专利名称：内部照明式路面标志器的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及能够用于交通标记和界线的路面标志器。更具体地讲，本发明涉及内部照明式路面标志器。
背景技术：
凸起路面标志器(RPM)广泛地用作高速公路交通标记以用于提供路面车道界线。通常，RPM包括附接到标志器主体的逆向反射透镜。逆向反射透镜通常使光直接逆向返回到其源，因此对于位于光源附近的观察者而言为似乎最明亮的。常规RPM具有仅当来自例如靠近车辆的光引导到凸起路面标志器并且照射到逆向反射透镜上时才可见的缺点。现有抟术内部照明式凸起路面标志器(例如描述于美国专利N0.4，668，120 (Roberts)和N0.5，984，570 (Parashar)中的那些)允许驾驶员在超出车辆前照灯的范围的延伸距离上清晰地看到凸起路面标志器。此特征在要求司机高度注意的低照明区域(例如，急转弯)中为尤其重要的。然而，常规RPM包括聚焦式点光源。例如，美国专利N0.4，668，120 (Roberts)涉及如下整装太阳能路面标志器，其包括至少一个光源以及将来自光源的光聚焦到单个点上的光学光导和菲涅耳透镜。另外，PCT公开N0.W000/63730 (Couzin)涉及使用聚焦LED来为靠近车辆提供最大照度的路面标志器。PCT公开N0.W001/31125 (Flader)涉及包括至少一个LED以及光束成形光学器件的反射性路面标志器，所述至少一个LED发射对司机可见的光束，所述光束成形光学器件能够将LED光束从大体圆形的光束形状改变为具有最大高度和最大宽度的大体非圆形的光束形状，使得最大宽度大于最大高度。如果将聚焦光和/或LED引导到靠近的交通工具，则LED的高亮度输出可扰乱驾驶员或使其临时性地“失明”。另夕卜，聚焦光不允许从所有方向均能观察到RPM。
发明内容
本发明人认识到对于内部照明式凸起路面标志器的需要。具体地讲，本发明人认识到对于如下内部照明式凸起路面标志器的需要，所述内部照明式凸起路面标志器提供从远距离可见的足够漫射亮度同时能减少光源的数量。本发明人还认识到对于从所有方向均可见的内部照明式凸起路面标志器的需要。本发明涉及自照明式路面标志器，其包括下述元件中的至少一些:(1)能够发光的光源；(2)电源；(3)能够采集太阳能并且将太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统导电连接到可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的太阳能能够对电源再充电；(4)能够在路面标志器内通过全内反射传播光源发出的光的光学光导；以及(5)包括光源、电源、太阳能系统、和/或光学光导中的至少一者的壳体。在其中路面标志器包括太阳能系统的实施例中，壳体的至少一部分优选为透明的，使得太阳光能够穿过壳体的透明部分并且对太阳能电池充电。在不包括太阳能系统的实施例中，具有透明部分的壳体也为优选的，这样允许光源所发出的光射出。本发明整体涉及自照明式路面标志器，其包括:能够发光的光源，所述光源导电连接到可再充电电源；能够采集太阳能并且将太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能电池并且导电连接到可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的太阳能对可再充电电源再充电；能够在路面标志器内通过全内反射传播光源发出的光的光纤；以及包括光源、太阳能系统和光纤中的至少一者的壳体，所述壳体的至少一部分为透明的，使得环境光能够穿过壳体的透明部分且对太阳能电池充电，并且使得光源发出的光能够从壳体的透明部分传播出去。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光源包括至少一个LED。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光源为单个LED。自照明式路面标志器的一些实施例还包括逆向反射元件。在一些实施例中，自照明式路面标志器包括具有电路板的太阳能系统，所述电路板包括太阳能充电电路、光传感器电路和光源驱动电路，所述光源驱动电路能够在环境光的量低于预定阈值时将电力施加到光源。在自照明式路面标志器的一些实施例中，预定阈值为环境光不足以为光源供电的点。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光源驱动电路能够在环境光超过预定阈值时使用得自光源的能量来对可再充电电源充电。在自照明式路面标志器的一些实施例中，壳体包括可拆卸部分。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光纤具有发光区域并且包括具有光学品质反射表面的多个光学元件，所述光学品质反射表面被设置为使得沿光纤传播的光照射到该光学品质反射表面上。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光学品质反射表面中的至少一个光学品质反射表面的横截面积小于光纤的横截面积。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光学品质反射表面在横截面积和间距中的至少一个方面上有所不同，使得在发光区域发出的光为基本上均匀的。本发明还整体涉及自照明式路面标志器，其包括:能够发光并且连接到电源的单个LED ;能够在路面标志器内通过全内反射传播LED发出的光的光纤；逆向反射元件；以及其内设置光源、电源和光纤中的至少一者的壳体。在自照明式路面标志器的一些实施例中，电源为可再充电电源并且还包括:能够采集太阳能并且将太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能电池并且导电连接到可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的太阳能对可再充电电源再充电。在自照明式路面标志器的一些实施例中，太阳能系统包括电路板，所述电路板包括太阳能充电电路、光传感器电路和光源驱动电路，所述光源驱动电路能够在环境光的量低于预定阈值时将电力施加到光源。在自照明式路面标志器的一些实施例中，预定阈值为环境光不足以为光源供电的点。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光源驱动电路能够在环境光超过预定阈值时使用得自光源的能量来对可再充电电源充电。在自照明式路面标志器的一些实施例中，壳体包括可拆卸部分。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光纤具有发光区域并且包括具有光学品质反射表面的多个光学元件，所述光学品质反射表面被设置为使得沿光纤传播的光照射到该光学品质反射表面上。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光学品质反射表面中的至少一个光学品质反射表面的横截面积小于光纤的横截面积。在自照明式路面标志器的一些实施例中，光学品质反射表面在横截面积和间距中的至少一个方面上有所不同，使得在发光区域发出的光为基本上均匀的。
图1为用于根据本发明的内部照明式凸起路面标志器中的示例性电路的电路图。图2为根据本发明的示例性内部照明式凸起路面标志器的透视图。图3为根据本发明的另一个示例性内部照明式凸起路面标志器的透视图。
具体实施例方式本发明整体涉及内部照明式路面标志器，所述内部照明式路面标志器可附接到或安装到道路表面内以增强交通界线，例如交通车道间断线和边缘线。本发明的内部照明式路面标志器可具有任何适当的形式、形状、或尺寸。一些示例性的形状包括方形、圆形、长方形、椭圆形、矩形、八边形、和五边形。本发明涉及自照明式路面标志器的各种实施例，所述自照明式路面标志器包括下述元件中的至少一些:(1)能够发光的光源；(2)电源；(3)能够采集太阳能并且将太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统导电连接到可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的太阳能能够对电源再充电；(4)能够在路面标志器内通过全内反射传播光源发出的光的光学光导；以及(5)包括光源、电源、太阳能系统、和/或光学光导中的至少一者的壳体。自照明式路面标志器的每一个部分更详细地论述于下文中；自照明式路面标志器包括光源。可使用任何光源。一些示例性的光源包括单个LED、多个LED、一个或多个白色LED、以及一个或多个红色LED。在一些示例性实施例中，单个光源为优选的。自照明式路面标志器包括电源。在一些实施例中，电源为电池。可使用任何类型的电池。在一些实施例中，电源可为可再充电电源。例如，可以使用可再充电电源。一些示例性的可再充电电源包括镍金属氢化物电池、镍-镉电池、和锂离子电池。一些实施例包括与主电源或电池并联的任选第二 (备用)电源或电池。此类实施例可确保电源具有充足的电量以在晚上为光源供电，即使当太阳能系统还未暴露于足够的环境光以对路面标志器供电时。内部照明式路面标志器的一些实施例包括太阳能系统，所述太阳能系统包括在环境光时段(如，日间)对可再充电电源充电的太阳能电池。这些路面标志器随后在低环境光时段(如，夜间)使用再充电电源为光源供电以照亮路面标志器。净效应在于太阳能单元和可再充电电源相结合来工作以在日间关闭光源的能量并且在夜间打开光源的能量，由此有效地允许装置在整个白天充电并且在整个晚上照明。在其中自照明式路面标志器包括太阳能系统的实施例中，太阳能板或电池在环境光强级较高时产生能量。此能量用于对可再充电电源充电，具体方式为将环境光(如，阳光)转换成电能。然后使用得自可再充电电源的能量来为光源供电。自照明式路面标志器的一些实施例包括光纤或光导。如本文所用，光纤为细的、柔性的、透明的纤维，所述纤维充当波导或“光管”以在该纤维的两端之间通过全内反射来透射光。在一些实施例中，光纤包括由较低折射率的透明包层材料包绕的透明芯。在一些优选的实施例中,光纤有利于光穿过壳体的发射区域的大体上均勻和/或扩散的发射。实现光的这种均匀度的一种示例性方式为使用如下光纤，所述光纤包括沿着该光纤间隔开的多个光学元件。本文所用的术语“光学元件”涵盖形成于光纤的芯中的任何控制的中断或不连续性，所述光学元件限定出能够反射通过光纤的相对壁照射到其上的光的至少一部分的一个或多个表面。光学元件包括至少一个反射表面，所述至少一个反射表面被布置为使得通过光纤传播并且照射到光学元件的表面上的光的一部分在整个光纤上反射并且穿过发光区域的壁。包括光学元件的光纤上的更多信息可存在于例如美国专利N0.5，432，876 (Appeldorn)中，该专利以引用方式并入本文中。另外，包括光学元件的一个示例性的市售光纤为由3M公司出售的Precision Lighting Element。在一些实施例中，光纤包括具有反射表面的发光区域，所述反射表面中的至少一者的横截面积小于光纤的横截面积。在其他实施例中，光纤沿着预定方向来传播光。在一些实施例中，自照明式路面标志器包括分散了光源发出的光的薄型照明膜。除了光纤之外或者取代光纤，可使用薄型照明膜。示例性的薄型照明膜包括购自3M公司的那些。本发明的自照明式路面标志器的一些实施例包括连接光源和电源的电路。在包括太阳能系统的实施例中，电路还将连接太阳能电池。本领域的技术人员应当理解，可使用多个不同的电路构造。由此，本文示出和论述的具体电路仅为示例性的。在本文中将示出和论述一个具体电路(参见图1)。此示例性电路涉及包括太阳能系统的内部照明式路面标志器。电路包括具有太阳能充电电路、光传感器电路和光源驱动电路的电路板。在一些实施例中，光传感器电路仅在晚上或者每当环境光的量减少时才触发LED驱动器以将能量施加到LED，由此来保存能量。在其他实施例中，当环境光下降到低于阈值(如，夜间或多云的白天或者任何预定值)时，光传感器启动电路。已知的是，电路可包括在白天时段自动地关闭电源的光敏开关。在一些实施例中，电路包括程控定时器以在正常使用期间打开或关闭光源。一些实施例包括嵌入式定时器电路，所述嵌入式定时器电路在特定时间段打开和关闭光源。例如，一个示例性的定时器电路在黄昏时自动地启动光源并且在黎明时停用光源。在一些示例性实施例中，若使用不可再充电电源，则路面标志器在白天期间被照射且不进行任何充电。本发明的自照明式路面标志器包括结构合理的壳体，所述壳体的内部为光源、电源、可再充电电源、太阳能系统、和/或光纤中的至少一者。在一些实施例中，壳体为完全封闭的、模制的、不透水的、不透气的、耐磨的、和/或耐裂的。三个示例性的壳体实施例示于图2、3、和4中。壳体10包括顶部外壳部分20和底部外壳部分30。如图2的具体实施中所示，顶部外壳部分20为由周边侧壁界定的模制的、凹型的、露面结构，所述周边侧壁的末端能够与底部外壳部分30的部分相配合。顶部和底部外壳部分20和30可通过本领域中已知的任何方式保持在一起，所述方式包括例如机械方式(如，一个或多个螺钉、钉子、铆钉、和/或垫圈)、粘合剂方式(如，粘合剂、粘合剂条带、和/或粘合剂膜)、和焊接(如，超声焊接)。顶部和底部外壳部分20和30可为可拆卸的或不可拆卸的。在其中壳体10将不得不被打开的情况下，可拆卸壳体部分可为优选的。例如，当需要更换电源时或者如果需要更换电源，则可通过将顶部外壳部分20从底部外壳部分30处拆卸来拆卸一个$例性壳体。在一些实施例中，顶部外壳部分20和底部外壳部分30具有相同的毗邻周边尺寸以确保精确的附接和拆卸。在一些实施例中，顶部外壳部分20的至少一部分为透明的。引入壳体10的透明部分可例如允许环境光(如，太阳光)入射到太阳能板(如果存在)内部/上面并且允许光源发出的光从内部照明式路面标志器射出。在一些实施例中，顶部外壳部分20包括一个或多个太阳能板或电池40。如图2、3、和4的具体实施中所示，太阳能板40在顶部外壳部分20的平坦最上部分上形成矩形区域。顶部外壳部分20还可包括透镜阵列，所述透镜阵列将环境光聚焦到太阳能电池上，即使当太阳并非在顶部外壳部分20竖直正上方时。另外，透镜阵列能够漫射从光源发出的光，从而得到较有吸引力和较弥散的照明。如图3和4所示，顶部外壳部分20还可包括透明覆盖部分80和光纤70。在一些实施例中，顶部外壳部分20还包括开口或小孔50以供光纤发出的光从中射出。一些示例性的实施例包括用于安装路面标志器的一个或多个指握槽90。在一些实施例中，壳体10包括单个或多个杆(100)，如图4所示。杆(100)用于通过任何适当的方式(例如，钻孔、用环氧树脂固化等等)来将路面标志器粘附到道路。在一些实施例中，杆(100)还可用于容纳电路的电池或电源。可通过任何适当的材料和任何已知的方法来制备壳体10。示例性的材料包括例如热塑性树脂(如，聚碳酸酯、聚乙烯、或聚丙烯)、纤维强化材料(如，在美国专利N0.5,667, 335 (Khieu)中所描述的)、可固化组合物(如，氨基甲酸酯类、环氧类、丙烯酸类、聚酯类树脂等等)、或弹性体(如，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS))、以及它们的混合物。可弹性变形材料的使用使得路面标志器更加耐裂。芯/壳壳体还可包括设置在壳体10内部的多个肋，如例如在美国专利N0.6，126，360 (May)中所述。在一些实施例中，壳体10包括逆向反射入射光的逆向反射元件60。逆向反射元件60可为例如逆向反射透镜和/或一块逆向反射材料。用于凸起路面标志中的示例性的逆向反射透镜包括真空金属化的逆向反射透镜和全内反射透镜。在一些实施例中，逆向反射元件60—体地形成到壳体10内部或上面。作为另外一种选择，逆向反射元件60可通过如下方式粘附到或定位到壳体10附近，所述方式包括例如机械方式(如，一个或多个螺钉、钉子、铆钉、和/或垫圈)、粘合剂方式(如，粘合剂、粘合剂条带、和/或粘合剂膜，包括描述于例如美国专利N0.6，264，860、N0.6，551，OH(Khieu)中的那些)、和焊接(如，超声焊接)。壳体可由灌注胶填充。由于路面标志器经受反复的车辆冲击，则它们往往会经受高断裂和碎裂速率。因此，壳体可包括高冲击强度材料，例如，描述于美国专利N0.4，75，798 (May)中的那些。作为另外一种选择或除高强度材料之外，可利用纤维(例如，描述于美国专利N0.5，340，231 (Steere等人)中的那些)来强化外壳壳体。逆向反射元件60可由与壳体10相同的材料制成或者可由不同的材料制成。逆向反射元件60可具有下述特性中的至少一种:基本上透明的、尺寸上稳定的、耐用的、经得起风吹雨打日晒的、刚性的、柔性的、和易于变形成所需构型的。可使用任何适当的材料来形成逆向反射元件60。一些示例性的材料包括丙烯酸类树脂(如,得自Rohm and Haas的Plexiglas 牌树脂)和逆向反射片材(如，购自3M公司的珠状和棱柱片材)。在一些实施例中，逆向反射元件60可包括用于降低损害或磨损的耐磨涂层或覆盖层，例如，描述于美国专利N0.5, 677, 050 (Bilkadi)中的那些。作为另外一种选择，逆向反射元件60可包括易清洁涂层，例如，描述于美国专利公开N0.2005/0249940 (Klun)中的那些。本发明的内部照明式路面标志器的一些实施例为凸起的，其中它们固定到道路表面上以使其全部或大部分置于道路表面上方。作为另外一种选择，本发明的内部照明式路面标志器可内嵌到道路表面内部以使其与道路表面齐平或者仅最低程度地延伸到道路表面上方。凸起或内嵌的路面标志器可以任何已知的方式附接到道路表面。例如，它们可利用压敏粘合剂(PSA)(如在例如美国专利公开N0.2002/0004135 (Khieu)或美国专利N0.5，310, 278 (Kaczmarczik)中所述)粘附到浙青或混凝土表面。作为另外一种选择，内部照明式路面标志器可通过任何已知的方式固定到道路表面上，所述方式包括例如机械方式(如，柱销或栓钉)或粘合剂方式。端值内的所有数值范围的表述旨在包括归入该范围内的所有数字(B卩，I至10的范围包括例如1、1.5,3.33、和10)。本领域的技术人员将会知道，可以在不脱离本发明基本原理的前提下对上述实施例和实施方式的细节做出多种更改。此外，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的各种修改和更改对本领域技术人员将是显而易见的。因此，本专利申请的范围应当仅由以下权利要求书确定。
权利要求
1.一种自照明式路面标志器，包括: 能够发光的光源，所述光源导电连接到可再充电电源； 能够采集太阳能并且将所述太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能电池并且导电连接到所述可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的所述太阳能对所述可再充电电源再充电； 能够在所述路面标志器内通过全内反射传播所述光源发出的光的光纤；以及 包括所述光源、所述太阳能系统和所述光纤中的至少一者的壳体，所述壳体的至少一部分为透明的，使得环境光能够穿过所述壳体的透明部分且对所述太阳能电池充电，并且使得所述光源发出的光能够从所述壳体的透明部分传播出去。
2.根据权利要求1所述的自照明式路面标志器，其中所述光源包括至少一个LED。
3.根据权利要求2所述的自照明式路面标志器，其中所述光源为单个LED。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自照明式路面标志器，还包括逆向反射元件。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自照明式路面标志器，其中所述太阳能系统包括电路板，所述电路板包括太阳能充电电路、光传感器电路和光源驱动电路，所述光源驱动电路能够在环境光的量低于预定阈值时将电力施加到所述光源。
6.根据权利要求5所述的自照明式路面标志器，其中所述预定阈值为环境光不足以为所述光源供电的点。
7.根据权利要求5所述的自照明式路面标志器，其中所述光源驱动电路能够在所述环境光超过所述预定阈值 时使用得自所述光源的能量来对所述可再充电电源充电。
8.根据权利要求1所述的自照明式路面标志器，其中所述壳体包括可拆卸部分。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的自照明式路面标志器，其中所述光纤具有发光区域并且包括具有光学品质反射表面的多个光学元件，所述光学品质反射表面被设置为使得沿所述光纤传播的光照射到所述光学品质反射表面上。
10.根据权利要求9所述的自照明式路面标志器，其中所述光学品质反射表面中的至少一个光学品质反射表面的横截面积小于所述光纤的横截面积。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的自照明式路面标志器，其中所述光学品质反射表面在横截面积和间距中的至少一个方面上有所不同，使得在所述发光区域发出的光为基本上均匀的。
12.—种自照明式路面标志器，包括: 能够发光并且连接到电源的单个LED ； 能够在所述路面标志器内通过全内反射传播所述LED发出的光的光纤； 逆向反射元件；以及 其内设置所述光源、所述电源和所述光纤中的至少一者的壳体。
13.根据权利要求12所述的自照明式路面标志器，其中所述电源为可再充电电源并且还包括: 能够采集太阳能并且将所述太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能电池并且导电连接到所述可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的所述太阳能对所述可再充电电源再充电。
14.根据权利要求13所述的自照明式路面标志器，其中所述太阳能系统包括电路板，所述电路板包括太阳能充电电路、光传感器电路和光源驱动电路，所述光源驱动电路能够在环境光的量低于预定阈值时将电力施加到所述光源。
15.根据权利要求14所述的自照明式路面标志器，其中所述预定阈值为环境光不足以为所述光源供电的点。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的自照明式路面标志器，其中所述光源驱动电路能够在所述环境光超过所述预定阈值时使用得自所述光源的能量来对所述可再充电电源充电。
17.根据权利要求12所述的自照明式路面标志器，其中所述壳体包括可拆卸部分。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的自照明式路面标志器，其中所述光纤具有发光区域并且包括具有光学品质反射表面的多个光学元件，所述光学品质反射表面被设置为使得沿所述光纤传播的光照射到所述光学品质反射表面上。
19.根据权利要求18所述的自照明式路面标志器，其中所述光学品质反射表面中的至少一个光学品质反射表面的横截面积小于所述光纤的横截面积。
20.根据权利要求18或19中任一项所述的自照明式路面标志器，其中所述光学品质反射表面在横截面积和间距中的至少一个方面上有所不同，使得在所述发光区域发出的所述光为基本上均匀的。
21.根据权利要求12-17中任一项所述的自照明式路面标志器，还包括附接到底部外壳部分的至少一个侧面上的杆。
全文摘要
本发明整体涉及内部照明式路面标志器，所述内部照明式路面标志器可附接到或安装到道路表面内以增强交通界线，例如交通车道间断线和边缘线。本发明涉及自照明式路面标志器的各种实施例，所述自照明式路面标志器包括下述元件中的至少一些(1)能够发光的光源；(2)电源；(3)能够采集太阳能并且将所述太阳能转换成电能的太阳能系统，所述太阳能系统导电连接到所述可再充电电源，使得被采集并且转换成电能的所述太阳能能够对所述电源再充电；(4)能够在所述路面标志器内通过全内反射传播所述光源发出的光的光学光导；以及(5)包括所述光源、所述电源、所述太阳能系统、和/或所述光学光导中的至少一者的壳体。
文档编号E01F9/06GK103210149SQ201180053881
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月8日 优先权日2010年11月16日
发明者拉姆雅·S·达萨拉塔, 施瑞·古普塔, 阿米特·V·拉奥 申请人:3M创新有限公司