专利名称：表面光发射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一表面光发射装置，其适用于诸如交通标志、用来显示广告的相当大的背亮型的显示器等的应用中，以及适用于设置在诸如天花板、楼板和墙壁之类的建筑物的室内平面或室外平面上的平的照明装置。
背景技术：
称作为表面光发射装置或板片型发光体的装置可从光发射表面的全部区域均匀地发射光。这样的装置揭示在PCT国际专利申请转为日文的出版物No.10-506725，日本专利申请公开No.5-224020、No.7-5326、No.7-182908、No.6-265892、No.1-45003、No.1-45002、No.11-154406、No.4-101639等。
揭示在上述出版物中的板片型发光体具有以下的结构。具体来说，这些板片型发光体包括(1)一本体，其勾划出一光导空间并具有至少一个光发射表面，(2)一光源，其设置在本体的光导空间的外面并将光供应到光导空间，以及(3)一匀光装置，当供应到光导空间的光通过光发射表面朝向本体外面发射时，匀光装置能在光发射表面的几乎全部的面积上获得均匀的亮度。本体呈箱形，它的光发射表面之外的侧面是不透明的。
由本体勾划出的光导空间是几乎矩形平行六面体的形状，其具有一规定的长度、宽度和高度。一般来说，具有最大的面积的至少一个侧面(例如，两个侧面具有沿纵向方向平行的两个侧面，两个侧面具有沿光导空间的宽度方向平行的两个侧面)是发射平面。本体包括一设置来覆盖发射表面的光透射板。光透射板的表面是光发射表面。
光源一般是一诸如荧光管或冷阴极射线管之类的线光源。光源在圆周表面的全部面积上沿纵向方向均匀地发射光。在使用线光源的情形中，线光源一般设置成线光源平行于入射平面和光发射表面，以使光发射表面的亮度变得均匀。线光源一般设置在与发射平面(光发射表面)相交成直角的四个侧面中的至少一个侧面附近。在此情形中，入射平面之外的诸侧面和发射平面一般用由一不透明板或板片形成的侧部件覆盖。
光发射表面在靠近光源区域的亮度最高，并随着离光源距离的增加而降低，由此，光的发射不均匀。因此，必须使用匀光装置，以在光发射表面的全部区域上获得均匀的亮度。匀光装置是一棱镜片或是如以上出版物所揭示的一白的半透明的漫透射膜。该棱镜片和透射膜的组合使用特别有效。匀光装置设置成大致均匀地覆盖发射平面的全部区域。例如，漫透射膜设置在光透射板的表面上，而棱镜片设置在光透射板的背面上，这样，从光源提供的光通过棱镜片和漫透射膜透射并朝向外面发射。棱镜片通常由透明树脂形成，并具有一棱镜表面，其上形成有多个微型的平行棱镜。
作为线光源，也可使用一包括一侧发射型的光纤或一中空的光管作为光学传输器的线光源。光学传输器一般具有一圆柱形的圆周表面(侧面)。从光学传输器的一末端引入到光学传输器内的光，随着光朝向沿纵向方向的另一末端传输，它沿着纵向方向逐渐地从圆周表面漏出，由此，光从圆周表面的全部区域光亮地发射。日本专利申请公开No.11-142652揭示一实例，例如其中，侧发射型光纤用作表面光发射装置的线光源。日本专利No.2628858和日本专利申请公开No.10-82902和No.2000-137105揭示线光源，其使用由圆柱形卷起的棱镜片形成的一光管构成的光学传输器。如这些出版物所揭示的，光管一般形成为棱镜片的棱镜表面面向外，而圆柱的内表面由棱镜片的平表面形成。
使用设置在本体外面的光源(边缘发光的光源)和匀光装置而能均匀地发光的表面发光装置的应用被局限于小的光发射装置(例如，用于个人电脑的液晶显示器的背光)。具体来说，由于光发射表面的区域相对小(一般为80×80cm或不到)，因此，这些表面光发射装置通过水平地布置多个光传输板来形成具有一大的区域的光传输板并从大的光传输板的表面发射光，但这样的表面光发射装置不适用于相对大的显示器，或设置在建筑物室内平面上的平的照明装置等。其原因如下。
光发射表面的亮度具有这样的倾向，靠近光源的区域亮度最高，随着离光源距离的增加而下降。在光发射表面的面积增加的情形中，尤其是，在表面光发射装置的发光表面的长度大于宽度(光导空间的长度大于宽度)的情形中，沿着发光表面均匀地设置的匀光装置对于增加亮度的均匀性不再有效。例如，在光源沿纵向方向设置在靠近光导空间的诸边缘之一的情形中，入射平面和沿纵向方向与入射平面相对的侧面之间的距离增加。其结果，亮度差趋于在靠近入射平面的区域和靠近与入射平面相对的侧面的区域之间增加。为了消除亮度的不均匀性，必须尽可能地增加漫透射膜的散漫性。然而，这导致降低漫透射膜的光透射，由此，降低光发射表面的亮度。对于亮度的均匀性增加管道空间的高度(增加深度)是有效的。然而，这导致增加全部表面光发射装置所占据的空间。尤其是，在通过将表面光发射装置包容在建筑物的一分隔(楼板、墙壁，或天花板)内而从室内平面发射光的情形中，由于分隔的深度(厚度)受到限制，所以，从建筑物设计的观点来看，表面光发射装置的高度必须尽可能地降低。
此外，由于功耗随为防止亮度的降低而增加光源的照明亮度或光源的数量而增加，所以，从节能等方面的观点来看，这些措施并不有利。在光源设置在沿宽度方向靠近光导空间的诸边缘之一的情形中，入射平面和与入射平面相对的侧面之间的距离变得相对小，由此，在靠近入射平面的区域和靠近与入射平面相对的侧面的区域之间，亮度差降低。在此情形中，相对长的线光源具有如光导空间的长度那样的长度是必要的。由于从这样一光源光亮地发射光需要大量的电力，所以，功耗趋于增加。
因此，本发明提供一能防止功耗增加的表面光发射装置，即使表面光发射装置的光发射表面的长度大于宽度，也能做到防止功耗增加，并能均匀地发射光而不降低光发射表面的亮度也不增加光导空间的高度。
发明内容
本发明提供一表面光发射装置，其包括一形成一光导空间的本体，该空间一般呈一具有规定长度、宽度和高度的矩形平行六面体的形状，以及一光源，它布置在本体的外侧以对光导空间提供光，其中，由光源通过由光导空间的诸侧面中的至少一个侧面形成的入射平面供应的光，可通过与入射平面相交成直角的侧面形成的发射平面发射到外面，本体包括一设置成覆盖发射平面的光透射件，光透射件包括一光透射板，其具有一面向光导空间的背面和一与背面相对的表面，以及一设置在光透射板的背面上的棱镜片，光透射板的表面是一光发射表面，入射平面是光导空间的沿纵向方向相对侧面之一，光透射板包括漫透射过滤镜，它覆盖靠近光源的光透射板的表面的一规定区域，离光源一定距离处的光透射板的表面的其余区域不用漫透射过滤镜覆盖，漫透射过滤镜由一层叠物形成，其中，层叠多个漫透射膜，漫透射膜的层数在靠近光源的区域为最多，并随着离光源的距离的增加而逐渐地减少，这样，随着离光源距离的增加、因为光的漫透射在降低光的透射率增加。
较佳地，在本发明的表面光发射装置中，光透射板包括多个块状光透射板，其沿着光导空间的纵向方向水平地布置，使块状光透射板的边缘彼此接触，漫透射过滤镜基本上覆盖存在于光源附近的规定数量的块状光透射板的表面的全部区域，漫透射过滤镜不覆盖存在于离光源一定距离处的其余的块状光透射板的表面，漫透射膜的层数在靠近光源的块状光透射板上为最多，随着离光源距离的增加而逐渐地减少。
诸块状光透射板之间的边界线较佳地对应于层叠的漫透射膜的边缘。光透射件较佳地由块状光透射件的组件形成，块状光透射件各包括块状光透射板。棱镜片较佳地由分割的棱镜片的组件形成。棱镜片的诸分割的片较佳地设置在块状光透射板上，以形成块状光透射件。
在本发明的表面光发射装置中，本体较佳地由本体单元的组件形成，各个本体单元包括一个块状光透射件，并几乎呈一矩形平行六面体的形状。各本体单元较佳地具有一块状空间。多个块状空间较佳地在光学上连接以形成光导空间。
附图的简要说明
图1是示出根据本发明的一表面光发射装置的优选实施例的一实例的截面图，其平行于本体长度和高度的方向。
图2是示出如图1所示的表面光发射装置的平面图，从光发射表面的顶部观察。
图3是示出靠近图1所示的一光源的区域的放大的截面图。
图4是示出由多个本体单元的组件形成的一本体的实例的斜视图。
图5是描述本体单元的组件的一实例的视图。
图6是示出一实例的截面图，其中，本发明的表面光发射装置包容在一建筑物的楼板内。
图7是示出在实例中制造的表面光发射装置的亮度的测量结果的曲线图。
具体实施例方式
在本发明的表面光发射装置中，由多个漫透射膜层叠的层叠物形成的漫透射过滤镜，仅设置在靠近光源的规定区域内，以使光透射率随着离光源距离的增加而增加，因为光的漫透射在下降。具体来说，光传输板具有漫透射过滤镜，其覆盖靠近光源的光传输板的表面的规定区域。离光源一定距离处的光传输板的表面的其余的区域不被漫透射过滤镜覆盖。漫透射膜层的数量在靠近光源的区域内为最大，并随着离光源的距离的增加而逐渐地减小，以使光的透射率随着离光源的距离的增加而增加，因为光的漫透射在减小。这在从靠近光源的区域到离光源一距离处的区域的相当大的区域内确保表面光发射的均匀性可增加，而不降低光发射表面的亮度，也不增加光导空间的高度。
在本发明的表面光发射装置中，由于漫透射过滤镜不设置在光传输板的表面上的离光源一距离处的区域内，所以，可有效地防止光发射表面亮度的降低。此外，由于多个漫透射膜层叠，所以可防止从靠近光源的区域泄漏到外面的光量不必要的增加，而通过有效地利用漫透射膜的漫透射效应，不降低靠近光源的区域内的光发射的均匀性。
在漫透射膜设置在仅靠近光源的区域内的情形中，从靠近光源的区域泄漏到外面的光量不必要地增加，而在此区域内的亮度过度地增加。其结果，从光源供应的光不到达离光源一距离处的区域，由此，亮度趋于在离光源一距离处的区域内降低。在漫透射膜均匀地设置在相当靠近光源包括最靠近的区域的规定区域内的情形中，其中设置漫透射膜的区域的亮度趋于降低。因此，在任何情形下光发射的均匀性都不能有效地提高。
因此，为了提高光发射的均匀性，漫透射过滤镜这样形成使光透射率随着离光源的距离的增加而逐渐地增加，因为光的漫透射在降低。为了致使光学特性以此方式逐渐地变化，本发明的漫透射过滤镜由一层叠物形成，其中，层叠多个漫透射膜。漫透射膜的层数在靠近光源的规定区域内为最大，随着离光源距离的增加而逐渐地减小。
入射平面是沿纵向方向的光导空间的两个相对侧面之一。因此，即使表面光发射装置的光发射表面的长度大于宽度(光导空间的长度大于宽度)，使光源的长度与光导空间的长度相同也是不必要的，由此，可防止功耗的增加。
较佳地，漫透射过滤镜的可见光透射率在漫透射膜层数最大的区域内是5％或以上，而在漫透射膜层数为1的区域内是60％或不到。如果可见光透射率小于5％，则光发射的均匀性会降低，因为在靠近光源的区域内亮度减小。如果可见光透射率在漫透射膜层数为1的区域内超过60％，则光发射的均匀性会降低，因为在漫透射膜层数相当小的区域内亮度减小。因此，漫透射过滤镜的可见光透射率在漫透射膜层数最大的区域内较佳地是6％或以上，而在漫透射膜层数为1的区域内是50％或不到。
用于本说明书中的可见光的透射率是在使用分光光度计测量的可见光区域(波长区域430-640nm内的光透射率。可见光反射率是在使用分光光度计测量的可见光区域内的光反射率。具体来说，对可见光透射率或反射率的测量值是一规定的值或以上(或一规定值或不到，或小于一规定值)的情形是指，在全部的波长区域(大致由光谱分布确定)内测得的值是一规定的值或以上(或一规定值或不到，或小于一规定值)。
表面光发射装置下面参照附图来描述本发明的一优选的实施例。图1示意地示出本发明的一表面光发射装置1。图1是平行于本体长度和高度的方向的截面图。图2是如图1所示的表面光发射装置1的平面图，其从光发射表面的顶部观察。在图2中，图1中所示的覆盖光源3的反射板30已略去，以便露出光源3。反射板30的细节将在下文中描述。
本发明的表面光发射装置具有一规定的长度L、宽度W和高度H，它包括一光导空间20，该空间呈几乎被六个侧面包围的矩形平行六面体的形状。表面光发射装置1包括一勾划出光导空间20的本体2，以及光源3，其设置在本体2的外面并对光导空间20供应光(如图所示)。通过一入射平面201从光源3供应的光由光导空间20的侧面形成，该光朝向外发射通过一与入射平面201相交成直角的侧面的发射平面202。图中所示光源3是一具有长度近似等于光导空间的宽度W的线光源。线光源设置成几乎平行于发射平面202和入射平面201，以便保证光发射表面的亮度均匀。
本体2包括一设置成覆盖发射平面202的光透射件21。用于图1所示装置中的光透射件21包括一光透射板4，其具有一面向光导空间20的背面41和一与背面41相对的表面42，以及一棱镜片5，其设置成与光透射板4的背面41接触(如图3所示)。在此装置中，光透射板的表面42是一光发射表面。图3是示出靠近光源3的区域的放大的截面图。在图3中，覆盖光源3的反射板30已略去，以便露出光源3。
光透射板4可以是透明板也可是漫透射板，只要光透射板4能透射光线。光透射板4一般使用诸如玻璃或塑料之类的透明材料来形成。漫透射的光透射板可由透明材料和漫透射层形成的板的组合而形成。漫透射层一般这样形成在由诸如聚合物的透明材料形成的层次内扩散无机颜料或聚合物颗粒。漫透射透明层可通过模制一混合物来形成，在混合物中，无机颜料或聚合物颗粒扩散在呈板形状的透明材料内。光透射板的可见光透射率通常为60％或以上，较佳地为70％或以上。光透射板4的厚度根据表面光发射装置的应用而合适地确定，没有特殊的限制。光透射板4的厚度通常为3-20mm。棱镜片的细节将在下文中描述。
入射平面201是光导空间20沿纵向方向相对的两侧面之一。光透射板4包括一漫透射过滤镜6，其覆盖靠近光源3的光透射板4的表面的一特定区域(由图2中的斜线表示)。离光源3一距离处的光透射板的表面的其余区域(没有图2中的斜线的区域)未用漫透射过滤镜6覆盖。漫透射过滤镜通常通过诸如压敏粘结剂的一粘结剂粘结到光透射板的表面上。漫透射过滤镜6由层叠物形成，其中，多个漫透射膜层叠起来。漫透射膜是表面粗糙的塑料薄膜，或是由树脂形成的薄膜，其中，扩散无机颜料或聚合物颗粒。作为无机颜料的实例，可给出白的无机粉末。
图中所示的实例中的漫透射过滤镜6由一层叠物形成，其中，层叠三片漫透射膜。漫透射膜的层数在靠近光源的区域内是三片，并随着离光源距离的增加而逐渐地减小到1，这样，随着离光源距离的增加光透射率增加，因为光的漫透射在减小。漫透射膜一般通过诸如压敏粘结剂的一粘结剂进行粘结和层叠。较佳地是，用于本发明的漫透射过滤镜的光学特性轻而易举地逐渐地变化。因此，较佳地是，层叠的漫透射膜的最大层数是3至5。
可使透明膜粘结到光透射板的表面上的不设置漫透射过滤镜的区域内。漫透射过滤镜一般具有的厚度不损害光发射表面的外观。然而，可设置一具有与漫透射过滤镜相同厚度的透明膜，来消除漫透射过滤镜设置的区域和漫透射过滤镜不设置的区域之间的台阶(漫透射过滤镜厚度的厚度差)。在此情形中，一透明膜可设置在漫透射膜的层数小的区域内。透明膜的可见光的透射率通常为80％或以上，而较佳地是90％或以上。
在图中所示的实例中，光透射板4由布置在光导空间20的纵向方向上的多个块状光透射板40组成，并使诸边缘彼此接触。漫透射过滤镜6基本上覆盖靠近光源3的规定数量的块状光透射板(图中为三个)的表面的全部区域，但不覆盖离光源一距离处的其余的光透射板(图中为四个)。漫透射膜的层数随着离光源距离的增加而减小。具体来说，漫透射膜的层数在靠近光源的块状光透射板40a上为三个，在邻近其的块状光透射板40b上为二个，在离光源的第三块状光透射板40c上为一个。
在漫透射过滤镜的情形中，多个漫透射膜层叠以使光透射率沿纵向方向逐渐地增加，这样的漫透射过滤镜仅设置在靠近光源的区域内，从靠近光源的区域向外泄漏的光量可得到合适的控制，由此，可防止在该区域内亮度过度地增加。因此，可有效地防止离光源一距离处的区域内亮度的降低，由此，可提高光表面发射的均匀性。
其中设置漫透射过滤镜的区域一般地这样确定光发射表面的亮度的最大值B对最小值D的比(亮度比＝B/D)是4或不到。亮度比较佳地是3.5或不到，特别较佳地是3或不到。亮度比可以通过控制漫透射膜的可见光的透射率来有效地降低。
在本发明的表面光发射装置中，亮度的均匀性可通过在光透射板的表面上设置漫透射过滤镜来进行调整。具体来说，设置漫透射过滤镜的区域可这样确定通过组装表面光发射装置，其中，漫透射过滤镜不设置在安装装置的那一侧，并测量致使表面发射发生的亮度分布，由此，可获得最佳的亮度比。因此，可容易地组装一具有相当大的光发射表面的装置。因此，与在光导空间内设置一匀光装置的情形相比，可显著地提高工作性。作为设置在光导空间内的匀光装置的实例，给出多个光漫散点，它的漫散程度从靠近光源起沿纵向方向在平行于光发射表面的光导空间的底部上变化。
漫透射过滤镜6一般由附连和层叠多个漫透射膜而形成，漫透射膜具有不同的长度同时沿纵向方向对齐一个边缘，以使层数沿纵向方向朝向外边缘减小。这在下面根据附图所示的实例进行描述。一具有的长度等于一片的块状光透射板的第一漫透射膜附连到靠近光源3的块状光透射板40a的表面上。一具有的长度等于二片的块状光透射板的第二漫透射膜附连到第一漫透射膜和块状光透射板40b。一具有的长度等于三片的块状光透射板的第三漫透射膜附连到第一和第二漫透射膜和块状光透射板40c。这使得层数为三个的漫透射膜在靠近光源的块状光透射板40a上，二个的在块状光透射板40b上，一个的在块状光透射板40c上。因此，沿纵向方向的第一和第二漫透射膜的其它的边缘用最长的第三漫透射膜覆盖而不暴露。因为如此，可有效地防止这样一问题，其中，由于在使用过程中施加到漫透射膜的边缘上的外力会移去漫透射膜。
在图中所示的实例中，块状光透射板之间的边界线49对应于漫透射膜的边缘(例如，仅存在一片膜的区域和层叠二片膜的区域之间的边缘)。块状光透射板之间的边界线49有规则地存在于全部的光发射表面上。相反，漫透射膜的边缘不存在于离光源一距离处的区域内。因此，由于漫透射膜的显著的边缘光发射表面的外观会削弱。通过使块状光透射板之间的边界线49对应于透明膜的边缘，可消除漫透射膜的边缘的显著性。
块状光透射板之间的边界线49通常用诸如灰泥的树脂材料、密封材料，或粘结剂密封。
如图1所示，最好靠近光源3设置具有弧形反射表面301的反射板30。这使得发射方向得到有效地控制，以使从光源3发射的全部光量基本上引导到光导空间20。反射板30通过加工一镜面反射材料而形成，以便具有横截面呈字母“U”的形状的反射区域301。反射板30可包括一从U形区域301的边缘之一延伸的区域302。延伸区域302可引入到光导空间20内，以使反射表面面向光透射件21。这降低平行于位于光源3附近的光透射件21的棱镜片的棱镜表面的法线的入射光量，由此，可防止从光透射件21泄漏出的不必要的大量的光。因此，到达离光源一距离处的区域的光量可有效地增加，由此，可容易地增加光发射表面的亮度的均匀性。反射板30较佳地是具有抛物线截面的抛物线镜面。
作为镜面的反射材料，可使用一金属板、金属箔、沉积在薄膜上的金属、介电的反射膜，以及诸如此类的材料。镜面反射材料的可见光的透射率通常为80％或以上，较佳地为90％或以上，特别较佳地为95％或以上。
本体本体的光导空间的长度较佳地增加到这样的程度离入射平面的一距离处的光发射表面的亮度不降低。光导空间的长度通常为3-15m，较佳地为4-12m，特别较佳地为5-10m。如果光导空间的长度太小，则当使用多个表面光发射装置来形成一平面的照明装置时，可不需大量的表面光发射装置。这对于增加平面照明装置的光发射表面的面积是有缺点的。相反，如果光导空间的长度太长，则离入射平面一距离处的光发射表面的亮度降低，由此，可降低光发射表面的亮度的均匀性。
光导空间的高度较佳地降低到这样的程度光发射表面的亮度的均匀性不降低。光导空间的高度通常为20-70cm，较佳地为30-65cm，特别较佳地为35-60cm。如果光导空间的高度太小，则靠近光源的光发射表面的亮度不必增加，由此，可降低光发射表面的亮度的均匀性。相反，如果光导空间的高度太高，则表面光发射装置占据的区域增加。这对于从将表面光发射装置嵌入到建筑物的隔间内的室内平面发射光是有缺点的。
光导空间的宽度通常为20-100cm，较佳地为30-90cm。如果光导空间的宽度太小，则它对于形成通过布置多个本体而具有大的光发射表面的平面照明装置是有缺点的。相反，如果光导空间的宽度太大，则它可使本体的制造变得困难。
光导空间的发射平面用光透射件覆盖(如上文中描述)。因此，光透射件设置在变为光发射表面的区域内的本体上。入射平面允许保持为敞开或用透明件覆盖。透明件是由透明玻璃、塑料等的形成的透明板或透明片。
入射平面和发射平面之外的本体的侧面通常用不透明件覆盖。不透明件是由不透明塑料、木材、金属等形成的不透明板或不透明片。面向光导空间的不透明件的内表面较佳地用反射材料覆盖。反射材料较佳地是一漫反射材料或一镜面反射材料。
平行于发射平面的底部203较佳地用镜面反射材料7覆盖(如图1所示)。这是因为光发射表面的亮度可以提高，而不降低光发射的均匀性。可设置一棱镜片来代替镜面反射材料7。在此情形中，棱镜片的诸平行棱镜的纵向方向较佳地平行于光导空间的纵向方向。镜面反射材料和棱镜片可结合使用。例如，镜面反射材料或棱镜片可以设置在沿纵向方向靠近光源的区域内的底部203上，而另一个可设置在离光源一距离处的区域内。棱镜片可层叠在镜面反射材料上，以使棱镜片面向光导空间。靠近光源的底部203的部分可用吸收黑光的吸收体覆盖，以提供本发明不受削弱的效果。这降低由底部203反射的光量，并到达靠近光源的光发射表面，由此，不会不必要地增加从光发射表面泄漏出的光量。
如图4所示，本体可由单体单元的组件形成。图中所示的各个本体单元2U包括一个块状光透射件21U，并几乎呈一直角矩形平行六面体的形状。本体2由一组件形成，其中，多个本体单元2U沿本体2的纵向方向互连。各个本体单元2U具有一形成在其中的块状空间20U。这些块状空间20U光学地连接到以形成本体2的光导空间。在图中所示的实例中，本体单元2U通过沿本体2的纵向方向的开口而互连。因此，块状空间20U形成的一空间沿纵向方向较长。该空间可以用作光导空间。本体单元2U可具有垂直于块状光透射件21U的表面的光透射侧壁。本体单元2U可通过这些垂直侧壁连接而形成本体2。
如图中所示，位于沿纵向方向的本体2的一个边缘上的本体单元的块状空间具有一可直接地连接到外面的开口。该开口起作本体2的光导空间的入射平面201。本体2的光导空间的侧面较佳地用不透明件覆盖，以使光不从入射平面201之外的侧面泄漏到外面，且发射平面用光透射件覆盖。因此，各个本体单元2U具有这样一不透明件。
垂直于沿本体2的光导空间的纵向方向延伸的发射平面的侧面，用由一不透明件形成的垂直侧板71覆盖。因此，各本体单元2U包括一块状的垂直侧板71U。块状的垂直侧板71U的诸边缘彼此连接，由此，形成垂直的侧板71。块状的垂直侧板71U较佳地是一由镜面反射材料形成的反射板。
沿本体2的光导空间的纵向方向面向入射平面的垂直侧面，也用不透明件覆盖。因此，位于沿纵向方向的本体2的另一边缘上的本体单元具有这样的半透明件。具体来说，在位于本体的另一边缘上的本体单元中，允许存在于本体单元的毗邻的块状空间之间的侧面保持为一开口，而另一侧用不透明件覆盖。不透明件较佳地是由镜面反射材料形成的反射板72，其形成方式与图1所示的实例相同。较佳地是，如图所示，反射板略微地倾斜，以使反射表面面向光透射件21。这对于增加光发射表面的亮度具有优点。
平行于发射平面的本体2的底部较佳地用一镜面反射材料覆盖。因此，各本体单元2U包括一块状的镜面反射材料7U。块状的镜面反射材料7U彼此连接，以形成覆盖底部全部区域的镜面反射材料。
本体单元2U的块状光透射件21U由一块状光透射板40和设置在各块状光透射板上的棱镜片的一个分割片形成。具体来说，覆盖本体的光导空间的全部面积的棱镜片，由棱镜片的多个分割的片形成。在此情形中，棱镜片5的分割片的平表面附连到块状光透射板40的背面，以使棱镜表面面向光导空间(如图3所示)。棱镜片较佳地通过透明粘结剂附连到光透射板。
通过粘结用于发射平面的块状光透射件和在边缘上的垂直侧板，以形成一截面几乎呈字母“U”形状的单元前体，粘结镜面反射材料，其将底部覆盖到垂直侧板上，由此，完成本体单元2U。在要求减小重量和增加垂直侧板的机械强度的情形中，垂直侧板可以由一相当厚的塑料板形成。在将反射率提供给垂直侧板的情形中，镜面反射材料可附连到塑料板。塑料板的厚度没有限制。该厚度可以根据表面光发射装置的应用合适地予以确定。塑料板的厚度通常为3-20mm。
由于本体单元呈中空管的形状，所以，本体单元因其重量轻可容易地进行操作。因此，使用本体单元便于本体的制造。具体来说，将必要数量的本体单元携带到表面光发生装置安装的地点。本体单元布置成使块状光透射件的边缘附连。块状光透射件之间的边界线被密封，多个本体单元连接。由此本体完成。
一第二块状光透射板(表面光透射板)可设置在由此形成的本体的块状光透射板上。在将本体包容在建筑物的楼板内的情形中，如果本体的块状光透射板暴露，则块状光透射板的表面可因人、手推车等的通行而损坏。然而，表面光发射板可用来保护本体的块状光透射板。具体来说，如果表面光发射板的表面损坏，则可使用本体的块状光透射板。因此，只需更换表面光发射板的损坏的表面就足够了。在此情形中，表面光发射板较佳地定位在块状光透射板上，不需粘结表面光发射板。
一表面光发射装置可只使用一个本体而形成。具有较大的光发射区域的表面光发射装置可使用两个或多个本体而形成。例如，本体的组件2A可通过布置多个本体2而形成，使诸本体沿纵向方向彼此平行(如图5所示)。在此情形中，垂直于沿纵向方向在彼此附连的本体2之间延伸的发射平面的侧面，可用一不透明的垂直侧板覆盖。然而，较佳地是，垂直的侧面用由透明材料形成的垂直侧板覆盖。这使得本体2的光导空间光学上连接，由此，可形成由这些光导空间组成的一大的光导空间。如果本体的组件2A具有这样的光导空间，则可有效地利用引入到各本体的光导空间内的光，由此，可有效地提高光发射表面的亮度。
在使用本体组件2A的情形中，可对各本体2设置光源，或可如图5所示地使用一个光源3。在此情形中，由于光源的长度相对地增加，所以，较佳地使用一线光源，其包括一中空光管31和一如在上述出版物中所揭示的将光供应到中空光管31内的发光的光源(未示出)。发光的光源通常设置成光沿纵向方向从中空光管31的一个边缘31a或另一边缘31b供应到光管31。两个发光的光源可设置成光沿纵向方向从中空光管31的两边缘供应。
尽管在图5中未予示出，但较佳地设置一反射板来覆盖光源3。作为用于光源的反射板，最好以与图1所示的实例相同的方式采用一具有截面呈字母U形状的反射区域的反射板。其中，一抛物线镜面是特别优选的。
以上述方式制造的表面光发射装置1包容在建筑物等的楼板的分隔内并用作为一平面的照明装置。在使用表面光发射装置为平面的照明装置的情形中，本体的形成可不使用本体单元。在将表面光发射装置集成到建筑物楼板内的情形中，本体2的框架结构可使用如图6所示的框架件8来形成。
框架件8包括一支承光透射件21的轨道部分81，以及一支承件82，其在离安装平面80的一规定的距离处支承该轨道部分81。轨道部分81和支承件82一般由诸如铁或不锈钢的金属形成。
两个轨道部分81大致地设置来支承一个光透射件21。轨道部分81平行地以规定间距布置在一水平平面上。水平平面平行于本体的光导空间20的发射平面202。轨道部分81沿光导空间20的纵向方向连续。具体来说，两个平行轨道部分81形成一沿光导空间的纵向方向延伸的开口。
多个支承件82沿光导空间20纵向方向以规定的间距进行设置。因此，由多个支承件82分隔的开口形成在沿光导空间的纵向方向延伸的垂直侧面内。这些开口通常用一诸如镜面反射材料的不透明件覆盖。
在使用沿如图所示的光导空间的纵向方向紧密地平行布置的多个本体2的情形中，可允许一开口保持在毗邻的本体之间的垂直侧面上。一镜面反射材料7较佳地以与上述实例相同的方式平行于本体的光导空间20的发射平面202设置在底面上。
光透射件21较佳地由块状光透射件的组件形成，各由块状光透射板40和附连到块状光透射板40的背面的棱镜片5的分割片组成。这便于本体2的制造。块状光透射件相对较轻，由此，运输和操作容易。构成框架件8的部分的轨道部分和支承件可分开地运载和在现场进行组装。具体来说，这些构件可运载到现场，框架件8在现场组装在安装平面80上。块状光透射件沿轨道部分81的纵向方向布置在框架件的轨道部分81上。以此方式可完成本体。在布置块状光透射件之前，镜面反射材料可设置在底部上。块状光透射件的边缘彼此附连。块状光透射件之间的边界线被密封。然后，设置覆盖垂直侧面的不透明件。
棱镜片棱镜片是这样的一薄片它的一个主表面是棱镜表面，而另一个主表面是平表面。棱镜片通常由树脂形成，例如，丙烯酸树脂、聚酯树脂，或聚碳酸酯树脂。
棱镜表面的诸棱镜的形状通常是三角形。然而，棱镜的形状不限于此。棱镜可以呈截面为半圆或弧形，或可具有三角形顶倒圆的形状。棱镜表面的多个棱镜可具有不同的形状和/或尺寸。棱镜表面可设置成面向漫透射膜，或多个棱镜片可组合地设置。
如图3所示，棱镜片的棱镜表面最好面向光导空间，而多个平行的棱镜设置在棱镜表面上，以便与光导空间的纵向方向相交成几乎直角。这确保从靠近光源的区域泄漏到外面的光量可得到合适的控制，由此，可防止在该区域内的亮度的过度增加。因此，可有效地防止离光源一定距离处的区域内的亮度的降低，由此，可提高光发射表面的均匀性。在此情形中，平行棱镜较佳地是三角形棱镜，其顶角的范围在60-80°。作为市场上可购得的这样棱镜片的产品的实例，可给出由Sumitomo 3MLimited制造的产品“TRAF”(商标棱镜顶角＝70°)。
光源作为光源，可使用用于传统的表面光发射装置中的光源。例如，可使用包括侧发射型的光纤或作为光学传输器的中空光管的线光源。在此情形中，光学传输器是这样一部分它将光引导入光导空间内。光发射部分的发光的光源可与表面光发射装置分离地设置。光学传输器平行于入射平面和光发射表面设置。
在使用中空光管形成光学传输器的情形中，直径(纵向方向相交成直角的截面直径的方向的尺寸)可相比较地增加。因此，可容易地增加入射到光导空间上的光量。中空光管通常由圆柱形地卷起来的棱镜片形成。在此情形中，棱镜片最好这样地卷起来使棱镜表面面向外面，且棱镜表面的诸棱镜的纵向方向不平行于相交于纵向方向的光管的圆周方向。由棱镜的纵向方向和光管的圆周方向形成的角大致为45-90°。棱镜表面的诸棱镜的顶角大致范围在80-100°。
作为发光的光源，可使用高强度的灯，例如，氙灯、卤素灯、金属卤化物灯，或闪光灯。灯的功耗一般为0.1-5kW。灯通常放置在一容器内。用于灯的反射板安装在容器内。从光源供应的光可以是白光或彩色光。例如，从灯发射的光可通过一颜色过滤镜以颜色的光供应。
实例一具有图1和2所示结构的表面光发射装置已形成。表面光发射装置设置在楼板的表面上并使其发射光。一本体设置有一光透射板，它通过布置七片块状光透射件而形成，其中，包括如图所示的平面面积为800×800mm的块状光透射板。从光透射板的表面到安装表面(光导空间的底部)的距离是500mm。因此，该实例的装置具有的光发射表面为800mm×5.6m的面积。
本体通过使用本体的框架而形成，本体使用由如图6所示的金属制成的框架件而形成。光透射板由多个块状光透射板形成。块状光透射板由具有10mm厚度的强化玻璃形成。上述具有70°棱镜顶角的、从市场上可购得的棱镜片，使用一丙烯酸粘接剂粘结到块状光透射板的背面，以获得块状光透射件。棱镜片的平表面附连到块状光透射板的背面。七片块状光透射件布置在本体的框架结构上，而毗邻的块状光透射板之间的边界线用密封剂加以密封。
一设置在光导空间的底部上的镜面反射材料是一镜面反射膜，其具有95％的可见光反射率(商标Silvertux，由Sumitomo 3M Limited制造)。用来覆盖面向入射平面的侧面的反射板和用来覆盖沿光导空间的纵向方向延伸的垂直侧面的不透明件，也可使用该镜面反射膜来形成。
一由三片漫透射膜(可见光透射率＝40％)组成的漫透射过滤镜，使用丙烯酸粘接剂附连到三片靠近光源的光透射板(如图1和2所示)。因此，三片膜附连到靠近光源的光透射板，两片膜附连到离光源的第二光透射板，以及一片膜附连到离光源的第三光透射板。没有漫透射膜设置在离光源的第四至第七光透射板的光发射表面上。
一包括一光管和一发光的光源组合的线光源被用作为光源。作为发光的光源，可使用高强度的金属卤化物灯(1kW)。光管使用一棱镜片形成，棱镜片由Sumitomo3M Limited制造(商标OLF，棱镜顶角＝90°)。该棱镜片卷成圆柱形，以使棱镜表面面向外面，且内部空间的截面直径为250mm。用来覆盖光源的反射板用上述镜面反射膜卷起来而形成，反射膜具有95％的可见光反射率。
当从以这样方式形成的该实例的表面光发射装置发射光时，可以确认光是均匀地发射的。在沿纵向方向离光源0.4m距离处测得的亮度是200cd/m2，而离光源5.4m距离处测得的亮度是95cd/m2。这些测量点的亮度比是2。最亮点对最暗点的亮度比是2.5。使用一由Minolta Co.，Lid.制造的照度计“Y-1H”在离光发射表面30cm距离处测量亮度。亮度的测量结果示于图7中。
在没有设置漫透射过滤镜的情形中，靠近光源的最亮点的亮度增加到310cd/m2，离光源一距离处的最暗点处的亮度降低到55cd/m2。这些点的亮度比是5.6，由此，可获得光发射的足够的均匀性。
从以上结果可以明白，根据本发明，可容易地制造出在大的光发射表面的全部面积上均匀地发射光的表面光发射装置。由于光源的长度与光导空间的宽度相同就足够了，所以，光可以高亮度发射，而无需大量的电能。
权利要求
1.一表面光发射装置，其包括一形成一光导空间的本体，该空间呈一具有规定长度、宽度和高度的矩形平行六面体的形状，以及一光源，它布置在本体的外侧以对光导空间提供光，其中，由光源通过由光导空间的诸侧面中的至少一个侧面形成的入射平面供应的光，可通过与入射平面相交成直角的侧面形成的发射平面发射到外面，其中，本体包括一设置成覆盖发射平面的光透射件，光透射件包括一光透射板，其具有一面向光导空间的背面和一与背面相对的表面，以及一设置在光透射板的背面上的棱镜片，光透射板的表面是一光发射表面，其中，入射平面是光导空间沿纵向方向的相对侧面之一，光透射板包括漫透射过滤镜，它覆盖靠近光源的光透射板的表面的一规定区域，离光源一距离处的光透射板的表面的其余区域不用漫透射过滤镜覆盖，以及其中，漫透射过滤镜由一层叠物形成，其中，层叠多个漫透射膜，漫透射膜的层数在靠近光源的区域为最多，并随着离光源的距离的增加而逐渐地减少，这样，随着离光源距离的增加、因为光的漫透射在降低光的透射率增加。
2.如权利要求1所述的表面光发射装置，其特征在于，光透射板包括多个块状光透射板，其沿着光导空间的纵向方向水平地布置，使块状光透射板的边缘彼此接触，漫透射过滤镜基本上覆盖存在于光源附近的规定数量的块状光透射板的表面的全部区域，但漫透射过滤镜不覆盖存在于离光源一距离处的其余的块状光透射板的表面，以及漫透射膜的层数在靠近光源的块状光透射板上为最多，随着离光源距离的增加而逐渐地减少。
3.如权利要求2所述的表面光发射装置，其特征在于，诸块状光透射板之间的边界线对应于漫透射膜的边缘。
4.如权利要求2所述的表面光发射装置，其特征在于，光透射件由块状光透射件的组件形成，块状光透射件各包括块状光透射板，棱镜片由棱镜片的分割片的组件形成，以及棱镜片的诸分割的片设置在块状光透射板上，以形成块状光透射件。
5.如权利要求4所述的表面光发射装置，其特征在于，本体由本体单元的组件形成，各个本体单元包括一个块状光透射件，并几乎呈一矩形平行六面体的形状，各本体单元具有一形成在其内的块状空间，以及多个块状空间在光学上连接以形成光导空间。
全文摘要
提供一表面光发射装置，即使表面光发射装置的光发射表面的长度大于宽度，该装置也能防止功耗的增加，并能均匀地反射光而不降低光发射表面的亮度也不提高光导空间的高度。在本表面光发射装置中，入射平面(201)是光导空间(20)沿纵向方向的相对的两侧面之一。光透射板(4)包括一漫透射过滤镜(6)，它覆盖靠近光源(3)的光透射板(4)的表面的一规定区域。离光源(3)一距离处的光透射板表面的其余区域不用漫透射过滤镜(6)覆盖。漫透射过滤镜(6)由一层叠物形成，其中，多个漫透射膜层叠起来，漫透射膜(6)的层数在最靠近光源(3)的区域为最多，随着离光源(3)的距离的增加层数逐渐地减小，这样，随着离光源(3)的距离的增加、因为光的漫透射在降低光透射率增加。
文档编号F21V8/00GK1666121SQ03815069
公开日2005年9月7日 申请日期2003年4月22日 优先权日2002年5月23日
发明者桥本一之 申请人:3M创新有限公司