[0029] 当与准直LED光源耦合时，本文所述的导管式光分布系统能够以下列方式应对挑 战⑴_ (5)(第6项挑战涉及LED照明元件的特定设计）：
[0030] (l)LED发射的光通量是从具有亮度的角分布的照明设备发出的，其在整个发射区 域上基本上是均匀的。照明设备的发射区域通常比设备的发射区域要大很多数量级，使得 最大亮度要小很多数量级。
[0031] (2)任何准直光源中的LED设备可以紧密地聚集在占据小区域的阵列内，并且从 此处到观察者的所有路径均涉及远距离和多重反射。对于处于相对照明设备的任何位置的 任何观察者而言，在照明设备发射表面的任何位置，入射到观察者眼睛的光线可以在其角 坐标分辨率内通过系统回溯到LED设备。由于光导管内的多重反射、行进的距离，以及阵列 的小尺寸，这些轨迹几乎均匀地降落并分布在整个阵列内。这样，观察者的眼睛无法识别来 自各个设备的发射光，而只能识别这些设备的平均值。
[0032] (3)照明设备发射区域相对于LED的典型数量级增长意味着调整照明设备发光的 角分布的伴随能力，与LED发射的角分布无关。LED的光发射通过光源准直并且通过保持这 种准直的镜内衬导管引导至发射区域。亮度的发射角分布继而在发射表面内由所包含的适 合的微观结构表面进行调整。另选地，照明设备远场的角分布通过调节通量进行调整，所述 通量由面朝不同方向的一系列周边段发射。这两种角控制方法都是可行的，只因光导管内 部准直的产生和维护。
[0033] (4)由于它们在物理上紧密接近，LED光源可以被移除或更换而无需破坏或更换 照明系统本体。
[0034] (5)系统的每一项性能属性都主要受一个部件影响。例如，光透射区域的形状和 尺寸或横跨光输出区域的打孔ESR的局部开口面积百分比（如果使用）决定发射的空间分 布，而任选的去准直膜结构的形状（本文也称为"导向膜"结构）很大程度上决定交叉导管 的角分布。因此生产和销售有限的一系列分立元件（例如，具有一系列开口面积百分比的 狭缝或打孔的ESR，以及针对均匀照明的标准半角的一系列去准直膜）是可行的，这允许用 户组装大量不同种类的照明系统。
[0035] 照明系统的光导管部分的一个功能是有效地从光导管的所需部分提取光线的能 力，而非不利地降低穿过光导管到达导管式照明系统其余部分的光通量。如果不具备有效 提取光线的能力，任何远程照明系统都将仅局限于短期光导管，这将大大地降低针对内部 照明分布高强度光的吸引力。
[0036] 对于被设计成将光从一个位置传输到另一个位置的那些设备，诸如光导管，有利 的是光学表面吸收和透射最少量的入射在其上的光线而反射绝大部分的光线。在设备部 分，可能有利的是使用一般反射光学表面将光递送到选定区域然后使光能够以已知的预先 确定的方式传输离开设备。在这种设备中，可能有利的是提供光学表面的一部分作为局部 反射，以允许光线以预先确定的方式离开设备，如本文所述。
[0037] 在多层光学膜用于任何光学设备中的情况下，应当理解，多层光学膜可以层合至 支撑件上（其本身可以是透明的、不透明反射的，或它们的任意组合），或多层光学膜可以 其他方式使用任何合适的框架或其他支撑结构支撑，因为在一些情况下，多层光学膜本身 可能并不是足够刚性的，无法在光学设备中支撑自身。
[0038] 可针对弯曲的光导管提供沿交叉导管方向的发射控制，弯曲的光导管的横截面包 括从光导管中心线到目标照明表面上的点的连续或离散的多个外部表面法线。在一些情况 下，可将转向膜卷成圆筒状并将其插入壁光滑的透明管中，其中棱镜的顶点朝向内侧和其 轴圆周。然后可将具有预先确定的光透射区域的ESR卷成圆筒状并将其插入转向膜内。穿 过该光提取导管的光发射以表面的法线为中心，此时平行棱镜微观结构的夹角为约69度。 光导管的表面上的不同的圆周位置可以照亮目标表面的不同的局部区域。调整不同位置处 的狭缝或打孔ESR的开口面积百分比以改变发射亮度的局部强度提供了在目标表面产生 所需的照明图案的方法。
[0039] 根据本公开的一个方面，图1A-图1C示出了第一照明元件100a、第二照明元件 100b和第三照明元件100c的透视示意图。在图1A-图1C中，第一照明元件100a、第二照 明元件l〇〇b和第三照明元件100c各自包括光导管110,该光导管具有纵向轴线105、第一 端部115、相反的第二端部117,和反射内部表面112。第一照明元件100a、第二照明元件 100b和第三照明元件100c中的每一者还分别包括位于光输出区域140中的第一光透射区 域130a、第二光透射区域130b和第三光透射区域130c。任选的光传送区域142, 144分别 在光输出区域和第一端部115和第二端部117中的每一者之间延伸。任选的光传送区域 142, 144中的每一者都包括光导管110的节段，其中反射内部表面112在不附带光透射区 域的情况下围绕光导管110完全延伸，以提供从第一端部115,或第二端部117进入的光线 (未不出）的传送和混合。
[0040] 在一个具体实施例中，图1A示出了第一照明元件100a，其具有第一光透射区域 130a，该第一光透射区域从接近光导管110的第一端部115的第一位置132到接近光导管 110的第二端部117的第二位置134在尺寸上有所增大。在一些情况下，第一光透射区域 130a可以用于从第一照明元件100a提取（并且更加均匀地分布）从第一端部115输入的 并且可以从第二端部117反射的光线。
[0041] 在一个具体实施例中，图1B示出了第二光透射区域130b，其从接近光导管110的 第一端部115的第一位置133到中点位置135在尺寸上有所增大，然后从中点位置135到 接近光导管110的第二端部117的第二位置137在尺寸上有所减小。在一些情况下，第二 光透射区域130b可以用于从第二照明元件100b提取（并且更加均匀地分布）从第一端部 115和第二端部117两者输入的光线。
[0042] 在一个具体实施例中，图1C示出了第三光透射区域130c，其从接近光导管110的 第一端部115的第一位置138延伸到接近光导管110的第二端部117的第二位置139。第 三光透射区域130c从第一位置138到第二位置139在尺寸上可以是均匀的，或者尺寸可以 根据需要沿着平行于纵向轴线105的长度方向变化，以提取来自光导管110的任何所需的 光分布。在一些情况下，第三光透射区域130c可用于提取（并且更加均匀地分布）来自第 三照明元件100c的光线，所述光线从第一端部115和第二端部117两者输入，或仅从第一 端部115和第二端部117中的一者输入。
[0043] 图2A示出了根据本公开一个方面的照明元件200的分解透视示意图。照明元件 200包括光导管210,其具有纵向轴线205和内部反射表面212。部分准直光束220可以有 效地沿着光导管210从第一端部215传送，其具有中心光线222和设置于纵向轴线205的 输入准直半角％内的边界光线224。部分准直光束220的一部分可以穿过设置在内部反 射表面212中的光输出区域240离开光导管210,该内部反射表面具有用于提取光线的光透 射区域230。光透射区域230可以是别处描述的任何光透射区域（例如130a，130b，130c)， 包括具有从内部反射表面212移除的部分，或位于内部反射表面212中的多个空隙（未示 出）。具有多个平行的脊状微观结构252的转向膜250可被定位成邻近光输出区域240,使 得对应于多个平行的脊状微观结构252中的每个平行的脊状微观结构252的顶点254被定 位成接近光导管210的外部表面214。转向膜250可以截断穿过光透射区域230离开光导 管210的光线。在一个具体实施例中，转向膜250可被对准为使得多个平行的脊状微观结 构252中的每个平行的脊状微观结构252基本朝向垂直于纵向轴线205的方向，然而，在一 些情况下，多个平行的脊状微观结构252也可以与纵向轴线205呈不同于约90度的角度定 位，诸如从约85度至约90度，或从约80度至约90度，或从约75度至约90度，或甚至小于 75度。
[0044] 在一个具体实施例中，光透射区域230可以为物理孔，诸如完全穿过内部反射表 面212或仅穿过内部反射表面212的厚度的一部分的孔。在一个具体实施例中，光透射区 域230也可以是实心透光的或透明区域，诸如在内部反射表面212中形成的基本不反射光 线的窗口。在任一种情况下，光透射区域230都指代内部反射表面212的光可以穿过而不是 被表面反射的某个区域。光透射区域230中的空隙可以具有规则或不规则的任何合适的形 状，并且可以包括弯曲的形状诸如弧形、圆形、椭圆形、卵形等等；多边形诸如三角形、矩形、 五边形等等；不规则形状包括X形、之字形、条纹、斜杠、星形等等；以及它们的组合。
[0045] 光输出区域240可被制成具有从约1%至约50%的任何所需百分比开口（即，非 反射）面积。在一个具体实施例中，开口面积百分比范围在约1%至约30%，或约1%至约 25%之间。如果在光透射区域130中使用，打孔ESR反射器的各个空隙的尺寸范围也可有 所改变。在一个具体实施例中，空隙的主要尺寸范围可以在约〇. 5mm至约5mm，或约0. 5mm 至约3mm，或约1mm至约2mm之间。
[0046] 在一些情况下，空隙可以均匀地分布在光透射区域230上并且可以具有均匀的尺 寸。然而，在一些情况下，空隙的尺寸和在光透射区域230上的分布可以不同，如在别处所 描述的那样，并且可以导致空隙（即，开口）在输出区域的可变区域分布。光透射区域230 可以任选性地包括可转换元件（未示出），其可用于通过从全关到全开逐渐改变空隙开口 面积而调控来自光导管的光输出，诸如在例如共同未决的名称为"SWITCHABLELIGHT-DUCT EXTRACTION"（可转换光导管提取）的美国专利公开US2012-0057350中有所描述。
[0047] 空隙可以是可由任何合适的技术形成的物理孔，所述技术包括例如冲切、激光切 害J、模塑、成形等等。空隙也可以是可由许多不同材料或构造形成的透明窗口。该区域可以 由多层光学膜或任何其他透射或者部分透射的材料制成。一种允许光线透射穿过该区域的 方法是为该区域提供部分反射和部分透射的光学表面。可以通过多种技术将部分反射率形 成到该区域的多层光学膜中。
[0048] 在一个方面，该区域可以包括单轴拉伸的多层光学膜，以允许透射具有一个偏 振面的光而反射具有与透射光正交的偏振面的光，如在例如名称为"HighEfficiency OpticalDevices"（高效光学设备）的美国专利No. 7, 147, 903 (Ouderkirk等人）中有所 描述。在另一方面，该区域可以包括已经在所选区域畸变的多层光学膜，以将反射膜转化成 透光膜。这种畸变可以例如通过加热膜的多个部分以减少膜的层状结构而实现，如在例如 名称为"InternallyPatternedMultilayerOpticalFilmsusingSpatiallySelective BirefringenceReduction"（采用空间选择性双折射减少的内部成型多层光学膜）的PCT 专利公开W02010075357 (Merrill等人）中有所描述。
[0049] 选择性双折射减少可通过下述方法进行：将适当量的能量审慎地递送至第二区， 以便将其中的内层中的至少一些内层选择性加热至下述温度，所述温度为足够高