光学防泄漏装置以及使用该装置的自发光指示装置的制作方法

专利名称：光学防泄漏装置以及使用该装置的自发光指示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于连接光导纤维和发光二极管的光学防泄漏装置，以及一种自发光指示装置。更具体地说，本发明提供了一种当发光二极管被用作光源、光纤的一端置于近发光二极管处、发光二极管的光被传送到光纤的另一端处的发光点处时，用来连接光纤和发光二极管的防止光泄漏的装置。更确切地说，本发明提供了一种减少光纤和发光二极管的连接处光学损失的技术。自发光指示装置涉及一种把发光二极管当作光源、并采用光纤来把光从发光二极管传送到指示部分的发光点的装置。本发明还提供了这样一种技术，它采用弯曲光纤使其具有较小曲率的方法，使支承片(例如支托光纤的平板或支承件)之间的距离变窄，从而使自发光指示装置具有较薄的结构。尽管市场上购得的交流电源可以用作发光二极管的电源，但本发明提供了一种自发光指示装置，在这一自发光指示装置上恰当使用了一种用于发光二极管电源的太阳能电池。
通常，在防火工作中，能否快速开始工作对于能否成功地灭火是极其重要的。所以，在夜间能见度很低的情况下，快速并准确地把消防人员引导到灭火龙头处是很重要的。近来，由于车辆的增加而停车场的不足，当能够很快找到消防龙头时，却发现有辆车停放在消防龙头处，这是常有的事。因此，引起司机的注意，使司机们将其车辆停放在远离消防龙头的地方或者远离通往消防龙头的道路的地方同样也十分重要。
通常在大多数情况下，消防龙头的标记上是不配备任何照明设施的，因此在夜间能见度较低的情况下，消防人员很难发现消除龙头的所在处。
通常，道路标记(如停车、禁止入内、禁止左转、禁止右转、禁止停车等)和普通广告牌的照明是由白炽灯、荧光灯、霓虹灯或数个发光二极管(LED)给出的。然而，这些照明指示需要许多电能。如果能够容易地得到商用交流电源，那么就可以由这一交流电源向这些白炽灯、荧光灯、霓虹灯或发光二极管提供能量。但是，如果在一个孤岛上或者在一个无法获得商用交流电源的发展中国家中，就必须在上述道路标记或广告板不可缺的地方安装小型发电设备，从而大大增加费用。
为了解决这个问题，日本专利公开号为63—205689的专利文献建议采用一种发光二极管和光纤来作为标记指示的技术。在这种现有技术中，在发光二极管和光纤的连接处，来自发光二极管的光泄漏到对着发光二极管的多个光纤束的边缘以外的地方，从而导致光学损耗。当多个光纤束的边缘直接与发光二极管的端面接触从而尽可能地抑制光学损耗时，光纤束的边缘由于发光二极管的端面呈凸面形状，就只能与发光二极管在其中央位置处与其端面紧靠。因此，尽管光纤束的中央部分处亮度较高，但周边部分处的亮度较低。所以，按照现有技术，文字或画面的亮度就不均匀。
另外，道路标记、广告板等被置于诸如大风、下雪、大雨、高温、高湿度或极低温的恶劣环境的室外。而这些标记却未配备有抵抗恶劣环境的任何措施。另外，也未考虑任何更换部件的设施或防盗措施。
为了改善消除龙头标记的能见度，通常在直接或间接沿消防龙头标记板的周边上，安装具有发光二极管的自发光导向标记。然而，因为在通常情况下，一个照明点需要一个发光二极管，所以有多少个照明点，就需要相同数量的发光二极管。更具体地说，当沿具有直径为646mm高度约为118mm的标记板周边安装16个发光二极管时，发光二极管的功率消耗约为0.6W。当发光二极管的接通和断开的时间比被设置为1∶2时，就必须要有一个输出约为3W的太阳能电池。如果用目前市场上有售的太阳能电池组来实施，其大小约为220×200mm，这对于一个具有直径约为650mm的导向标记来说就太大了。另外，考虑到太阳能电池的成本(每1W为1500～2000日元)时也是不经济的。因此，如果使用的发光二极管的数量增加，不仅太阳能电池的数量增加，电池的能量消耗也增加，总体成本也增加，从而这一方法是不实际的。
当支托片(如平板或支托光纤和支承件)相互背对背放置、且光纤是支托在二支托片的内表面上时，由于光纤被弯曲到某一曲率以上时光纤要承受内应力以及光通过光纤传送时效率要减小，此二支托片之间的间距不可能窄于对应光纤弯曲曲率的规定距离。所以，自发光指示装置的结构较大，而不可能做得很小。
另一个缺陷是，用来吸引人们对消防龙头标记或其类似物的注意力的自发光指示装置往下掉时，插入到诸如支托件或平板之类的支托片孔内的光纤末梢将被损坏。
另一个缺陷是聚集在自发光指示装置空腔内的水也会引起故障。
当向已有的不具备照明光源的消防龙头标记或道路标记提供照明时，必须提供新的具有照明装置的自发光指示装置。
本发明的一个目的在于提供一种用来清晰指示诸如消防龙头标记一类标记的自发光指示装置，这种装置即使在现有标记未配备有用于照明的光源的情况下也能使用现有消防龙头标记或道路标记，并提供一种具有简单系统的照明装置。
本发明的另一个目的在于减小现有技术中经历的、发光二极管和光纤的连接处的泄漏损耗，从而减少功耗损失。
本发明的第三个目的在于提供一种具有更小功耗的指示装置，而不是像普通自发光指示装置那样，随着所使用的发光二极管数量的增加，电流损耗增大，必须具备较大容量的太阳能电池和蓄电池，从而整体成本上升，造成既不经济又不实用。
本发明的第四个目的在于，当诸如支托光纤的平板或支承件之类的支承片以相互间背向方式安放、从而用其内表面来支托光纤时，使二支承片之间的间距比规定的距离窄，而不会在光纤中产生内应力，不会在传输光的过程中使效率下降，即使当光纤被弯曲成某一曲率以上也是这样，从而使自发光指示装置的结构可以做得较小。
本发明的第五个目的在于保护暴露在大风、雪、大雨、高温、高湿度或极低温的恶劣环境下的室外标记牌、道路标记、消防标记等。
本发明的第六个目的在于方便电池更换以及防止诸如蓄电池一类部件的被盗，这是考虑到镍镉蓄电池或其类似的电池在重复冲/放电400至500次以后，其冲电性能急刷下降，因而必须每隔一年半至二年更换一次蓄电池。
本发明的第七个目的在于提供一种增加光纤的曲率而不会使光传输的效率下降的技术。
本发明的第八个目的在于，当用来吸引人们注意消防龙头或其类似物的自发光指示装置偶然发生下落时，提供一种解决插入到诸如支承件或平板之类的支承片的孔内的光纤末梢被损坏这一问题的技术。
本发明的第九个目的在于提供一种解决自发光指示装置的空腔内聚集水、从而引起故障失灵问题的技术。
按照本发明的第一个发明点，用于本发明的发光二极管和光纤之间连接的光学防泄漏装置包括一个由一个具有一个穿孔的合成树脂制成的支承件，其内周边表面上，由无电镀(electroless plating)或用一反射片构成一个反光部件；在支承件的穿孔内用一种粘接剂粘附并固定了多个光纤束；一发光二极管插入并固定在穿孔内与插入并固定于该穿孔内的光纤束相对的位置处，它们之间留有用于光漫射的规定的小间距。
按照本发明的另一个发明点，本发明的光学防泄漏装置包括一个由具有多个穿孔的合成树脂制成的光纤支承物；插入并固定在支承物穿孔内的多个光纤束；一个由具有多个穿孔的合成树脂制成的二极管支承物，穿孔的内周边表面上有以无电镀、反光片或一种铝金属薄膜形式制成的反光构件；插入并固定于发光二极管支承物穿孔内的发光二极管；以及夹住光纤支承物和发光二极管支承物的固定装置。
在本发明光学防泄漏装置的一种最佳实施例中，上述光学防泄漏装置还包括一个设置在光纤支承物和发光二极管支承物之间的拦光\反光封壳。
因为用作上述本发明的发光二极管和光纤之间连接的光学防泄漏装置，在由合成树脂制成的支承物穿孔内周边表面上有诸如无电镀的、反射片或一种铝金属薄膜制成的反光部件，或者在发光二极管的侧面上具有粘附的由无电镀制成的反光部件，所以发光二极管发射的光全部在穿孔内反射，或者由发光二极管的侧面上的无电镀部件反射到光纤的方向，并通过光纤传输。因此，光不会泄漏到发光二极管和光纤的连接处的外面，而全部在光纤内传送。按照第一个发明点，本发明的自发光指示装置包括(a)由组合一对相向具有第一和第二防水支承件的半管形体而形成的一个空腔，防水支承件在内侧的两个端口处相向排列；(b)一固定在空腔的第一支承件上并具有多个穿孔和标记指示部件的第一平板；(c)固定在空腔第二支承件上的第二平板；(d)一由空腔和第一、第二平板限定的容器部分；(e)包括在容器部分内的多个光纤，每一光纤的尾端插在并固定在至少在第一或第二平板上配备的多个穿孔的每一个内；(f)一包含在容器部分内、靠近成束裁截的多个光纤的其他尾端排列并包括一光学防泄漏装置的发光二极管；(g)用于发光二极管的电源；(h)一安装在空腔或第二平板、并固定在空腔或第二平板上的金属附件。
按照本发明的第三个发明点，本发明的自发光装置包括(a)一排列在管体两个尾端而相互相向的第一和第二支承件、并具有多个穿孔的空腔；(b)一由空腔和第一、第二支承件限定的容器部件；(c)包含在容器部分内的多个光纤，每一光纤的尾端插入并固定在至少一个第一和第二支承物的多个穿孔内的每一个内；(d)一包含在容器部分的、并靠近光纤另一尾端排列、具有光学防泄漏装置的发光二极管；(e)用于发光二极管的电源；(f)一盖住容器部分的盖子；(g)一安装在盖子或空腔上的金属附件，用来固定盖子或空腔。
本发明的自发光指示装置由于将少量的发光二极管以及靠近发光二极管排列的光纤组合在一起，具有近似单色波长的光的光点可以沿标记牌周边以大的间隔散布在较宽的空间范围内。因此，举例来说，特别是当光点闪烁＋时候，可以清楚地指示消防龙头标记的位置，因此导向的效果可以大大改进。
在本发明的自发光指示装置的最佳实施例中，发光二极管的光学防泄漏装置是通过上述光学防泄漏装置或者由涂覆在发光二极管的侧面上的无电镀物来实现的。
在本发明的自发光指示装置的另一种较佳实施例中，电源是一种安装在空腔上或第二平板上的太阳能电池支承物上的太阳能电池。
在本发明的自发光指示装置的又一种较佳实施例中，电源是一种安装在盖子或支承物上的太阳能电池支承物上的太阳能电池。
按照本发明的又一个发明点，本发明的自发光指示装置包括(a)具有多个穿孔、并相互间以一规定距离相向排列的第一和第二支承片；(b)近似平行并贴近第一支承片的一个内表面而排列、并以一规定曲率弯曲并具有一端插入到第二支承片的各穿孔内的第一光纤束；(c)近似平行并贴近第二支承件的内表面、并跨越第一光纤束、以一规定曲率弯曲的第二光纤束，每一光纤的一个尾端插入到第一支承片的各穿孔内；(d)靠近每一第一和第二光纤的另一尾端排列的发光二极管；(e)用于发光二极管的电源。
按照本发明又一种实施例的自发光指示装置中，当诸如支承光纤的平板或支承件相互相向放置、并且光纤由支承片的内表面处的两个支承片支承时，光纤被弯曲成某个曲率，并且由支承片支承的光纤相互交叉，其弯曲的程度不会损坏其机械特性，不会使光纤(丙烯类材料)的光学特性(如光的透射率或折射率)下降，从而在支承片之间制成较小的空间。另外，为了增加光纤弯曲的曲率，对光纤进行热处理，从而防止光的透射率和折射率的下降，防止光纤机械性能的破坏。
按照本发明的又一个发明点，本发明的自发光指示装置包括(a)一具有多个穿孔的支承片；(b)光纤束，每一光纤的一端插入到支承片的穿孔内；(c)一种施放在穿孔周围的粘接剂，光纤插在支承片的内表面处，粘接剂还施放在光纤的周边处，从而把光纤粘接并固定在支承片上；(d)放置在靠近光纤另一端的发光二极管；(e)一用于发光二极管的电源；其中，光纤由一外力，在一规定位置处，从固定在支承片上的光纤一端弯曲一规定的曲率，并且由外力弯曲的光纤那一部分被加热处理一定时间，从而减小由于弯曲应变而在外力弯曲处引起的应力。
按照本发明的另一个发明点，本发明一个实施例的自发光指示装置包括(a)一具有多个穿孔的支承片；(b)多根光纤，每一根光纤的一端插在支承片的穿孔内，并从一端开始的某一规定位置处由加热使光纤弯曲成一规定的曲率，并在一规定的时间长度内使光纤保持在此加热温度下；(c)靠近光纤另一端排列的发光二极管；(d)用于发光二极管的电源。
在本发明的自发光指示装置的一种较佳实施例中，用热处理把光纤弯曲成70≤r＜100d的曲率，其中，d代表光纤的直径，r代表光纤的曲率半径。
按照本发明的又一个实施例，本发明的自发光指示装置包括(a)一个具有一个附片的支承片，附片与支承片隔开一规定的距离，或者直接与支承片接触，附片内也有多个穿孔；(b)多根光纤，每一根光纤的一端插入到支承片的穿孔内；(c)排列在靠近光纤的另一端的发光二极管；(d)用于发光二极管的电源；其中，保持D≥4d的关系，式中，D代表从支承片的外表面到附片外表面的距离，d代表光纤的直径。
在本发明的又一个实施例中，自发光指示装置中的附片具有与支承片近似相同的热膨胀系数。
在按照本发明的又一种实施例的自发光指示装置中，管状体和盖子的至少一个延伸部分被设置成从支承件穿孔伸出的光纤一个边缘处稍微突出一点。由于这一结构，即使自发光装置偶然发生下落的情况，也不会损坏光纤的末梢。
在按照本发明的又一种实施例的自发光指示装置中，自发光指示装置空腔的下部有一个排水孔，因而水(例如雨水)不会聚集起来。
本发明的上述以及其他目的、特征、发明点和优点，在结合附图阅读了本发明的下述详细说明后将更加清楚起来。


图1是本发明第一种实施例中，用于导向标记的自发光指示装置透视图。
图2是图1所示自发光指示装置的内部结构透视图。
图3描绘了一个实际的消防龙头标记，上面安装了图1所示的自发光指示装置。
图4是按照本发明第二种实施例的自发光指示装置透视图。
图5是图4所示自发光指示装置沿线X—X方向截得的透视图。
图6是图4所示自发光指示装置沿线X—X方向的截面图。
图7是图4所示自发光指示装置组装时的分解透视图。
图8是本发明自发光指示装置的金属附件分解透视图。
图9是按照本发明第三种实施例，用于发光二极管连接的光学防泄漏装置的局部分解透视图。
图10是按照本发明的第三种实施例的一种改进的光学防泄漏装置的局部分解透视图。
图11描述的是光是如何按照本发明进行漫射的。
图12描述的是按照本发明第三种实施例的另一种改进的光学防泄漏装置。
图13A、13B和13C分别是本发明第四种实施例的光学纺泄漏装置的平面图、前视图以及透视图。
图14A和14B是按照本发明第五种实施例的光学防泄漏装置的前视图和透视图。
图15描述的是按照本发明第五种实施例的一种改进的光学防泄漏装置。
图16描述的是按照本发明第五种实施例的另一种改进的光学防泄漏装置。
图17A描述的是按照本发明第五种实施例的又一种改进的光学防泄漏装置的构思，图17B描述的是所述改进的装置。
图18是按照本发明的一种实施例的自发光指示装置的电源电路。
图19是按照本发明另一种实施例的自发光指示装置的局部截面图。
图20是本发明又一种实施例的自发光指示装置的局部透视图。
图21是图4所示本发明的第二种实施例的自发光指示装置分解透视图。
下面参考附图描述本发明的各个实施例。
(第一种实施例)下面结合附图1和附图2描述本发明第一种实施例。太阳能电池组件1安装在太阳能电池支承物2上，太阳能电池支承物2由支承体3安装在外半径为674mm的第一和第二支承件41a和41b之上。在支承件41a和41b上设有通孔5，由丙烯酸(脂)制成的光纤由此穿出。在通孔5中，一其有102根直径为0.75mm的光纤7，光纤伸出支承件41a和41b的外表面2mm，用环氧树脂固定在支承件41a和41b上，其间距约为40mm。在太阳能电池支承物2上，含有一个蓄电池和一个用来驱动该装置闪烁的电路。在由一个由ABS树脂制成的内管形体42和第一、第二支承件41a和41b形成的凹腔内，含有两个发光二极管(其直径为10mm)8a、8b，102根光纤7，以及导线等。在支承件41a和41b的周边部分，固定了几个臂式固定附件6，用这几个臂式固定附件6，可以将该装置安装到现有消防龙头标记牌10的固定臂11a、11b和11c。
图2是描述由带形盖43覆盖的支承件41a和41b的装置内部透视图。
这里，光纤7的尾端可以从内部管形体42的内壁伸向外壁，用于闪烁。另外，管形体42和盖43的位置可以互换，从而管形体42的面朝外，盖43的面朝内。
图3是一种现有的常用消防龙头标记牌的透视图，这一标记牌包括一柱体12、一柱体的环形部件12a、焊接在环形部件12a上而固定的安装臂11a、11b和11c，以及一由螺栓和螺母13固定在固定臂11a、11b和11c上并且厚度约为1mm的铁制标记牌10。
用作指示的环形发光体是用下述方式固定到标记板10上去的。即，参见图1，用环形发光体的固定附件6，将环形发光体挤压到现有消防龙头标记牌10的固定臂11a、11b和11c上，并沿一个方向(即沿箭头A的方向)旋转此发光体，用一简单的方法，可以将固定附件6固定到固定臂11a、11b和11c上。更具体地说，固定臂11a、11b和11c被插进固定附件6的凹进去的部分6a中，将螺栓插到固定孔6b内，并用螺母旋紧，将固定附件6固定在固定臂11a、11b和11c上。因此，将发光体安装到标记体10上是一件很容易的事。因为装上/卸下是如此容易，因而这一装置不仅可以被安装到城市内的普通标记上，也可以被安装到在永久或者暂时缺乏电源的地方的工地之类的标记上。
按照本实施例，标记牌10的能见度可以这样来改进，即采用极小数量的发光二极管，并且光纤在任意三维位置处在一个放大的区域内排列一定数量的发光点。为了检验夜间的能见度，发明人进行了一项实验，在这项实验中，任意改变光纤的直径、光纤排列的间距以及发光二极管的电流消耗，并比较夜间100m远处的亮度。结果证实，采用两个具有直径为10mm和5000mcd的发光二极管，并以上面描述的方式使发光点闪烁，可以获得足够的亮度，标识指示足够清晰可见。按照上述排列结构，发光二极管的功率消耗可以被减小到0.07W，这足以由一个具有输出约为0.4W的太阳能电池满足，从而具有显著的商业效果。
由于功耗被减低到这样低，所以提供一个具有尺寸约为220×50mm的太阳能电池就足以使一个导向牌工作了。因为太阳能电池组件、蓄电池、闪烁电路以及环形发光体可以被集成耦合在一起，因此导向标记可以做得体积很小并且便于携带，从而可以用固定附件6方便地直接固定到现有消防龙头标记牌10上。
因为将发光二极管和光纤组装在一起而可以忽略光强度的衰耗，并且光具有近似单色波长闪烁，所以这一装置有极好的导向效果，因而由发光二极管和光纤以及太阳能电池的特性可以获得具有简单结构和极高性能的导向标记。
另外，上面描述的导向标记适用于各种不用的应用场合，如各种道路标记、数码指示牌、广告标记牌、各种导向标记等，因而它也可以较多应用于消防作业、交通控制、广告等。
(第二种实施例)下面结合图4至图8描述本发明的第二种实施例。这些附图中，与图1至图3所示的第一种实施例中相同的或相应的部件用相同的标记字符。
在由合成树脂(如丙烯酸(脂))或铝制成的半管形体42a和42b的两个端面上，形成了第一和第二支承件41a和41b以及一啮合凹腔部分，在环形体上，安装了太阳能电池支承物2。一个由铝或者合成树脂(如丙烯酸(脂))制成的盘形第一平板15a用作指示消防龙头标记、字符和符号，沿着这些字符和符号有通孔5，由丙烯酸(脂)制成的光纤插在并固定在这些通孔内。在由铝或者一种合成树脂(如丙烯酸(脂))制成的盘形第二平板15b上，安装了一个镍镉电池16或一个用来冲电的类似物。然而，也可以有一些通孔5，由丙烯酸(脂)制成的光纤7插在这些通孔5内，用来指示所需要的文字或符号。在一个半管形体42a的两个端面上的啮合凹腔部分141a和141b处，啮合并固定了半块第一和第二平板15a和15b。然后，在另一半管形体42b的两个端面上的啮合凹腔部分141a和141b处，分别啮合并固定了剩下的一半第一和第二平板15a和15b。在第一平板的内侧，安装了一个后文要描述的用来连接发光二极管8的光学防泄漏装置17。在由半管形体42a和42b限定的空腔部分14内，含有第一平板15a和第二平板15b、一闪烁电路、一检测外界是否黑暗的检测电路、一按照检测到的输出接通/断开供给发光二极管的电源的开关电路等。在第二平板15b上的一处有一个部件拆卸孔19，通过此孔可以更换拆卸蓄电池，部件拆卸孔19上盖着一个用于更换部件的盖子20。用于把该装置安装到立柱12上的安装附件21被螺栓22a和螺母22b固定在第二平板15b上，其位置的设定使得立柱12正好置于用作部件更换的盖20上。安装附件21的底座23由焊接被固定在铝制第二平板15b上。
因为光纤的一端沿着第一平板15a上文字或符号的方向，并从平板表面突出约2mm，所以外界的视角较宽。如果要进一步拓宽视角，可以将光纤从末梢端做成一个约60°的角度，就像是一个铅笔头的形状。
由半管形体42a和42b的啮合凹腔部分141a和141b以及第一和第二平板15a和15b限定地空腔部分14是完全密封的，因此不可能有水进入空腔部分。同时，必须让外部空气进入空腔，还必须防止雾珠在空腔内聚积，因此在半管形体42a和42b的下部有一个小通孔24。
如图21所示，由铝制成的连接片50a和50b具有与半管形体42a和42b的内表面相同的曲率，连接片是预先设置的，被置于半圆形体42a和42b的内侧，连接片用插入到半管形体42a和42b的固定孔51a和51b内和插入到连接片50a和50b的固定孔52a和52b内的小螺栓固定住，把半管形体42a和42b相互连接在一起。另外，在把太阳能电池组件1安装到太阳能电池支承物2上去之前，把太阳能电池支承物2、半管形体42a和42b以及连接片50a和50b相互叠放在一起，然后再用螺栓(图中未画)穿过这些固定孔(图中未画)，把太阳能电池支承物2固定住。
另外在图8中，底座23上的L形附件23a和23b的间距P比螺栓22a的头部窄，但比其螺纹部分的直径宽一些。因此，附件21以箭头B的方向插入到间距P内，螺栓22a插入到螺孔21a内，用螺母22b旋紧固定在L形附件上。
参见如图6和图7所示的自发光指示装置，在太阳能电池组件1被安装到太阳能电池支承物2上之前，把螺栓54a和54b插入到太阳能电池支承物2和半管形体42a和42b的孔内，将这些零件固定住。
通过在夜间闪烁指示装置，(a)能见度提高，(b)电能可被减小。根据本发明人的实验，当指示装置保持接通约0.4至0.6秒，保持断开约0.8至1.2秒，均可以得到效果(a)和(b)，这装置很实用。
图18描绘了一例用于本发明的电源电路。太阳能电池的电动势电压E为4.8V，本例中两个太阳能电池呈串联连接。二极管35用来防止逆向电流，当太阳能电池的幅照停止从而不产生电动势电压E时，此二极管35防止电流从蓄电池16流向太阳能电池1。检测电路36检测外界是否黑暗。开关电路18的开关元件响应于检测输出，倒向a侧或b侧，从而接通或断开与发光二极管8连接的电源。具体来说，当太阳能电池1的电动势电压在白天约为9V时，开关倒向a侧，如果电动势电压在夜晚黑暗中接近OV，则开关倒向b侧。标号37表示用于闪烁的电路。保护电阻38用来当发光二极管(LED)8短路时，防止过电流流向蓄电池16，并被设置成允许有一恰当电流(本实施例中为18至20mA)流向LED(本实施例中为100Ω)。
因为镍镉蓄电池重复冲/放电时逐渐变坏，所以镍镉蓄电池必须每年或每两年更换一次。为此，必须有一个部件拆卸孔19。也有可能打开部件更换用的盖子20偷去孔内的蓄电池。然而，因为本发明中立柱正好位于用作部件更换的盖子上，所以打开用作部件更换的盖子不是很容易，从而可以有效地阻止偷盗。
(第三种实施例)下面结合附图9至12描述本发明的第三种实施例。
参见图9，本发明中，一个由合成树脂形成的套管形支承物25有一个形成在通孔的内周缘表面上的由无电镀、反光片或诸如铝之类的金属薄片形成的反光体26，多根光纤束70由粘接剂粘接并固定在通孔内。在对着插入到并固定在通孔内的光纤束70的边缘的地方，用一种粘接剂固定了一个发光二极管，并有一个规定的小间距(0.5－2mm)，用于光漫射。
这里使用的反射片是一种来回反射部件，它是通过把透明精细玻璃微粒埋藏进透明树脂层，并在这些精细微粒的后面相隔一定的距离设置一金属淀积层而得到的。
当光纤束7’的边缘与发光二极管之间有一小间距时，光散射的效果如图11所示。更具体地说，当光纤束7’的边缘直接与发光二极管8接触时，光纤中心处与周边部分处的亮度变化如图11的右半部分所示。同时，当光纤束7’的边缘与发光二极管之间有一个小间距(0.5－2mm)时，亮度变化如图11的右半部分所示，即，中央部分与周边部分的亮度差异可被减小。
图10描述的是按照本发明的第三种实施例的一种改进的光学防泄漏装置。参见图10，由合成树脂制成的矩形支承物25的通孔内周边表面上有一个由无电镀、反光片或金属薄片(如铝)形成的反光构件26，用一种粘接剂将多个光纤束粘接并固定在通孔内。此时，在距离光纤束末端约5cm多一点处加入环氧树脂，将光纤束插入到合成树脂制成的支承物25内，并伸出支承物表面约3cm，并将环氧树脂固化。树脂固化以后，用锯子切断伸出的光纤，用锉刀和砂纸抛光光纤束的边缘，然后用布质研磨机抛光光纤边缘，从而光纤边缘成镜面。在发光二极管支承物27的通孔内周边表面上有诸如无电镀或反光片的反光材料26，发光二极管8的电极被焊接到印刷板28的铜箔上。发光二极管8被插入到发光二极管支承物27的通孔上，紧靠光纤支承物25处有一个由合成脂物制成的拦光/反光封壳29，并与发光二极管支承物一起，用螺栓30a和螺母30b旋紧并固定。因为有了拦光/反光封壳29，所以即使发光二极管支承物27的边缘表面与光纤支承物25不是紧密吻合，光也不会泄漏到光纤以外的其他方向上去。
图12是本实施例的一种改进。参见图12，本实施例与图10所示的实施例的不同点仅在于，在由合成树脂制成的矩形支承物25上有三个通孔。更具体地说，在通孔的内周边表面上有无电镀、反光片或金属薄片(如铝)一类的反光部件26，并用粘接剂将多个光纤束粘接、固定在这些通孔中。
(第四种实施例)下面结合附图13A、13B和13C描述本发明的第四种实施例。参见图13A至13C，发光二极管的侧面上有无电镀层31。在这种情况下，光纤支承物25和发光二极管支承物27的通孔内不需要有反光部件。
(第五种实施例)下面结合附图14A和14B描述本发明的第五种实施例。参见图14A和14B，在本实施例中，当图2所示管形体42的第一和第二支承件41a和41b的通孔5内有光纤7时，光纤7a和7b相互交叉在一起，从而使第一和第二支承件41a和41b之间的距离更窄。更具体地说，插入在第一支承件41a的通孔5内的光纤7a沿第二支承件41b的内表面成近似平行排列，而插入在第二支承件41b的通孔5内的光纤7b沿第一支承件41a的内表面成近似平行排列，两束光纤相互交叉排列在一起，每一束光纤弯曲成一定曲率。因此，第一和第二支承件41a和41b之间的间距可以做得较窄。
同样，图5所示固定在第一和第二支承件41a和41b上的第一和第二平板15a和15b也是一样。因此，在权利要求书中，图2中的第一和第二支承件41a和41b以及图5所示的第一和第二平板15a和15b通常就作为第一和第二支承片。
图15描述的是本实施例的一种改进的自发光指示装置。图15描述的是按照改进结构，固定在第一和第二支承件41a和41b上的第一和第二平板15a和15b的局部截面。把光纤7插入到平板15的能孔5内，加入主原料和固化剂混合后制成的环氧树脂粘接剂32，然后再用一个理发吹风机，用约为80℃至90℃的热风对着插在通孔5内的光纤部分和光纤的弯曲部分吹大约1分钟。
如果光纤是用丙烯酸(脂)制成的，必须在室温下将光纤弯曲成曲率为100d＜r，这里，d代表光纤的直径，r代表光纤的曲率半径。
然而，通过本发明所述的热处理，可以防止由于弯曲部分产生的张力和应力而产生的光纤(丙烯酸(脂))光学性质(即光透射率、折射率等)的下降，同时，也可以防止机械性能的下降。所以，光纤的曲率可以被弯曲成70d≤r＜100d。另外，可以减小用作粘接的环氧树脂的固化时间。
图16描述的是本实施例的另一种改进。图16的例子几乎与图15的例子相同，不同点仅在于，光纤7预先在加热温度40℃至50℃下加热并保持约1分钟，从而使光纤成形，然后将光纤7插入到通孔5内。
下面结合图17A和17B描述本实施例的另一种改进。图17A描述的是光纤7被插入到图5所示第一平板15a内时的状态。通常，以图17A所示的一定角度固定光纤必须满足关系式D≥4d，式中，D代表平板(或支承片)的厚度，d代表光纤的直径。本改进装置中，只需要满足关系式D≥4d，式中，D代表从平板15c的外表面Q至附片34的外表面S之间的距离，d代表光纤的直径。
(第六种实施例)图19是按照本发明另一种实施例的自发光指示装置的局部分解截面图。更具体地说，图19A、19B和19C描述的是管形体42、光纤7和盖43的组装方式。本实施例中，图2中的管形体42和图2中的第一和第二支承件41a和41b集成在一起，管形体42向外延伸而形成延伸部分38a和38b。延伸部分38a和38b从光纤7的伸出端略微伸出。另外，与伸出部分38a和38b一样，盖43也从光纤7的伸出端伸出，具有稍宽的宽度。由于采用了这种结构，即使当自发光指示装置落下时，光纤7的伸出端也不会损坏，因为伸出端受到管形体42的延伸部分38a和38b以及盖43的加宽部分的保护。
(第七种实施例)图20是按照本发明另一种实施例的自发光指示装置的局部透视图。本实施例中，安装在图1所示盖43上的太阳能电池支承物2，用加长棒39被安装在与自发光指示装置分离的柱12的上端，而金属附件6装在管形体42内部。
如上所述，按照本发明的各实施例，一个指示装置是用少量发光二极管、光纤末梢靠近二极管的丙烯酸(脂)光纤以及光学防泄漏装置制成的，从而与发光二极管的点光源的传统方法相比，光能得到有效传输，可以用光纤沿文字、符号或标记牌的周边提供宽范围的照明点。所以，提高能见度的效果显著，另外，可以显著减小功耗。
因为发光二极管周围有反光部件，或者发光二极管上有无电镀层，所以光学损耗可被抑制。
另外，由于光纤相互交叉排列在一起，并且光纤要经受热处理，所以光纤可被弯曲成曲率70d≤r＜100d，这比起普通光纤的弯曲曲率要大得多，因而不会妨碍光纤的机械性能和物理性能(如光透射率、折射率等)。所以，相向平板之间的间距可以做得较窄，装置体积可以做得很小。另外，由于热处理，用作粘接剂的环氧树脂固化时间可以被缩短。
另外，因为安装的附片与用作安装光纤的支承片有一定距离，所以可以节省材料，并减轻重量。
再有，因为至少一个盖和管形体的延长部分被设置成突出于由支承件通孔伸出的光纤的一个端面，所以即使当自发光指示装置下落时，光纤末梢也不会损坏。
在按照进一步实施例的自发光指示装置中，因为自发光指示装置空腔下部有一个出水孔，所以不会聚焦雨滴之类的液体。
还有，使引线做得较长，太阳能电池可被置于任意位置，例如预先置于靠近自发光指示装置的固定体上，可以用最大效率来接收太阳光。
尽管至此已经详细用图和文字描述了本发明，但是应该清楚理解的是这些描述仅作为描述和举例之用，不能视为是本发明的限制，本发明的精神和范围仅以后文的权利要求书上的条款来限定。
权利要求
1. 一种在光纤和发光二极管之间用作连接的光学防泄漏装置，其特征在于，它包括一由合成树脂形成的支承物，它包括有一个在一个通孔的内周边表面上的反光部件；用粘接剂粘接并固定在所述通孔内的多个光纤束；以及一插入并固定于所述通孔内的发光二极管，其位置与插入并固定在所述通孔内的光纤束边缘相对，并分开一小距离，用于散射。
2. 如权利要求1所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述反光部件是无电镀层。
3. 如权利要求1所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述反光部件是插入到通孔内周边表面上的反射片。
4. 如权利要求1所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述反光部件是插入到通孔内周边表面上的铝之类的金属薄膜。
5. 一种用于光纤和发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，其特征在于，它包含具有至少一个通孔、由合成树脂形成的光纤支承物；插入并固定在所述通孔内的多个光纤束；由具有至少一个通孔的合成树脂形成的发光二极管支承物，其位置与插入并固定在光纤支承物所述通孔内的光纤束边缘相对，在通孔的一个内周边表面上还包括一反光部件；一插入并固定在发光二极管支承物通孔内的发光二极管；用来夹住光纤支承物和发光二极管支承物的固定装置。
6. 如权利要求5所述的光学防泄漏装置，其特征在于，它包含一在所述光纤支承物通孔的一个内周边表面上的反光部件。
7. 如权利要求5或6所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述反光部件是无电镀层。
8. 如权利要求5或6所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述反光部件是一反射片。
9. 如权利要求5所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述反光部件是一个铝之类的金属薄片。
10. 如权利要求5所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述拦光/反光封壳是加在所述光纤支承物和所述发光二极管支承物之间的。
11. 如权利要求5所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述发光二极管用焊接固定在印刷板的铜箔上。
12. 如权利要求5所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述发光二极管的前表面和所述光纤的相对面之间有一个小间距用于光漫射。
13. 如权利要求5所述的光学防泄漏装置，其特征在于，所述固定装置包括一个螺栓和一个螺母。
14. 一种自发光指示装置，其特征在于，它包含(a)由组合一对相互对置的半管形体而形成的空腔，每一所述半管形体具有第一和第二支承件，第一和第二支承件相互对置放置，并在半管形体的两个侧端处朝内排列；(b)固定在空腔的所述第一支承件上的第一平板具有多个通孔和一个标记指示部分；(c)固定在所述空腔的所述第二支承件上的一第二平板；(d)一由所述空腔和所述第一和第二平板形成的一个容器部分；(e)包含在所述容器部分的多根光纤，每一光纤的一端插入并固定在至少一个所述第一和第二平板上的多个通孔中的一个通孔内；(f)包含在容器部分内的一发光二极管，发光二极管靠近成束的并经裁截的多根光纤的另一端，并具有光学防泄漏装置；(g)用于发光二极管的电源；(h)安装在所述空腔或所述第二平板、并固定在空腔或第二平板上的一附件装置。
15. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管的所述防泄漏装置是形成在所述发光二极管的所述表面上的无电镀层。
16. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管的所述光学防泄漏装置包括一合成树脂制成的支承物，它包括一在通孔的内周边表面上的反光部件，用粘接剂粘接并固定在通孔内的多个光纤束，以相互对置的位置并分开一个小距离用来在此小距离内进行光漫射而插入固定在通孔内的发光二极管，插入并固定在所述通孔内粘纤边缘。
17. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管的所述光学防泄漏装置包括一具有至少一个通孔、并由合成树脂制成的光纤支承物；插入并固定在通孔内的多个光纤束；一具有至少一个通孔、由合成树脂制成的发光二极管支承物，通孔的位置与插入并固定在光纤支承物的所述通孔中的光纤束边缘相对，通孔的内周边表面上有一个反光部件；一插入并固定在发光二极管支承物通孔内的发光二极管；以及用来夹住所述光纤支承物和发光二极管支承物的固定装置。
18. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，所述电源是安装在所述空腔或所述第二平板上的太阳能电池支承物上的太阳能电池。
19. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，它还进一步包含一配备在所述第二平板上的、用来更换包含在所述容器部分内的蓄电池的拆卸孔，其中，所述附件装置位于与所述拆卸孔相对的位置。
20. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，一蓄电池和一用作闪烁的电路包含在所述容器部分内。
21. 一种用作吸引人们对某一标记的注意力的自发光指示装置，其特征在于，它包括(a)一具有第一和第二支承件并具有多个通孔的空腔，第一、第二支承件的位置与管形体的端部相对；(b)一由所述空腔和所述第一和第二支承件形成的凹腔容器部分；(c)包含在所述凹腔容器部分内的多根光纤，每一光纤的一端插入并固定在至少一个所述第一和第二支承件的所述多个通孔的每一通孔内；(d)一包含在所述凹腔容器部分内的发光二极管，所述发光二极管位于所述光纤的另一端并具有光学防泄漏装置；(e)用于发光二极管的电源；(f)覆盖所述凹腔容器部分的盖子；以及(g)一用来固定所述盖子或所述空腔、并安装在所述盖子或所述空腔上的附件装置。
22. 如权利要求21所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管的光学防泄漏装置是覆盖在所述二极管侧表面上的无电镀层。
23. 如权利要求21所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管的所述光学防泄漏装置包括一由合成树脂制成、在通孔的一个内周边表面上具有反光部件的支承物；一用粘接剂粘接并固定在所述通孔内的多个光纤束；以及一插入并固定在所述通孔内的发光二极管，其位置与插入并固定在所述通孔内的光纤束边缘相对，并分开一个小间距用于光在此小间距内的漫射。
24. 如权利要求21所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管的所述光学防泄漏装置包括一由合成树脂制成并具有至少一个通孔的光纤支承物；插入并固定在通孔内的多个光纤束；一由合成树脂制成的、并具有至少一个通孔的发光二极管支承物，其位置与插入并固定在光纤支承物的所述通孔内的光纤束边缘相对，在通孔的一个内周边表面上有一个反光部件；插入并固定在所述发光二极管支承物通孔内的发光二极管；以及用来夹住所述光纤支承物和所述发光二极管支承物的固定装置。
25. 如权利要求15所述的自发光指示装置，其特征在于，所述电源是安装在所述盖子或支承件上太阳能电池支承物上的太阳能电池。
26. 如权利要求21所述的自发光装置，其特征在于，所述太阳能电池支承物中含有一个蓄电池和一个用于闪烁的电路。
27. 如权利要求21所述的自发光指示装置，其特征在于，所述盖子或所述空腔是用所述附件装置可拆卸地安装到现有消防龙头标记牌的安装臂上去的。
28. 如权利要求14或21所述的自发光指示装置，其特征在于，用加热处理的方法将光纤弯曲成曲率为70d≤r＜100d，式中，d代表所述光纤的直径，r代表光纤的曲率半径。
29. 一种自发光指示装置，其特征在于，它包含(a)具有多个通孔、并相互对置、相互间具有一给定间距的第一和第二支承片；(b)近似平行于并贴近所述第一支承片的一个内表面并被弯曲成一给定曲率的第一光纤，每一光纤的一端插入到所述第二支承片的一个通孔内；(c)近似平行于并贴近所述第二支承片的一个内表面、跨越所述第一光纤放置并被弯曲成一给定曲率的第二光纤，每一光纤的一端插入到所述第一支承片的一个通孔内；(d)一靠近每一所述第一和第二光纤的另一端放置的发光二极管；以及(e)一用于发光二极管的电源。
30. 如权利要求29所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备了一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括一个由一种合成树脂制成的并在通孔的内周边表面上有一个反光部件的支承物；用一种粘接剂粘接并固定在通孔内的多个光纤束；以及一插入并固定在通孔内的发光二极管，其位置与插入并固定在所述通孔内的光纤束边缘相对，并与光纤束边缘分开一给定小距离用于光漫射。
31. 如权利要求29所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备有一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括一由一种合成树脂制成的、并具有至少一个通孔的光纤支承物；插入并固定在通孔内的多个光纤束；一由一种合成树脂制成的、并具有至少一个通孔的发光二极管支承物，其位置与插入并固定在通孔内的光纤束边缘相对，通孔的内周边表面上有一个反光部件；一插入并固定在所述发光二极管支承物的通孔内的发光二极管；以及用来夹住光纤支承物和发光二极管支承物的固定装置。
32. 一种自发光指示装置，其特征在于，它包含(a)一具有多个通孔的支承片；(b)一具有一端插入到所述支承片通孔内的光纤；(c)在通孔周围加入的一种粘接剂，在所述支承片的内表面处所述光纤插在该通孔内，粘接剂还涂在所述光纤的周围，用来把光纤粘接并固定在所述支承片上；(d)靠近所述光纤另一端放置的发光二极管；以及(e)用于发光二极管的一个电源；其中，所述光纤在从固定在所述支承片的所述光纤一端起的某一给定位置处，用一外力将其弯曲成一给定曲率，用所述外力弯曲的那一部分光纤被加热一给定时间，从而减小弯曲部分由于所述外力所产生的弯曲应变而引起的应力。
33. 如权利要求32所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备有一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括，一由一种合成树脂制成的、在通孔的一个内表面上有一个反光部件的支承物；用一种粘接剂粘接并固定在通孔内的多个光纤束；以及插入并固定在通孔内的一个发光二极管，其位置与插入并固定在所述通孔内的光纤束边缘相对，并与光纤束边缘分开一给定的小间距，用于从光纤束的边缘处的光漫射。
34，如权利要求32所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备了一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括，一由一种合成树脂制成的、具有至少一个通孔的光纤支承物；插入并固定在所述通孔内的多个光纤束；一由一种合成树脂制成的、具有至少一个通孔的发光二极管支承物，其位置与插入到并固定在光纤支承物的所述通孔内的光纤束边缘相对，在通孔的内周边表面上有一个反光部件；一插入并固定在所述发光二极管支承物的通孔内的发光二极管，以及用来夹住所述光纤支承物和所述发光二极管支承物的固定装置。
35. 一种自发光指示装置，其特征在于，它包含(a)一具有多个通孔的支承片；(b)从光纤的一端起的某一给定位置处弯曲成某一给定曲率、并在一给定时间内被加热保持在一加热温度下的光纤，所述光纤的一端插在所述支承片的一个通孔内；(c)一靠近所述光纤另一端放置的发光二极管；以及(d)一用于发光二极管的电源。
36. 如权利要求35所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备有一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括，一个由一种合成树脂制成的、在通孔的一个内表面上有一个反光部件的支承物；用一种粘接剂粘接并固定在通孔内的多个光纤束；以及插入并固定在通孔内的一个发光二极管，其位置与插入并固定在所述通孔内的光纤束边缘相对、并与光纤束边缘分开一给定小间距，用于光从光纤束边缘的漫射。
37. 如权利要求35所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备有一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括，一由一种合成树脂制成的、并具有至少一个通孔的光纤支承物；插入并固定在通孔内的多个光纤束；一个由一种合成树脂制成的、并具有至少一个通孔的发光二极管支承物，其位置与插入并固定在光纤支承物的所述通孔内的光纤束边缘相对，并在通孔的一个内周边表面上有一个反光部件；一插入并固定在发光二极管支承物的通孔内的发光二极管；以及用来夹住所述光纤支承物和所述发光二极管支承物的固定装置。
38. 一种自发光指示装置，其特征在于，它包含(a)一具有一个附片的支承片，附片安装在与支承片隔开一给定距离处，或直接安装在支承片上，所述支承片和所述附片均具有多个通孔；(b)一端插入到所述支承片的一个通孔内的光纤；(c)靠近所述光纤另一端排列的一个发光二极管；以及(d)一个用于发光二极管的电源；其中，D≥4d式中，D代表从支承片的外表面至附片外表面的距离，d代表光纤的直径。
39. 如权利要求38所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备有一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括，一由一种合成树脂制成的、在通孔的一个内周边表面上具有一个反光部件的支承物；用一种粘接剂粘接并固定在通孔内的多个光纤束；以及插入并固定在所述通孔内的一个发光二极管，其位置与插入并固定在所述通孔内的光纤束的边缘相对，并与光纤束的边缘分开一给定的小距离，用于光从光纤束边缘处的漫射。
40. 如权利要求38所述的自发光指示装置，其特征在于，所述发光二极管配备有一个用于一光纤和一发光二极管之间连接的光学防泄漏装置，它包括一由一种合成树脂制成的、具有至少一个通孔的光纤支承物；插入并固定在所述通孔内的多个光纤束；一由一种合成树脂制成的、具有至少一个通孔的发光二极管支承物，其位置与插入并固定在光纤支承物的所述通孔内的光纤束边缘相对，并在通孔的一个内周边表面处有一个反光部件；插入并固定在所述发光二极管支承物通孔内的一个发光二极管；以及用来夹住所述光纤支承物和所述发光二极管支承物的固定装置。
41. 如权利要求38所述的自发光指示装置，其特征在于，所述附片具有几乎与所述支承片相同的热膨胀系数。
42. 如权利要求21所述的自发光指示装置，其特征在于，至少有一个从所述管形体和所述盖子延伸出来的部分被设置成突出于从所述支承件通孔穿出的光纤的一端。
43. 如权利要求14所述的自发光指示装置，其特征在于，在所述空腔的下部有一个排水孔。
44. 如权利要求21所述的自发光指示装置，其特征在于，在所述空腔的下部有一个排水孔。
全文摘要
一种采用特定结构的自发光指示装置，当来自发光二极管的光被传送到邻近的几个光纤内时，光学损耗由光学防泄漏装置得以抑制。另外，光纤后端处的光点可以沿现有标记牌的周边排列，从而使消防龙头之类的物体清晰可见。
文档编号G09F9/30GK1115035SQ9411809
公开日1996年1月17日 申请日期1994年11月9日 优先权日1993年11月9日
发明者松坂嘉治, 岡本邦夫 申请人:三洋电机株式会社