CN103119358A - 导光可扩张包层 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可扩张包层，所述可扩张包层包括既能透射又能反射光的导光膜。所述包层在其膨胀形式下并且与光源一起形成光囊，所述光囊因所述导光膜而将导向光提供到所述囊周围的区域。

Description

导光可扩张包层

背景技术

本发明涉及导光可扩张包层。在一个实施例中，本发明涉及导光可扩张包层，所述导光可扩张包层包括光源、导光膜、和任选反射膜。

低成本、便携灯高度适用于多种应用。例如，在电力受限或不可利用时作为应急灯。在黑暗中举办活动、聚会、野营、或进行其他活动时需要架空照明，在这种情况下，永久性的架空灯为不切实际的或者根本无法获得的，那么便携灯会用作外部照明。对于室内应用而言，便携灯还可用作地板、书桌、或者永久性天花板或墙壁照明的替代形式，其中便携性和建筑学设计为重要元素。

已经创造出包括光源的囊。然而，通常包括光源以对囊提供装饰性外观。例如，美国专利申请公布2008/0242190公开了囊上的LED投影信息，其中经由透镜组件来将发光元件投影到囊内。美国专利5,117,344公开了照明囊组件，所述照明囊组件包括电灯和密封在一起的多个膜以有效地照明提供在膜上的设计。

这种光源和囊设计能有效实现设计外观。然而，与囊结合的光源并非设计为在囊周围的特定区域中最大化输出光。

发明内容

本发明公开了可扩张包层，所述可扩张包层包括既能透射又能反射光的导光膜。所述包层在其扩张形式下并且结合光源一起形成光囊，这是由于导光膜将导向光提供到囊周围的区域。如本文所用，“导光膜”为既能透射又能反射光的膜。在一个实施例中，导光膜透射朗伯光的至少20％并且反射朗伯光的至少20％。在一个实施例中，导光膜为结构化表面。在一个实施例中，导光膜为多层、反射型偏振片。在一个实施例中，可扩张包层还包括反射膜。所得光为均匀和高品质的。

在一个实施例中，可扩张包层包括膜和光源，所述膜形成包层的外表面，所述光源用于将光引入包层内。所述膜的至少一部分为透射朗伯光的至少20％且反射朗伯光的至少20％的导光膜，并且所述膜的至少一部分为反射膜。

在一个实施例中，可扩张包层包括膜和光源，所述膜形成包层的外表面，所述光源用于将光引入包层内。所述膜的至少一部分为具有结构化表面的导光膜并且所述膜的至少一部分为反射膜。

在一个实施例中，可扩张包层包括膜和光源，所述膜形成包层的外表面，所述光源用于将光引入包层内。所述膜的至少一部分为呈多层反射偏振片形式的导光膜并且所述膜的至少一部分为反射膜。

附图说明

图1为光囊的第一实施例的透视图；

图2为包层的实施例的侧视图；

图3为光囊的第二实施例的透视图；

图4为光囊的第三实施例的透视图；

图5为光囊的第四实施例的透视图；

图6为导光膜的实施例的放大侧视图。

虽然以上说明的附图和图片示出了本发明的一些实施例，但正如讨论过程中所指出的那样，还可以想到其他的实施例。任何情况下，本公开仅示例性而非限制性地提出了本发明。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多其他的修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也属于本发明的范围和精神内。

附图可能并未按比例绘制。

具体实施方式

本发明涉及可扩张包层100。当利用介质170填充包层100并且应用光源300时，包层100形成光囊200。图1、3、4和5示出了光囊200的多个实施例。图2示出了包层100的实施例，所述包层100内不存在介质170并因此不能扩张。

包层100由膜140形成。膜140的第一侧面141形成包层100的外表面110。膜140的第二侧面142形成包层的内表面120。

形成包层100的膜140由既能透射又能反射光的导光膜150构成。如本文所用，“导光膜”为既能透射又能反射光的膜。在一个实施例中，导光膜透射朗伯光的至少20％并且反射朗伯光的至少20％。在一个实施例中，导光膜透射朗伯光的至少25％并且反射朗伯光的至少25％。在一个实施例中，导光膜透射朗伯光的至少30％并且反射朗伯光的至少30％。

图6为根据现有技术的导光膜150的代表性实例。类似于导光膜150的膜此前已在例如美国专利No.4,906,070和No.5,056,892中有所公开，这些专利均以引用方式并入本文中。导光膜150包括平滑表面152、结构化表面154、和具有峰158的棱柱元件156。平滑表面152和结构化表面154位于导光膜150的相对侧。棱柱元件156被线性地布置以形成结构化表面154。峰158形成于每个棱柱元件156的顶部。如图6所示，峰158为尖锐的顶端。

在操作中，以相对较大的入射角入射到平滑表面152上的光在平滑表面152和结构化表面154处折射并且重新定向以使其基本同轴于、或基本垂直于平滑表面152。以大于临界角的角度入射到结构化表面154上的光从棱柱元件156的两个侧面经受全内反射并且重新定向以反向穿过平滑表面152，由此通过平滑表面152下面的反射表面来再循环光。折射和全内反射相结合可增加同轴光的量并且减少偏轴光的量。

导光膜150可为反射偏振片。反射偏振片基本上反射第一偏振的光并且基本上透射另一偏振的光。在一些情况下，反射偏振片包括多层光学膜，其中所述层中的至少一些为双折射的。在一些情况下，反射偏振片可包括交替的层，其中至少一个所述交替的层包括双折射材料。在一些情况下，反射偏振片可包括线栅反射偏振片或胆甾型反射偏振片。在一些情况下，反射偏振片可为或可包括光纤偏振片。在此类情况下，反射偏振片包括多根基本上平行的光纤，这些光纤形成一个或多个嵌入粘结剂的光纤层，其中粘结剂和光纤中的至少一者包括双折射材料。基本上平行的光纤限定透光轴和反光轴。光纤偏振器基本上透射平行于透光轴偏振的入射光并且基本上反射平行于反光轴偏振的入射光。光纤偏振器的实例在例如美国专利No.7,599,592和No.7,526,164中有所描述，这些专利均以引用方式并入本文中。

在一些情况下，反射偏振片可为基本上透射一个偏振态并且基本上漫反射正交偏振态的漫反射偏振片。漫反射偏振片膜通常包括设置在连续双折射基质中的聚合物颗粒分散相。该膜通常通过拉伸在一个或多个方向上取向，以形成双折射。漫反射偏振片的实例在例如美国专利No.6,999,233和No.6,987,612中有所描述，这些专利均以引用方式并入本文中。

光源300将光引入包层100内。可将光源300提供到包层100的内部或外部。应当理解，可提供一个或多个光源300。如上文所述，导光膜150的使用导致包层100内接触导光膜150的光的一部分被反射回包层100内，同时光的一部分在导光膜的整个表面积上沿定向方向透射穿过导光膜150。例如，在一个实施例中，如由图3和4中的箭头所示，光以垂直于导光膜表面的方向从导光膜穿出。由于一些光在导光膜150处发生反射，则来自光源300的光可通过导光膜150而从包层100向外较均匀地进行显示。因此，导光膜150的使用允许使用极低功率的光源(例如LED)，同时仍能在导光膜150的整个表面积上实现均一的光透射率。

希望最大化从光源300进入包层100的光的量。因此，光源300可位于包层内。作为另外一种选择，光源300可位于包层100的外表面110上。为了最大化从光源300进入包层100的光的量，则可将光源300设置在膜的透明部分附近而非导光膜150附近。

对于包层100而言，使用导光膜150的优点在于包层将充当反射光的混合室并且导致透射光在导光膜的整个表面积上沿特定方向进行定向。因此，光源可设置在包层的任何位置处以将光引入到包层内，同时仍能在整个导光膜150上获得均匀透射出包层100的光。因此，图1-5的不同实施例示出了光源300的不同位置。

光源300包括电源400，所述电源400可为来自固定或远程电源的直流电或交流电。连接到固定电源(如图1所示)可提供用于控制扩张和膨胀光囊200的位置的限制范围。远程电源(例如电池)使得扩张和膨胀光囊200可用于其中固定电源的使用受限或不便的多个位置中。

可在单个电源上包括单个或多个光源。可在多个电源上包括多个光源。可能有利的是提供多个光源以最小化由光源产生的热量。例如，提供单个、相对高功率的光源可产生相对大量的热，这可不利地影响扩张光囊的设计和功能，由此使得散热器成为必需部件。

包层100容纳介质170，所述介质170为容纳在包层内以使包层100扩张和膨胀的材料。在一个实施例中，介质170为流体，例如气体或液体。在一个实施例中，介质170为比空气轻的气体以允许囊漂浮或悬浮在空气中。包层100可形成为在包层100内包括介质170，以膨胀和扩张包层100。在另一个实施例中，包层100可为空瘪的，随后将介质170引入包层100以扩张和膨胀包层100。用户可根据介质170选用多种已知技术来引入介质170。例如，可将介质170泵送到包层100内或者可将介质170包括在预装载的、加压的管中以在启用时将介质170引入到包层100内。

包层100可包括容纳在包层100内的囊210(其容纳和包括介质170)，以使得囊210的扩张产生包层100的扩张。因此，包层100可被构造为不包括容纳介质170的紧密密封件，并且作为替代，囊210被设计为容纳介质170。应当理解，如果包括囊210，则其应由下述材料来构造，所述材料不显著妨碍光在包层100内的内部透射。

可膨胀和可扩张包层100可包括入口130，所述入口130为用于将介质170引入到包层100内或囊210(如果包括)内的进入点。入口130可为任何类型的开口，所述开口可被设置成封闭的，以将介质170保存在包层100内。例如，入口130可为阀，或者更具体地讲为止回阀。

图1示出了包层100的实施例，所述包层100与光源300一起扩张和膨胀以形成光囊200。在此实施例中，光囊200完全由导光膜150形成。单个光源300被包括在内并且通过AC/DC电源转换器或其它电源进行供电。利用比空气轻的介质170来膨胀图2中的光囊200，以使得光囊200漂浮在空气中，但栓系到电源连接400上。包括止回阀形式的入口130。

在此实施例中，导光膜150成型为中间较厚和端部较薄的楔形形状。导光膜150楔形物的相邻部分彼此进行连接以形成密封件180，从而产生大致球形的光囊200。

形成包层100的膜140还可包括反射膜160。图3、4和5所示的光囊200的实施例包括反射膜160。反射膜160在包层100的内表面120处为至少反射的。因此，来自光源300的光从反射膜160反射并且从光囊200透射穿过导光膜150。相比于不包括反射膜160的实施例，包括反射膜160可增加透射穿过导光膜150的光的量和强度。

反射膜可具有包括镜面反射部件、漫反射部件、或这两者的反射性。在一些示例性实施例中，反射膜为镜面反射器。合适的反射层的实例包括(但不限于)金属反射层(例如，镀银或镀铝的反射镜或反射镜膜)、聚合物反射层(例如，多层聚合物反射膜)、多层无机物膜、涂有漫射涂层的镜面反射器、填充粒子的聚合物膜、填充粒子的中空聚合物膜、和反向散射反射器。

图3至5示出了可扩张和膨胀以形成光囊200的包层100的实施例。在这些实施例中，包层100包括导光膜150和反射膜160。

在图3中，光囊200包括在一定程度上呈球形形状的反射膜160和大致位于平面内的导光膜150。光源300示为位于导光膜150的中心处并且通过电源线进行供电。光从电源进入光囊200。光从反射膜160反射。光的一部分从导光膜150反射，并且一部分从导光膜150透射。导光膜使光沿着大致朝下的方向(如箭头所示)透射出包层。

因此，通过使用单个光源300、反射膜160、和导光膜150，使得从囊200发射的光在导光膜150的表面积上均匀地透射并且沿着大致朝下的一致方向进行透射。

图4示出了类似于图3的光囊200，但导光膜150也呈大致球形形状以使得光囊200的整个形状为球形。在此实施例中，导光膜150的球形形状使得所发射光从囊外向地朝下和朝侧面延伸。

图5示出了类似于图3和4的光囊200，但导光膜150和反射膜160的单独部分保持为呈基本平坦的平面。每个单独的平坦平面部分呈多面多边形，在此情况下呈六边形，并且各个六边形的边缘180彼此进行密封以形成整体球形形状的光囊200。这种构造具有类似于英式足球的构型。与其它实施例一样，包层100内的光从反射膜160进行反射并且通过导光膜150向外透射。

光囊200在其扩张和膨胀形式下可设置成多种形状。例如，光囊200可为球形的、锥形的、或立方形的，或者可呈具有平滑弯曲表面和平坦表面的三维的心形、星形、圆形、方形、矩形、锥形、或圆柱形。光囊200可具有弯曲表面部分和平坦表面部分(如图3所示)，或者可由整体形成球形形状的多个平坦表面构成(如图5所示)。形成光囊200的膜140可具有弹性以拉伸成扩张形状。膜140可预切割成多种形状和构型，以实现扩张的三维形状。膜140可为褶状的，以允许引入介质170时的扩张。

操纵导光膜150的表面积和形状能够控制来自光囊的发射光。因此，导光膜150的尺寸、位置、和构型被设计为满足向外发射的光的所需方向和强度。例如，在图3所示的实施例中，包层100的大部分表面积为反射膜160并且导光膜150呈平坦平面。因此，相比于例如如图1所示的设计(其中包层的基本上全部为导光膜)，通过导光膜150发射的光的强度将相对较大。另外，在图3中，通过导光膜150发射的光为大致朝下的，因为导光膜150呈单个平坦平面。图4可区别于图3所示的实施例，其中在图4中光囊200的总表面积的较大部分为导光膜150并且导光膜150呈弯曲平面。因此，在图4中，通过导光膜150发射的光为朝下的和朝向侧面的。

形成包层的膜140可为弯曲的、平面的、高弹性的、或非弹性的。非弹性被定义为具有小于5％的相对较小量的弹性应变百分比。扩张时的弹性膜将通常提供弯曲表面。非弹性膜可设置成平坦平面构型或者可进行弯曲以设置成弯曲构型。非弹性膜可进行模制或热成形，以形成弯曲膜。应当理解，包层100的一部分可由弹性膜形成，同时其它部分可为非弹性的。通常，导光膜150为非弹性的。然而，任选的反射膜或任选的附加膜可为非弹性的或弹性的。非弹性导光膜150尽管为非弹性的，但可被模制成弯曲形状以实现如图4所示的光囊的弯曲构型。

包层100中的全部或一部分由导光膜150形成。通常，导光膜150占包层100的总表面积的至少10％。在一个实施例中，导光膜150占包层100的总表面积的至少25％，并且在一个实施例中，导光膜150占包层100的总表面积的至少50％。

任选的是，提供反射膜160以产生下述附加优点：最大化通过导光膜150向外透射的光。导光膜150可占包层100的总表面积的至少10％，在一些实施例中占包层100的总表面积的至少25％，并且在一些实施例中占包层100的总表面积的至少50％。

任选的是，可在包层100的构造中包括附加膜。这种膜可为不透明的、透明的、有色的、装饰性的、弹性的、或非弹性的。

如前所述，形成包层100的膜140可被提供为气密的或者仅能够通过内部包含的囊来进行膨胀和扩张，所述囊自身能够容纳介质170。因此，可使用多种技术来将多个膜密封到一起。

在一个实施例中，可通过机械支承件500来悬挂光囊200。例如，在图4所示的实施例中，光囊200包括用于固定光囊200的吊钩。机械支承件可为多种其它固定装置，例如固定和悬挂光囊的吊钩、紧固件、杆。

在另一个实施例中，光囊200能漂浮在空气中。可通过下述方式来实现漂浮：使用比空气轻的气体填充包层、使用例如来自光源的热、使用机械推进器、或者使用这些技术的组合来实现漂浮。无论如何，可需要基于光囊200的整体重量来调整包层100的尺寸和漂浮技术，以实现能够悬浮在空气中的光囊200。

不含介质170的包层100可萎缩到极小的尺寸，以提供高度便携式装置。如果包层包括电池供电电源，则会提高便携性。引入介质170来扩张包层100并且提供光源300来形成其中通过导光膜150发射光的光囊200。

高度便携式包层100允许光囊200用于例如其中有效供电受限但需要光的环境中，例如用于户外照明需要、紧急路边辅助照明、或应急灯指示标。光囊200还可为其中需要导向光的台灯或桌灯的简单、低成本替代形式。

虽然本文显示和描述了本发明的一些具体实施例，但应当理解，这些实施例仅仅是示例性地展示了应用本发明原理时可以设计的许多可能的具体结构。本领域中具备普通技能的人员可根据这些原理在不脱离本发明精神和范围的前提下设计出许多不同结构。因此，本发明的范围不应限于本专利申请中所述的结构，而只应受权利要求的文字所述的结构及其等同结构的限制。

Claims (20)

1.一种可扩张包层，包括形成所述包层的外表面的膜，其中所述膜的至少一部分为导光膜。

2.根据权利要求1所述的包层，其中所述导光膜透射朗伯光的至少20％并且反射朗伯光的至少20％。

3.根据权利要求1所述的包层，其中所述导光膜包括结构化导光膜。

4.根据权利要求1所述的包层，其中所述结构化导光膜包括多个沿同一方向延伸的线性结构。

5.根据权利要求4所述的包层，其中所述线性结构为棱柱。

6.根据权利要求1所述的包层，其中所述导光膜包括反射偏振片。

7.根据权利要求6所述的包层，其中所述反射偏振片为多层的。

8.根据权利要求1所述的包层，其中所述导光膜在所述包层的外表面处呈平坦平面。

9.根据权利要求1所述的包层，其中所述包层的外表面包括所述导光膜的多个平坦平面部分。

10.根据权利要求1所述的包层，其中所述导光膜的至少一部分在所述包层的外表面处呈弯曲平面。

11.根据权利要求1所述的包层，其中所述包层为气密的。

12.根据权利要求1所述的包层，还包括阀，所述阀用于将介质引入所述包层内以扩张所述包层。

13.根据权利要求1所述的包层，还包括位于所述包层内的囊，所述囊为气密的以用于扩张所述包层。

14.根据权利要求1所述的包层，其中所述膜的至少一部分为反射膜。

15.根据权利要求14所述的包层，其中所述反射膜的反射部分位于所述包层的内表面处。

16.根据权利要求14所述的包层，其中所述导光膜设置为与所述反射膜相对。

17.根据权利要求14所述的包层，其中所述包层的表面积的至少25％为所述反射膜。

18.根据权利要求14所述的包层，其中所述包层的表面积的至少25％为所述导光膜。

19.根据权利要求1所述的包层，还包括光源。

20.一种可扩张包层，包括：

膜，所述膜形成所述包层的外表面，其中所述膜的至少一部分为导光膜并且所述膜的至少一部分为反射膜，所述导光膜透射朗伯光的至少20％和反射朗伯光的至少20％；

光源，所述光源用于将光引入到所述包层内。

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