CN105051453A - 远程照明光导管 - Google Patents

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CN105051453A CN201480017727.9A CN201480017727A CN105051453A CN 105051453 A CN105051453 A CN 105051453A CN 201480017727 A CN201480017727 A CN 201480017727A CN 105051453 A CN105051453 A CN 105051453A
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瓦迪姆·N·萨瓦蒂夫
迈克尔·A·梅斯
戴维·G·弗赖尔
安东尼·J·皮耶卡尔奇克
奥德蕾·A·舍曼
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Abstract

本公开描述了导管式照明系统的光递送和分布部件，所述导管式照明系统具有包括至少一个弯曲部分的横截面和远程光源。所述递送和分布系统(即，光导管和光导管提取器)可以有效地发挥作用，其中任何光源(480)递送的光能够基本上准直于所述光导管(410)的所述纵向轴线(405)并且在所述光导管的入口上也优选地基本是均匀的。包括多个平行的脊状微观结构的转向膜(450)拦截和重新导向离开所述光输出区域的光线。所述光导管(410)是中空的并包括尺寸可沿所述纵向轴线(405)变化的光透射区域(430)。

Description

远程照明光导管
背景技术
可见光的传送可以使用镜内衬导管或利用全内反射的较小实心纤维。镜内衬导管包括如下优点：横截面积大且数值孔径大(允许较大的通量，而聚集较少)、传播介质(即，空气)稳固且透光从而使得衰减较低且寿命较长、以及传送的每单位光通量重量可能较低。
在一些应用中，例如当封装件包含对温度敏感的环境或包括必须与电源和发热体隔离的易燃或易爆材料时，光源在封装件内部的物理布局会变得不利。镜内衬导管能够使远程生成的光传送到内部环境。
发明内容
本公开描述了导管式照明系统的光递送和分布部件，该导管式照明系统具有包括至少一个弯曲部分的横截面和远程光源。递送和分布系统(即，光导管和光导管提取器)可以有效地发挥作用，其中任何光源递送的光能够基本上准直于光导管的纵向轴线并且在光导管的入口上也基本是均匀的。在一个方面，本公开提供了一种包括中空的光导管的照明元件，该中空的光导管具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面。中空的光导管的内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域，该光透射区域从接近第一端部的第一位置到接近第二端部的第二位置对向与纵向轴线垂直的输出角。照明元件还包括邻近光输出区域设置的转向表面，该转向表面具有多个平行的脊状微观结构，每个该脊状微观结构具有邻近中空的光导管的内部的顶点，其中穿过中空的光导管传播的与光透射区域相交的光线离开中空的光导管，并由垂直于多个平行的脊状微观结构的转向平面内的转向表面重新导向。
在另一方面，本公开提供封装件，其包括内部空间、设置在内部空间中的照明元件和设置在内部空间的外部的第一光源。照明元件包括中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面。中空的光导管的内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域和邻近光输出区域设置的转向表面。转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个平行的脊状微观结构具有邻近中空的光导管的内部表面的顶点。光透射区域对向与纵向轴线垂直的从接近第一端部的第一位置变化到接近第二端部的第二位置的输出角，并且转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个平行的脊状微观结构具有邻近中空的光导管的内部表面的顶点。第一光源邻近第一端部，能够在纵向轴线的准直半角内将第一光射入中空的光导管中，其中穿过中空的光导管传播的与光透射区域相交的光线离开中空的光导管，并由垂直于平行脊状微观结构的转向平面内的转向表面重新导向。
在又一方面，本公开提供冷藏封装件，其包括内部空间；可见光透明的观察口；设置在内部空间中的照明元件；和设置在内部空间外部的第一光源。照明元件包括中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；中空的光导管的内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域，该光透射区域对向与纵向轴线垂直的从接近第一端部的第一位置变化到接近第二端部的第二位置的输出角；和邻近光输出区域设置的转向表面，该转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个平行的脊状微观结构具有邻近中空的光导管内部表面的顶点。第一光源邻近第一端部并能够在纵向轴线的准直半角内将第一光射入中空的光导管中，其中穿过中空的光导管传播的与光透射区域相交的光线离开中空的光导管，并由垂直于多个平行的脊状微观结构的转向平面内的转向表面重新导向。
上述发明内容并非旨在描述本发明所公开的每个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明示例性实施例。
附图说明
整个说明书应参考附图，在附图中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：
图1A-图1C示出了照明元件的透视示意图；
图2A示出了照明元件的分解透视示意图；
图2B示出了照明元件的透视示意图；
图3A-图3D示出了照明元件的剖视示意性实施例；
图4A示出了远程照明光导管的示意性剖视纵视图；
图4B-图4D示出了通过图4A的不同横截面的示意图；
图5示出了照明元件的剖视示意性实施例；并且
图6示出了封装件的透视示意图。
附图不一定是按照比例绘制的。附图中使用的类似的附图序号指示类似的部件。然而，应当理解，在给定的附图中使用序号指示部件并非意图限制另一个附图中用相同序号标记的部件。
具体实施方式
由于多种原因，可能并不期望将光源放置于照明空间内或靠近其表面的位置，例如：对光源和/或维护光源的人员产生不利影响，例如位于受热的空间、放射、噪音、潮湿/有湿气空间、溶剂蒸汽；天气因素包括日光、风、粉尘、极端温度、腐蚀，和盐；生物因素诸如寄生虫、小虫、花粉，和植被；人类行为诸如监狱、精神病医院行为、公共场所和运输工具中(体育场、运输工具、学校、街道)的人为破坏。在一些情况下，包括进入照明空间维修/更换光源的人员的不期望的访问的访问控制可具有一定的影响，原因诸如外科病房的清洁、工业无尘室、食品制备、良好操作规范和良好实验室管理规则；生物安全相关因素；安全和安保限制访问；法规限制空间；限高区域；和成本限制访问，包括通过将光源安置于可以容易而快速地接近的位置而节省的时间。在一些情况下，可存在与光源本身相关联的物理因素，包括例如冷冻或冷却空间中不希望的与发光有关的发热；无菌源或洁净空间；来自风扇的噪音/气流/冷却液溢出等等。光源与照明空间的隔离可以通过放置物理屏障、距离或通过两者的组合实现。
本公开描述了导管式照明系统的光递送和分布部件，该系统具有包括至少一个弯曲部分的横截面和光源。递送和分布系统(即，光导管和光导管提取器)可以有效地发挥作用，其中任何光源递送的光能够基本上准直于光导管的纵向轴线并且在光导管的入口上也基本是均匀的。
在以下说明中参考附图，附图形成说明的一部分并且其中由例证的方式示出。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，设想并可进行其他实施例。因此，以下详细说明不被认为具有限制性意义。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的所有表达特征尺寸、量和物理特性的数值在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员使用本文所公开的教导内容寻求获得的期望性能而变化。
除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖具有复数形式的实施例。除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。
空间相关的术语包括但不限于“下面”、“上面”、“在...下面”、“在...之下”、“在...之上”和“在顶部”，如果在本文中使用，则用于便于描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了图中描述的或本文所述的具体方向外，这些空间相关术语涵盖装置在使用或操作时的不同方向。例如，如果图中所描绘的对象翻过来或翻转过来，那么先前描述的在其他元件之下或下面的部分就在这些其他元件之上。
如本文所用，例如当元件、部件或层描述为与另一元件、部件或层形成“一致界面”，或在另一元件、部件或层“上”、“连接到”、“耦合到”或“接触”另一元件、部件或层，其意为直接在...之上，直接连接到，直接耦合到或直接接触，或例如居间的元件、部件或层可能在特定元件、部件或层之上，或连接到、耦合到或接触特定元件、部件或层。例如当元件、部件或层被称为“直接在另一元件上”、“直接连接到另一元件”、“直接与另一元件耦合”或“直接与另一元件接触”时，则没有居间的元件、部件或层。
在一个方面，本公开提供了光传送元件和包括光导管的照明元件，该光导管具有纵向轴线、垂直于纵向轴线的光导管横截面、限定腔的反射内部表面、和外部表面。照明元件还包括设置于反射内部表面的空隙，该反射内部表面限定光可以由此离开腔的光输出表面；和邻近光输出表面和腔外部设置的转向膜，转向膜具有平行的棱镜微观结构，每个平行的棱镜微观结构具有邻近光导管的光输出表面的顶点。
反射内部表面的中的空隙可被构造成各种形状和尺寸，包括但不限于：多个空隙，每个空隙的特征尺寸比导管横截面的最小尺寸小至少四倍；一个或多个空隙，其尺寸大于导管横截面最小尺寸的四分之一但小于照明元件沿其纵向轴线的尺寸；或者包括每种至少之一的组合。
下文中“光传送元件”和“照明元件”之间的区别在于光传送元件中的光输出表面的面积占由反射表面限定的腔的内部表面总面积的不超过2％；相比之下，照明元件中的光输出表面的面积占由反射表面限定的腔的内部表面总面积的超过2％。
照明元件还可包括导向膜，该导向膜具有邻近转向膜并背对光输出表面的多个脊，每个脊平行于纵向轴线并被设置成折射来自转向膜的入射光线，其中穿过光输出表面离开腔的光线由垂直于光导管横截面的第一平面内的转向膜重新导向，并且由平行于光导管横截面的第二平面内的导向膜再次重新导向。转向膜、导向膜和多个空隙构造在例如以下专利中进一步描述：名称为“CURVEDLIGHTDUCTEXTRACTION”(弯曲的光导管提取)(代理人案卷号70224US002，提交于2012年10月30日)的共同未决的美国专利申请序列号61/720,124，以及名称为“RECTANGULARLIGHTDUCTEXTRACTION”(矩形光导管提取)(代理人案卷号70058US002，也提交于2012年10月30日)的61/720,118，这两个专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
镜内衬光导管可以使用任何合适的镜，包括例如金属或金属合金、带金属或金属合金涂层的膜、有机或无机介电膜叠堆，或它们的组合。在一些情况下，镜内衬光导管仅可以通过使用诸如3M光学膜(包括诸如VikuitiTMESR膜的镜膜)的聚合物多层干涉反射器而得以实现，上述光学膜在光的整个可见光谱上具有大于98％的镜面反射率。已被广泛接受的是，LED照明可最终取代用于远程照明应用的绝大部分白炽灯、荧光灯、金属卤素灯和钠蒸汽灯具。其中一个主要推动力是LED与这些其他光源的投影照明效率的对比。利用LED照明的一些挑战包括(1)降低照明设备发出的最大亮度使其远低于LED发出的亮度(即，消除炫光)；(2)提升灯具中每个LED光源发出的光在亮度均衡性上的表现(即，提升混色并降低设备分级要求)；(3)保持LED光源的小的集光率以控制照明设备发出的亮度的角分布(即，保持定向控制的可能性)；(4)在LED性能快速发展的情况下避免照明设备的迅速落后(即，有利于LED的更新，而无需更换照明设备)；(5)有利于让不精于光学设计的用户进行照明设备定制(即，提供模块化构架)；以及(6)管理LED产生的热通量，以便在不增加额外重量、成本或复杂程度的前提下稳定地实现其既定性能(即，提供有效、低重量和低成本的热管理)。
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(1)–(5)(第6项挑战涉及LED照明元件的特定设计)：
(1)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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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100b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(未示出)的传送和混合。
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。
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。
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。
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θ0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。
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。
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0.5mm至约5mm，或约0.5mm至约3mm，或约1mm至约2mm之间。
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-DUCTEXTRACTION”(可转换光导管提取)的美国专利公开US2012-0057350中有所描述。
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、激光切割、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。
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“HighEfficiencyOpticalDevices”(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“InternallyPatternedMultilayerOpticalFilmsusingSpatiallySelectiveBirefringenceReduction”(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WO2010075357(Merrill等人)中有所描述。
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，以在减少或消除原有光学双折射的材料中产生松弛，而且为足够低，以保持膜内的层结构的物理完整性。双折射的减小可以为部分减小，或其可以为完全减小，在此情况下，使第一区域中为双折射的内部层变成第二区域中的光学各向同性的层。在示例性实施例中，至少部分地通过将光或其他辐射能量选择性地递送至膜的第二区域来实现选择性加热。
在一个具体实施例中，转向膜250可以是微观结构膜，诸如可得自3M公司的VikuitiTM图像引导膜。转向膜250可以包括多个平行的脊状微观结构形状，或一个以上的不同的平行的脊状微观结构形状，诸如具有用于沿不同方向引导光线的各种夹角，如在别处所述。
在一个具体实施例中，每个顶点254可以紧邻外部表面214；然而，在一些情况下，每个顶点254也可以通过间隔距离(未示出)与外部表面214分开。转向膜250被定位成拦截和重新导向离开光输出区域240的光线。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具有位于多个平行的脊状微观结构252的平面之间的夹角，该夹角可以从约30度至约120度，或从约45度至约90度，或从约55度至约75度变化，以重新导向入射到微观结构上的光线。在一个具体实施例中，夹角的变化范围介于约55度至约75度之间，并且穿过光输出区域240离开的部分准直光束220被转向膜250重新导向为离开纵向轴线205。
图2B示出了根据本公开的一个方面的图2A的照明元件200的透视示意图。图2B中示出的透视示意图可用于进一步描述照明元件200的各个方面。图2B中所示的元件210-250中的每一个元件对应于图2A中所示的此前已描述的类似标记元件210-250。例如，图2B所示的光导管210对应于图2A所示的光导管210，等等。在图2B中，包括外部表面214的光导管210的横截面218垂直于纵向轴线205，并且第一平面260穿过纵向轴线205而转向膜250垂直于横截面218。以类似的方式，第二平面265平行于横截面218并且垂直于第一平面260和转向膜250两者。如本文所述，横截面218通常包括弯曲的光输出区域240；在一些情况下，如在别处所描述的那样，光输出区域240包括平坦表面光导管的圆形横截面、椭圆形横截面或的弧形区域的一部分。一些典型的横截面图形的实例包括圆形、椭圆形、多边形、闭合不规则曲线、三角形、正方形、矩形或其他多边形形状。
在一些实施例中，照明元件200还可包括邻近转向膜250设置的多个导向元件(未示出)，使得转向膜250定位在导向元件和光导管210的外部表面214之间。导向元件被设置成拦截离开转向膜250的光线并且进一步沿径向方向(即，沿第二平面265内的方向)提供光线的角展度，例如在名称为“RECTANGULARDUCTLIGHTEXTRACTION”(矩形导管光提取)的美国临时专利申请序列号61/720,118(代理人案卷号70058US002，提交于2012年10月30日)中有所描述。
图3A-图3D示出了根据本公开一个方面的第一照明元件到第四照明元件300a、300b、300c和300d的横截面示意性实施例。如在别处所描述的那样，第一照明元件到第四照明元件300a,300b,300c和300d中的每一个分别包括纵向轴线305a,305b,305c,305d；光透射区域330a,330b,330c,330d；和输出角输出角中的每一个垂直于相应的纵向轴线305a,305b,305c,305d测量，并且代表穿过光透射区域330a,330b,330c,330d离开光导管310的光线的径向角展度。
在图3A中，光导管310通过将转向膜350a卷绕成圆筒而形成，使得多个平行的脊状微观结构352a朝向内侧，并且定位卷绕的内反射器膜312a，诸如位于圆筒内的ESR膜。
在图3B中，光导管310通过将转向膜350b围绕诸如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯或玻璃管的透明管314b卷绕成圆筒而形成，使得多个平行的脊状微观结构352b朝向内侧，并且定位卷绕的内反射器膜312b，诸如位于圆筒内的ESR膜。
在图3C中，光导管310通过将转向膜350c围绕位于光透射区域330c中的透明管314c卷绕而形成，使得多个平行的脊状微观结构352c朝向内侧，并且定位卷绕的内反射器膜312c，诸如位于圆筒内的ESR膜。透明管314c可为任何合适的透明材料，诸如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯或玻璃管。
在图3D中，光导管310通过将转向膜350d卷绕成圆筒并将该卷绕的圆筒放入透明管314d中而形成，使得多个平行的脊状微观结构352d朝向内侧，并且定位卷绕的内反射器膜312d，诸如位于转向膜350d内的ESR膜。透明管314d可为任何合适的透明材料，诸如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯或玻璃管。在一些情况下，如在别处所描述的那样，图3D所示的构造可为优选的，因为这种构造最适用于气密封照明元件300d，方法是将密封端附接到光导管310上。
图4A示出了根据本公开一个方面的远程照明光导管401的示意性剖视纵视图。远程照明光导管401包括光发射器402和照明元件400。光发射器402包括安装在热提取元件482上的光源480，和光准直光学元件484。如在别处所描述的那样，照明元件400包括光导管410，该光导管具有纵向轴线405、内部反射表面412、第一端部415、相反的第二端部417，和光透射区域430。如在别处所描述的那样，相反的第二端部417可包括用于反射光线的任选的反射器418，或其可为透明的，使得第二光发射器(未示出)可用于将光线入射进光导管410。
照明元件400还包括转向膜450，其具有向内朝向纵向轴线405并且邻近光透射区域430设置的多个平行的脊状微观结构452。光源480通常可为LED，其发射光481穿过光准直光学元件484并使其作为部分准直光束420进入光导管410的第一端部415，该部分准直光束具有中心光线422、边界光线424和准直角θ0。与光透射区域430相交的光线被转向膜450转向并且作为输出光线470离开照明元件400，该输出光线具有中心输出光线472、边界光线474和准直角θ1。如在别处所描述的那样，光透射区域430的尺寸可沿纵向轴线405改变，图4B-图4D示出了照明元件400的横截面。
在一个具体实施例中，部分准直光束420包括光锥，其具有从中心光线422的在输入光发散角θ0(即，准直半角θ0)内的传播方向。部分准直光束420的发散角θ0可以对称地分布在围绕中心光线422的锥体中，其也可以不对称地分布。在一些情况下，部分准直光束420的发散角度θ0的范围可以介于约0度至约30度，或约0度至约25度，或约0度至约20度，或甚至约0度至约15度之间。在一个具体实施例中，部分准直光束420的发散角θ0可为约23度。
部分准直的光线沿着光导管410的纵向轴线405的方向射入光导管410的内部。在一些情况下，光导管的打孔反射内衬(例如，打孔3M增强镜面反射器(ESR)膜)在光透射区域430中对光导管410加内衬。在打孔之间照射到ESR的光线发生镜面反射并且在与入射光方向相同的锥内返回到光导管。一般来讲，ESR的反射内衬对大多数可见波长的光具有至少98％的反射率，其中反射光中不超过2％的反射光被导向为偏离镜面反射方向超过0.5度。照射到打孔内的光线穿过ESR而不改变方向。(需注意，假定ESR的平面内的打孔的尺寸相对于其厚度要大，使得几乎没有光线照射到打孔的内边缘。)光线照射到打孔以及由此离开光导管的概率与打孔ESR的局部开口面积百分比成比例。因此，光线从光导管的提取比率可以通过调节该开口面积百分比进行控制。
圆周方向的半角相当于光导管内的准直半角。纵向方向的半角大约是光导管内的半角的一半；即，只有紧邻ESR内部的一半方向有机会穿过打孔离开。因此，沿所需方向对光线进行导向的精确性随光导管内半角的减小而增大。
穿过打孔的光线随后遇到棱镜转向膜。光线以基本平行于转向膜平面和垂直于棱镜轴线的方向照射到转向膜的棱镜上，光线从该法线的入射分散度由光导管内的准直决定。这些光线的大部分穿过遇到的第一棱镜面折射进入膜，然后通过相对的表面进行全内反射(TIR)，最后折射穿过膜的底部。在垂直于光导管的轴线的传播方向没有净变化。沿着光导管的轴线的方向的净变化可以容易地通过转向膜棱镜材料的折射率和棱镜的夹角计算出来。一般来讲，选择这些来计算以膜的下法线为中心的透射的角分布。由于大部分光线被透射，因此极少有光线返回到光导管，这有利于光导管内的准直维护。
如果需要，穿过转向膜的光线可于之后遇到任选的去准直膜或板(也称为导向膜)，如在名称为“RECTANGULARDUCTLIGHTEXTRACTION”(矩形导管光提取)的美国临时专利申请序列号61/720,118(代理人案卷号70058US002，提交于2012年10月30日)中有所描述。遇到导向膜的光线基本上垂直于膜的平面照射到该膜的结构化表面上。大部分穿过结构化表面的光线按照该结构的局部坡度确定的方向折射，并且穿过底部表面。对于这些光线而言，在沿着光导管的轴线传播的方向上没有净变化。垂直于轴线的方向上的净变化取决于折射率和结构表面坡度的分布。导向膜结构可以是光滑的弯曲表面诸如圆筒状或非球面脊状透镜，或可以是分段的平面，诸如以接近光滑的弯曲透镜结构。一般来讲，选择导向膜结构，以在与光导管的多个距离处产生的相对于发射表面的交叉导管尺寸较大的目标表面上形成指定的亮度分布。同样，由于大部分光线被透射，因此极少有光线返回到光导管，从而在光导管内保持准直。
在很多情况下，转向膜和导向膜(如果有)可以使用透明支撑板或环绕光导管的管(取决于光导管构造)。在一个具体实施例中，透明支撑件可被层合至最外侧的膜部件，并且可以包括涂覆在最外侧表面的抗反射涂层。层合和AR涂覆两者提高了透过性并降低了最外侧部件的反射性，从而提高了照明系统的总体效率，并且更好地保持了光导管内的准直。
图4B-图4D示出了根据本公开一个方面的穿过图4A的不同横截面的示意图，其中沿与纵向轴线405垂直的方向而对向的输出角从位置4B的增大到位置4C的并增大到位置4D的
与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452对应的顶点具有位于多个平行的脊状微观结构452的平面之间的夹角，该夹角可以从约30度至约120度，或从约45度至约90度，或从约55度至约75度变化，以重新导向入射到微观结构上的光线。在一个具体实施例中，夹角的范围介于约55度至约75度之间，并且穿过光透射区域430x,430y,430z离开的部分准直光束被转向膜450重新导向为远离纵向轴线405。部分准直光束的重新导向部分作为部分准直输出光束470x,470y,470z离开，该部分准直输出光束具有中心光线472x,472y,472z和输出准直半角θx,θy,θz并从纵向轴线405以纵向角(即，沿着包含纵向轴线和中心光线472x,472y,472z的平面的纵向轴线的垂直方向测量的角度)导向。在一些情况下，输入准直半角θ0和输出准直半角θx,θy,θz可以是相同的，而且保持光的准直。与纵向轴线形成的纵向角可以从约45度至约135度，或从约60度至约120度，或从约75度至约105度变化，或可为约90度，具体取决于微观结构的夹角。
可以容易地推导出公式，所述公式形成提取的亮度的角分布的大致分析模型的基础，以及以下的依据：光导管内准直的半角、转向膜的折射率和夹角、和任选的去准直膜的折射率和斜坡分布。主要路径以外的光线路径的入射，弯曲的光提取器内的树脂、基材和支撑板之间的折射率的细微差别，这些部件内吸收的可能性，以及其他特征的存在，诸如支撑板上的AR涂层都可以通过光度射线追踪模拟进行评估。只要部件及其组件的描述是准确的，则良好执行模拟的预测结果基本上是准确的。
一般来讲，由于通常情况下光线锥内的照射到空隙的仅一半的光线将离开光导管，因此穿过本文所公开的任何照明元件的沿着导管方向的发射光半角大约是光导管内的准直半角的一半。在一些情况下，可能希望在不改在交叉导管的方向上发射的角分布的情况下在增大在沿导管的方向上的半角。增大在沿导管的方向上的半角将使发射表面的节段变长，这在实质上有利于目标表面上的任何点处的照明。这可以依次减小由靠近表面的对象投射的阴影的发生率，并且可以降低入射到表面上的最大亮度，从而降低炫光的可能性。普遍不被接受的是仅通过增加光导管内的半角来增加沿光导管的半角，因为这将改变交叉导管的分布并最终降低交叉导管控制的精确性。
例如，对于折射率为1.6的69度转向棱镜而言，沿导管的分布大致以法线为中心。它以夹角小于69度的小的向后部件(相对于光导管内的传播方向)的方向和夹角大于69度的向前部件的方向为中心。因此，由具有多个夹角(包括一些小于69度和一些大于69度的夹角)的棱镜组成的转向膜可以产生大致以法线为中心的沿导管的分布，但是具有比完全由69度棱镜组成的膜更大的沿导管的半角。
图5示出了根据本公开的一个方面的具有弯曲的光输出区域580的照明元件500的横截面示意性实施例。在图5中，照明元件500包括矩形光导管510，其具有纵向轴线515、反射内部表面512和弯曲的光输出区域580。如在别处所描述的那样，弯曲的光输出区域580包括光透射区域530。转向膜550邻近光透射区域530设置。输出角垂直地对向纵向轴线515并表示离开矩形光导管510的光线的角展度。沿着与光透射区域530相交的纵向轴线515的方向传播的部分准直光线作为部分准直光线570离开矩形光导管510，该部分准直光线具有中心光线572、边界光线574和准直角θ1。中心光线572通常沿垂直于转向膜550的方向离开。应当理解，矩形光导管510代表各种横截面形状，包括平面部分，并且也旨在代表其他设想的具有平面部分的光导管横截面，包括三角形、矩形、正方形、五边形等横截面。
图6示出了根据本公开的一个方面的封装件601的示意性透视图。封装件601可以是在别处描述的任何封装件，其可由于具有远程照明光源而受益。在一个具体实施例中，封装件601可以是冷藏封装件601，诸如饮料冷却器690，其具有温控式内部空间692、门694和用于控制内部空间692温度的制冷单元696。冷藏封装件601可以包括用于观察内部的内容物的一个或多个透明观察板，诸如位于门694中的可见光透明口。可以放置一个或多个远程照明光导管来照明内部空间692，诸如被示出为安装于门694内的第一远程照明光导管600a和第二远程照明光导管600b。应当理解，可以使用任何所需数量的远程照明光导管来照明内部空间692，并且可将其放置在封装件601的任何所需的位置和任何所需的方向，包括例如水平、垂直、对角等等。第一远程照明光导管600a和第二远程照明光导管600b分别包括第一对光源602a,602b和第二对光源602c,602d，所述光源被安装为使得每个光源均位于内部空间692的外部。这样，如在别处所描述的那样，第一部分准直输出光670a，和第二部分准直输出光670b可以照明内部空间692。
实例
实例1：饮料冷却器照明器。
远程导管式照明系统被构造成用于照亮“饮料贩卖机”(“merchandiser”)的货架上的商品，“饮料贩卖机”(“merchandiser”)是用于零售环境的具有透明前门的饮料冷却器的商品名。当前可用的饮料贩卖机使用设置在冷却室中的大约几百个LED的阵列。测量结果表明LED阵列消耗约34瓦的电功率，其中大部分电功率在冷却器内作为热量被耗散。另外的能量消耗与从冷却室中移除LED产生的热量的需求相关联。该“能量重负”通常用性能系数(或COP)来量化，对于当前可用的冷却器而言，其典型地介于2和6之间(即，一瓦特运行冰箱的电能移除2到6瓦特冷藏室中产生的热能)。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。
比较例
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条LED带。该带为具有LED电路的模块化电路板，其用板到板连接器或板到线连接器连接。每个LED电路包括串联成串连接的6个LED和两个电阻器。将串联的串并联，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。该49个电路并联连接到生成24V驱动电压的电源上。
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0.162W。LED消耗的总能量为0.558W，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光带所消耗的测量总功率为33.8W。
该冷却器的COP值被设置为约1，因此系统(热泵和其他部分)消耗1W能量以将冷却室内部的1W热量移除到环境中。因此，系统消耗附加的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用来移除冷却器内部光能生成的热量，这提供了约60W的能量预算的基线。
远程照明能量使用
通过在散热器上放置额定电功率为10瓦的CreeXM-LLED(购自北卡罗来纳州莫里斯维的克里公司(Cree,Inc.,MorrisvilleNC))来组装光引擎。准备总共四个此类光源，每个光源的驱动功率为约3瓦特。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。
通过将剪切的高反射多层膜(VikuitiTMESR，购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN))插入压铸丙烯酸类树脂管内制造两个光导管，每个光导管的长度为约60cm，外径为1英寸(2.54cm)而内径为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顶点夹角为69度的三角形棱镜的阵列，其中棱镜沿导管横截面的切线设置，顶点向内。具有准直仪的两个光引擎被附接到每个导管的端部，总共四个光引擎用来照明冷却器。
ESR膜被剪切为使得在插入丙烯酸类树脂管内部时，形成被截顶的钻石形状的光输出表面，与图1B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)为约45度。光传送区域(即，元件142和144)离每个对应端部的跨距为约0cm。
中点开口被设计成小于或等于总内部导管周长的四分之一，因此限定了不大于90度的输出角。该条件由应用的几何结构限定，其中来自导管的光落在冷却器空间门的边缘上，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饮料贩卖机货架上的商品，所以来自导管的光输出没有照射在冷却器的内壁上，也没有穿过玻璃落到观察窗上。
所述系统提供与比较例相似的均匀度和亮度，它仅使用每个驱动功率为～3W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电路产生的热量而消耗能量。这样，照明冷却器的总能量预算为12W。
在一些情况下，特别是当使用光导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，而4个LED的热负荷将添加到总能量预算中。一般来讲，驱动电路递送给XM-LLED(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，在冷却器中产生约9W的热能。假设冷却器的COP为约1，则消耗约9W以消除冷却器内部产生的这种热。在这种情况下，总能量节约从48W降至约39W。
以下为本公开的实施例的列表。
项目1为照明元件，包括：中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；该中空的光导管的内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域，该光透射区域从接近第一端部的第一位置到接近第二端部的第二位置对向与纵向轴线垂直的输出角；和邻近光输出区域设置的转向表面，该转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个平行的脊状微观结构具有邻近中空的光导管的内部的顶点，其中穿过中空的光导管传播的与光透射区域相交的光线离开中空的光导管，并由垂直于多个平行的脊状微观结构的转向平面内的转向表面重新导向。
项目2为项目1的照明元件，其中内部表面包括选自金属、金属合金、介电膜叠堆或它们的组合的光反射表面。
项目3为项目1或项目2的照明元件，还包括定位成靠近第一端部的能够将第一光射入中空的光导管中的第一光源。
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大。
项目5为项目1至项目4的照明元件，其中输出角的范围从第一位置处的约0度增大到第二位置处的约90度。
项目6为项目1至项目5的照明元件，还包括定位成靠近第二端部的能够将第二光射入中空的光导管中的第二光源，并且其中输出角从第一位置到中点位置增大并从中点位置到第二位置减小。
项目7为项目6的照明元件，其中输出角的范围从第一位置处的约0度增大到中点位置处的约90度，然后从中点位置的约90度减小到第二位置的约0度。
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、位于第二端部和第二位置之间、或位于第一端部和第一位置之间以及位于第二端部和第二位置之间的光传送区域。
项目9为项目1至项目8的照明元件，其中多个平行的脊状微观结构中的每个脊状微观结构基本上垂直于纵向轴线取向。
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。
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。
项目12为项目11的照明元件，其中转向膜的相反的主表面邻近中空的光导管的内部表面。
项目13为项目1至项目11的照明元件，其中多个平行的脊状微观结构中的每个平行脊状微观结构邻近中空的光导管的外部表面。
项目14为项目1至项目11的照明元件，其中多个平行的脊状微观结构中的每个平行的脊状微观结构紧邻中空的光导管的外部表面。
项目15为项目1至项目14的照明元件，其中光线在纵向轴线的准直半角内的光导管传播方向上传播，并在与光导管传播方向不同的离开传播方向上离开。
项目16为项目1至项目15的照明元件，其中弯曲的横截面包括圆形、卵形、椭圆形、弧形或它们的组合。
项目17为项目1至项目16的照明元件，其中多个平行的脊状微观结构中的至少两个平行的脊状微观结构的顶点具有相同的顶角。
项目18项为项目1至项目17的照明元件，其中中空的光导管与周围环境密封隔离。
项目19为封装件，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：中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；中空的光导管的内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域，该光透射区域对向与纵向轴线垂直的从接近第一端部的第一位置变化到接近第二端部的第二位置的输出角；邻近光输出区域设置的转向表面，该转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个平行的脊状微观结构具有邻近中空的光导管的内部表面的顶点；以及设置在内部空间的外部并邻近第一端部的第一光源，其能够在纵向轴线的准直半角内将第一光射入中空的光导管中，其中穿过中空的光导管传播的与光透射区域相交的光线离开中空的光导管，并由垂直于多个平行的脊状微观结构的转向平面内的转向表面重新导向。
项目20为项目19的封装件，其中内部空间是温控式的。
项目21为项目19或项目20的封装件，还包括定位成靠近第二端部并在内部空间的外部的第二光源，其能够将第二光射入中空的光导管中，并且其中输出角从第一位置到中点位置增大并从中点位置到第二位置减小。
项目22为项目19至项目21的封装件，其中中空的光导管与周围环境密封隔离。
项目23为冷藏封装件，包括：内部空间；可见光透明的观察口；设置在内部空间中的照明元件，该照明元件包括：中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；中空的光导管的内部表面包括邻近光输出区域的光透射区域，光透射区域对向与纵向轴线垂直的从接近第一端部的第一位置变化到接近第二端部的第二位置的输出角；邻近光输出区域设置的转向表面，该转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个平行的脊状微观结构具有邻近中空的光导管的内部表面的顶点；以及设置在内部空间的外部并邻近第一端部的第一光源，其能够在纵向轴线的准直半角内将第一光射入中空的光导管中，其中穿过中空的光导管传播的与光透射区域相交的光线离开中空的光导管，并由垂直于多个平行的脊状微观结构的转向平面内的转向表面重新导向。
项目24为项目23的冷藏封装件，其中可见光透明的观察口包括带窗户的门。
项目25为项目23或项目24的冷藏封装件，其中中空的光导管与周围环境密封隔离。
除非另外指明，否则说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理性能的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员使用本文所公开的教导内容寻求获得的期望性能而变化。
本文中所引用的所有参考文献和出版物均明确地以全文引用方式并入本文中，但它们可能会与本发明直接冲突的部分除外。虽然本文已经示出和描述了一些具体实施例，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可用多种替代和/或等同实现方式来代替所示出和描述的具体实施例。本申请旨在涵盖本文讨论的特定实施例的任何改编和变型。因此，本发明旨在仅受以下权利要求书及其等同内容的限制。

Claims (25)

1.一种照明元件，包括：
中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；
所述中空的光导管的内部表面，其包括邻近所述光输出区域的光透射区域，所述光透射区域从接近所述第一端部的第一位置到接近所述第二端部的第二位置对向与所述纵向轴线垂直的输出角；和
邻近所述光输出区域设置的转向表面，所述转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个所述平行的脊状微观结构具有邻近所述中空的光导管的所述内部表面的顶点，
其中穿过所述中空的光导管传播的与所述光透射区域相交的光线离开所述中空的光导管，并由垂直于所述多个平行的脊状微观结构的转向平面内的所述转向表面重新导向。
2.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述内部表面包括选自金属、金属合金、介电膜叠堆或它们的组合的光反射表面。
3.根据权利要求1所述的照明元件，还包括定位成靠近所述第一端部的能够将第一光射入所述中空的光导管中的第一光源。
4.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述第二端部包括反射器，并且所述输出角从所述第一位置到所述第二位置增大。
5.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述输出角的范围从所述第一位置处的约0度增大到所述第二位置处的约90度。
6.根据权利要求1所述的照明元件，还包括定位成靠近所述第二端部的能够将第二光射入所述中空的光导管中的第二光源，并且其中所述输出角从所述第一位置到中点位置增大并从所述中点位置到所述第二位置减小。
7.根据权利要求6所述的照明元件，其中所述输出角的范围从所述第一位置处的约0度增大到所述中点位置处的约90多度，并且从所述中点位置处的约90度减小到所述第二位置处的约0度。
8.根据权利要求1所述的照明元件，还包括位于所述第一端部和所述第一位置之间、位于所述第二端部和所述第二位置之间、或位于所述第一端部和所述第一位置之间以及位于所述第二端部和所述第二位置之间的光传送区域。
9.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述多个平行的脊状微观结构中的每个平行的脊状微观结构取向成基本上垂直于所述纵向轴线。
10.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述内部表面包括转向表面。
11.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述转向表面包括转向膜的主表面。
12.根据权利要求11所述的照明元件，其中所述转向膜的相反的主表面邻近所述中空的光导管的所述内部表面。
13.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述多个平行的脊状微观结构中的每个平行的脊状微观结构邻近所述中空的光导管的外部表面。
14.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述多个平行的脊状微观结构中的每个平行的脊状微观结构紧邻所述中空的光导管的外部表面。
15.根据权利要求1所述的照明元件，其中光线在所述纵向轴线的准直半角内的光导管传播方向上传播，并在与所述光导管传播方向不同的离开传播方向上离开。
16.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述弯曲的横截面包括圆形、卵形、椭圆形、弧形或它们的组合。
17.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述多个平行的脊状微观结构中的至少两个平行的脊状微观结构的所述顶点具有相同的顶角。
18.根据权利要求1所述的照明元件，其中所述中空的光导管与周围环境密封隔离。
19.一种封装件，包括：
内部空间；
设置在所述内部空间中的照明元件，所述照明元件包括：
中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；
所述中空的光导管的内部表面，其包括邻近所述光输出区域的光透射区域，所述光透射区域对向与所述纵向轴线垂直的从接近所述第一端部的第一位置变化到接近所述第二端部的第二位置的输出角；
邻近所述光输出区域设置的转向表面，所述转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个所述平行的脊状微观结构具有邻近所述中空的光导管的所述内部表面的顶点；和
设置在所述内部空间的外部并邻近所述第一端部的第一光源，所述第一光源能够将第一光在所述纵向轴线的准直半角内射入所述中空的光导管中，
其中穿过所述中空的光导管传播的与所述光透射区域相交的光线离开所述中空的光导管，并由垂直于所述多个平行的脊状微观结构的转向平面内的所述转向表面重新导向。
20.根据权利要求19所述的封装件，其中所述内部空间是温控式的。
21.根据权利要求19所述的封装件，还包括定位成靠近所述第二端部并在所述内部空间的外部的第二光源，所述第二光源能够将第二光射入所述中空的光导管中，并且其中所述输出角从所述第一位置到中点位置增大并从所述中点位置到所述第二位置减小。
22.根据权利要求19所述的封装件，其中所述中空的光导管与周围环境密封隔离。
23.一种冷藏封装件，包括：
内部空间；
可见光透明的观察口；
设置在所述内部空间中的照明元件，所述照明元件包括：
中空的光导管，其具有纵向轴线、相反的第一端部和第二端部、光输出区域和弯曲的横截面；
所述中空的光导管的内部表面，其包括邻近所述光输出区域的光透射区域，所述光透射区域对向与所述纵向轴线垂直的从接近所述第一端部的第一位置变化到接近所述第二端部的第二位置的输出角；
邻近所述光输出区域设置的转向表面，所述转向表面包括多个平行的脊状微观结构，每个所述平行的脊状微观结构具有邻近所述中空的光导管的所述内部表面的顶点；和
设置在所述内部空间的外部并邻近所述第一端部的第一光源，所述第一光源能够将第一光在所述纵向轴线的准直半角内射入所述中空的光导管中，
其中穿过所述中空的光导管传播的与所述光透射区域相交的光线离开所述中空的光导管，并由垂直于所述多个平行脊状微观结构的转向平面内的所述转向表面重新导向。
24.根据权利要求23所述的冷藏封装件，其中所述可见光透明的观察口包括带窗户的门。
25.根据权利要求23所述的冷藏封装件，其中所述中空的光导管与周围环境密封隔离。
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