CN101576233A - 光管及具有该光管的照明装置 - Google Patents

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CN101576233A CNA2008101829098A CN200810182909A CN101576233A CN 101576233 A CN101576233 A CN 101576233A CN A2008101829098 A CNA2008101829098 A CN A2008101829098A CN 200810182909 A CN200810182909 A CN 200810182909A CN 101576233 A CN101576233 A CN 101576233A
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Abstract

本发明可提供光管和具有所述光管的照明装置。所述光管可包括玻璃化转变温度为约110℃～约180℃的光学膜。

Description

光管及具有该光管的照明装置
相关申请
本申请要求2008年5月8日提交的韩国专利申请No.10-2008-0042840的优先权，其主题通过引用并入本文。
技术领域
本发明的实施方案可涉及光管和具有所述光管的照明装置。更具体地，本发明的实施方案可涉及包括由具有玻璃化转变温度为110℃～180℃的材料形成的光学膜的光管。
背景技术
包括能够以低传输损失远距离传输光的光管的照明装置可用于各种场所，例如建筑物内部和外部。光管也称为光导管、光导或灯管，已经用于使光有效地分布于宽区域以用于各种目的，例如用于照明。
光管不仅可用于照亮某些点，而且也可用于照亮整个区域。通过光管传输的光可分布至光管外部，用于照亮某些点或用于使照明效果最大化。
然而，使用光管的照明装置根据它们与光源的距离可提供不同的照度水平，并且因此可能不能实现沿光管纵向的均匀亮度。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种光管，包括：具有空心管的基管；和包括多个棱镜图案的光学膜，每个所述棱镜图案沿所述基管的纵向延伸，所述光学膜设置在所述基管的所述空心管中，其中所述光学膜的玻璃化转变温度为约110℃～约180℃。
根据本发明的另一方面，提供一种照明装置，包括：用于发射光的光源；和用于分布来自所述光源的光的光管，其中所述光管包括：具有空心管的基管，和包括多个棱镜图案的光学膜，每个所述棱镜图案沿所述基管的纵向延伸，所述光学膜设置在所述基管的所述空心管中，其中所述光学膜的玻璃化转变温度为约110℃～约180℃。
然而，本发明的所述方面、特征和优点不限于本文中所阐述的那些。通过参考以下给出的本发明的详述，本发明的上述及其它的方面、特征和优点对于涉及本发明的本领域技术人员将变得更加显而易见。
附图说明
参考以下附图可具体描述布置和实施方案，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1示出光管的光学膜的截面图；
图2示出图1所示的光学膜的透视图；
图3示出根据本发明的一个示例性实施方案的照明装置的透视图；
图4示出沿图3的线A-A’截取的照明装置的截面图；
图5示出沿图3的线B-B’截取的光管的截面图；
图6示出沿图3的线B-B’截取的光管的一个变体的截面图；
图7示出图3所示的照明装置的平面图；
图8A示出根据本发明的另一个示例性实施方案的照明装置的透视图；
图8B示出沿图8A的线B-B’截取的照明装置的截面图；
图9示出根据本发明的又一个示例性实施方案的照明装置的透视图；
图10示出根据本发明的再一个示例性实施方案的照明装置的透视图。
具体实施方式
图1和2示出光管的光学膜的图并且解释光在光管中的传输和反射。其它的实施方案和结构也在本发明的范围内。
更具体地，图1示出光学膜的截面图并且解释光在光管中的传输和反射。图2示出图1所示的光学膜的透视图。为了便于讨论，光学膜的图案化表面是光学膜的顶表面，而光学膜的未图案化表面是光学膜的底表面。
如图1和2所示，由光管的光源单元(未显示)产生的光可入射到光学膜(OLF)的未图案化表面上，然后可在光学膜上的位置1处折射。折射光可在光学膜的棱镜的两个横向侧上的位置2和3处发生全反射。全发射的光可在光学膜上的位置4处折射并可因此入射返回进入光管中。
光可沿光管的纵向传播。由于在光管内部的空气中极少发生光损失，所以光管可在没有如何光损失(或光损失最小)的情况下有效地传输光甚至是远距离传输光。
图3～5示出根据本发明的一个示例性实施方案的照明装置的示意图。其它的实施方案和结构也在本发明的范围内。
如图3所示，照明装置300可包括光源单元310、光管320和反射盖330。
光源单元310可产生光并且将所产生的光提供至光管320。光源单元310可包括至少一个产生光的光源312。由光源单元310所产生的光可提供至光管320，并且可因此通过光管320发射至照明装置300外部。
光管320可通过传输和分布由光源单元310所产生的光来发光。光管320可包括通过反射或折射由光源单元310所产生的光来均匀分布光的光学膜322。
光学膜322可具有其上设置有多个棱镜图案的图案化表面。例如，所述多个棱镜可形成多个峰和多个谷。光学膜322可卷绕成具有沿棱镜图案的纵向阵列(或方向)(例如，Y方向)延伸的空心管380的圆筒。该卷绕形状可以是完全卷绕形状或部分卷绕形状。光学膜322可通过反射或折射由光源单元310所产生的光，将光从光源单元310传输至远方。光学膜322可包括均沿着基管(base pipe)324的纵向延伸的多个棱镜图案。
当光源单元310产生光时，会产生热并且可因此使光学膜322的棱镜图案变形。一旦光学膜322的棱镜图案发生变形，则光学膜322的全反射效率会显著降低，并且因此光学膜322会不能合适地传输光。为了解决该问题，光学膜322可由耐热材料形成，并且光学膜322的玻璃化转变温度Tg可能需要高于预定值。
参考图4和5可进一步详细说明光学膜322的玻璃化转变温度Tg。
反射盖330可以附着于光管320的一端。反射盖330可反射由光管320传输或分布的光。光源单元310和反射盖330可设置在光管320的相反端(或相反侧)上。反射盖330可包括连接至光管320的反射体332。反射体332反射由光管320传输的光。反射盖330可将从光源单元310发射的光限制在光管320中。这可改善照明装置300的亮度。
图4示出沿图3的线A-A’截取的照明装置300的截面图。如图4所示，光源单元310可包括：产生光的光源312、设置在光源312后部的反光镜314、设置在光源312前部的屏蔽过滤器318以及容纳光源312和反光镜314的外壳316。
可通过外部电源为光源312供电，并且可因此产生光。光源312的例子可包括高强度放电(HID)灯、无电极荧光灯(EFL)、固态灯和金属卤化物灯。
光源312会产生热并且会因此在产生光的同时被加热到高温度。结果，由聚合物形成的光学膜322可发生热变形。光学膜322可具有导致光全反射的多个复杂的棱镜图案。如果光学膜322的棱镜图案由于光源312所产生的热而变形，则不可能发生光的全反射，并且因此光管300的效率会显著降低。
玻璃化转变温度Tg是聚合物开始流动的温度。在高于光学膜322的玻璃化转变温度Tg的温度下，光学膜322的棱镜图案可发生变形。如果光学膜322的棱镜图案熔融或受损，则光学膜322会不能全反射光。因此，为了使光学膜322全反射光，可需要光学膜322由耐受由光源312所产生的热的材料形成。
反光镜314可设置在光源312的后部。反光镜314可反射由光源312产生的光并且因此可使得由反光镜314反射的光入射进入光管320。反光镜314的结构可根据光管320的长度而改变。反光镜314可形成为非球面的反光镜。反光镜314可由易于加工的材料(如金属或塑料)形成。反光镜314的表面可涂覆有由高反射金属材料如铝或银形成的膜。
屏蔽过滤器318可由例如玻璃形成，因此屏蔽过滤器318可保护光管320免受由光源312产生的热。
外壳316可在其中具有空的空间并且可因此在其中容纳光源312和反光镜314。外壳316可由高刚性、耐热且易于加工的材料(如金属)形成。
由光源单元310产生的光可入射进入光管320。光管320可不仅在光管320的纵向上传输由光源单元310产生的光，而且也可以将由光源单元310产生的光分布至照明装置300的外部。光管320也可包括光学膜322和基管324。光学膜322可设置在基管324的空心管中。
光学膜322可卷绕成具有与基管324相同长度的圆筒。光学膜322可以提供为卷绕形状(完全卷绕或部分卷绕)并且具有空心管。光学膜322可由具有高透光率和在机械与电性能之间具有良好平衡的热塑性材料形成。例如，光学膜322可由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)形成。
由于光学膜322由聚合物形成，所以在高于光学膜322的玻璃化转变温度Tg的温度下，光学膜322的棱镜图案可热变形。因此，对于光源312产生的热，光学膜322可以是充分耐热的。
玻璃化转变温度Tg为100℃的物体可在低于100℃的玻璃化转变温度Tg的温度下、例如在约85～90℃的温度下开始变形，并且可在约110℃的温度下结束。物体变形最严重的峰值温度称为物体的玻璃化转变温度Tg。
物体变形开始的温度不必然是物体的玻璃化转变温度Tg，并且可低于物体的玻璃化转变温度Tg。
当灯312是HID灯时，光源单元310可被加热最高至300℃的温度。由于光源单元310可通过简单地产生光而被加热至如此高的温度，所以可在光源312的前部设置例如由玻璃形成的屏蔽过滤器318。屏蔽过滤器318可被光源单元310加热至120～150℃的温度。光源单元310和光管320之间的连接处的温度可接近100℃。因此，如果光学膜322由玻璃化转变温度Tg低于110℃的材料形成，则光学膜322可易于变形。因此，光学膜322可需要由玻璃化转变温度Tg高于110℃的材料形成。
材料的玻璃化转变温度Tg越高，就越难以使用该物体来形成光学膜322。更具体地，如果光学膜322由玻璃化转变温度Tg高于180℃的材料形成，则光学膜322的制造效率会显著降低。因此，光学膜322可由玻璃化转变温度为约110～180℃的材料形成。
更具体地，光学膜322可由选自以下的至少一种材料形成：聚碳酸酯(Tg：150℃)、间规PMMA(Tg：126℃)、无规PMMA(Tg：114℃)、聚醚醚酮(PEEK，Tg：140℃)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，Tg：123℃)。
以此方式，可确保光学膜322的热稳定性并且可因此防止光学膜322的棱镜图案变形。因此，光管320的效率可得到保持。
光学膜322的表面可通过形成多个棱镜图案来图案化。所述多个棱镜图案可形成多个峰和多个谷。光学膜322可卷绕成具有空心管380的圆柱。即，光学膜322可以设置成卷绕形状(完全或部分地)。光学膜322的圆筒可以插入基管324中。具有多个棱镜图案的表面可面对基管324。光学膜322的棱镜图案可以形成为例如不等边三角形、等腰三角形、梯形或等边三角形。更具体地，光学膜322的棱镜图案可以形成为具有约90度角的等腰三角形。
基管324可以由具有高透光率和在机械、耐热和电性能之间取得良好平衡的热塑性树脂材料形成。例如，基管324可以由PMMA、聚碳酸酯或PET形成。由于PMMA具有高刚性、极少发生变形和具有高可见光透光率，因此基管324可由适于在光源制造中使用的PMMA形成。
反射盖330可包括盖体334和设置在盖体334内侧上的反射体332。反射体332可设置在光管320的末端，因此可反射到达光管320该端部的光。反射体332的表面可涂覆有高反射的金属，如铝或银。
图5示出沿图3的线B-B’截取的光管的截面图。光学膜322的外表面可进行图案化，如图5所示。作为替代方案，光学膜322的内表面可进行图案化。
通过形成棱镜的线性阵列，可使光学膜322的一个表面图案化，而光学膜322的另一个表面可基本上是平滑的或平坦的。
在光学膜322的一个表面上可以形成多个棱镜图案。所述多个棱镜图案可形成多个峰和多个谷。光学膜322的棱镜图案可以形成为例如不等边三角形、等腰三角形、梯形或等边三角形。更具体地，光学膜322的棱镜图案可以形成为具有约90度角的等腰三角形。
光学膜322可由选自以下的至少一种材料形成：聚碳酸酯(Tg：150℃)、间规PMMA(Tg：126℃)、无规PMMA(Tg：114℃)、PEEK(Tg：140℃)和PEN(Tg：123℃)。
由于光源单元310所产生的热，导致光学膜322接近光源单元310的部分处的温度可升高至最高约100℃。如果光学膜322由玻璃化转变温度Tg为约110℃～180℃的材料形成，则可防止光学膜322由于光源312所产生的热而发生变形，并因此可保持光学膜322的棱镜图案的形状。
图6示出沿图3的线B-B’截取的光管320的一个变体的截面图。图7示出图3所示的照明装置300的平面图。
如图6所示，照明装置300还可包括反射体360和提取器(extractor)370中的至少其一。反射体360和提取器370可分别设置在光学膜322和基管324之间。
反射体360可反射光，使得光可从光管320中沿预定方向发射。提取器370可改变在光管320中全反射的光的角度，使得光可从光管320发射而不再被全反射。
如图7所示，提取器370的宽度可随着其从光源单元310延伸而变大。光管320与光源单元310的距离较大的部分处发射的光量大于光管320与光源单元310的距离较小的部分处发射的光量。因此，光管320可均匀发光。提取器370在接近光源单元310的区域处的宽度小于提取器370在远离光源单元310的区域处的宽度。
图8A示出根据本发明的一个示例性实施方案的照明装置的透视图。图8B示出沿图8A的线B-B’截取的照明装置的截面图。其它的实施方案和结构也在本发明的范围内。
如图8A和8B所示，光管820的基管824的外表面或内表面可进行表面处理，使得可形成多个突起840(即，峰或顶)、多个凹陷850(即，谷或盆地)或二者。
突起840和凹陷850可在基管824上形成为波状或波纹状图案。因此，光管820可通过引起由光源单元810发射的光的漫反射和散射来均匀发光。
突起840和凹陷850的密度可根据与光源单元810的距离而增加。甚至在远离光源单元810的基管824上的区域中，光的散射也可得到促进。因此，光管820可更均匀地发光。
突起840和凹陷850可通过注射、挤出、热固化或紫外(UV)固化而形成。一旦基管824经表面处理，则基管824可具有表面粗糙度。
表面粗糙度是表面不规则性的度量。光管820的表面粗糙度，更具体的是光管820的峰-谷(PV)(或突起-凹陷)表面粗糙度可表示突起840的高度和凹陷850的深度之间的最大差异。换言之，表面粗糙度可基于一个突起(或峰)的高度距离和一个凹陷(或谷)的深度距离。
表1示出光管820的表面粗糙度与光管820的表面照度和透光率之间的关系。在下表1中，x和o以及◎表示差的、良好的和极好的状态。
表1
PV表面粗糙度  A部分的表面照度(cd/m2)  B部分的表面照度(cd/m2) 透光率
  2μm  11000  5000   ◎
  3μm  6000  5450   ○
  4μm  5900  5450   ○
  10μm  5800  5470   ○
  20μm  5700  5490   ○
  27μm  5620  5500   ○
  28μm  5600  5500   ○
  30μm  5500  5500   ○
  31μm  5400  5400   ×
参考表1，当光管820的表面粗糙度为3μm或更小时，光管820的漫反射性能会劣化。结果，光管820在接近光源单元810的一端处的表面照度(即，A部分处的表面照度)和光管820在远离光源单元810的另一端处的表面照度(即，B部分处的表面照度)之间的差异增加，并且因此光管820会更加难以均匀地发光。
另一方面，当光管820的表面粗糙度为30μm或更大时，A和B部分二者中的光透射会劣化，并且因此光管820会不能合适地发光。
因此，光管820可具有约3～30μm的表面粗糙度。当光管820的表面粗糙度在约3～30μm的范围之内时，光可从光管820的一端有效地传输至光管820的另一端。这可改善光管820的透光率。
基管824的外表面和内表面均可进行表面处理。此外，突起840、凹陷850或二者可与基管824形成为一个整体。
突起840和凹陷850可在反射盖830附近区域中比在光源单元810附近区域中更密集地形成。因此，光管820可均匀地发光。
图8B示出基管包括光学膜822，所述光学膜822的具有棱镜图案的一个表面面对基管824，而另一个表面面对空心管880。
图9和10示出根据本发明的其它示例性实施方案的照明装置的透视图。其它的实施方案和结构也在本发明的范围内。
如图9所示，光管920可与光源单元910和反射盖930连接。在(光管920的)基管的表面上可形成多个突起940。突起940可以是半球形的。作为替代方案，在基管的表面上可形成多个凹陷。
如图10所示，光管1020可包括基管、在基管的一端处的光源单元1010和在基管的另一端处的反射盖1030。可在基管的表面上形成散射层以使光管1020具有约3～30μm的表面粗糙度。散射层可包含树脂1050和多个散射颗粒1040。散射颗粒1040导致光的漫反射和散射，并且树脂1050可使得散射层能够紧密地附着在基管的表面上。
散射颗粒1040可包括基于二氧化硅的材料。树脂1050可包括在机械、耐热、耐冷和电性能之间具有良好平衡的透明材料，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯、聚酯或聚丙烯酸类(acryl)。
散射层可通过在基管的表面上施加通过混合散射颗粒1040和树脂1050获得的糊剂或浆料来形成。可通过对散射层均匀辐照UV射线或通过对散射层实施热固化来固化散射层。
基管的外表面、基管的内表面或二者可进行表面处理。
本发明的实施方案可提供一种包括对由灯所产生的热保持稳定的耐热光学膜的光管以及一种具有所述光管的照明装置。
提供一种光管，所述光管包括：具有空心管的基管和包含棱镜图案的光学膜。光学膜沿棱镜图案的纵向阵列(或方向)插入空心管中。光学膜的玻璃化转变温度为约110～约180℃。
提供一种照明装置，所述照明装置包括发射光的光源以及传输和分布由所述光源发射的光的光管。该光管包括具有空心管的基管和包括棱镜图案并且沿棱镜图案的纵向阵列或方向插入空心管中的光学膜。该光学膜的玻璃化转变温度可为约110～约180℃。
在本说明书中对″一个实施方案″、″实施方案″、″示例性实施方案″等的任何引用，表示针对实施方案所描述的具体的特征、结构或性能包括在本发明的至少一个实施方案中。在本说明书不同地方出现的这些术语不必都涉及相同的实施方案。另外，当相对于任何实施方案描述具体特征、结构或性能时，认为相关于其它实施方案实施该特征、结构或性能是在本领域普通技术人员的预见范围之内。
尽管本发明已经参考了许多说明性的实施方案来描述实施方案，但是应该理解本领域普通技术人员可以想到很多的其它改变和实施方案，这些改变和实施方案也在本公开的原理的精神和范围内。更特别地，在本公开、附图和所附的权利要求的范围内，对象组合排列的构件和/或排列可以有各种变化和改变。除构件和/或排列的变化和改变之外，替代的用途对于本领域技术人员也是显而易见的。

Claims (15)

1.一种光管，包括：
具有空心管的基管；和
包括多个棱镜图案的光学膜，每个所述棱镜图案沿所述基管的纵向延伸，所述光学膜设置在所述基管的所述空心管中，
其中所述光学膜的玻璃化转变温度为约110℃～约180℃。
2.根据权利要求1所述的光管，其中所述光学膜由选自以下的至少一种材料形成：聚碳酸酯、间规聚甲基丙烯酸甲酯、无规聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮和聚萘二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的光管，其中所述光学膜包括具有所述多个棱镜图案的第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面，所述第二表面是基本平滑的，
其中所述棱镜图案面对所述基管。
4.根据权利要求1所述的光管，其中在所述基管的表面上提供突起和凹陷的至少其一，并且所述基管的所述表面的表面粗糙度为约3μm～约30μm。
5.根据权利要求1所述的光管，其中所述表面粗糙度基于所述基管的所述表面上的至少一个突起的高度距离和所述基管的所述表面上的至少一个凹陷的深度距离。
6.根据权利要求1所述的光管，其中所述突起和所述凹陷的至少其一与所述基管形成为一个整体。
7.根据权利要求1所述的光管，其中所述基管包括在所述基管表面上的散射层，所述散射层包含散射颗粒和树脂，以使所述散射层的表面粗糙度在约3μm～约30μm的范围内。
8.一种照明装置，包括：
用于发射光的光源；和
用于分布来自所述光源的光的光管，
其中所述光管包括：
具有空心管的基管，和
包括多个棱镜图案的光学膜，每个所述棱镜图案沿所述基管的纵向延伸，所述光学膜设置在所述基管的所述空心管中，
其中所述光学膜的玻璃化转变温度为约110℃～约180℃。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述光源是高强度放电(HID)灯、无电极荧光灯(EFL)、固态灯和金属卤化物灯中的一种。
10.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述光学膜由选自以下的至少一种材料形成：聚碳酸酯、间规聚甲基丙烯酸甲酯、无规聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮和聚萘二甲酸乙二醇酯。
11.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述光学膜包括具有所述多个棱镜图案的第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面，所述第二表面是基本平滑的，
其中所述棱镜图案面对所述基管。
12.根据权利要求8所述的照明装置，还包括：
在所述基管上的反射体和提取器中的至少其一。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其中所述提取器在所述光源附近区域处的宽度小于所述提取器在远离所述光源区域处的宽度。
14.根据权利要求8所述的照明装置，其中在所述基管的表面上提供突起和凹陷的至少其一，并且所述基管的所述表面的表面粗糙度为约3μm～约30μm。
15.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述基管包括在所述基管表面上的散射层，所述散射层包含散射颗粒和树脂，以使所述散射层的表面粗糙度在约3μm～约30μm的范围内。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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