专利名称：直线型光源的管形光导的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于隧道、库房、展览大厅以及大型建筑物的漫反射照明的管形光导。
已知光导可以将光传导几十米的距离，光通过一条纵向窗口从光导中发射出来以漫散射照明大尺度的空间，如隧道。光导与利用单个吊灯的传统光源相比具有众所周知的优点，主要是具有较为均匀的光照效果，这也使得在相同的照度下光导的能耗较低。此外，如果使用光导作为高速公路隧道中的照明，它们可以避免对经过车辆的司机产生晃眼和眩目的影响，从而提高了交通安全性。
已知的一种中空光导利用一个金属管传输由设置在光导一端的高能灯沿准轴方向投射的光。光以掠射角从金属管管壁上反射，进而通过连续反射传播。一个纵向开孔使得一部分传输光逸出到外部环境中以提供照明。
但是，这种直线型光导的效率非常低，因为金属的反射率最多为90％，随着时间推移其反射率会降低到更低的值。所以这种光导存在损耗较高的问题，这个问题由于光在沿光导传播过程中经历大量的反射而变得更加突出。
由于上述原因，采用金属反射的直线型光导已经逐渐被基于全反射原理的直线型光导所取代。这种类型的光导由诸如聚碳酸酯材料挤压而成的刚性管构成，其内表面覆盖有一层全内反射材料膜。这种聚合物材料膜朝向管形光导内侧一面为光滑表面，相反表面刻有无数的相互紧挨的等腰棱镜，它们对沿近轴方向入射的光产生全反射。在欧洲专利EP-A-0225123中公开了一种这样一种膜，它是由3M公司生产的，商标名称为“OLF膜”(光学光源膜)，其更通俗的名称为“全内反射”膜(全内反射膜)。关于全内反射膜工作的物理原理的详细解释可以参见上述专利文献。这里仅指出，这种光导的光发射通常是通过在与所需发射相反一侧设置一层“引出”膜而得到的，所说的“引出”膜沿光导内表面的一条纵向带具有一个无光泽的反射表面，照射到引出膜上的光被以漫反射形式反射出来，并且至少有一部分，沿着使其入射到光导管壁上的角度大于全反射角的方向传播，从而这部分光将从光导管逸出到外部空间中。发射光的量和方向由引出膜的位置和宽度决定。
全反射管形光导的效率大大高于金属反射型光导的效率，此外，在经过长时间之后它仍然保持高效率，而无需维修，即使在恶劣的环境，例如潮湿的环境中也是如此，而金属反射光导在这种恶劣环境中会发生氧化。但是，在只有几十厘米直径的管中安装柔软的膜是很麻烦的，而且由于这种管形光导体积庞大，其运输费用也是高昂的。
所以，本发明的目的是提供一种应用全内反射膜的全反射管形光导，这种光导易于制造，而且运输费用低廉。
本发明利用一种用于直线照明的管形光导实现上述的以及其它目的和优点，它们通过以下的说明将变得更加清楚，所说的管形光导包括一列至少部分透明的导管，在这些导管的内表面上覆盖着一层柔软的全内反射材料膜，其特征在于每根导管都是由一块透明聚合物材料制成的半刚性长方形板构成的，在其一侧覆盖有所说的全反射膜，通过弯曲使其两条长边由一个夹紧装置夹在一起。
现在参照附图，通过一个以实例形式给出的优选实施例更加详细地说明本发明，在所说附图中
图1为根据本发明的一个优选实施例构成的光导的柔软的板状件的平面图；图2为图1所示板状件的侧视图，其中厚度方向放大绘出以表明其各个分层结构；图3为从图1所示板状件得到的管形光导的横截面视图；图4为图3所示光导的大比例缩小横向视图；图5以略微缩小的比例表示了图1所示、带有一个挂钩条的光导的横截面；图6表示图4所示管形光导的两根导管之间固定区域的轴向截面；图7为沿图6中箭头VII所示方向的视图；图8为图4所示管形光导固定环轴向横截面的放大视图；图9为图4所示管形光导端部反射件轴向横截面的放大视图。
参见图1和图2，本发明的管形光导最初由一块厚度为1.5毫米的、半刚性透明聚碳酸酯细长板10构成，沿其长边有两条弯成直角的折边12、14。板10通常为2到3米长，1米宽，可取的是每条折边12、14的宽度为10毫米。
在所说板上有一层由柔软的白色不透明材料，例如商标名称为“Tivek”的材料胶层构成的遮蔽层16。在制造时遮蔽层16覆盖住板的整个表面，然后除去如图中18所示的一个中央均匀窗口中的遮蔽层材料，该窗口的宽度依赖于所需光特性，通常为板10宽度的1/4至1/2。
然后在板10的整个表面上，包括遮蔽区域和露出的中央窗口18覆盖全内反射膜20。可以用胶接剂沿一条纵向窄带固定住全内反射膜。最后，可以将两层引出膜22、24粘接在全内反射膜20上，在下文中将更加详细地介绍引出膜。引出膜为由不透明反射膜构成的两条细长等腰三角形，其沿着接近板10一端的底边延伸，向着相对端逐渐变尖。两条引出膜22、24相对于板10的纵轴对称设置，各自接近一个横向折边12、14。
如图3所示，按照上述方式制作的板10被横向弯卷以使折边12、14合在一起。然后折边12、14分别嵌入网状铝制连接模板26上的纵向槽中。铝制连接模板26以一定间隔栓接在一根支撑梁28上，与其构成一个固定板10的纵向折边的夹紧装置，从而形成一个中空的圆柱体，这个圆柱体构成了本发明的管形光导的一根管。两条肋30从铝制连接模板26的相反一侧沿纵向下垂。肋30上形成有槽以弹性地夹持一个弓形片32，该弓形片上覆盖有全内反射膜。
如上所述光导的工作方式对于本领域技术人员来说是显然的。简而言之，由聚光灯46聚焦以小于布鲁斯特角的一个角度入射到光导壁上的光线在全内反射膜上经过连续全内反射，沿着光导管呈锯齿形向前传播。但是，入射到引出膜22、24上的光线将发生漫反射，一部分漫反射光以大于布鲁斯特角的一个角度入射到窗口18，从而穿过全内反射膜20，出射到外部空间中。穿过全内反射膜从窗口18出射的这些漫反射光被遮蔽层16反射，返回到光导的内部空间中。对于这种光导工作原理的更详细的解释可以参见上述的欧洲专利EP-A-0225123。
图4表示了由如图3所示的若干个管彼此相连装配而成的一个光导。每根光导管32、34、36借助于固定在若干箍带41上的多个挂钩托架40悬挂在一根水平横梁38上，如下文中所详细解释的。这些管借助于固定装置端部对端部地连接在一起，其中所说的固定装置由成对的环42、44构成，它们也在下文中详细介绍。在光导的一端，固定有一个光源，即聚光灯46(它也借助于一个托架40悬挂在横梁38上)。聚光灯46对于本领域技术人员来说是已知的，不属于本发明的内容，所以不再赘述。光导的相反端为一个反射镜48，下文中进一步详述，尽管在其位置上可以设置一个与聚光灯46相同的聚光灯。
图5更加详细地表示该光导如何悬挂在水平横梁38上。在其两相对端部附近，每根管分别嵌入通过螺栓50固定到一个挂钩40上、具有端部凸缘的一个不锈钢箍带41中。
参见图6、7和图8，两根管如32、34的连接是借助于两个聚合物材料制成的网状环42、44实现的，每个固定环具有其大小适合于与相应的光导管缠结配合的内部孔腔，还具有用于容纳支撑梁28的端部和其中用于容纳一个橡胶垫圈54的一个喇叭口52(参见图8)的孔槽。环42在面对环44的一侧上具有一个环形槽，该环形槽与环44上相应一侧上的环形凸起56(参见图8)相配合。
当带有它们各自的固定环的两根光导管端部对端部合在一起时，这些固定环借助于环形槽与环形凸起的啮合配合在一起，两根管的边沿相抵。然后用具有肘节夹60的三个夹紧装置58彼此锁定，所说肘节夹容纳在构成于环42、44外侧周边的凹槽62中。夹紧装置58将环42、44彼此相对锁定，进而压迫垫圈54，垫圈又挤紧相应的光导管，从而确保了它们之间的无泄漏装配。
图9表示了一个优选的端部反射镜48。该反射镜类似于一个固定环42，因而类似地，与带有垫圈54的一个固定环44以及夹紧装置58装配在一起。但是端部48与固定环的主要不同之处在于它由一个横截面壁64封闭，其中心有一个凸起，其上栓接有一个凸面的、镀有金属的反射镜68。
上述的管形光导结构与采用全内反射膜的各种已知光导相比，在原材料成本，甚至在处理、运输和装配成本方面都是绝对便宜的。这些板可以在工厂预先装配好遮蔽层、全内反射膜和引出膜，然后以成垛的形式运输到安装地点，再利用简单的工具通过简单的步骤完成最后的装配。本领域技术人员很容易理解，在本发明的板上覆盖若干层光敏膜比在挤压成型管构成的光导中要容易得多；本发明光导管的体积与用挤压成型管制成的光导相比也大大减小，这相应地也降低了运输成本。
在所附的权利要求限定的范围内，显然容易对本发明的上述优选实施例作出各种变化和改进。
权利要求
1.用于直线型照明的一种管形光导，它包括一列至少部分透明的管，所说管的内表面上涂覆有一种柔软的全内反射膜，其特征在于每根管由透明聚合物材料制成的半刚性长方形板构成，在所说板的一个表面上涂覆有所说的全反射膜，所说板被弯卷使其长边合并，并用夹紧装置夹紧。
2.如权利要求1所述的管形光导，其特征在于制成所说板的聚合物材料为聚碳酸酯。
3.如权利要求2所述的管形光导，其特征在于所说板的厚度为1.5毫米。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的管形光导，其特征在于在所说全内反射膜与所说板之间有一层白色无光泽材料膜，所说白色无光泽材料膜只覆盖所说板的一部分以形成一个光发射窗口。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的管形光导，其特征在于在全内反射膜上与所说光发射窗口基本相对位置处有一白色无光泽材料的条形区域，以作为光引出装置。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的管形光导，其特征在于所说板的沿长边的边缘被弯折成直角以形成折边，所说折边在所说夹紧装置中嵌入槽中。
7.如权利要求6所述的管形光导，其特征在于所说的夹紧装置包括一个成型连接模板，所说模板上具有若干平行纵向槽以容纳所说折边和一个支撑梁，所说支撑梁可以固定在所说连接模板的所说槽之上以扣紧所说折边。
8.如权利要求7所述的管形光导，其特征在于所说支撑梁用螺栓固定在所说连接模板上。
9.如权利要求7或8中任何一项所述的管形光导，其特征在于将弯卷的涂覆有全内反射膜的板材固定到所说连接模板与所说支撑梁相对的一侧。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的管形光导，其特征在于每根所说管借助于一对固定环与相邻的管相连，所说的每个固定环套插在相应的所说管端部，并且每个固定环带有各自的一个橡胶垫圈，所说固定环借助于以一定间隔沿其周边设置的肘节管夹锁定在一起。
11.如权利要求10所述的管形光导，其特征在于所说的每对固定环配备有相互啮合部件。
12.如权利要求11所述的管形光导，其特征在于所说的啮合部件包括位于其中一个固定环正面的一条环形肋和位于一对固定环中另一个固定环正面的一条互补环形槽。
13.如权利要求10至12中任何一项所述的管形光导，其特征在于所说管夹具有肘节杆。
14.如权利要求10至13中任何一项所述的管形光导，其特征在于所说管夹容纳在所说固定环的凹槽中。
15.如权利要求10至14中任何一项所述的管形光导，其特征在于它还包括位于所说光导一端的一个反射镜端部件，该端部件具有一个封闭壁，在其内部设置有一个镀有金属的反射镜，所说端部件适合于与所说固定环中的一个配合。
全文摘要
一列透明管(32,34,36)分别由透明聚碳酸酯制成的半刚性长方形板(10)构成,所说板的一个表面上涂覆有全内反射膜(20),所说板被弯卷使其长边合并在一起并被夹紧。夹紧装置可以包括一个带槽的连接模板(26)以接纳板(10)上沿纵向的、弯成直角的边缘(12、14)和栓接在所说连接模板上的一根支撑梁(28)。
文档编号F21V8/00GK1194686SQ97190566
公开日1998年9月30日 申请日期1997年3月19日 优先权日1997年3月19日
发明者R·卡沙罗内 申请人:英特克纳公司