610-650在所述表面上的投影(覆蓋區(qū))(參見圖12)圖15示出根據(jù)本發(fā)明的取光裝置6a的另一實施例，適用于圓柱形光導(dǎo)管(只示意性地在圖的左邊示出它的截面)。取光裝置6a包括五個取光器，所示的五個取光器如只作為例子的圖13中一樣等間距。最右端的取光器，即最遠離光入口端的取光器，對應(yīng)于圖12中所示的取光器660。在它之前的兩個取光器670、670a彼此相同，通過從取光器660中除去由第四內(nèi)圓56限定的部分來得到其形狀，也就是說，其形狀是環(huán)狀的圈。最靠近光入口端4的兩個取光器680、680a彼此相同，通過從取光器660中除去由第五內(nèi)圓57和垂直扇區(qū)68、69的兩個外部限定的部分來得到其形狀。
在根據(jù)本發(fā)明的取光裝置的又一實施例(未顯示)中，取光器都是相同的，并且隨著遠離光源組件3，其間隔越來越緊密。具體而言，取光器可以像圖14a中所示的取光器610一樣。
應(yīng)該明白，示出和描述的實施例僅作為非限制性的例子而被提出，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行各種修改和替換。
可設(shè)計的用以取光器的其它可選形式包括，例如延伸通過光導(dǎo)管的條帶，其具有合適形狀的朝向光導(dǎo)管的光入口端的反光曲面。
還有取光器不必非得是鏡向?qū)ΨQ的，或者曲面不必非得凹向光導(dǎo)管的光入口端。在某些情況下，其它的曲面可能會更合適，例如，當(dāng)需要取光器將來自光導(dǎo)管的光引導(dǎo)遠離光源(而不是導(dǎo)向光源)時。
拋物面的對數(shù)可以不是三，其范圍從只有一對到任何需要的對數(shù)，這取決于所用的取光器的數(shù)目和光導(dǎo)系統(tǒng)1的直徑。
甚至通常而言，如圖6至圖9和圖14所示，在取光器上的多個離散形狀的曲面不是必需的，其可以被替換為單個連續(xù)的曲面。然而，對于具有圓橫截面的光導(dǎo)管，圖6至圖9和圖14的盤狀取光器的特定形狀是有利的，因為它使單個設(shè)計能夠在幾個不同位置上的取光器使用，從而更容易制造，并且更經(jīng)濟。
雖然這些取光器的效率已經(jīng)比較高，但是它們的效率還可提高，通過置換較小效率的部分，例如靠近軸A的部分，以及通過將入射光再引導(dǎo)到適合于光導(dǎo)管的提取的方向的另一形式的反射面。
此外，取光器的各曲面不必是旋轉(zhuǎn)的拋物體的一部分，可以是旋轉(zhuǎn)橢圓體的一部分，可以是球體的一部分，還可以是通過任何曲線例如對數(shù)曲線等旋轉(zhuǎn)而得到的三維曲線的一部分。
在如圖2中所示的雙向光導(dǎo)管的情況中，可以采用兩側(cè)具有彎曲的反光面的取光器，以從兩個光源中提取光。在這種情況下，來自每個光源的光將超過光導(dǎo)管的中點繼續(xù)傳播。
如果取光器由允許其彎曲的材料制成，則這常常使得由光導(dǎo)管提供的照明能夠微調(diào)。
通過使用相對較少的取光器提供稍微重疊的照明區(qū)域，以產(chǎn)生在沿光導(dǎo)管的長度延伸的均勻照明的區(qū)域(例如，公路上)，使用根據(jù)本發(fā)明的取光器用以照明延伸超出取光器的“覆蓋區(qū)”的區(qū)域成為可能?；蛘撸ㄟ^使用合適形狀的取光器，可產(chǎn)生兩個平行的照明區(qū)域(在光導(dǎo)管的每一側(cè)上都有一個)。
權(quán)利要求
1.一種光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其包括中空的光導(dǎo)管(2)和光源(3，3a)，所述光源被置于將光從一端(4)導(dǎo)入到光導(dǎo)管(2)中的位置，光導(dǎo)管(2)具有導(dǎo)光壁，所述導(dǎo)光壁使得光在光導(dǎo)管(2)的空間中向其另一端(5)傳播；在光導(dǎo)管(2)的空間中，至少有一個具有至少一個曲面(31-36)的取光元件(610-680)，所述曲面充當(dāng)非透射的鏡面或窄或?qū)捝⑸浞瓷淦鳎搹澢姆瓷涿?31-36)被制成一定的形狀，使得其反射的來自光源的光以能從光導(dǎo)管(2)射出的角度入射到光導(dǎo)管(2)的導(dǎo)光壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，多個取光元件(610-680)位于光導(dǎo)管(2)的空間中，并且沿光導(dǎo)管(2)的長度彼此間隔開，每個取光元件(610-680)具有至少一個彎曲的反光面(31-36)，其充當(dāng)非透射的鏡面或窄或?qū)捝⑸浞瓷淦鳎搹澢姆瓷涿?31-36)被制成一定的形狀，使得其反射的來自光源(3，3a)的光以能從光導(dǎo)管(2)射出的角度入射到光導(dǎo)管(2)的導(dǎo)光壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個彎曲的反射面(31-36)的至少一部分被定形和/或被定位成能直接接收來自光導(dǎo)管(2)的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，至少一個彎曲的反射面(31-36)被定形和/或被定位成能進一步接收從光導(dǎo)管(2)的壁反射的光。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個取光元件(610-680)具有至少兩個互為鏡像的彎曲的反射面(31-36)，該兩個面的交接處位于包括光導(dǎo)管(2)的縱軸(A)的平面(29)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，取光元件(610-680)在遠離光源(3，3a)的方向上沿光導(dǎo)管(2)的長度彼此非漸增地間隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，在遠離光源(3，3a)的方向上，取光元件(610-680)在光導(dǎo)管(2)的橫截面中具有非漸減的尺寸。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個彎曲的反射面(31-36)相對于光導(dǎo)管(2)的縱軸(A)是非對稱的。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個彎曲的反射面(31-36)通常在面向光源(3，3a)的方向上是凹形的。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個彎曲的反射面(31-36)是通過二次曲線或?qū)?shù)曲線繞其軸旋轉(zhuǎn)而得到的三維面的一部分。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個彎曲的反射面(31-36)是通過拋物線繞其軸(A1-A6)旋轉(zhuǎn)而得到的三維面(37，38)的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個彎曲的反射面(31-36)的軸(A1-A6)平行于光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)的軸(A)，自該軸(A)朝光導(dǎo)管(2)要照射的表面的方向間隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個取光元件(610-680)包括多對彎曲的反射面(31-36)，這些反射面對之間的交接處位于平行于光導(dǎo)管(2)的縱軸(A)并平行于光導(dǎo)管(2)要照射的表面的平面中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，成對的反光面(31-36)的軸(A1-A6)自平面(29)向外偏離，并且朝要照射的表面的方向的偏離距離逐漸下降，所述平面(29)通過光導(dǎo)管(2)的軸(A)并與光導(dǎo)管(2)要照射的表面正交，同一對的反光面(31-36)的軸(A1-A6)在所述平面(29)的兩側(cè)上偏離相同的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，成對的反光面(31-36)的軸(A1-A6)自平面(29)偏離，并且朝要照射的表面的方向的偏離距離逐漸增大，所述平面(29)通過光導(dǎo)管(2)的軸(A)并平行于光導(dǎo)管(2)要照射的表面，同一對的反光面(31-36)的軸(A1-A6)以相同的距離偏離所述的平面。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項權(quán)利要求所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，所述成對的反光面(31-36)的焦距朝光導(dǎo)管(2)要照射的表面的方向下降。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任一項權(quán)利要求所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個反光面(31-36)是截取三維面(37，38)的一半的非中心部分而得到的，所述三維面(37，38)通過逆著要照射的表面的方向?qū)佄锞€旋轉(zhuǎn)而得到的。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個取光元件(610-680)與光導(dǎo)管(2)壁相鄰，并且位于光導(dǎo)管(2)的壁的一側(cè)，以在另一側(cè)將光從光導(dǎo)管(2)中導(dǎo)出。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，每個光導(dǎo)管(2)的導(dǎo)光壁包括棱鏡薄膜(8)，棱鏡薄膜(8)被放置在使得該棱鏡沿光導(dǎo)的縱向方向延伸的位置上。
20.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)是圓柱形的。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，來自光源(3，3a)的光被每個取光元件(610-680)反射，然后以單個離散的光束(24)從光導(dǎo)管(2)中射出，所述的光束(24)具有在與光導(dǎo)管(2)的長度橫交的方向上細長的橫截面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，單個離散的光束(24)是具有橢圓形橫截面的錐光束，其長軸在與光導(dǎo)管(2)的長度橫交的方向上延伸。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，包括置于能被來自光導(dǎo)管(2)的光照射的位置的表面，其中，在該能被照射的表面上，通過每個取光元件(610-680)從光導(dǎo)管(2)中射出的光束(24)的橫截面在光導(dǎo)管(2)的長度方向上比相應(yīng)的取光元件(610-680)伸的距離更大。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，其中，光束(24)的橫截面在與光導(dǎo)管(2)的長度方向橫交的方向上比相應(yīng)的取光元件(610-680)延伸的距離更大。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)系統(tǒng)(1，1a)，包括置于能被來自光導(dǎo)管(2)的光照射的位置的表面，其中，取光元件(610-680)被放置在使得在光導(dǎo)管(2)長度方向上對該表面的照射比較均勻的位置上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光導(dǎo)系統(tǒng)(1)，其包括中空的光導(dǎo)管(2)和光源(3)，所述光源被置于將光從一端(4)導(dǎo)入到光導(dǎo)管(2)中的位置，光導(dǎo)管(2)具有導(dǎo)光壁，所述導(dǎo)光壁使得光在光導(dǎo)管(2)的空間中向其另一端(5)傳播；在光導(dǎo)管(2)的空間中，至少有一個具有至少一個曲面的取光元件(650，660)，其充當(dāng)非透射的鏡面或窄或?qū)捝⑸浞瓷淦?，所述彎曲的反射面被制成一定的形狀，使得其反射的來自光源的光以能從光?dǎo)管(2)射出的角度入射到光導(dǎo)管(2)的導(dǎo)光壁上。
文檔編號F21V8/00GK1826544SQ200480004346
公開日2006年8月30日 申請日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月17日
發(fā)明者瑪塞拉·M·佩森蒂, 路易吉·塔索尼 申請人:3M創(chuàng)新有限公司