薄的内部照明标志的制作方法

专利名称：薄的内部照明标志的制作方法
薄的内部照明标志
背景技术：
内部照明标志被用于多种目的。 一 些内部照明标志仅仅显示简 单的文字。这种标志的例子就是那些显示类似"出口"或者"开"的 文字的标志。其它标志，尤其是用于广告中的标志，典型地包括图片 和文字。典型地，这些标志被标志内的荧光管照亮。这些标志具有一 致的照度是很重要的。己知的是， 一根管子的中心到邻近的管子的中 心的距离与任何管子的中心到标志的前表面的距离的比值应当不大 于2: 1。当这个比值大于该范围的时候，观察者会感觉到在管子正 前方的区域要比标志的其它区域亮。
当显示文字时， 一种替换类型的标志是霓虹灯标志。霓虹灯标 志的优势在于它们能够以很高的对比度发亮从而它们能吸引观察者 的注意力。然而，霓虹灯照明的一个缺点就是它是易碎的并且很容易 打破。霓虹灯的另一个缺点就是每个霓虹灯都必须由定制吹制玻璃制 成。霓虹灯照明的再一个缺点就是它需要高工作电压。
荧光灯和霓虹灯光源可以被归类为线光源。而另一类标志则是
利用点光源点亮。迅速地被标志行业所采用的一种点光源就是LED。 LED相对前两种类型而言具有许多优点。它们是低电压的、消耗较少 能量、更具有鲁棒性并且具有更长的寿命从而需要更换较少的灯泡。 但是，在使用这种点光源时，保持合适的照度一致性是很困难的。


图1是本发明第一实施例的侧视图2是图1的一部分的详细视图3是图1中的实施例的显示了光路的侧视图4是本发明实施例的分解图5是本发明另一个实施例的侧视图6是侧发光LED的光输出的截面的极坐标图； 图7是本发明另一个实施例的侧视图8是本发明又另一个实施例的透视图；以及
图8a是图8中的实施例的显示了说明性光路的侧视图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的内部照明标志，总体指定为10。内部 照明标志包括盒子12。盒子12至少部分地衬有高度反光材料14。高 度反光材料14可以是漫反射或者镜面反射的。作为高度反光材料14 的材料的例子是所有的反光涂料，典型的是，但是不限于，白色涂料、 可以从明尼苏达州圣保罗的3M公司购买到的光增强膜(LEF)、以及 在美国专利6， 497， 946中描述的反射物，该专利的指导通过引用被并 入本文。作为高度反光材料14的镜面反射物的一个例子是在美国专 利6， 080， 467中描述的薄膜，该专利的指导通过引用被并入本文。美 国专利6,080,467中描述的薄膜的一种例子可以从明尼苏达州圣保 罗的3M公司购买到，其名称为增强的镜面反射物(ESR)。类似ESR 的高度反光镜面反射物可以通过在其上面淀积类似二氧化钛的漫反 射物质而变成漫反射物。替换地，类似ESR的高度反光镜面反射物可 以通过在其上面涂敷漫反射物质而变成漫反射的。美国专利 6，579，606中讲解了在(甲基)丙酸烯粘合剂中对空心玻璃微珠进行 涂敷从而使得镜面反射物表现为漫反射物，该专利的指导通过引用被 并入本文。实心玻璃微珠或者聚合体微珠同样可以与相同或者其它粘 合剂一起使用。虽然一般所有的表面使用相同的高度反光材料，但是 不同的材料还是可以被用于不同的表面或者甚至是一个特殊表面的 不同部分。同样可以采用镜面反射和漫反射材料的结合。在一些实施 例中，高度反光指的是照在反射物上的大于50%的光线被反射。在 其它的实施例中高度反光指的是照在反射物上的大于88%、 95%或 99%的光线被反射。
盒子12的一侧是形成显示表面的盖子部件。该盖子部件包括透 明衬底16。在照明标志10的内部，盖子部件包括高度反光材料18。
典型地，高度反光材料18与高度反光层14是一种材料。可替换地， 高度反光材料18被印在透明衬底16上，例如，通过丝网印刷或者点 矩阵印刷。当要显示图片的时候，印刷技术特别地值得采用。这使得 用户可以对应于图像的亮和暗部分而改变点的密度。
如所示，有色漫反射层20位于透明层16的外面，然而有色漫 反射层20也可以放置于透明层16内部。如果漫反射层20足够坚硬 而能自我支撑，那么透明层16也可以完全地去除。在这个情况下， 漫反射层20用作衬底。可替换地，如果不需要漫反射输出，那么漫 反射层20可以去除。
漫反射层20和透明衬底16的外面是不透明层22。虽然不透明 层22是可选的，但是它通常是期望有的，以提供色彩上与漫反射层 20的区别。
高度反光材料18和不透明层22并没有覆盖整个内部照明标志 IO的前面。相反的，布置了类似孔24的孔从而提供了标志上所需要 的标记。期望的是将高度反光材料18和不透明层22的开口对齐来形 成孔24。为了达到最大效率，高度反光材料18可以覆盖除了类似输 出孔24之类的输出孔之外的所有显示表面。
图2是图1中细节2所示的内部照明标志10的部分放大图。图 2更清楚地示出了高度反光材料18、漫反射层20和不透明层22。
回到图1，盒子12中与显示表面相对的一侧上安装的光源26 和28为内部照明标志10提供了光亮。光源26和28为点光源并且主 要地以大致平行于内部照明标志10的显示表面的方向发射光线从而 发射出来的几乎所有光线在离开内部照明标志10之前都必须被反射 至少一次。通过必须进行的这种反射，在允许内部照明标志10的厚 度大大薄于现有技术中的厚度的同时照度的一致性得到了大大的改 善。用于此处尤其能很好地工作的一种光源就是边缘或侧发光LED。 边缘发光LED主要向其侧边周围整个360度范围发射光线。光线被发 射出来与垂直线大约成50度到IOO度的角度。在本发明中工作得很 好的一种LED是Luxeon V Star侧发光LED,该LED可以从加利福尼 亚州圣荷西市的Lumileds Lighting, LLC公司获得。图6示出了这
种LED的光输出的截面的极坐标图。
LED26和28被装配在导热衬底上来散热。如图所示，光源被分 别装配在分开的散热片30和32上。可替换地，导热衬底可以是盒子 12的一部分。
选择性的，反光层34和36可以放置在光源26和28的顶上从 而防止可能会向内部照明标志10前面发射的杂散光直接去到前面和 输出孔而造成不希望的亮点。
图3示出了内部照明标志10。光线38以相对较小的角度范围被 光发射器26和28发射出来。当光线38照在高度反光表面14和18 时，它被反射并散射。如果表面14和18是漫反射表面，那么光线被 漫反射并如图3中的光线40所示沿着多个方向反射。如前面己经说 过的一样，高度反光表面14和18可以是漫反射或者镜面反射或者两 者的结合。漫反射材料具有提供更高的光混合来提高一致性的优点。 然而，镜面反射材料比漫反射材料具有更高的反射率。因此，选择镜 面反射还是漫反射在某种程度上是根据具体应用而定。在两者中任一 情况下，如上面所说明的，在从内部照明标志10出来之前光线一般 至少被反射一次。
当光线照在孔24上，光线离开内部照明标志。漫反射材料20 使得光线更加分散并且在更大范围内可见。通过将漫反射层20制成 有色漫反射体而让光源26和28发射白光，通过将漫反射层20制成 白色而让光源26和28发射有色光线，或者通过将漫反射层20制成 有色的而让光源26和28发射有色光线，可以为标志的标记提供所想 得到的颜色。在另一个实施例中，衬底16是有色的而不是完全透明 的而漫反射层20是有色的或者非彩色的。当然，在优选实施例中， 如果标记是白色的，则衬底16、漫反射层20以及光源都是非彩色的。
图4是根据本发明的内部照明标志10的分解图。图4包括衬有 高度反光材料14的盒子12。图4进一步示出了透明衬底16、高度反 光层18和不透明层22。
图4的内部照明标志IO想要具有两种不同的颜色的标记。因此 图1中的漫反射层20被分成具有不同颜色的两部分20'和20"。在这
个例子中，部分20'照亮了显示文字"开"的标志，部分20"照亮了显 示星号行的部分。图4的内部照明标志10的内部包括散热片30'、30"、 32'和32"。图1的光源26和28 —般被装配到这些散热片上但是在图 4中省略了以便于简化附图。图4的内部照明标志10进一步包括壁 44，它将内部照明标志10的内部分成两个分开的隔间。 一个隔间包 括散热片30'和32'而另一个隔间包括散热片30"和32"。与散热片30'和 32'相关联的光源的颜色是用于显示的颜色或者标记上的文字"开" 的颜色，而与散热片30"和32"相关联的光源的颜色是与星号行相关 联的颜色。可替换的，所有光源的颜色可以是同种颜色，典型的是白 色，那么壁44可以不要。
图5说明了本发明的另一个实施例，总体指定为48。内部照明 标志48包括第二透明衬底50和附加的高度反光层52、漫反射层54 以及不透明层56。这时，内部照明标志48能够在两边都提供由孔58 表示的标记。可替换的，孔24可以省略而内部照明标志48的所有的 孔都在盒子12上与光源相同一侧。如同前面已经描述的实施例中一 样，光线从LED26和28基本平行地发射出来从而基本上所有或者所 有光线在离开内部照明标志io之前将被至少反射一次。
图7说明了本发明的另一个实施例，其中采用了顶部发光LED。 LED 50和52被分别装配在散热片54和56上。LED 50和52为点光 源，其发射出基本平行于内部照明标志10的输出表面的光线从而基 本所有发射出来的光线在离开内部照明标志10之前将被至少反射一 次。
图8说明了本发明的另一个实施例。根据图8的实施例，内部 照明标志60是一种低高度长条(lowprofile strip)，它可用于装 饰性的目的或者在类似电影院的黑暗区域现出走道。内部照明标志 60具有至少部分覆盖着高度反光材料的内表面62。如同在前述实施 例中一样，高度反光材料可以是漫反射或者镜面反射。内部照明标志 60包括在显示表面66上的孔或者输出窗口 64。类似LED 68和70 的LED被安装在散热片72上。不同于前述实施例，LED 68和70不 发射平行于输出表面66的光线，而是将光线射向表面。然而，光线
直接到达被输出窗口 64分开的显示平面66的一部分从而光线在离开 内部照明标志60之前至少被内表面62反射一次。 一般优选地，来自 LED 68和70的光线所到达的输出表面66的所述部分被高度反光材 料覆盖。这在图8a中被更清楚地显示出来，其中示意性的光线72 在到达孔64之前被内表面62反射了两次并从内部照明标志60中射 出。
低高度(low profile) —词指的是标志的厚度；或者用另一种 方式表述，它是从标志的安装表面到垂直于安装表面测量到的最大尺 寸的距离。在一个实施例中，低高度标志的厚度不大于6 cm。在另 一个实施例中，该厚度不大于3 cm。在又另一个实施例中，该厚度 不超过l cm。实际上，最小侧面的限制由对保持LED (或多个LED) 的顶部发光表面与第一反光表面之间的合理的光可传播间隙的需要 所决定。
权利要求
1.一种内部照明标志，包括具有内表面的盒子，所述内表面至少部分地衬有高度反光层；具有输出孔的显示表面，所述显示表面的一部分衬有高度反光材料；和点光源，其被布置成沿着基本平行于所述显示表面的方向发射光线。
2. 如权利要求1所述的内部照明标志，其中所述点光源为LED。
3. 如权利要求2所述的内部照明标志，其中所述LED为侧发光LED。
4. 如权利要求2所述的内部照明标志，其中所述LED为前发光LED。
5. 如权利要求1所述的内部照明标志，其中所述点光源被装配 在所述盒子侧面与所述显示表面相对的一侧。
6. 如权利要求1所述的内部照明标志，其中所述显示表面中除 了所述输出孔之外的所有部分都衬有高度反光材料。
7. 如权利要求1所述的内部照明标志，进一步包括反光材料， 其位置邻近所述光源，用以防止杂散光直接到达所述输出孔。
8. —种内部照明标志，包括具有内表面的盒子，所述内表面至少部分地衬有高度反光层；具有输出孔的显示表面，所述显示表面的一部分衬有高度反光材料；和点光源，其被布置成以一个方向发射光线，从而沿着该方向在 所述光线离开所述内部照明标志之前基本上所有所述光线至少被所 述内表面反射一次。
9. 如权利要求8所述的内部照明标志，其中所述点光源为LED。
10. 如权利要求9所述的内部照明标志，其中所述LED为侧发 光LED。
11. 如权利要求9所述的内部照明标志，其中所述LED为前发 光LED。
12. 如权利要求8所述的内部照明标志，其中所述点光源被装 配在所述盒子侧面与所述显示表面相对的一侧。
13. 如权利要求8所述的内部照明标志，其中所述显示表面中 除了所述输出孔之外的所有部分都衬有高度反光材料。
14. 如权利要求8所述的内部照明标志，进一步包括反光材料， 其位置邻近所述光源，用以防止杂散光直接到达所述输出孔。
15. —种内部照明标志，包括具有内表面的盒子，所述内表面至少部分地衬有高度反光层； 具有输出孔的显示表面，所述显示表面的一部分衬有高度反光 材料；和点光源，其被布置成沿着朝向所述显示表面中衬有高度反光材 料的部分的方向发射光线。
16. 如权利要求15所述的内部照明标志，其中所述点光源为LED。
17. 如权利要求16所述的内部照明标志，其中所述LED为前发 光LED。
18. 如权利要求15所述的内部照明标志，其中所述显示表面中 除了所述输出孔之外的所有部分都衬有高度反光材料。
全文摘要
内部照明标志包括至少部分地衬有高度反光层的盒子以及显示表面。标志还包括沿着基本平行于显示表面的方向发射光线的光源。
文档编号G09F13/04GK101176136SQ200680017149
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月19日
发明者埃伦·O·艾利恩, 约瑟夫·A·霍夫曼 申请人:3M创新有限公司