照明装置制造方法及图纸

照明装置（１５０，１５８），包括光源（１５２）和光纤（１５４）。光纤（１５４）与光源（１５２）光学耦合，使得由光源（１５２）发出的光的至少一部分刺射到光纤（１５４）的输入端（２０）。光纤（１５４，１０）包括细长的聚合物纤芯（１２），该纤芯有一个接受来自光源（１５２）的光线的输入端（２０）、将通过纤芯传输的光发射出去的输出端（２３）、在输入端（２０）和输出端（２３）之间沿纤芯（１２）的纵轴延伸的侧表面。光纤（１０）包括光发射区（２６，１５５），其上面有至少一个光学单元（１５６），该光学单元将在光纤中传送的光导向，使其沿大致垂直于纵轴的方向从光纤的至少一部分侧表面（２６，１５５）射出。有个连续的外包层（１４）延伸在纤芯侧表面（２６，１５５）和光学单元上，该外包层包括其折射率小于纤芯（１２）的聚合物材料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含藉助全内反射传输光线的光纤的照明装置。
技术介绍
人们知道，光传输材料(例如玻璃或聚合物)可以用作藉助全内反射传播光线的光纤。光纤通常包括一般由无机玻璃或合成聚合物制成的纤芯和包覆在纤芯上的可任选的包层。包层材料的折射率应比纤芯材料低，这样约束光能通过纤芯藉助全内反射传播。有些情况下，需要在光纤的侧表面的至少一部位上提供一个光发射区。为了提供这种光发射区，已知可以沿光纤的长度方向，以与光纤纵轴垂直的平面呈一角度，置有一系列切口。这些切口形成一系列反射表面，其作用是将经光纤传输的光线的至少一部分反射出光纤侧表面。如果光线具有外包层材料，切口延伸通过该包层进入光纤的纤芯。沿长度方向具有切口的包覆有聚合物的光纤可商购自Poly Optics Australia Pty.Ltd，其商品名为“POLY BRIGHT”。在内燃机内部和周围难以伸到的区域和/或汽车车身修理时所用的照明装置的设计中可使用光纤。这些装置通常包括一个光源(如闪光灯或AC光源)和一段光纤，该光纤与光源连通使得由光源发出的光射到光纤的一端，然后通过光纤传输。照明装置时常需要既发射端光(由光纤末端发出的光)，也发射侧光(由光纤侧表面发出的光)。由于这种类型的照明装置在苛刻的环境中使用，此时光纤要重复弯折和/或扭曲以便达到远的地方供观察之用，而且光纤还可能受到油脂沾污，就需要一种既能经受反复弯折和/或扭曲，又能容易清洁处理的耐用光纤。专利技术概述本专利技术提供一种改进的有包层的光纤(简称包层光纤)，它具有光发射区和覆盖光纤侧表面(即侧壁表面)和所述光发射区的连续外包层。此改进的包层光纤与在外包层上延伸有一系列切口或压花形成的槽口的先前技术光纤相比，有较大的耐用性，较易进行清洁处理。本专利技术还提供一种制造本专利技术包层光纤和包含该包层光纤的照明装置的方法。一个实施方案中，本专利技术提供一种光纤，它包括(a)细长的聚合物纤芯，该纤芯具有一个接收来自光源的光线的输入端、一个将通过纤芯传输的光线发射出去的输出端、沿纤芯纵轴延伸的侧表面(即侧壁)；(b)包括至少一个光学单元的光发射区，该光学单元使通过纤芯传输的光沿大致垂直于纵轴的方向射出光纤至少一部分的侧表面；(c)在纤芯侧表面和光发射区上延伸的连续外包层，它包括折射率小于纤芯的聚合物材料。光纤的一个实施方式中，光发射区包括沿纤芯纵轴彼此相隔一定距离的一系列两个或多个光学单元。光纤纤芯材料较好包括聚(丙烯酸烷基酯)或聚(甲基丙烯酸烷基酯)，外包层材料较好包括含氟乙烯-丙烯共聚物。可任选地，光纤还可包含包覆在外包层上的套管层，为光纤提供附加保护。光发射区可包括沿纤芯纵轴规则间隔的光学单元，也可包括沿纤芯纵轴不规则(不等距)间隔的光学单元。光学单元的深度一般约为光纤厚度的1-10％。本专利技术另一实施方式提供一种制造具有发光射区的光纤的方法，它包括以下步骤(a)提供一根包层光纤，它具有一根细长的聚合物纤芯，该纤芯具有一个接收来自光源的光线的输入端、一个将通过纤芯传输的光线发射出去的输出端、沿纤芯纵轴延伸的侧表面(即侧壁)；(b)提供具有至少一个压花单元的压花工具；(c)使压花工具的压花单元与光纤的包层接触并施加压力对光纤进行压花，使得压花单元在光纤纤芯上形成压痕，从而形成光学单元；在压花步骤(即步骤c)过程中不是对包层进行切割，使得包层连续延伸在纤芯的侧表面和光发射区上。此方法的一个实施方式中，采用一台包括压花轮的旋转压花设备，该压花轮上有一系列在轮子周边上彼此间隔的压花单元。对包层光纤进行压花，就是在轮子上的压花单元与光纤侧表面接触的情况下让压花轮绕其中心轴转动。此方法的另一实施方式中，至少有一个压花单元包含第一侧表面和第二侧表面，这两个侧表面相交形成角度大约20°-150°的顶边。压花单元的该顶边较好是截顶的或切成圆角的，以免压花单元对光纤包层发生切割。本专利技术又一实施方式提供一种照明装置，它包括(a)光源；(b)光纤，它包括细长的聚合物纤芯，该纤芯具有一个接收来自光源的光线的输入端、一个将通过纤芯传输的光线发射出去的输出端、在输入端和输出端之间沿纤芯纵轴延伸的侧表面；光发射区，使通过光纤传输的光线沿大致垂直于纵轴的方向上射出光纤至少一部分的侧表面，该光发射区包括至少一个光学单元；在纤芯侧表面和光学单元上延伸的连续外包层，它包括折射率小于纤芯的聚合物材料；所述光纤与所述光源光学耦合，使得从光源射出的至少一部分光线刺射到光纤的输入端。光纤可以以可转动方式或非转动方式连接于光源。有些情况下，优选是将光纤与光源作可拆卸连接。这样，光源就可以与具有例如一个不同的光线侧面角度分布的其他光纤使用。一个较佳实施方式中，光源是个标准闪光灯。术语“光发射区(light-emitting region)”是指通过光纤传输的光线被发射出来的光纤上的一些部分。光发射区可以在光纤整个长度上沿伸，也可以只在光纤长度的一部分上沿伸。光发射区发射的光可以具有360°或更小的侧面角度分布。“光学单元(optical element)”是指光纤纤芯上用压花法形成的任何受控的压痕部分，该压痕部分形成了能够将射到光纤上的至少一部分光透过光纤壁反射出来的一个或多个反射表面。这些光学单元不同于光纤上时常会发生的的刮痕和其他缺陷和其他表面不规整部位。通过适当控制各个光学单元的尺寸和形状以及光学单元沿光纤的分布图案和间距，光就可以通过光纤侧壁上的光发射区选择性地发射出来。“照明装置”是指能提供具有所需波长、强度和分布性质的光的装置。照明装置可以移动，也可以固定不动。“工作灯”是指人、动物或机器(如通过照相机或其他传感器进行检查的机器)在进行某项或多项工作时对一些区域进行照明的照明装置。工作灯可以移动，也可以固定不动。“侧面角度分布(lateral angular distribution)”是指由光纤发出的光在大致垂直于光纤纵轴的一个平面上测出的角度范围。“光纤”是指在输入端接收光，而将光传播到输出端和/或光发射区而无明显光损失的制品。光纤通常基于全内反射原理进行工作，基于光纤材料与紧靠包绕光纤的材料(如空气、包层等)之间的折射率差异，通常光纤传输的光线在光纤表面上进行反射。“包层光纤(clad fiber)”是指既有纤芯又有包层材料包覆的光纤，该包层材料的折射率比纤芯材料小。下面将就各种说明性实施方式对本专利技术的其他特点和优点进行更为完全的描述。附图简要说明附图说明图1是本专利技术一种包层光纤的透视图。图1a是图1光纤沿1a-1a线的剖面图。图2a-2c是本专利技术包层光纤的各种剖面图。图3a-3c显示用来制造本专利技术包层光纤的压花设备。图3a’是图3a中所示光纤的剖面图。图4显示用来制造本专利技术包层光纤的压花设备。图4a-4c显示可用来制造本专利技术包层光纤的图4的压花设备的各种压花单元。图5a-5b显示用来制造本专利技术包层光纤的一台旋转压花设备。图5c是旋转压花过程的示意图。图6显示用来制造本专利技术包层光纤的一台旋转压花设备。图7是本专利技术一种照明装置的侧视图。图8是本专利技术一种照明装置的透视图。图9a是本专利技术一种照明装置的侧视图。图9b是图9a照明装置一部分的透视图。专利技术实施方案的详细说明本专利技术提供在照明装置中特别有用的能选择性发射光线的聚合物光纤。图1是一段本文档来自技高网...

【技术保护点】
照明装置，包括：（ａ）光源；（ｂ）光纤，它包括：细长的聚合物纤芯，该纤芯具有一个接收来自光源的光线的输入端、一个将通过纤芯传输的光发射出去的输出端、在输入端和输出端之间沿纤芯纵轴延伸的侧表面；光发射区，它使通 过光纤传输的光线沿大致垂直于纵轴的方向上射出光纤至少一部分侧表面，该光发射区包括至少一个光学单元；在纤芯侧表面和光学单元上延伸的连续的外包层，它包括折射率小于纤芯折射率的聚合物材料；所述光纤与所述光源光学耦合，使得从光源射出 的至少一部分光线射到光纤的输入端。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE戈苏，TJ里德，GL尤尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]