利用塑料片的光导管制造技术

一种光导管（４）包括构成在一端接收光并沿其长度分配光的管道（６），该管道（６）包括用来主要以镜面反射沿着光导管（４）传送一部分光以及主要以漫反射使一部分从光导管（４）出射的组合的镜面和漫反射表面（８），所述反射表面（８）基本上平行于光导管（４）的纵轴。可使用多个管道（８）来控制光导管（４）的光分配特性。管道（６）可以由便宜的塑料片材制成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于用于分配来自一光源的光的光导管。尤其是，本专利技术涉及由简单的塑料片材料构成的节约成本的高效光导管。
技术介绍
光导管通常是以表面/空气界面提供全内反射(TIR)构成的光学材料制成的管道，它使来自一光源的光在一大面积范围内分配。在Lorne A.Whitehead的4,260,220号题为“具有八边形表面的棱镜光波导”的美国专利中描述了这种光导管的一个例子。Minnesota Mining and Manufacuring Company(3M)生产了一种市售的光学材料，叫做Optical Lighting Film(光学照明膜)(OLF)，这一光学材料用于构成光导管。在4,906,070号美国专利中描述了OLF的一个例子。常规光导管的一个问题在于，光学材料由微弯折(micro-replicated)棱镜、穿孔的镀银塑料或透明表面上的复杂介电涂层构成。这些方案比较复杂和费钱。常规光导管的另一个问题在于，上述材料中的某些材料对于把来自光源的光分配到待照亮的环境中不是非常有效。例如，提供TIR的光学材料被设计成能把光包含在材料内。这些被捕获的光在出射前经历大量的内部反射。每次内部反射包含少量的光损耗，而累积的效果可能是相当大的。光分配的均匀性也可能成为棱镜膜的问题。为了利用这种材料来分配光，把不规则引入材料，它能使光漏出。光泄漏的过程难于控制，因而在大面积范围内分配的光的光输出的变化相当大。公开号为0889285的欧洲专利描述了一种光分配管，它不利用棱镜膜或TIR来进行光分配。取而代之，此光导管在管内采用几何上复杂的三维光转向结构，从而使射到此转向结构上的大多数光在光束与转向结构之间的交点处从管子射出。光束展宽半角为4°或更小的光源是较佳的。申请人还知道意大利富班(Fubine)的SPACE CANNON ILLUMINATION，INC.所制造的叫做LITE HOSE的产品。据申请人所知，LITE HOSE于1998年的秋季在欧洲以及1999年春季在美国首次公开展示。LITE HOSE由压制(extruded)的乳白色丙烯酸管制成，连带使用光束为3°的光源。管子的尺寸范围从100到500mm，壁厚的范围从3到8mm。使用窄的光束来提供通过管子的长的光投射。LITE HOSE的主要应用是用于诸如有戏剧效果的建筑物的建筑轮廓的戏剧化照明。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有简单结构的光导管，它能在大面积上有效地分配光。本专利技术的另一个目的是提供一种在光分配上具有高度均匀性的光导管。依照本专利技术的一个方面，一种光导管包括构成在一端接收光并沿其长度分配光的一个管道。这个管道应用了镜面和漫反射表面的组合，使它主要用镜面反射使一部分光通过光导管和主要用漫反射把一部分光出射到光导管外。这些反射表面基本上平行于光导通的纵轴。例如，该管道可以包括一具有提供镜面反射的内表面和沿着光导管长度放置并覆盖光导管一部分周长的一种不透明材料，其中的不透明材料提供漫反射。可以把不透明材料放置在光导管的内表面并提供一个组合对小角度光束角的光是镜面反射，而对较高的光束角的光是漫反射。或者，可以把不透明材料放置在光导管的外表面，那末，光导管材料和不透明材料一起提供一个组合，对小角度光束角的光是镜面反射，而对较高的光束角的光是漫反射。例如，管道可由经压制的塑料或经成形而形成管子的塑料片材制成。依据本专利技术的另一个方面，一种光导管包括构成在一端接收光并沿光导管的长度分配光的多个管道。这些管道相互偏移相应的间隔，并提供镜面和漫反射表面的组合，使它主要以镜面反射使一部分光通过光导管和主要以漫反射使一部分光出射到光导管外。在某些例子中，管道的数目沿光导管的长度而改变。在其他例子中，光导管中至少一根的长度不同于光导管中另一根的长度。如上所述，每根管道可由经压制的塑料或经成形而形成管子的塑料片材制成。在大多数例子中，除了最外层的管道以外的每根管道由其内表面和外表面都具有光滑光洁度(gloss finish)的光亮(clear)塑料构成。在某些例子中，最外层的管道由其内表面具有光滑光洁度而其外表面具有漫射光洁度(diffuse finish)的光亮塑料构成。光导管还可包括沿最外层管道的长度放置的且覆盖最外层管道的周边的一部分的不透明材料。此不透明材料可置于最外层管道的内表面上，并提供对小角度光束角的光的镜面反射以及对光束角较高的光的漫反射的组合。或者，不透明材料可置于最外层管道的外表面上，管道材料与此不透明材料一起提供对小角度光束角的光的镜面反射以及对光束角较高的光的漫反射的组合。依据本专利技术的再一个方面，一种光分配系统包括提供具有小于30度的全光束角的光束的光源以及构成在一端接收来自光源的光束并沿其长度分配光的光导管，此光导管包括镜面和漫反射表面的组合，它使主要以镜面反射使一部分光通过光导管和主要以漫反射把一部分光出射到光导管外。最好，光源提供全光束角小于20度的光束。例如，光源可以是太阳光。光分配系统还可包括覆盖远离光源的光导管的一端的端盖，此端盖具有被定位并成形使光转向而沿着光导管返回的反射表面。在某些例子中，光导管包括基本上同轴的第一和第二管道，此分配系统还包括适用于支撑第一管道的第一安装器件以及适用于支撑第二管道并适用于容纳第一安装器件和第一管道并把它们支撑在第二管道内的第二安装器件。最好，第一和第二安装器件以相互不接触的关系固定第一和第二管道。单独和组合地实现本专利技术的上述目的、特征和优点。不应认为本专利技术需要两个或更多的上述特征，除非在权利要求书中明确说明。附图概述从以下对附图所示较佳例子的更详细描述，将使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点明显起来，在所有的图中相同的标号代表相同的元件。不必对附图定标，重点在于示出本专利技术的原理。附图说明图1是表现出镜面反射的透明材料的纵向剖面的示意图。图2是表现出镜面反射和漫反射的不透明材料的纵向剖面的示意图。图3是表现出镜面反射的示例透明材料的反射率对入射角的关系图。图4是依据本专利技术第一例子的光导管的纵向剖面的示意图。图5是射到漫反射材料上的光束的示意图。图6是依据本专利技术第二例子的光导管的纵向剖面的示意图。图7是在图6所示光导管沿线7-7所截取的剖面的示意图。图8-11是依据本专利技术第二例子的光导管的备选结构的示意图。图12是依据本专利技术的光导管的备选结构的剖面的示意图。图13是射到导管内表面上的光束的示意图。图14是利用两侧面上都具有光滑光洁度的塑料片的依据本专利技术的光导管的光输出图案的图。图15是利用其内侧具有光滑光洁度而其外侧具有不光滑光洁度的塑料片的依据本专利技术的光导管的光输出图案的图。图16是来自依据本专利技术的光导管的再一个例子的光输出的示意剖面图。图17是依据本专利技术的半球状光导管的示意剖面图。图18-20是依据本专利技术的光导管的各个备选形状的示意剖面图。图21是形成依据本专利技术的光导管的初步准备阶段中的第一塑料片的示意图。图22是形成依据本专利技术的光导管的初步准备阶段中的第二塑料片的示意图。图23是依据本专利技术的光导管的第一较佳构成的剖面图。图24是依据本专利技术的光导管的第二较佳构成的剖面图。图25和26是比较本专利技术的光导管与常规的TIR光导管的光输出的图。图27是依据本专利技术另一个方面的第一光导管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光导管包括：构成在一端接收光并沿其长度分配光的管道，该管道包括镜面和漫反射表面的组合，它主要以镜面反射使一部分通过光导管和主要以漫反射使一部分出射到光导管外，所述反射表面基本上平行于光导管的纵轴。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DA柯克帕特里克，MA杜比诺夫斯基，VH夸恩，FE佐沃斯，
申请(专利权)人：熔化照明股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]