远程照明光管道的制作方法_5

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性能系数(或C0P)来量化,对于现行的冷却器而 言,其典型地介于2和6之间(即,用于运行冰箱的一瓦特电能从冷藏室内移除2到6瓦特热 能)。因此,与"远程"(即,将光源放置在冷却室的外部)相关联的期望节约可能在光源产生 的热负荷的约15%至约50%之间变化。
[0096] 比较例
[0097] 常规冷却器的能量使用是确定的。在常规冷却器中,围绕门的内侧设置有4串LED 条带。条带为具有LED电路的模块化电路板,其利用板到板连接器或板到线连接器连接。每 个LED电路包括串联连接成串的6个LED和两个电阻器。将串联串并联连接,从而形成每个板 上的多个串。有49个电路,包括总共294个LED和98个电阻器。49个电路并联连接到产生24V 驱动电压的电源。
[0098] 6个串联连接的LED的电压降经测量为18.6V,两个电阻上为剩余的5.4V电压降。流 过每个电路的测量电流为30mA,电阻器产生的焦耳热估计为约0.16 2W。LED消耗的总能量为 0.558W,并且假设LED的光子效率为约33%,则估计6个LED产生的焦耳热为0.372W。因此,每 个LED电路产生的估计总焦耳热为约0.162+0.372 = 0.534W,使得49个电路产生的总焦耳热 为26.2W。驱动LED条带所消耗的测量总功率为33.8W。
[0099]该冷却器的COP值被设置为约1,因此系统(热栗和其他部分)消耗IW能量来将冷却 室内部的IW热量移除到环境中。因此,系统消耗额外的26.2W来移除冷却室内部的热量。总 共35W用来驱动照明电路而消耗26.4W用来从冷却器内部移除光能生成的热量,这提供了约 60W的能量预算的基线。
[0100] 远程照明能量使用
[0101]通过在散热器上放置额定电功率为10瓦的Cree XM-L LED(购自北卡罗来纳州莫 里斯维的克里公司(Cree,Inc. ,Morrisville NC))来组装光引擎。准备总共四个此类光源, 每个光源以约3瓦特驱动。将Rose系列准直仪(部件号FA11910_CXM-D,由LEDiL,SALO,FI生 产)根据其说明书直接组装在LED上。
[0102] 通过将剪切高反射多层膜(Vikuiti? ESR,购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St. Paul,MN))插入压铸丙烯酸类树脂管内来制造两个光管道,每个光管道的长度 为约60cm,外径为1英寸(2.54cm)并且内径为7/8英寸(2.23cm)。将光转向膜设置在反射膜 和管之间(例如如图3D所示)。光转向膜的结构化表面包括具有69度顶点夹角的三角形棱镜 的阵列,其中棱镜沿管道横截面的切线设置,顶点向内。每个管道的端部附接有具有准直仪 的两个光引擎,总共四个光引擎用来照明冷却器。
[0103] ESR膜被剪切为使得在插入丙烯酸类树脂管内部时,形成截顶的钻石形状的光输 出表面,与图IB所示相类似。中点最大光输出角(即,对应于位置135)为约90度,并且靠近每 个端部的最小光输出角(即,对应于位置133和137)为大约45度。光传输区域(即,元件142和 144)离每个对应端部的跨距为约0cm。
[0104] 中点开口被设计成小于或等于总内部管道周长的四分之一,因此限定不大于90度 的输出角。该条件由应用的几何结构限定,其中来自管道的光落在冷却器空间门的边缘处, 邻近冷却器壁和门玻璃。由于照明系统的目的是照明放置于卖场货架上的商品,所以来自 管的光输出不照射冷却器的内壁,并且也不穿过玻璃朝观察者向外耦合。
[0105] 所述系统提供与比较例相似的均匀度和亮度,仅使用以~3W驱动的4个LED,总功 率为12W。由于LED被放置在冷却空间的外面,因此不需要为移除冷却器内部的电路生成的 热量而消耗能量。这样,照明冷却器的总能量预算为12W。
[0106] 在一些情况下,特别是当使用光管照明改造现有的饮料冷却器时,让技术人员对 冷却器门进行机械改造可能是不现实的。在这种情况下,LED也可以放置在冷却空间内部, 并且4个LED的热负荷将增加到总能量预算中。一般来讲,驱动电路递送给XM-L LED(如上所 用)的能量的约75 %被转化为热能。因此,当4个LED以总共12W驱动时,在冷却器内产生约9W 的热能。假设冷却器的COP为约1,则消耗约9W以从冷却器内部消除这种热能。在这种情况 下,总能量节约从48W降至约39W。
[0则实例2:在光管中具有重新分布板的饮料冷却器
[0108] 将对应于图4F的重新分布板插入实例1中所述的准直器和光管之间。重新分布板 被设计为输入准直半角θ〇=10度,最大输出准直半角θ〇'=41度,距离"H" =78英寸(198cm), 并且边长"W1"和"W2"各自=8英尺(2.44m)。将具有重新分布板的管置于饮料冷却器内部并 对其照明。使用具有重新分布板的管(实例2)比不具有重新分布板的管(实例1)产生饮料冷 却器内部的更均匀照明。
[0109] 以下为本公开的实施例的列表。
[0110]项目1为照明元件,包括:中空光管道,该中空光管道具有纵向轴线、相反的第一端 部和第二端部、光输出区域和带曲边的横截面;中空光管道的内部表面包括邻近光输出区 域的光透射区域,从靠近第一端部的第一位置到靠近第二端部的第二位置,光透射区域沿 垂直于纵向轴线的方向对向输出角;重新分布板,该重新分布板垂直于纵向轴线设置并且 邻近相反的第一端部和第二端部中的至少一者;和邻近光输出区域设置的转向表面,该转 向表面包括平行脊状微观结构,每个平行脊状微观结构具有邻近中空光管道的内部的顶 点,其中穿过中空光管道传播的与光透射区域相交的光线离开中空光管道,并且由转向表 面在垂直于平行脊状微观结构的转向平面内重定向。
[0111] 项目2为项目1的照明元件,其中内部表面包括光反射表面,该光反射表面选自金 属、金属合金、介电膜叠堆或它们的组合。
[0112] 项目3为项目1或项目2的照明元件,还包括靠近第一端部定位的能够将第一光线 射入中空光管道中的第一光源。
[0113] 项目4为项目1至项目3的照明元件,其中第二端部包括反射器,并且输出角从第一 位置到第二位置增加。
[0114] 项目5为项目1至项目4的照明元件,其中输出角在第一位置处的约0度到第二位置 处的约90度的范围内增加。
[0115] 项目6为项目1至项目5的照明元件,还包括靠近第二端部定位的能够将第二光线 射入中空光管道中的第二光源,并且其中输出角从第一位置到中点位置增加并且从中点位 置到第二位置减小。
[0116] 项目7为项目6的照明元件,其中输出角在第一位置处的约0度到中点位置处的约 90度的范围内增加,然后在中点位置处的约90度到第二位置处的约0度的范围内减小。
[0117]项目8为项目1至项目7的照明元件,还包括位于第一端部和第一位置之间的和/或 位于第二端部和第二位置之间的光传输区域。
[0118] 项目9为项目1至项目8的照明元件,其中每个平行脊状微观结构基本上垂直于纵 向轴线取向。
[0119] 项目10为项目1至项目9的照明元件,其中内部表面包括转向表面。
[0120] 项目11为项目1至项目10的照明元件,其中转向表面包括转向膜的主表面。
[0121] 项目12为项目11的照明元件,其中转向膜的相对主表面邻近中空光管道的内部表 面。
[0122] 项目13为项目1至项目11的照明元件,其中每个平行脊状微观结构邻近中空光管 道的外部表面。
[0123] 项目14为项目1至项目11的照明元件,其中每个平行脊状微观结构紧邻中空光管 道的外部表面。
[0124] 项目15为项目1至项目14的照明元件,其中光线沿纵向轴线的准直半角内的光管 道传播方向传播,并且沿与光管道传播方向不同的离开传播方向离开。
[0125] 项目16为项目1至项目15的照明元件,其中带曲边的横截面包括圆形、卵形、椭圆 形、弧形或它们的组合。
[0126] 项目17为项目1至项目16的照明元件,其中平行脊状微观结构中的至少两个平行 脊状微观结构的顶点具有相同的顶点夹角。
[0127] 项目18项为项目1至项目17的照明元件,其中中空光管道与周围环境密封隔离。
[0128] 项目19为项目1至项目18的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物膜 具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照明 值的70%内的输出分布。
[0129] 项目20为项目1至项目19的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物膜 具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照明 值的75%内的输出分布。
[0130] 项目21为项目1至项目20的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物膜 具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照明 值的85%内的输出分布。
[0131] 项目22为项目1至项目21的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物膜 具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照明 值的90%内的输出分布。
[0132] 项目23为箱体,包括:内部空间;设置在内部空间中的照明元件,该照明元件包括: 中空光管道,该中空光管道具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和带曲 边的横截面;中空光管道内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域,光透射区域沿垂直 于纵向轴线的方向对向输出角,该输出角从靠近第一端部的第一位置到靠近第二端部的第 二位置变化;重新分布板,该重新分布板垂直于纵向轴线设置并且邻近相反的第一端部和 第二端部中的至少一者;邻近光输出区域设置的转向表面,该转向表面包括平行脊状微观 结构,每个平行脊状微观结构具有邻近中空光管道的内部表面的顶点;以及设置在内部空 间的外部并邻近第一端部的第一光源,该第一光源能够在纵向轴线的准直半角内将第一光 线射入中空光管道,其中穿过中空光管道传播的与光透射区域相交的光线离开中空光管 道,并且由转向表面在垂直于平行脊状微观结构的转向平面内重定向。
[0133] 项目24为项目23的箱体,其中内部空间为温控式的。
[0134] 项目25为项目23或项目24的箱体,还包括靠近第二端部定位并位于内部空间的外 部的第二光源,该第一光源能够将第二光线射入中空光管道中,并且其中输出角从第一位 置到中点位置增加并从中点位置到第二位置减小。
[0135] 项目26为项目23至项目25的箱体,其中中空光管道与周围环境密封隔离。
[0136] 项目27为项目23至项目26的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物 膜具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照 明值的70%内的输出分布。
[0137] 项目28为项目23至项目27的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物 膜具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照 明值的75%内的输出分布。
[0138] 项目29为项目23至项目28的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物 膜具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照 明值的85%内的输出分布。
[0139] 项目30为项目23至项目29的照明元件,其中重新分布板包括聚合物膜,该聚合物 膜具有表面,所述表面被设计成使得具有第一分布和准直角的输入光被映射到在计算的照 明值的90%内的输出分布。
[0140] 项目31为冷藏箱体,该冷藏箱体包括:内部空间;可见光透明查看口;设置在内部 空间中的照明元件,该照明元件包括:中空光管道,该中空光管道具有纵向轴线、相反的第 一端部和第二端部、光输出区域和带曲边的横截面;中空光管道内部表面包括邻近光输出 区域的光透射区域,该光透射区域沿垂直于纵向轴线的方向对向输出角,该输出角从靠近 第一端部的第一位置到靠近第二端部的第二位置变化;重新分布板,该重
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