CN106030194A - 具有结构化内表面和结构化外表面的管状照明系统 - Google Patents

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CN106030194A CN201580009783.2A CN201580009783A CN106030194A CN 106030194 A CN106030194 A CN 106030194A CN 201580009783 A CN201580009783 A CN 201580009783A CN 106030194 A CN106030194 A CN 106030194A
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大卫·斯科特·汤普森
吉勒·伯努瓦
约翰·惠特利
卡尔·J·L·吉斯勒
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Abstract

本发明提供了一种照明系统，该照明系统包括被设置成将光注入由所述管限定的腔体中的透光管和光源组件。该腔体沿纵向轴线延伸。该管的至少一部分包括面向腔体的结构化内表面和背向腔体的结构化外表面。该结构化内表面被构造成用于将被注入的光的第一部分朝所述结构化外表面引导，并引导被注入的光的第二部分回到所述腔体中。该结构化内表面包括细长的第一特征结构并且所述结构化外表面包括细长的第二特征结构。该细长的第一特征结构和该细长的第二特征结构中的至少一者相对于所述纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿所述管形成各自的螺旋。

Description

具有结构化内表面和结构化外表面的管状照明系统
技术领域
本发明整体涉及照明系统，具体涉及利用一种或多种LED或其他固态光源的照明系统的施用。本发明还涉及相关的制品、系统和方法。
背景技术
近年来，新型不同的照明装置和系统越来越多地被引入商业和住宅照明应用中。例如，各种形状和尺寸的节能灯(CFL)泡现在可商购获得，并且鼓励用户使用CFL灯泡替代爱迪生型白炽灯泡以降低能源需求。发光二极管(LED)也用于越来越多的应用中，从汽车灯到电视背光到通用灯泡。LED在固体半导体材料中的电子与空穴结合时发出光。该半导体材料通常是从较大的半导体晶片上切下的小芯片或晶粒，LED晶粒通常相当小，例如尺寸约1mm×1mm，由此使得(固态)LED光源基本上像点光源一样工作。半导体晶粒还可安装在反射杯和/或透明包封材料中，其外表面可弯曲以形成透镜或者可以是平坦的。
发明内容
由于许多固态光源诸如LED具有类似小点的特性，因此设计使用此类固态光源的照明系统同时提供该照明系统的空间上相对一致的发光区域可具有挑战性，当照明系统呈延长管的形式时尤其如此。
我们已开发出一系列新型照明系统，其包括管状构造并且使用一种或多种结构化表面膜以提供面向管内部的腔体的结构化内表面以及面向管外部的结构化外表面。可包括一个或多个单独固态光源的光源组件可以被置于管的端部处或端部附近，以将光注入腔体中而不是注入管的边缘或端面。结构化内表面和结构化外表面具有线性的或以其他方式存在的细长特征结构。这些特征结构组中的一者或两者倾斜地取向，由此使得它们沿管形成螺旋。根据照明系统的设计细节诸如光源数量、布置和输出分布以及管的纵横比，结构化表面的细长特征结构中的一者或两者的这种倾斜取向可有助于确保照明系统的发光区域具有空间上更一致的外观，同时还可增强该发光区域的总体亮度。发光区域可以为从给定视角可见的管的整个外表面，或者在一些情况下可以仅为该外表面的一部分，诸如沿着管纵向布置的狭缝或孔。尽管管的横截面可以为圆形，但是在其他情况下，它可具有并非圆形的横截面形状以及并非平滑弯曲的形状。
因此除其他方面以外，我们在本文中描述了照明系统，该照明系统包括被设置成将光注入由管限定的腔体中的透光管和光源组件。腔体沿纵向轴线延伸。管的至少一部分包括面向腔体的结构化内表面和背向腔体的结构化外表面。结构化内表面被构造成用于将被注入的光的第一部分朝结构化外表面引导，并引导被注入的光的第二部分回到腔体中。结构化内表面包括细长的第一特征结构并且结构化外表面包括细长的第二特征结构。细长的第一特征结构和细长的第二特征结构中的至少一者相对于纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿管形成各自的螺旋。
本发明的其他方面可见于所附权利要求书及下文的具体实施方式。
本文还讨论了相关的方法、系统和制品。
从下面的详细描述，本申请的这些和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可进行修改的所附权利要求书限定。
附图说明
图1为照明系统的示意性侧视图或剖面图，并且图1A为该照明系统的一部分的放大视图；
图2为另一个照明系统的示意性侧视图或剖面图；
图3A为另一个照明系统的示意性透视图，其中示意性地示出结构化外表面或结构化内表面的细长特征结构；
图3B为另一个照明系统的示意性透视图，其中示意性地示出结构化外表面的细长特征结构以及结构化内表面的细长特征结构；
图3C为另一个照明系统的示意性透视图，其中示意性地示出结构化外表面或结构化内表面的细长特征结构；
图4为适用于本发明所公开的照明系统中的透光管的示意性透视图，该图还示出了管如何能够沿其长度方向切开，由此使得形成管的膜可被平放以便更清楚地描述此类膜的结构化表面；
图5A为扁平管的示意性平面图，其中结构化外表面的细长特征结构和结构化内表面的细长特征结构包括在示意图中；
图5B-F为另外的扁平管的类似的示意性平面图；
图6为具有细长的棱柱状特征结构的结构化表面的放大示意性透视图，其具有棱柱状横截面形状；
图7为具有细长的透镜状特征结构的结构化表面的放大示意性透视图，其具有透镜状横截面形状；
图8为具有其他细长特征结构的结构化表面的放大示意性透视图，其具有弯曲的侧面；
图9为具有细长特征结构的结构化表面的放大示意性透视图，其高度和宽度沿其长度方向起伏；
图10A、图11A和图12A为各种固态LED光源的示意性侧视图或剖面图，并且图10B、图11B和图12B为它们各自的作为极角的函数的输出分布示意图；
图13和图14为适用于本发明所公开的照明系统中的不同的管的示意性剖视图或端视图；
图15和图16为复合管的示意性剖视图或端视图，各个复合管包括多个单独的透光管，这些透光管的纵轴彼此平行，并且各个单独的管具有至少一个透光的侧面和至少一个可以为反光和不透明的侧面；
图17-19为透光管的示意性剖视图或端视图，各个透光管具有至少一个透光的侧面和至少一个可以为反光和不透明的侧面；
图20为照明系统的示意透视图，其包括高反射光学膜，该高反射光学膜部分地包围腔体的以限定照明系统的细长孔，并且图20A为该照明系统的示意性剖视图或端视图；
图20B为具有高反射膜以限定类似于图20和图20A的细长孔的照明系统的示意性剖视图或端视图，但是使用不同的构造布置；
图20C为对应于图20B的管的扁平管的示意性平面图，组件膜为条的形式，其沿着部分重叠的区域彼此附接；
图20D是示意透视图，示出了图20C的扁平管如何能够卷起以形成管；
图21A、图21B和图21C为反射膜的示意性侧视图，其分别示出了镜面反射、漫反射和半镜片反射；
图22为照明系统的示意透视图，其包括两个高反射光学膜，该高反射光学膜部分地包围腔体以限定照明系统的两个细长孔，并且图22A为该照明系统的示意性剖视图或端视图；
图22B为具有两个高反射膜以限定类似于图22和图22A的两个细长孔的照明系统的示意性剖视图或端视图，但是使用不同的构造布置；
图22C为对应于图22B的管的扁平管的示意性平面图，组件膜为条的形式，其沿着部分重叠的区域彼此附接；
图23(A)-(E)为照明系统的灰度照片，其在结构化内表面和结构化外表面的细长特征结构相对于腔体或管的纵向轴线的取向上彼此不同，其中不使用反射顶盖和高反射膜条；
图24(A)-(G)为照明系统的灰度照片，其在结构化内表面和结构化外表面的细长特征结构相对于腔体或管的纵向轴线的取向上彼此不同，并且其中在各种情况下均使用高反射顶盖和高反射膜条(形成延伸孔)；
图25(A)-(E)为类似于图24(A)-(G)的照明系统的灰度照片，但是其中在结构化内表面的细长特征结构和结构化外表面的细长特征结构之间保持恒定的交叉角；
图26A为小纵横比照明系统的灰度照片，其中结构化内表面和结构化外表面的细长特征结构彼此平行并且垂直于腔体或管的纵向轴线，由此使得它们不形成螺旋；
图26B为类似于图26A的小纵横比照明系统的灰度照片，不同的是结构化表面膜被取向成使得结构化内表面和结构化外表面的细长特征结构相对于腔体或管的纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们形成螺旋；
图26C和图26D分别为类似于图26A和图26B的小纵横比照明系统的灰度照片，不同的是结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构为棱柱状特征结构而不是透镜状特征结构；
图27A为照明系统的灰度照片，其中结构化内表面和结构化外表面的细长特征结构彼此平行并且垂直于腔体或管的纵向轴线，由此使得它们不形成螺旋，结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构分别为棱柱状特征结构和透镜状特征结构，并且其中不使用反射顶盖和高反射膜条；
图27B为类似于图27A的照明系统的灰度照片，但是其中结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构彼此取向成90度并且相对于腔体或管的纵向轴线取向成45度；
图28A为照明系统的灰度照片，其中结构化内表面和结构化外表面的细长特征结构彼此取向成90度并且相对于腔体或管的纵向轴线取向成45度，结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构分别为起伏的特征结构和透镜状特征结构，并且其中使用反射顶盖，但是不使用高反射膜条；
图28B为类似于图28A的照明系统的灰度照片，但是其中结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构彼此平行并且垂直于腔体或管的纵向轴线；
图29A为类似于图28A的照明系统的灰度照片，不同的是也使用高反射膜条；并且
图29B为类似于图29A的照明系统的灰度照片，但是其中结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构彼此平行并且垂直于腔体或管的纵向轴线。
在附图中，类似的附图标号指示类似的元件。
具体实施方式
我们已开发出新型照明装置和系统，其构造大体呈管状，能够与固态光源诸如LED一起使用，并且管的向内表面和向外表面上包含结构化表面，这些结构化表面具有线性或其他方式的细长表面特征结构。这些表面特征结构中的至少一部分相对于管的纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿管形成螺旋。我们发现，细长表面特征结构的这一取向可有助于增强管的发光区域中亮度的空间均匀度，同时还可提供更高的总体亮度。管可被制成多种不同的形状和尺寸，并且可具有多种不同的组成部件和结构配置，如下文所详述。管无需具有圆形横截面形状。本发明所公开的照明系统可按原样用于一般照明应用中，例如，用作传统灯泡的备件，包括其中管的发光区域被暴露并对诸如被此类照明系统照亮的房间居住者可见的情况。另选地，本发明所公开的照明系统可用作灯泡、灯具等的组成部件。
在图1中，照明系统110具有大体呈管状的构造。为便于说明，系统110在笛卡尔x-y-z坐标系的背景中示出。系统110包括透光管120，其限定内部体积或腔体115。腔体115可以完全封闭，或者可以仅部分封闭，诸如当管120的一端被打开或揭开时。管120在横截面中(例如，在x-y平面中)可以具有圆形或基本上圆形的形状，或者它可以具有平滑弯曲的或多边形的或弯曲与多边形组合的非圆形形状。沿着管的近侧端部120a到远侧端部120b的所有或大部分长度的横截面形状通常是恒定而一致的，但是在一些情况下，该形状可以不是恒定的。
管120和腔体115各自沿共享的纵向轴线116延伸，该轴线平行于坐标系的z轴。在宏观上，管120和腔体115可根据它们的绝对尺寸和/或它们的相对尺寸诸如纵横比来描述。在图1中，L是指管120和腔体115两者的纵向尺寸(长度)。W是指腔体115的横向尺寸(宽度或直径，其中直径在广义上被理解为是指任何闭合形状(不限于圆形)的最大横向尺寸)。在许多情况下，管120壁相对于腔体宽度W如此之薄，使得W还可用于近似描述管120的宽度。因此，腔体115和管120的纵横比可以均等于或基本上等于L/W。照明系统110不受特别限制，但是在典型实施方案中，纵横比可落入至少1至最高250、或至少1至最高240、或至少1至最高120、或至少1至最高60、或至少1至最高40或20的范围内。管120和腔体115还可具有一定的对称性，例如，围绕轴线116的旋转对称性，和/或围绕包含轴线116的平面的镜面对称性。
光源组件130附接到或以其他方式定位在管120的近侧端部120a处或附近，以便将光138注入腔体115中。这一光注入布置方式与典型的光导相对，在典型的光导中，光源将光注入到固体板或膜的边缘中。根据组件130及其组成光源的设计细节，被注入的光138可以为宽带或窄带，并且为高度准直的或未准直的。此外，尽管大多数实施方案使用主要或唯一处于可见光谱区域的被注入的光138，但是在一些情况下，光138可以是或包括紫外光与荧光体或其他下转换材料层或膜的结合，该下转换材料吸收紫外光并将吸收的能量以可见光形式发射出去。被注入的光还可包括红外光。
组件130包括多个单独的光源132，其优选地为发光二极管(LED)或其他固态光源。就这一点而言，“发光二极管”或“LED”是指发光的二极管，不管发出的是可见光、紫外光还是红外光，然而在大多数实际实施方案中，发出的光将具有例如约400nm至700nm的可见光谱内的峰值波长。术语LED包括作为“LED”(不论是常规的还是超辐射的种类)销售的非相干的封闭或封装的半导体器件、以及相干半导体器件(例如激光二极管，包括但不限于垂直空腔表面发射激光器(VCSEL))。“LED晶粒”是LED的最基本形式，即经半导体加工过程而制成的单个部件或芯片形式。例如，LED晶粒可由一种或多种III族元素和一种或多种V族元素的组合形成(III-V族半导体)。该部件或芯片可包括适于应用能量以使器件通电的电触点。示例包括引线结合、卷带式自动接合(TAB)或倒装焊接。部件或芯片的各个层和其他功能元件通常以晶片级形成，然后可以将加工好的晶片切成单个元件，以生产大量的LED晶粒。LED晶粒可被构造成用于进行表面安装、芯片直接贴装或其他已知的安装构形。一些封装的LED通过在LED晶粒和相关联的反射杯之上形成聚合物密封剂而制成。一些封装的LED还包括一种或多种荧光粉材料，所述材料被紫外或短波长可见LED晶粒激发，并且在可见光谱内的一个或多个波长下发出荧光。就本专利申请而言，“LED”还应被视为包括通常称为OLED的有机发光二极管。
光源132被安装在顶盖或基座134上。基座134可具有保持光源132处于物理对准和位置的机械作用，以及将热量远离光源132传导以使光源可在较低的操作温度下工作的热性能。基座134还可具有电作用，提供从控制器136到光源132的电连接。在一些情况下，照明装置110的基座134或其他组件还可包括一个或多个光学检测器(图1中未示出)，并且此类检测器的输出之后可进入控制器136，从而控制器可在闭合的反馈回路中驱动光源132，以例如保持光源组件130和照明装置110的恒定强度输出。尽管图1中示出了多个光源132，但是读者应当理解，组件130可以仅包括一个此类光源132。如果使用多个光源132，这些光源中的一部分或全部可提供基本上相同的发射光谱，即，它们的发射光谱的任何差异都很微小，例如典型的单元与单元之间的波动；例如，均发射名义上绿色可见光的光源将被视作发射基本上相同的发射光谱。另选地或除此之外，多个光源中的一部分或全部可提供明显不同的发射光谱，即，它们的发射光谱的差异大于典型的单元与单元之间的波动；例如，在一组三个光源中，一个光源发射名义上红色的光，另一个发射名义上绿色的光，并且最后一个发射名义上蓝色的光，则它们将被视作发射明显不同的发射光谱。
如上所述，LED及类似的固态光谱通常相当小。因此，各个单独光源132的横向尺寸可以为腔体115和管120的横向尺寸W的一小部分。例如，各个光源132的横向尺寸可以为横向尺寸W的1/5th或更小、或1/10th或更小、或1/20th或更小。尺寸的这一视差可能使得照明系统110对发射的光实现良好的空间均匀度同时还提供高的总体亮度具有挑战性。
多个因素可影响管状照明系统的空间均匀度和总体亮度。此类因素可包括单个光源的数量、位置、发射光谱和输出分布，管或腔体长度和宽度(和纵横比)，以及管的远侧端部是否覆盖有发射顶盖诸如图1中的任选顶盖118，并且如果是这样，还包括顶盖118的反射内表面118a的反射率。可能重要的其他因素包括管的设计细节。在本发明所公开的系统中，管是透光的，这意味着管的至少一部分透射光。在一些情况下，整个管或基本上整个管透射光，而在其他情况下，另一个膜或另一些膜可用于限定一个或多个纵向透光孔，如下文所详述。管的透光部分的至少一部分包括面向腔体的结构化内表面和背向腔体的结构化外表面。这些结构化内表面和结构化外表面配合以使得由光源组件注入到腔体中的光138作为沿照明系统的管的输出光138c发射出来。就这一点而言，如图1A的放大视图中明确示出的，结构化内表面122a被构造成用于将被注入的光138的第一部分138a引导结构化外表面124a，并且引导被注入的光138的第二部分138b返回到腔体115中。部分138b被导回到腔体中有助于在管120的更远侧部分处提供光照。部分138a大部分或至少部分地由结构化外表面124a透射以及离焦和/或聚焦和/或以其他方式改变方向，以提供输出光138c。
在本发明所公开的照明系统中，结构化内表面和结构化外表面包含线性或其他方式的细长表面特征结构，例如细长的棱柱状或透镜状(类似透镜的)结构。在一些情况下，细长结构或特征结构可具有无限或不受限制的长度，并且在一些情况下，它们可沿其长度间断或不连续。在图1A中，结构化内表面122a包括细长特征结构121，并且结构化外表面124a包括细长特征结构123。在示出的实施方案中，细长特征结构121为棱柱状，其具有大体平的侧表面和相对尖锐的峰，并且细长特征结构123为透镜状，其具有大体弯曲的表面和更圆的峰。细长特征结构121,123的线性或细长特性在图1A的剖视图中不明显。然而，特征结构121,123沿各自的轴在邻近管120的给定位置处为线性的或细长的。并且这些特征结构中的一者或两者相对于纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿管120形成各自的螺旋。这将在下文予以更充分的讨论并在下面的图3A-3C中示出。管120能够以多种可能的方式进行构造。在图1A中，其示出为三部件构造：加固圆筒或套筒125、结构化内部膜122和结构化外部膜124。结构化内膜122和结构化外膜124各自具有一个结构化的主表面和一个平坦或平滑的相背对的主表面。这些膜的平坦主表面可附接到套筒125平滑的内表面和外表面，例如使用光学透明的粘合剂或其他合适的粘结剂进行附接。管的其他可能的构造从图13开始在下文予以讨论。
管120可任选地包括顶盖，诸如顶盖118，该顶盖完全或部分封闭管的远侧端部120b并使得腔体115成为闭合腔体而不是开放腔体。此类顶盖118通常将包括内表面118a，该内表面对被注入的光138具有高反射率。表面118a的高反射率可以为镜面反射、漫反射或半镜面反射，如下文所详述。顶盖118的反射表面118a使得本可从管的远侧端部120b发射出去的光反射回腔体115中。然后结构化表面122a,124a可与此类光相交并将其导出管，以便提高强度并且在一些情况下还可提高输出光138c的均匀度。
如果顶盖118被省略，管120可以为开放式的。另选地，另一个光源组件可以被置于该管的端部处，与光源组件130相对。在图2中示出此类实施方案。在该图中，照明系统210也具有大体呈管状的构造。照明系统210与图1以相同的方式在笛卡尔x-y-z坐标系的背景中示出。照明系统210包括：透光管220，其限定内部体积或腔体215并且具有近侧端部220a、远侧端部220b和纵向轴线216，具有纵向尺寸L和横向尺寸W的腔体和/或管；面向腔体215的结构化内表面222a和背向腔体215的结构化外表面224a；光源组件230，其具有安装在顶盖或基座234上并且连接到控制器236的一个或多个光源232。这些元件可以与图1的实施方案中的对应部件相同或相似，并且为避免不必要的重复，本文将不再予以进一步讨论。
除近侧端部220a的光源组件230之外，照明系统210还包括位于管220的相对或远侧端部220b处的第二光源组件240。光源组件240可具有与组件230基本上相同的构造和设计，或者它可以明显不同。例如，组件230,240可具有相同数量的单独光源232,242，并且它们可发射颜色或光谱分布基本上相同的光以及亮度基本上相同的光，并且它们可发射输出分布(准直度)基本上相同的光，或者这些设计因素的任何一种、一部分或全部对两个组件230,240可以明显不同。为简单起见，图2示出了与组件230具有相同或类似构造的组件240：组件240包括安装在顶盖或基座244上并且连接到控制器246并由控制器246控制的一个或多个光源242。光源242、基座244和控制器246可以分别与光源232、基座234和控制器236相同或类似。因此，光源组件230将光从近侧端部220a注入到腔体215中，并且光源组件240将光从远侧端部220b注入到腔体215中。
就像照明系统110一样，照明系统210的结构化内表面222a和结构化外表面224a配合以使得光由光源组件230注入到腔体中，并且由光源组件240注入到的腔体中的光作为沿照明系统的管的输出光238c发射出来。结构化内表面222a被构造成用于将此类被注入的光的第一部分朝结构化外表面224a引导，并引导被注入的光的第二部分回到腔体215中。导回腔体中的部分有助于在远离讨论中的光源的管220的部分提供照明。从结构化内表面222a引导至结构化外表面的光部分大部分或至少部分地由结构化外表面224a透射以及离焦和/或聚焦和/或以其他方式改变方向，以提供输出光238c。
图1和图2的照明系统及本文所公开的其他照明系统可具有模块化构造，由此使得照明系统的部分彼此分离以允许被其他部件替换，和/或在购买时，可提供为一批不同的部件，从而照明系统的购买者可选择要组合的部件。例如，购买者可购买或者可选择一批管类型，例如，具有不同长度和纵横比，和/或具有不同的结构化表面几何形状和/或取向，以及一批光源组件，例如，具有不同数量的LED和/或不同的LED类型(不同的输出光谱和/或不同的角输出分布)。然后购买者可从这些不同部件中进行选择，并将所选的部件组合到针对购买者的特定应用而设计的照明系统中。
如上所述，管的向内结构化表面和向外结构化表面具有线性或其他方式的细长的表面特征结构，并且这些结构化表面中的一者或两者的表面特征结构沿各自的轴线延伸，其相对于管的纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿管形成螺旋或旋涡。一种此类布置方式示意性地示出于图3A中。
在该图中，照明系统310a包括附接到透光管320a的光源组件330a。可以为端部开放或端部闭合的管320a限定腔体315a并且具有纵向轴线316a以及向内结构化表面和向外结构化表面(未标记)。光源组件320具有单独的光源332a，诸如LED，其将光注入到腔体315a中。向内结构化表面将被注入的光的第一部分朝面向外结构化表面引导，并引导被注入的光的第二部分回到腔体315a中。向外结构化表面离焦、聚焦或以其他方式重新引导由向内结构化表面透射的光的大部分或至少一部分，并将其一般从管320a向外引导，以提供照明系统310a的输出光，如上文结合图1和图2所述。向内结构化表面和向外结构化表面的光引导或偏转特性可以为反射和/或折射的结果，并且在一些情况下为此类表面上相应的表面特征结构的衍射的结果。
向内结构化表面和向外结构化表面上单独的表面特征结构的尺寸通常非常小，例如，在许多情况下，给定结构化表面上单独的表面特征结构的间距小于1mm、或小于0.5mm、或小于0.25mm、或甚至小于0.1mm。在此类情况下，照明装置的用户或观察者可能没有充分注意到并且可能无法轻松检测这些结构化内表面和/或结构化外表面的形貌。然而，这些结构化表面中的一者或两者的表面特征结构有利地相对于管或腔体的纵向轴线倾斜地取向，以便形成旋涡或螺旋。在图3A中，各个表面特征结构由附图标号323a示意性地表示。为清楚起见，仅代表性的少数表面特征结构323a在附图中示出，但是读者应当了解，特征结构可以占据讨论中的结构化表面的整个主表面。表面特征结构323a可表示管320a的向外结构化表面或向内结构化表面上的表面特征结构。如图中所示，在结构化表面上的任何给定点或局部区域，表面特征结构323a相对于纵向轴线316a倾斜地取向，因此这些特征结构形成一组卷绕管320a的不相交的旋涡。从表面特征结构323a组中，一个表面特征结构323a-1被挑出并从管的近侧端部到远侧端部绘制其整体，以更清楚地显示沿管形成的多圈螺旋。然而，需要注意的是，在一些实施方案中，结构化内表面和结构化外表面可以仅形成管的一部分，例如如下文所示和详述，它们可以仅形成一个或多个沿管纵向隔离的发光孔。但是甚至在此类情况下，倾斜地取向的表面特征结构仍可形成螺旋，即使任何给定的螺旋可以仅形成绕管的完整一圈的一部分(例如，小于一半)。
图3B是另一个管状照明系统310b的示意图。照明系统310b可以与图3A的照明系统310a相同或类似。照明系统310b包括附接到透光管320b的光源组件330b(具有单独的LED或固态光源332b)，其可以为端部开放或端部闭合的，并且其限定腔体315b和纵向轴线316b以及向内结构化表面和向外结构化表面(未标记)。管320b和组件330b可以与照明系统310a的相应组件相同或相似，以免此处不必重复的这些组件的所有相关方面的不必要的重复。但是管320b的向内结构化表面和向外结构化表面配合以接收来自光源组件的光，并将其从管的发光区域引导外部，如上所述，并且这些结构化表面可占据管的整个外表面，或者在一些实施方案中，仅占据一个或多个隔离的纵向发射孔。
在图3B中，为便于说明，来自向外结构化表面的一个表面特征结构323b-1被显示为与其表面特征结构组隔离，并且来自向内结构化表面的一个表面特征结构321b-1被显示为在管320b的表面上与其表面特征结构组隔离。在该实施方案中，在管的任何指定点或隔离区域，向外结构化表面的表面特征结构(包括表面特征结构323b-1)和向内结构化表面的表面特征结构(包括表面特征结构321b-1)均相对于纵向轴线316b倾斜地取向，由此形成两组平行的螺旋。这两组螺旋之间还具有相对的交叉角。(我们指的是螺旋组之间或表面特征结构组之间的交叉角，即使向内结构化表面上的表面特征结构与向外结构化表面上的表面特征结构不存在物理交叉。)两组螺旋可以绕纵向轴线316b对称取向，在此情况下，轴316b将螺旋组之间的交叉角对分。另选地，螺旋组可以相对于纵向轴线非对称取向。
图3C示出了照明系统310c的实施方案，其中由倾斜地取向的表面特征结构所形成的螺旋呈分段线性，而不是连续弯曲的。这是由于在照明系统310c中，透光管320c具有平坦侧面，和多边形形状的横截面。管320c限定开放或闭合的腔体315c，并且具有纵向轴线316c。管320c还具有面向腔体315c的结构化内表面以及背向腔体的结构化外表面，并且这些结构化表面中的每个具有如上所述的线性或以其他方式的细长的表面特征结构。表面特征结构的组中的一者或两者可以相对于纵向轴线倾斜地取向。在图3C中，各个表面特征结构由附图标号323c示意性地表示。仅代表性的少数表面特征结构323c在附图中示出，并且读者应当理解，特征结构可以占据讨论中的结构化表面的整个主表面。表面特征结构323c可表示管320c的向外结构化表面或向内结构化表面上的表面特征结构。如图中所示，在结构化表面上的任何给定点或局部区域，表面特征结构323c相对于纵向轴线316c倾斜地取向，因此这些特征结构形成一组围绕管320c的不相交的旋涡。从表面特征结构323c组中，一个表面特征结构323c-1被挑出并从管的近侧端部到远侧端部绘制其整体，以更清楚地显示其沿管形成的一圈多螺旋。在一些实施方案中，结构化内表面和结构化外表面可以仅形成管的一部分，例如如下文所示和详述，它们可以仅形成一个或多个沿管纵向隔离的发光孔。但是甚至在此类情况下，倾斜地取向的表面特征结构仍可形成螺旋，即使任何给定的螺旋可以仅形成绕管的完整一圈的一部分(例如，小于一半)。
线性或细长的表面特征结构相对于管的纵向轴线的各种取向可通过展开和拉平管使其处于平面中而得到更清楚地显示。图4示出了这一概念。其中，来自本发明所公开的照明系统中的一个的透光管420限定腔体415并沿纵向轴线416延伸。管沿纵向切线401切割或切开，然后将管与其所有的组件膜或其他部件(忽略任何可能存在的端盖)展开或打开以形成“扁平管”或片材420’。具有纵向尺寸L和横向尺寸W的管420产生具有相同纵向尺寸L但是更大的横向尺寸W’的扁平管。尺寸W’是初始管的周长；因此，如果管420具有圆形横截面形状，则W’＝π×W。出于这一目的，除非另有说明，在下面的图4和图5A到图5F中，我们假定管被拉平的方式使得初始(卷起的)管的纵向轴线得以保留。因此，扁平管可处于y-z平面中或平行于y-z平面，z轴平行于初始管的纵向轴线416。由于我们使用纵向切线401形成扁平管420’的方式，因此扁平管420’的顶部和底部边缘平行于z轴并平行于轴线416。另外，扁平管420’的上部主表面422a与管420的结构化内表面422a相同，并且扁平管420’的下部主表面424a与管420的结构化外表面424a相同。在这一背景下，我们可使用图5A到图5F的扁平管示出细长的表面特征结构如何能够相对于管的纵向轴线取向的一些示例。
图5A到图5F均示出了一些示例，其中结构化内表面的细长表面特征结构和结构化外表面的细长特征结构均相对于管的纵向轴线倾斜地取向。读者应当了解，这意味着当图5A到图5F的扁平管被卷起(图4的相反过程)、折叠或以其他方式折起以便形成具有所需横截面形状的管时，结构化内表面的细长表面特征结构将形成第一组螺旋，并且结构化外表面的细长表面特征结构将形成第二组螺旋。在图5A中，扁平管520a’具有上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)，以及下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)，该上部主表面具有线性或细长特征结构521a，该下部主表面具有线性或细长特征结构523a。细长特征结构521a形成相对于z轴和管的纵向轴线516a的角度θ21a。特征结构521a和523a之间的夹角或交叉角(从平面图视角观察)为θa。
在图5B中，扁平管520b’具有上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)，以及下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)，该上部主表面具有线性或细长特征结构521b，该下部主表面具有线性或细长特征结构523b。细长特征结构521b形成相对于z轴和管的纵向轴线516b的角度θ21b。特征结构521b和523b之间的夹角或交叉角(从平面图视角观察)为θb。
在图5C中，扁平管520c’具有上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)，以及下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)，该上部主表面具有线性或细长特征结构521c，该下部主表面具有线性或细长特征结构523c。细长特征结构521c形成相对于z轴和管的纵向轴线516c的角度θ21c。特征结构521c和523c之间的夹角或交叉角(从平面图视角观察)为θc。
在图5D中，扁平管520d’具有上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)，以及下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)，该上部主表面具有线性或细长特征结构521d，该下部主表面具有线性或细长特征结构523d。细长特征结构521d形成相对于z轴和管的纵向轴线516d的角度θ21d。特征结构521d和523d之间的夹角或交叉角(从平面图视角观察)为θd。
从图5A到图5D的系列图示出上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)的细长特征结构之间的倾斜角的量级逐渐提高，其中0度<θ21a<θ21b<θ21c<θ21d<90度。同时，如果我们假定结构化内表面和结构化外表面上的细长特征结构之间的交叉角保持恒定，例如θa＝θb＝θc＝θd≈90度(如图中所示)，则下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)的细长特征结构与管的纵向轴线之间的倾斜角在从图5A进展到图5D时逐渐减小。结构化内表面的细长特征结构相对于管的纵向轴线的倾斜角的量级可用于控制以多“快”的速度(根据与光源组件的纵向距离进行测量)从管中提取光，以及光沿管的长度方向的传播距离有多远(同样根据与光源组件的纵向距离进行测量)。该角度越小(在极限情况下，结构化内表面的细长特征结构几乎平行于纵向轴线)，则光沿管的传播距离越远。相反，该角度越大(在极限情况下，结构化内表面的细长特征结构几乎垂直于纵向轴线)，则光从管中的提取速度“越快”，并且光沿管的传播距离越近。在一组给定的条件下，诸如光源类型和数量、管长以及管或腔体纵横比，我们可使用光提取的这种角度依赖性选择特定的倾斜角，其平衡来自管的光提取与光沿管的传播，以便实现例如沿管的空间均匀度更高的照明。
此外，结构化外表面的细长特征结构相对于管的纵向轴线所形成的角度也可用于调节光从管中提取的方式，以及它如何反射回腔体中。该角度还可连同与结构化内表面的细长特征结构相关联的倾斜角并连同其他条件诸如光源类型和管长以及纵横比进行选择，以提供另一种自由度，其中可实现照明系统的增强的空间均匀度和/或增强的总体亮度。
图5E和图5F为类似于图5A到图5D的扁平管的示意性平面图，但是其中细长特征结构被拖曳以相对于管的纵向轴线对称取向。这发生在结构化内表面的细长特征结构和纵向轴线之间的角度与结构化外表面的细长特征结构和纵向轴线之间的角度在量级上相等但是在标记上相反的情况下。换句话说，这发生在管的纵向轴线将结构化内表面的细长特征结构和结构化外表面的细长特征结构之间的夹角对分的情况下。在初始(不平坦的)管中，该条件转换为关于纵向轴线对称取向的螺旋，即，螺旋组之间的夹角被管的纵向轴线对分。在一些情况下，此类对称性可用于增强照明系统的空间均匀度和/或总体亮度。
因此，在图5E中，扁平管520e’具有上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)，以及下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)，该上部主表面具有线性或细长特征结构521e，该下部主表面具有线性或细长特征结构523e。细长特征结构521e相对于z轴和管的纵向轴线516e形成角度θ21e，并且细长特征结构523e相对于该轴线形成角度θ23e。细长特征结构521e,523e之间的交叉角(从平面图视角观察)或夹角θe被轴线516e对分。
图5F示出了扁平管，其中细长特征结构相对于纵向轴线的倾斜角小于图5E中的角度。在图5E中，扁平管520f’具有上部主表面(对应于相关联的管的结构化内表面)，以及下部主表面(对应于相关联的管的结构化外表面)，该上部主表面具有线性或细长特征结构521f，该下部主表面具有线性或细长特征结构523f。细长特征结构521f相对于z轴和管的纵向轴线516f形成角度θ21f，并且细长特征结构523f相对于该轴线形成角度θ23f。细长特征结构521f、523f之间的交叉角(从平面图视角观察)或夹角θf被轴线516f对分。
图6到图9为示出可用于透光管的结构化内表面和结构化外表面中的一些细长表面特征结构的放大视图。这些图不应被理解为暗示这些结构是可用于本发明所公开的照明系统中的延长的表面特征结构的唯一类型。例如，如上所述，尽管细长特征结构在一些情况下具有无限或不受限制(连续的)长度，但是在其他情况下它们可以沿其长度间断和不连续。这些附图中示出的笛卡尔坐标，特别是相对于结构化表面的那些坐标的取向，不一定与图1到图5F的笛卡尔坐标的取向一致。坐标取向的这一改变仅遵循讨论光学膜或它们的结构化表面时的规则来完成，z轴通常取向为垂直于膜的平面。除非另外指明，图6-9中例示的结构化表面以及本文所公开的其他结构化表面可以任何组合形式应用于透光管的结构化内表面和结构化外表面。例如，线性透镜状表面特征结构如图7所示的那些对于管的结构化内表面和结构化外表面均适用。另选地，起伏的细长表面特征结构诸如图9所示的那些可用于结构化内表面，并且线性透镜状表面特征结构诸如图7所示的那些可用于结构化外表面。
在图6中，膜622具有与平坦或平滑的主表面622b相对的结构化主表面622a。该膜可用于透光管的构造中，由此使得结构化表面622a被用作管的结构化内表面和/或结构化外表面。结构化表面622a具有一系列不同的细长棱柱状特征结构621。特征结构621各自平行于特征结构轴621-1进行延伸，其在这种情况下平行于y轴。每个特征结构621可具有基本上平坦或平面化的侧面，其符合特征结构的尖锐的峰或脊。在垂直于特征结构轴621-1的横截面中，特征结构621具有棱柱状形状，其特征在于具有棱角θ棱柱、高度H和节距(特征结构到特征结构的距离)P。也可以设想基于这种基本几何形状的变型。例如，特征结构的峰或脊可以在一定程度上是倒圆的，高度H可以不一致(相对于特征结构到特征结构的高度(一些棱柱状特征结构的高度H可以与其他特征结构的高度不同(更大或更小))，并且相对于单个特征结构(给定棱柱状特征结构的高度H可以沿特征结构的长度方向变化))，并且节距P可以不一致(相对于特征结构到特征结构的节距(结构化表面622a上的一组棱柱状特征结构的节距可以与另一组棱柱状特征结构的节距不同(更大或更小))，并且相对于单个特征结构(给定棱柱状特征结构相对于其相邻的特征结构的节距P可以沿该特征结构的长度方向变化，例如，由特征结构的横向尺寸(宽度)沿其长度方向变化而引起))。可提供适用于本发明所公开的照明系统中的棱柱状结构化表面的棱柱状结构化表面膜包括由美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)销售的任何3MTMVikuitiTM增亮膜(BEF)和任何3MTMVikuitiTM透射直角薄膜(TRAF)。
在图7中，膜722具有与平坦或平滑的主表面722b相对的结构化主表面722a。该膜可用于透光管的构造中，由此使得结构化表面722a被用作管的结构化内表面和/或结构化外表面。结构化表面722a具有一系列不同的细长透镜状特征结构721。特征结构721各自平行于特征结构轴721-1进行延伸，其平行于y轴。每个特征结构721具有弯曲的类似透镜的(透镜状)表面，该表面在特征结构的顶部为平坦的或倒圆的。在垂直于特征结构轴721-1的横截面中，特征结构721表现出透镜状形状。该形状可具有恒定的曲率，例如就圆弧而言，或者它可以具有变化的曲率，例如，顶部的曲率小于基部的曲率，或顶部的曲率大于基部的曲率。特别要关注的可变的曲率形状为贝塞尔函数所限定的形状，如下文所详述。除表面曲率的精确特性以外，表面722a上的特征结构721的特征还可在于高度H和节距(特征结构到特征结构的距离)P。高度H和/或节距P在整个结构化表面722a上可以是一致的，或者它们中的一者或两者可以随特征结构到特征结构或沿给定的特征结构而改变，如上文结合图6所述。可提供适用于本发明所公开的照明系统中的透镜状结构化表面的透镜状结构化表面膜的示例是由美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)销售的3MTM均匀条带。
图8示出了另一个结构化表面的示例，其细长特征结构在横截面中具有曲面。在图8中，膜822具有与平坦或平滑的主表面822b相对的结构化主表面822a。该膜可用于透光管的构造中，由此使得结构化表面822a被用作管的结构化内表面和/或结构化外表面。结构化表面822a具有一系列不同的延伸特征结构821。特征结构821各自平行于特征结构轴821-1进行延伸，其平行于y轴。每个特征结构821具有弯曲的侧表面，其符合特征结构的高度弯曲的(小曲率半径)峰或脊。在垂直于特征结构轴821-1的横截面中，特征结构821在侧面处具有凹曲率并且在峰处具有高度弯曲的凸面形状。这一变化的曲率可以由贝塞尔函数限定，如下文所详述。除表面曲率的精确特性以外，表面822a上的特征结构821的特征还可在于高度H和节距(特征结构到特征结构的距离)P。高度H和/或节距P在整个结构化表面822a可以是一致的，或者它们中的一者或两者可以随特征结构到特征结构或沿给定的特征结构而改变，如上文结合图6和图7所述。
图9示出了又一个结构化表面的示例，其细长特征结构具有曲面。在图9中，膜922具有与平坦或平滑的主表面(未标记)相对的结构化主表面922a。该膜可用于透光管的构造中，由此使得结构化表面922a被用作管的结构化内表面和/或结构化外表面。结构化表面922a具有一系列不同的细长特征结构921。特征结构921各自平行于特征结构轴921-1进行延伸，其平行于y轴。特征结构921沿其长度在高度和宽度两者起伏。在垂直于特征结构轴921-1的横截面中，特征结构921可具有V形或倒V形，其侧面可以是直的或弯曲的。另外，由于特征结构的波动特性，特征结构921的侧表面在膜的平面即在平行于图9中的x-y平面的横截面中弯曲。此类平面中的曲率可通过适当选择纵向波动的重复距离(物理波长)进行调节，采用较小的重复距离将在x-y平面中得到较大的曲率。类似于图9的结构化表面公开于美国专利7,695,180(Schardt等人)中，该专利全文以引用方式并入本文。
当照明系统具有空间上一致的外观非常重要时，其细长特征结构具有一个或多个基本上弯曲的表面的结构化表面特别实用。这是因为曲面比平面能够在更宽的输入角范围内重新引导入射光(例如，通过折射或反射)。
特别要关注的曲面是那些可通过贝塞尔函数特别是三次贝塞尔函数来表征的曲面。由此类函数来表征的表面公开于专利申请公开US2013/0258709(Thompson等人)，该专利申请公开以引用的方式并入本文。简而言之，形状函数如棱柱、透镜或其他特征结构的横截面形状的高度剖面，或者更精确地，从基座处或附近的点到特征结构的顶部或峰处或附近的点的高度剖面，可通过缩放因子转换，并简单转换为缩放函数，该缩放函数处于给定的平面中(本文是指X,Y平面)，缩放函数具有例如与顶部或峰相关联的第一端值(X0,Y0)，以及例如与基部相关联的第二端值(X3,Y3)，并且其中缩放和转换操作假定X0＝0、X3＝1并且Y3＝0，然后如果缩放、转换函数满足下列参数公式集，则高度剖面由(三次)贝塞尔函数来表征：
X(t)＝axt3+bxt2+cxt+X0
Y(t)＝axt3+bxt2+cxt+Y0
其中t在0至1的范围内，并且其中(X(0),Y(0))为第一端值(X0,Y0)，其中(X(1),Y(1))为第二端值(X3,Y3)，并且其中(X1,Y1)和(X2,Y2)为处于X,Y平面中某处的“控制点”，并且其中：
cx＝3(X1-X0)，
bx＝3(X2-X1)-cx，
ax＝X3–X0-cx-bx，
cy＝3(Y1-Y0)，
by＝3(Y2-Y1)–cy，并且
ay＝Y3–Y0–cy–by。
此外，我们可要求控制点坐标Y1等于Y0，在这种情况下：Y0和Y1可以在0.75至2.25的范围内(或在一些情况下，在0.75至1.25的范围内)；X1可以在0.1至0.6的范围内；X2可以在0.1至0.6的范围内；并且Y2可以在0.5至1.0的范围内。
照明系统的结构化内表面和结构化外表面可以体现在照明系统的一个或多个光学膜或其他组件中，包括但不限于光学主体，例如图6-9中示意性示出的那些，并且可使用任何合适的技术形成。例如，结构化层可使用图案化筒或工具浇注到载体膜或其他基底上，然后固化。另选地，在挤出复制方法中，结构体和基底可以由单一的材料或层制成，例如国际专利申请WO 2010/117569(Bay等人)所述。
在一种方法中，两个结构化表面可通过浇注与固化方法形成于单个载体膜或其他基底的相背对的侧，例如在基底两侧上使用具有所选折射率的可紫外线固化的制剂来形成，由此使得基底相对侧的表面特征结构具有相同或不同的形状，并且由此使得它们具有相同或不同的折射率。在另一种方法中，双面复制膜(例如，其相对的主表面为包含如本文所述的细长表面特征结构的结构化表面的光学膜)可使用挤出复制法通过两个结构化辊由一种热塑性或固化材料制成，或使用压模或压印法制成，或通过在两个结构化工具或衬件之间浇注和固化而制成，该结构化工具或衬件例如，通过加氢硅烷化反应制得的PDMS弹性体、购自道康宁公司(Dow Corning)的Sylgard 184或弹性体聚氨酯等等。在另一种方法中，两个结构化表面可形成在独立的载体膜或基底上，例如通过浇注与固化方法制备两个不同的结构化膜，每个结构化膜仅具有一个结构化表面。然后此类膜可以下列方式使用：它们可以用合适的粘合剂(例如，压敏粘合剂或结构化粘合剂)层合至一起以形成具有两个结构化表面的单个膜构造；膜可以保留为独立的和未结合的(未彼此附接)，并被插入到管状套筒中，由此使得两个结构化膜(结构化表面向内的内部结构化膜，以及结构化表面向外的外部结构化膜)均被压到或抵靠套筒的内表面保持；或者一个结构化膜可被插入并任选地附接到管状套筒的内部，其结构化表面向内，并且另一个结构化膜可层合到套筒的外表面，其结构化表面向外。在另一种方法中，无论两个结构化表面形成于单个基底的相对侧上还是形成于单独基质上，一个或两个结构化膜自身可卷起或折叠以形成自支承管。在卷起或折叠膜时，膜的相对边缘可彼此附接而无需纵向平移(例如，图4所示的解开的相反过程)，或者可使用纵向平移，由此使得膜自身以螺旋方式卷曲。这些方法中的一些方法在本文的其他地方予以更详细的讨论。
用于结构化光学膜和主体的材料可以为任何合适的透光聚合物或其他材料。对于通过将可固化树脂浇注到基底上而制得的膜，基底可包括如下材料：诸如聚酯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、基于萘二甲酸的共聚物或共混物、多环烯烃和聚酰亚胺。任选地，基底材料可含有这些材料的混合物或组合。在一些实施方案中，基底可以是多层的或可包含悬浮或分散在连续相中的分散组分。可以使用任何合适的材料来形成结构化光学膜。例如，该结构体可由有机或无机高折射率树脂形成。在一些实施方案中，该结构体可以由包含纳米粒子的高折射率树脂形成，例如在美国专利7,547,476(Jones等人)中所述的树脂。在其他实施方案中，该结构体可以由可紫外固化丙烯酸树脂形成，例如在专利申请公开US 2009/0017256 A1(Hunt等人)和国际专利公开WO 2010/074862(Jones等人)中所述的那些树脂。
可用于通过挤出复制或压印处理形成结构化光学膜的可用材料包括例如热塑性材料，诸如苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、基于萘二甲酸的共聚物或共混物以及多环烯烃。任选地，用于形成结构体的材料可包括这些材料的混合物或组合。在一些实施方案中，特别有用的材料的包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、甲基丙烯酸苯乙烯酯和环烯烃聚合物(例如，得自瑞翁化学(ZEON Chemicals)的Zeonor和Zeonex)。
结构化光学膜还可以由其他合适的固化材料形成，诸如环氧树脂、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、聚(苯基甲基)硅氧烷和其他基于有机硅的材料，如有机硅聚乙二酰胺和有机硅聚脲。结构化表面层还可包括短波长吸收器(例如，紫外光吸收器)。
在一些情况下，其中两个单独的光学膜结合为单个膜构造，粘合剂可用于将单独的膜粘结到一起。在其他情况下，单独的膜可以层合或附接于管状支撑结构。例如，可采用粘合剂层将结构化表面层附接到管状支撑结构的内表面和/或外表面。在一些实施方案中，粘合剂层是光学透明的和无色的，以实现两个结构化表面层和/或管状支撑结构之间的光学耦合。另外，粘合剂层可优选地为不黄变的并且耐热、耐湿和耐热冲击等。
可使用任何合适的一种或多种材料来形成粘合剂层。在一些实施方案中，粘合剂层可包括任何合适的可重新定位的粘合剂或压敏粘合剂(PSA)。可用的PSA包括满足Dalquist判据的那些(如Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology,Second Ed.,D.Satas,ed.,Van Nostrand Reinhold,New York,1989(《压敏粘合技术手册(第二版)》，D.Satas编著，范诺斯得莱因霍尔德出版社，1989年)中所述)。PSA可包括多种化学组合物，其中许多化学组合物在专利申请公开US 2013/0258709A1(Thompson等人)中有所描述。
在一些实施方案中，PSA包括在可见光谱(约400至约700nm)的至少一部分内具有约80％至约100％、约90％至约100％、约95％至约100％、或约98％至约100％的高透光率的光学透明PSA。在一些实施方案中，PSA的雾度值为小于约5％、小于约3％或小于约1％。在一些实施方案中，PSA的雾度值为约0.01％至小于约5％、约0.01％至小于约3％或者约0.01％至小于约1％。透射雾度值可使用雾度计按照ASTM D1003测定。
在一些实施方案中，PSA为或包括具有高透光率和低雾度值的光学透明的粘合剂。在至少一部分可见光谱(约400nm至约700nm)上高透光率可为约90％至约100％、约95％至约100％或约99％至约100％，并且雾度值可为约0.01％至小于约5％、约0.01％至小于约3％或约0.01％至小于约1％。
在一些实施方案中，PSA是雾化的并且散射光(特别是可见光)。雾化PSA的雾度值可以为大于约5％、大于约20％或大于约50％。雾化PSA的雾度值可以为约5％至约90％、约5％至约50％或约20％至约50％。在一些优选的实施方案中，雾度导致的光散射应当主要向前散射，意即当光以倾斜角入射时，极少光朝向初始光源向后散射。
照明系统中的结构化表面膜、粘合剂及其他透光组件的折射率可基于总体照明构造进行选择。结构化膜和PSA可具有约1.3至约2.6、1.4至约1.7、或约1.45至约1.7的范围内的折射率。
如上所述，本发明所公开的照明系统可包括光源组件，该光源组件将光注入由透光管形成的腔体中。为实现这一目的，光源组件包括一个或多个单独的光源，通常为固态光源诸如LED。LED可以发射白光或较窄谱带的光，诸如红色、绿色或蓝色可见光，或适合预期应用的其他发射光谱的光。可显著影响管发射的光的均匀度和亮度的光源的另一种特性为LED的输出分布，其根据例如输出光的角宽或准直程度来表示。一些LED产生高度准直的输出光，而其他LED产生未准直的、或甚至侧发光的输出分布。图10A到图12B提供了此类代表性光源的一些示意图。
在图10A中，LED光源1030包括附接到基座1034的LED晶粒1032。光源相对于可与图1相同的笛卡尔x-y-z轴示出，其中z轴平行于管的纵向轴线。出于图10A-12B的目的，z轴还被假定为平行于输出轴或光源的对称轴。在图10A中，未提供包封材料或其他结构以改变输出光的准直程度，或者如果提供了包封材料(图10A中未示出)，它可以具有平行于x-y平面的平坦的输出表面。在任一种情况下，来自光源1030的输出光可以为朗伯曲线或基本上为朗伯曲线。这一结果在图10B中由光强相对于光源1030的极角θ的曲线1039示出，该极角相对于z轴进行测量。一种表征准直程度的方式是测量其中光强与角度的函数处于其最大值的一半时的极角θ。
在图11A中，示出了另一个LED光源1130。在光源1130中，LED晶粒1132安装在基座1134上，该基座包括凹面反射器和凸面包封材料1136。这些元件有助于使光源1130的输出光相对于光源1030达到准直。准度程度较高的输出在图11B中由光源1130的光强与极角θ的曲线1139来表示。通过测量其中光强与角度的函数处于最大值的一半时的极角θ得到的这一光输出的角宽小于图10A的光源。
在图12A中，示出了另一个LED光源1230。在光源1230中，LED晶粒1232安装在基座1234上，并且浸入包封材料1236中，该包封材料被成形为使得优选地引导来自晶粒1232的光沿着与组件的对称轴趋异的方向传播。因此，包封材料1236使光源1230的输出光相对于光源1030去准直，以得到优选地侧发光的LED。准度程度较低的输出在图12B中由光源1230的光强与极角θ的曲线1239来表示。通过测量其中光强与角度的函数处于最大值的一半时的极角θ(并且其中要求该极角大于最大光强的极角)得到的这一光输出的角宽大于图10A和图11A的光源。
本发明所公开的照明系统的另一个组件是透光管。管可以被制成多种不同的形状和尺寸，并且可具有多种不同的组成部件和结构配置。这些构形中的一些构形在图13及后续的图中示出。图13到图19的示意图沿相应的管的纵向轴线示出。
在图13中，适用于本发明所公开的照明系统中的透光管1320包括套筒构件1325，其内部设置有结构化光学膜1322和结构化光学膜1324。膜1322具有结构化表面1322a，并且膜1324具有结构化表面1324a。光学膜1322、1324可以松散地保持或者仅由套筒1325内的摩擦来保持，或者它们可通过光学透明的粘合剂或另一种合适的机构来附接。膜1322、1324中的每个被放大示出，使人感觉它们的横向尺寸大于套筒1325的内圆周，由此使得这些膜的一端与其相对端重叠。在另选的实施方案中，此类膜中的一者或两者可以仔细设定尺寸，由此使得它们完全围绕套筒1325的内圆周而自身并不重叠。在其他实施方案中，此类膜中的一者或两者可较一般为小的，由此使得它们仅围绕或占据管圆周的一部分，例如下文图20B和图22B所示。需注意的是，就这一点而言，管“圆周”应当被广义地解释为不仅涵盖具有圆形横截面形状的管，而且涵盖那些具有非圆形例如多边形横截面形状的管。在其他实施方案中，结构化光学膜中的一者或两者可附接到套筒1325的外表面。例如，结构化膜1324的平滑主表面可以被层合至套筒1325的外表面，由此使得其结构化表面1324a保持向外并暴露于空气，并且结构化膜1322的平滑主表面可以被层合至套筒1325的内表面由此使得其结构化表面1322a保持向内并暴露于空气。在其他实施方案中，套筒1325可以被省略，并且膜1322、1324可以附接到自身或另外的加强构件以提供透光管。
然而，再次参见图13，管1320包括套筒1325以及结构化光学膜1322,1324。管1320限定腔体1315和纵向轴线1316。膜1322的结构化表面1322a提供了面向腔体1315的结构化内表面。膜1324的结构化表面1324a提供了背向腔体1315的结构化外表面。结构化内表面1322a被构造成用于将由光源组件(未示出)注入到腔体1315中的光的第一部分朝结构化外表面1324a引导，并引导被注入的光的第二部分回到腔体1315中。结构化内表面1322a具有细长的第一特征结构并且结构化外表面1324a具有细长的第二特征结构，并且该细长的第一特征结构和细长的第二特征结构中的至少一者相对于纵向轴线1316倾斜地取向，由此使得它们沿管形成各自的螺旋。为简单起见，图13中将细长的第一特征结构和细长的第二特征结构示意性地示出为简单的棱柱状特征结构，但是读者应当了解还可使用其他细长的结构化表面特征结构，如上文所述。
本发明所公开的管的各种组件具有足够高的透光性，由此使得结构化内表面和结构化外表面可配合以将来自光源组件的光重新引导到管的发光区域的外部，应当记住的是该发光区域可以为管的整个外表面，或者仅为管的外表面的一组分。因此，在一些情况下，管1320的组件中的一部分或全部可以由基本上透水的低雾度材料制成，由此使得极少或无光漫射或散射发生在与结构化光学膜的结构化表面相关联的区域之外。在其他情况下，管的组件中的一种、一部分或全部可具有受控的量的光散射、吸收和/或反射。此类光学特性可出于实用目的被引入，例如增强输出光的空间均匀度，或出于美学目的，例如为输出光提供所需的颜色或外观。此类光学特性可同时提供实用和美学有益效果，诸如在其中管包括反射偏振膜的情况下。此类膜无论用作套筒诸如套筒1325或用作载体膜或结构化表面膜中的一者的其他组件，均可引起光输出偏振，在一些应用中可用于实用目的，并出于美学目的在系统关闭时为照明系统提供闪亮的金属外观。例如，散射粒子或其他散射剂也可掺入到管或照明系统的光学膜、粘合剂或其他组件中的一者或多者。
图14示出了透光管的另一个结构配置。其中，管1420可以是或包括单个套筒构件1425，其内表面1425a和外表面1425b均结构化以包括上述细长特征结构中的任一个。管1420限定腔体1415和纵向轴线1416。结构化内表面1425a面向腔体1415并与背向腔体1415的结构化外表面配合，将来自光源组件(未示出)的光重新引导到管1420的发光区域外部。结构化内表面1425a具有细长的第一特征结构并且结构化外表面1424b具有细长的第二特征结构，并且这些细长的第一特征结构组中的至少一者相对于纵向轴线1416倾斜地取向，由此使得它们沿管1420形成各自的螺旋。管1420可以通过卷绕具有相背对的结构化表面的单个膜或一对层合的结构化表面膜到自身(例如，图4所示的解开过程的相反过程)并沿接缝(未示出)附接膜边缘来制得。本文所公开的管1420及其他透光管的其他特性和特征结构包括但不限于散射、吸收和/或反射剂或结构的掺入，可适当地掺入到照明系统的管1420或其他方面中。
图15和图16示出了更多的透光管结构配置。这些图所示的透光管可被视作复合管，其包括多个单独的透光管，这些透光管的纵轴彼此平行，其中各个单独的管具有至少一个透光的侧面和至少一个可以为反光和不透明的侧面。
因此，例如，图15的透光管1520包括限定腔体和平行于z轴的纵向轴线的结构化膜或结构化膜的组合1522。膜1522的结构化内表面1522a面向腔体，并且结构化外表面1522b背向腔体。结构化内表面1522a和结构化外表面1522b包括上述细长特征结构，其重新引导从管的发光区域外部注入腔体中的光，并且细长特征结构中的至少一部分相对于纵向轴线倾斜地取向。在该实施方案中，管包括一对交叉的隔离壁1526,1528，其具有将初始腔体划分为多个腔体1515a,1515b、1515c和1515d并将初始管划分为多个透光管1520a,1520b、1520c,1520d的作用。这些腔体和管沿相应的纵向轴线1516a,1516b,1516c和1516d延伸，这些轴线彼此平行并平行于初始的腔体轴线。在一个实施方案中，壁1526,1528可以是或包括高反射光学膜或主体，例如3MTMVikuitiTM增强镜面反射器(ESR)膜。另选地，壁1526,1528可以是或包括多层光学膜，该多层光学膜被设计为在对应于由光源注入到腔体中的光的波长的光谱的更有限部分中是高反射性的，并且在其他波长下是较少反射的且更多透射的。由此类壁1526,1528提供的高反射性可以为设计入射角下被注入的光的至少90％，该设计入射角诸如代表性角度或一个或多个光源将光注入腔体中的角度。就其本身而论，壁1526,1528可以为不透明的或大体上不透明的，例如，它们可以在可见光谱或另一感兴趣的波长范围内具有小于20％或小于10％的透射率。壁1526具有相背对的主表面1526a,1526b，并且壁1528具有相对的主表面1528a,1528b，并且所有这些主表面可以为高反射性的，由此使得注入到腔体1515a到1515d中的给定一个的近侧端部中的光很少或未传播至相邻的腔体。另选地，壁1526,1528对被注入的光可具有较低的反射率和较高的透射率，以允许显著量的光泄漏到相邻腔体之间。独立的光源组件可提供给管1520a,1520b,1520c,1520d中的每个，或者单个光源组件可适于将光注入到各个此类管中。
在图15的实施方案中，相邻管如管1520a和1520b的结构化内表面可以为单个结构化内表面1522a的不同部分。此外，此类相邻管的结构化外表面也可以为单个结构化外表面1522b的不同部分。壁相背对的高反射表面，诸如壁1526的表面1526a和1526b，可分别形成相邻的管诸如管1520a和1520b的组成部分。
图16的透光管1620可以与图15的管类似，不同之处在于图16的管形成圆形或弯曲的横截面形状而不是多边形形状。因此，透光管1620包括限定腔体和平行于z轴的纵向轴线的结构化膜或结构化膜的组合1622，其中膜1622的结构化内表面1622a面向腔体，并且结构化外表面1622b背向腔体，并且结构化内表面1622a和结构化外表面1622b包括上述细长特征结构，其重新引导从管的发光区域外部注入腔体中的光，并且细长特征结构中的至少一部分相对于纵向轴线倾斜地取向。管1620还包括一对交叉的隔离壁1626,1628，其具有将初始腔体划分为多个腔体1615a,1615b,1615c和1615d并将初始管划分为多个透光管1620a,1620b,1620c,1620d的作用。这些腔体和管沿相应的纵向轴线1616a,1616b,1616c和1616d延伸，这些轴线彼此平行并平行于初始的腔体轴线。壁1626,1628可以是或包括高反射光学膜或主体，如上文结合图15所述。壁1626具有相背对的主表面1626a,1626b，并且壁1628具有相对的主表面1628a,1628b，并且这些主表面中的全部可以为高反射性地，或者可以为低反射性地，如上文结合图15所述。独立的光源组件或单个光源组件也可设置用于管1620a,1620b,1620c,1620d，如上文所述。
图17到图19示出了更多的透光管结构配置。在图17中，透光管1720包括壁1726，结构化膜或结构化膜组合1722附接到该壁上，如本文其他地方所讨论的那些。管1720限定腔体1715和纵向轴线1716。壁1726可以是或包括高反射光学膜或主体，以促进光沿管传播并离开结构化膜。因此，壁1726可以包括高反射性或基本上不透明的表面1726a。因此，管1720在此类情况下可以仅从结构化膜1722发射光。壁1726为L形，并且具有末端接片1726c，结构化膜1722可以附接到该接片上。
在图18中，透光管1820包括壁1826，结构化膜或结构化膜组合1822附接到该壁上，如本文其他地方所讨论的那些。管1820限定腔体1815和纵向轴线1816。壁1826可以是或包括高反射光学膜或主体，以促进光沿管传播并离开结构化膜。因此，壁1826可以包括高反射性并且基本上不透明的表面1826a。因此，管1820在此类情况下可以仅从结构化膜1822发射光。壁1826为平坦的，并且具有末端接片1826c，结构化膜1822可以附接到该接片上。
在图19中，透光管1920包括壁1926，结构化膜或结构化膜组合1922附接到该壁上，诸如本文其他地方所讨论的那些。管1920限定腔体1915和纵向轴线1916。壁1926可以是或包括高反射光学膜或主体，以促进光沿管传播并离开结构化膜。因此，壁1926可以包括高反射性并且基本上不透明的表面1926a。就其本身而论，管1920在此类情况下可以仅从结构化膜1922发射光。壁1926为平坦的，并且具有末端接片1926c，结构化膜1922可以附接到该接片上。
还有更多的透光管构形在图20及后续的图中示出。图20和图22(及相关的附图)的实施方案显示包括一个(图20)或多个(图22)高反射光学膜的透光管，该高反射光学膜限定相应的照明系统的一个(图20)或多个(图22)细长孔。
图20示出了照明系统，其中管2020限定腔体2015，光源组件(未示出)将光注入到该腔体中。管2020还限定纵向轴线2016。管2020包括套筒2025以及一个结构化膜或多个结构化膜(在图20中未示出)，其提供了具有细长特征结构的结构化内表面以及同样具有细长特征结构的结构化外表面，其配置和取向如本文所述。管还包括高反射光学膜2027，例如多层光学膜诸如3MTMVikuitiTM增强型镜面反射器(ESR)膜，或其他合适的光学膜，其对于可见光或感兴趣的另一波长范围或以设计入射角的注入光来说反射率为至少90％。与上述反射壁类似的高反射光学膜可以为不透明的或大体上不透明的，例如，它可以在可见光谱或另一感兴趣的波长范围内具有小于20％或小于10％的透射率。反射膜2027具有内部主表面2027a，该主表面面向腔体2015并提供高反射率以促进光沿着管传播。显著地，反射膜2027的尺寸被设定成使其仅部分地包围腔体，从而为照明系统提供细长孔AP。结构化表面膜至少被设置在孔AP中，并且在一些实施方案中，还被设置在围绕管的圆周的其他位置处。
图20A是沿管2020的纵向轴线2016向下的视图。套筒2025、腔体2015、高反射膜2027和孔AP从图20中转入并且无需进一步解释。孔AP被显示为与方位角φap对向。结构化表面膜可具有多个不同的构造。在一种构造中，具有向内结构化表面的结构化光学膜可设置在2022处，并且具有向外结构化表面的单独结构化光学膜可设置在2024处，如图所示，其中两个此类膜均可围绕管的圆周整体卷绕。因此，高反射膜2027和套筒2025被夹在结构化光学膜之间。另选地，套筒2025可以被省略，由此使得高反射膜2027被直接夹在结构化光学膜之间。这种类型的管可通过如下方法制得：取一片小于结构化光学膜之一的高反射膜2027，并将该片高反射膜层合或以其他方式附接到结构化光学膜的主表面(例如，平滑的主表面)，由此使得高反射膜通过高反射光学膜的基本整个主表面附接到结构化光学膜。其他结构化光学膜可以相似地附接到高反射膜的相对侧上，然后可以将膜组合卷起或折起以形成口管。(需注意，无论在该实施方案中还是在本发明所公开的其他实施方案中，结构化光学膜与其他膜或主体的附接都可以在结构化光学膜的平滑主表面上进行，以便保留结构化表面上的空气/聚合物界面，或者如果使用折射率足够低的粘合剂例如超低折射率(ULI)粘合剂，则附接也可以在结构化光学膜的结构化表面上进行。)另选地，结构化内表面和结构化外表面可设置在单个膜或膜组合上，其然后可以被设置在高反射膜2027(见2022)的内部或此类高反射膜2027(见2024)的外部。
图20B示出另选的实施方案，其中使用小片结构化光学膜，它能够减少浪费并降低材料成本。因此，图20B的管2020b可以与图20A中所示的管2020相似，类似的参考标号指示类似的元件，不同的是使用小片具有结构化内表面的结构化光学膜2022和具有结构化外表面的结构化光学膜2024。该小片膜仅部分包围腔体2015并与高反射膜2027部分重叠以实现其上的附接。通过在一侧破坏附接件并展开膜，得到如图20C所示的扁平管2020b’。在该实施方案中，2028是指反射膜与结构化光学膜组合2022/2024部分重叠的区域中的一个。可使用例如合适的粘合剂2029在该区域中进行附接。图20C的组合提供了至少一个结构化膜的第一条带，该第一高反射光学膜为第二条带，所述第一条带和所述第二条带部分重叠以限定重叠区域并沿该重叠区域彼此附接。然后扁平管2020b’可以管的形式卷起，如图20D所示意性地示出。读者将会知道，在该实施方案及其他实施方案中，膜可以被卷起或折起而不发生扭转，如图20D或图4(相反过程)所示，或者它们也可以在卷起或折起时使相对的垂直边缘沿z方向扭转或移位，由此使得细长结构化表面相对于管的纵向轴线的相对取向可根据需要进行调整，而无需改变结构化膜生产线上的结构化表面工具。此类扭转的示例可在常规硬纸管的制造中得到认识。
图21A、图21B和图21C为反射膜的示意性侧视图，其分别示出了镜面反射、漫反射和半镜片反射；用于本发明所公开的照明系统中的反射和高反射表面及膜可以根据需要呈现这些特性中的任一个。此类反射器以两种主要方式使用。第一用途是作为与图1A所示的光源相对的管的远侧端部上的顶盖，构件118。本发明的照明系统中反射器的第二用途是覆盖管长的一部分，以促进光在管中额外的传输，并提供方向控制，通过设计限定的孔引导光的方向以及光穿出照明管的位置，如图20B所示。反射器的特性可显著地影响系统中的光响应以及基于其用途和应用的反射器的选择。
纯镜面反射器，有时称为镜面，根据“入射角等于反射角”的光学规则执行。如图21A所示，其中入射到反射器2127a上的单个光线导致单个经反射的光线具有互补的反射角。用于管状照明系统中的此类反射器提供了光沿管的长度方向的最大侧向传输，因为准直光束沿管传播时经镜面反射表面的反射保持为准直状态，即不发生基于与镜面反射器相互作用的角度混合，因为不存在将以给定入射角传播的光转换为其他入射角的机制。镜面顶盖将接收行进到管的端部的光，并且如果该顶盖是平坦的，则将引导该光沿管折向产生该光的光源。如果期望获得角散布，则镜面反射顶盖可成形为使得通过不平坦表面的反射提供光线的改变和散布。
另一方面，纯朗伯反射器可在所有方向等几率地重新引导光线，如图21B所示。初始发射的相同斜光线立即被朗伯(漫反射)反射器2127b散射并散射到所有方向。一些反射光“向前”(在图中看大致向右)传播，但也有等量的光“向后”(大致向左)传播。我们所说的向前散射是指反射光的侧向或面内(平行于所考虑散射表面的平面内)传播分量。重复传播时，此过程在若干反射之后使向前引导的光线分量大大减少。光束迅速分散，从而产生最小程度的侧向传播。在用作顶盖反射器时，该漫反射致使光线快速散布和来自管体的光线的发射。
半镜面反射器提供了镜面特性与漫射特性的平衡。在中空腔体中，通过选择性受控的散布控制光的传播程度可能是有利的。初始发射的相同斜光线的反射部分照射图21C中的反射器2127c，并以受控的量被显著向前散射。经反射的光锥被漫射，但主要在“向前”方向漫射。因此，半镜面反射器能够被视为促进在反射腔体中受控水平的光散布，其能够增强光线方向的充分混合以提高均匀度，同时仍能够使光线沿管轴传播。具有部分漫射性但又具有显著向前引导的部件的反射器将可以在整个更长的距离上传播更多的光，使光的全反射变少。可以将半镜面反射器描述为能提供显著多于逆散射的向前散射的反射器。
图22示出了具有类似于图20的透光管2220的照明系统，不同之处在于使用两片高反射膜形成两个细长孔。因此，图22示出了照明系统，其中管2220限定腔体2215，光源组件(未示出)将光注入到该腔体中。管2220还限定纵向轴线2216。管2220包括套筒2225以及一个结构化膜或多个结构化膜(在图22中未示出)，其提供了具有细长特征结构的结构化内表面以及同样具有细长特征结构的结构化外表面，其配置和取向如本文所述。管还包括两个高反射光学膜2227-1、2227-2，其类似于图20的膜2027。反射膜2227-1、2227-2具有内主表面，其面向腔体2215并提供高反射率以促进光沿着管传播。反射膜2227-1、2227-2的尺寸均被设定成使得它们仅部分地包围腔体并彼此分开，从而为照明系统提供细长孔AP1、AP2。结构化表面膜至少被设置在这些孔中，并且在一些实施方案中，还被设置在围绕管的圆周的其他位置。
图22A是沿管2220的纵向轴线2216向下的视图。套筒2225、腔体2215、高反射膜2227-1和2227-2以及孔AP1和AP2从图22中转入并且无需进一步解释。孔被显示为分别与方位角φap1、φap2对向。结构化表面膜可具有多个不同的构造。在一种构造中，具有向内结构化表面的结构化光学膜可设置在2222处，并且具有向外结构化表面的单独结构化光学膜可设置在2224处，如图所示，其中两个此类膜均可围绕管的圆周整体卷绕。因此，高反射膜和套筒2225被夹在结构化光学膜之间。另选地，套筒2225可以被省略，由此使得高反射膜2227-1、2227-2被直接夹在结构化光学膜之间。这种类型的管可通过如下方法制得：取小于结构化光学膜之一的高反射膜片，并将该高反射膜层合或以其他方式附接到结构化光学膜的主表面(例如，平滑的主表面)，由此使得高反射膜通过它们的基本整个主表面附接到结构化光学膜。其他结构化光学膜可以相似地附接到高反射膜的相对侧，然后可以将膜组合卷起或折起以形成口管。另选地，结构化内表面和结构化外表面可设置在单个膜或膜组合上，其然后可以被设置在高反射膜的内部或此类高反射膜的外部。
图22B示出另选的实施方案，其中使用小片结构化光学膜，它能够减少浪费并降低材料成本。因此，图22B的管2220b可以与图22A中所示的管2220相似，类似的参考标号指示类似的元件，不同的是使用小片具有结构化内表面的结构化光学膜2222-1、2222-2和具有结构化外表面的结构化光学膜2224-1、2224-2。该小片膜仅部分包围腔体2215并与高反射膜部分重叠以实现其上的附接。通过在一侧破坏附接件并展开膜，得到如图22C所示的扁平管2220b’。在该实施方案中，2228是指反射膜与结构化光学膜组合部分重叠的区域。可例如使用合适的粘合剂在该区域中进行附接。图22C的组合提供了至少一个结构化光学膜的第一条带以及高反射光学膜的第二条带，所述第一条带和所述第二条带部分重叠以限定重叠区域并沿该重叠区域彼此附接。然后扁平管2220b’可以如本文其他地方所述被卷起。
实施例
使用前述原理制造具有一个或多个上述特征结构和特性的若干照明系统。
用于制备图23至图29所示的照明系统的材料：
微复制工具：使用微复制工具制造用于下列实施例中的微结构化光学膜。该工具使用两种方法制得。使用的第一种常见的已知方法是金刚石车削。使用的第二种技术描述于美国专利公开2005/0024754Al(Epstein等人)中。使用精确的金刚石车削机或刻模机将金属圆柱形工具图案切削成工具的铜表面。对所得的具有精切特征的铜柱镀镍，然后使用如美国专利5,183,597(Lu)中所述的工艺进行处理以使其可脱模。
转向膜：具有线性棱柱的膜，其特性类似于图6所示，使用金属圆柱形工具图案进行制备，其中该棱柱具有对称的三角形横截面，其中棱柱的顶点具有70度的夹角并且一系列线性棱柱具有50微米的节距。使用浇注到有底涂层的PET支撑膜(厚度为5密耳)上的包含丙烯酸酯单体和光引发剂的丙烯酸酯树脂制备结构化表面层，然后使用紫外光将其紧贴精密圆柱形工具而固化。该树脂为CN120(环氧丙烯酸酯低聚物，得自美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer Company,Exton,PA))和丙烯酸苯氧乙酯(以商品名SR3339得自沙多玛公司(Sartomer))的75/25混合物(按重量计)，其具有由0.25重量％的Darocur1173和0.1重量％的Darocur TPO(均得自汽巴精化有限公司(Ciba Specialty ChemicalsInc.))构成的光引发剂套件。该树脂被固化时提供折射率为1.57的固体聚合物材料。
非球面双凸膜：具有线性非球面棱柱的膜，其形状类似于图7中所示，使用金属圆柱形工具图案进行制备，其中该形状使用美国专利公开2013/258709的图20A所示的金刚石制得。使用浇注到有底涂层的PET支撑膜(厚度为2密耳)上的包含丙烯酸酯单体和光引发剂的丙烯酸酯树脂制备结构化表面层，然后使用紫外光将其紧贴精密圆柱形工具而固化。该树脂为CN120(环氧丙烯酸酯低聚物，得自美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer Company,Exton,PA))和丙烯酸苯氧乙酯(以商品名SR3339得自沙多玛公司(Sartomer))的75/25混合物(按重量计)，其具有由0.25重量％的Darocur 1173和0.1重量％的Darocur TPO(均得自汽巴精化有限公司(Ciba Specialty Chemicals Inc.))构成的光引发剂套件。该树脂被固化时提供折射率为1.57的固体聚合物材料。
2D结构化膜：膜(见图9)被制成具有占据x-y平面的连续细长棱柱阵列的表面，其中该阵列中的每个棱柱都具有两个相交形成脊的斜面，其中该脊在x-y平面中基本上连续且起伏，其中该脊位于垂直于x-y平面的x-z平面之外，并且其中x-y和x-z平面中的棱状弯曲的宽度沿着y方向起伏，该棱柱的高度沿着垂直于x-y平面的z方向起伏。使用浇注到有底涂层的PET支撑膜(厚度为5密耳)上的包含丙烯酸酯单体和光引发剂的丙烯酸酯树脂制备结构化表面层，然后使用紫外光将其紧贴精密圆柱形工具而固化形成固化的树脂层，该数值具有约1.586的折射率。光提取膜在美国专利7,695,180的图7a-e中有所描述。该膜具有大约为6密耳的标称总厚度。结构化表面上每个棱柱的特征结构具有大约150μm的特征长度λ(参见美国专利7,695,180的图7e)，以及分别约68μm和4μm的最大宽度W最大及最小宽度W最小，分别约25μm和1μm的最大高度H最大及最小高度H最小。每个棱柱的斜棱柱面在横截面上基本是平坦的(参见美国专利7,695,180的图7d的y-z平面)，并且两个面之间形成大约96度的顶角。‘180专利的图7b-e中所示的棱柱具有结构不对称性，其中倾斜角度θ为大约19度。
在同一基底的两侧上具有线性非球面棱柱的交叉线性非球面棱柱膜：制备两侧复制的膜，其中膜的两侧具有互相正交的线性非球面棱柱，其形状类似于图7所示的那些，设置在相同基底的相对侧。使用类似于美国专利公开2013/258709的图20A中所示的金刚石制备具有形状的金属圆柱形工具图案，其中线性棱柱在圆柱形工具上具有45度的取向角度。使用浇注到有底涂层的PET支撑膜(厚度为5密耳)上的包含丙烯酸酯单体和光引发剂的丙烯酸酯树脂制备基底第一侧上的结构化表面层，然后使用紫外光将其紧贴精密圆柱形工具而固化。该树脂为CN120(环氧丙烯酸酯低聚物，得自美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer Company,Exton,PA))和丙烯酸苯氧乙酯(以商品名SR3339得自沙多玛公司(Sartomer))的75/25混合物(按重量计)，其具有由0.25重量％的Darocur 1173和0.1重量％的Darocur TPO(均得自汽巴精化有限公司(Ciba Specialty Chemicals Inc.))构成的光引发剂套件。该树脂被固化时提供折射率为1.57的固体聚合物材料。使用相同的金属圆柱形工具，在5密耳PET基底的相对侧上制备第二线性组线性非球面棱柱。相同基底的相对侧的两组线性非球面棱柱具有取向，其中两组棱柱互相正交，如图5C所示，棱柱之间具有90度的夹角。
照明系统实施例：
实施例1：图23A-E
制得的照明系统包括CREE XML-6000K冷白光LED，该LED通过导热条带被安装到散热片。Ledil FA 11909准直光学元件被布置在CREE LED上以得到半最大准直度全宽为14度的LED光源组件。将具有正方形基座的耦接灯具布置在LED光源组件上方。耦接灯具的另一侧具有圆柱形，其被设计为接收并保持外径约1英寸的聚碳酸酯管。聚碳酸酯管壁厚为约2mm。使用长度为17.25英寸的丙烯酸类聚碳酸酯管。在相同基底的相对侧具有正交线性非球面棱柱结构的双侧结构化膜以不同角度从大片膜上切下，由此使得它们包括宽度为69毫米且长度为17.25英寸的矩形。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。五个结构化光学膜的内棱柱和外棱柱的取向示出于图23A-E中。虚线表示内线性棱柱相对于聚碳酸酯管的纵向轴线的取向，并且实线表示外线性棱柱相对于丙烯酸管的纵向轴线的取向。图23A-E中所示的用于膜的两组线性非球面棱柱均具有彼此正交的布置方式，它们之间具有90度角。可以看到，在图23中，内线性棱柱取向在图23A中从与聚碳酸酯管的纵向轴线和光传播的轴线呈90度或正交的取向开始。对于图23中各个后续的实施例，内棱柱和外棱柱以22.5度的增量旋转，并且内线性棱柱开始与聚碳酸酯管的纵向轴线以及光传播方向更好地对齐。图23B具有内棱柱取向，该取向为相对于纵向管轴呈67.5度(纵向管轴为0度)。图23C具有相对于聚碳酸酯管的纵向轴线呈45度的内棱柱角度。图23D具有相对于管的纵向轴线呈22.5度的内棱柱角度。图23E具有相对于纵向轴线呈0度的内棱柱角度，从而与纵向轴线对齐。图23中的系列图片使用Prometric相机(购自美国华盛顿州雷德蒙德的瑞淀曦脉公司(Radiant Zemax,LLC,Redmond,WA))从约1.5米的距离处拍得，该相机使用105mm透镜和ND1滤色器。采用在0.5A和3V下运行的LED照亮管组件，结果表明内棱柱的旋转能够在由管表面的正交方向观察时改善管的外观的均匀度。
实施例2：图24A-G
使用图23中所述的相同的照明系统架构制得一系列双侧结构化膜，其在单一膜构造的相对侧的各种取向上具有线性非球面棱柱结构。取向在附图中形象地示出，其中内棱柱取向以虚线表示，而外棱柱取向则以实线表示。内棱柱和外棱柱角度在每个实施例中被设置为使得它们关于管的纵向轴线和光传播轴线对称，即，如果内棱柱相对于管的纵向轴线取向为+45度，则外棱柱具有相对于管的纵向轴线的-45度取向。因此，线性棱柱之间具有90度的夹角。表1示出了实施例24A-G中的每个的内棱柱和外棱柱的取向。
表1：用于图24中膜构造的内线性棱柱和外线性棱柱的取向。
图24A：如上所述在2密耳PET上制得的单侧非球面线性棱柱膜的两个8英寸宽、24英寸长的条从较大的膜片上切下，其中线性棱柱与膜的长度方向正交运行。然后用2密耳光学透明的粘合剂(8172CL，作为双侧衬里层合粘合剂购自3M公司)将两个条层合到一起以形成光学膜构造，其中线性非球面棱柱在两侧彼此对齐。从该膜上切割宽度约69mm、长度为17.25英寸的条。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。图24A示出受照的管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24B：如上所述在2密耳PET上制得的单侧非球面线性棱柱膜的两个8英寸宽、24英寸长的条从较大的膜片上切下，其中线性棱柱与膜的长度方向取向为75度角。然后用2密耳光学透明的粘合剂(8172CL，作为双侧衬里层合粘合剂购自3M公司)将两个条层合到一起以形成光学膜构造，其中在两侧上的线性非球面棱柱被设置为+/-75度的角度，从而形成具有150度的夹角的交叉线性棱柱。从该膜上切割宽度约69mm、长度为17.25英寸的条。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。图24B示出受照的管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24C：如上所述在2密耳PET上制得的单侧非球面线性棱柱膜的两个8英寸宽、24英寸长的条从较大的膜片上切下，其中线性棱柱与膜的长度方向取向为60度角。然后用2密耳光学透明的粘合剂(8172CL，作为双侧衬里层合粘合剂购自3M公司)将两个条层合到一起以形成光学膜构造，其中在两侧上的线性非球面棱柱被设置为+/-60度的角度，从而形成具有120度的夹角的交叉线性棱柱。从该膜上切割宽度约69mm、长度为17.25英寸的条。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。图24C示出受照的管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24D：图24D所示的+/-45度膜与图23C所示的构造相同，其中膜两侧的线性棱柱之间的夹角具有90度的夹角，并且交叉棱柱关于管的纵向轴线对称。图24D示出受照管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24E：如上所述在2密耳PET上制得的单侧非球面线性棱柱膜的两个8英寸宽、24英寸长的条从较大的膜片上切下，其中线性棱柱与膜的长度方向取向为30度角。然后用2密耳光学透明的粘合剂(8172CL，作为双侧衬里层合粘合剂购自3M公司)将两个条层合到一起以形成光学膜构造，其中在两侧上的线性非球面棱柱被设置为+/-30度的角度，从而形成具有60度的夹角的交叉线性棱柱。从该膜上切割宽度约69mm、长度为17.25英寸的条。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。图24E示出受照管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24F：如上所述在2密耳PET上制得的单侧非球面线性棱柱膜的两个8英寸宽、24英寸长的条从较大的膜片上切下，其中线性棱柱与膜的长度方向取向为15度角。然后用2密耳光学透明的粘合剂(8172CL，作为双侧衬里层合粘合剂购自3M公司)将两个条层合到一起以形成光学膜构造，其中在两侧上的线性非球面棱柱被设置为+/-30度的角度，从而形成具有60度的夹角的交叉线性棱柱。从该膜上切割宽度约69mm、长度为17.25英寸的条。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。图24F示出受照管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24G：如上所述在2密耳PET上制得的单侧非球面线性棱柱膜的两个8英寸宽、24英寸长的条从较大的膜片上切下，其中线性棱柱与膜的长度方向取向为0度角。然后用2密耳光学透明的粘合剂(8172CL，作为双侧衬里层合粘合剂购自3M公司)将两个条层合到一起以形成光学膜构造，其中在两侧上的线性非球面棱柱被设置为+/-0度的角度，从而形成与管的纵向轴线对齐的对准线性棱柱。从该膜上切割宽度约69mm、长度为17.25英寸的条。该矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入聚碳酸酯管中。将膜屈曲以适形于聚碳酸酯管内表面的形状。管的一端部被插入圆柱形耦接元件中，将管的中心与LED组件对齐，由此使得准直光束直接进入管的中心。在这些实施例中，管的另一端部为左侧打开的。图24G示出受照管的Prometric图像，其中LED在0.5A和3V下运行。
图24A-G中的系列图表明内棱柱的旋转能够在由管表面的正交方向观察时改善管的外观的均匀度。
实施例3：图25A-E
图25A-E示出具有与图23A-E所示的相同棱柱膜的相同照明系统，但是另外将宽度为47mm的镜面ESR反射器(购自3M公司)插入管中以用作反射引导层，其限定孔，其中光可通过该孔从管中穿出。镜面ESR顶盖还被布置在管的远侧端部以将第一通道上未从管中提取的光反射回来。附图示出反射层起作用以有效地增强光沿管轴的传输，从而得到更一致的受照线性光源。
实施例4：图26A-B
图26A示出长度约2.25英寸、宽度约2英寸的丙烯酸类短管的Prometric图像。在膜的两侧具有对准的线性非球面棱柱结构体的膜以图24A中所述的类似方式制得，其被布置在丙烯酸管内部，并且该膜适形于管的内表面。具有两个结构化侧膜的丙烯酸管被附接于MR-16 4000K灯(购自Eveready)的顶部，该灯具有24个白LED，所述白LED具有郎伯输出，并且直径为2.25英寸的反射偏振膜DBEF-D2-400(购自3M公司)的圆盘被布置在丙烯酸管的开放式远侧端部上。该灯被通电，采用12V电压，功率为4.5W。从照明组件的图像中可以看到，获得了强效灯丝外观。
图26B示出长度约2.25英寸、宽度约2英寸的丙烯酸类短管的Prometric图像。在膜的两侧具有交叉线性非球面棱柱结构体的膜与图23C中所述的膜类似，该膜被布置在丙烯酸管内部，并且适形于管的内表面。具有两个结构化侧膜的丙烯酸管被附接于MR-16 4000K灯(购自Eveready)的顶部，该灯具有24个白LED，所述白LED具有郎伯输出，并且直径为2.25英寸的反射偏振膜DBEF-D2-400(购自3M公司)的圆盘被布置在丙烯酸管的开放式远侧端部上。该灯被通电，采用12V电压，功率为4.5W。从照明组件的图像中可以看到，外观是一致的。
实施例5：图26C-D
图26C示出长度约2.25英寸、宽度约2英寸的丙烯酸类短管的Prometric图像。在膜的两侧具有对准的线性转向膜棱柱结构的膜通过用2密耳光学透明的粘合剂8172CL将两片转向膜层合到一起而制得，由此使得线性棱柱对齐。切割层合膜以得到被置于丙烯酸管内部的矩形膜，其中该膜适形于管的内表面，线性棱柱取向为与管轴正交。具有两个结构化侧膜的丙烯酸管被附接于MR-16 4000K灯(购自Eveready)的顶部，该灯具有24个白LED，所述白LED具有郎伯输出，并且直径为2.25英寸的反射偏振膜DBEF-D2-400(购自3M公司)的圆盘被布置在丙烯酸管的开放式远侧端部上。该灯被通电，采用12V电压，功率为4.5W。从照明组件的图像中可以看到，获得了强效灯丝外观。
图26D示出长度约2.25英寸、宽度约2英寸的丙烯酸类短管的Prometric图像。在膜的两侧具有线性转向膜棱柱结构的膜通过用2密耳光学透明的粘合剂8172CL将两片转向膜层合而制得，由此使得线性棱柱交叉，其中两个棱柱以+/-45度对齐，形成90度的夹角。切割层合膜以得到被置于丙烯酸管内部的矩形膜，其中该膜适形于管的内表面，线性棱柱取向为与管轴以+/-45度对称。具有两个结构化侧膜的丙烯酸管被附接于MR-16 4000K灯(购自Eveready)的顶部，该灯具有24个白LED，所述白LED具有郎伯输出，并且直径为2.25英寸的反射偏振膜DBEF-D2-400(购自3M公司)的圆盘被布置在丙烯酸管的开放式远侧端部上。该灯被通电，采用12V电压，功率为4.5W。从照明组件的图像中可以看到，外观比图26C中所示更一致。
实施例6：图27A-B
制备膜，该膜的两侧具有对准的线性棱柱结构，其中利用2密耳光学透明粘合剂8172CL将一个包括线性转向模棱柱的膜层合到包括线性非球面棱柱的第二线性棱柱膜。切割层合膜以制备宽度约69mm和长度为17.25英寸的矩形膜，由此使得该对准的线性棱柱取向为与矩形膜的长度方向正交。矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入实施例1中所述的照明组件的聚碳酸酯管中，由此使得转向膜棱柱处于管的内侧。采用0.5A和3V对该LED通电，并且Prometric图像示出于图27A中。
制得的另一种膜具有交叉线性棱柱，其中利用2密耳光学透明粘合剂8172CL将一个包括转向膜棱柱的膜层合至具有线性非球面棱柱的第二膜。切割层合膜以制备宽度约69mm和长度为17.25英寸的矩形膜，由此使得该线性棱柱取向为相对于膜的长度方向呈+/-45度角。矩形膜围绕膜的长轴卷起并被插入实施例1中所述的照明组件的聚碳酸酯管中，由此使得转向膜棱柱处于管的内侧。采用0.5A和3V对该LED通电，并且Prometric图像示出于图27B中。
在其中内转向膜相对于管的纵向轴线呈一定角度的情况下，两个管相对于均匀度的外观均略有改善。在其中结构化内表面的表面特征结构具有弯曲的实施例中，该差异并不明显。
实施例7：图28A-B
制得的照明系统包括CREE XML-6000K冷白光LED，该LED通过导热条带被安装到散热片。Ledil FA 11909准直光学元件被布置在CREE LED上以得到半最大准直度全宽为14度的LED光源组件。将具有正方形基座的耦接灯具布置在LED光源组件上方。耦接灯具的其他侧具有圆柱形，其被设计为接收并保持外径约1英寸的丙烯酸管。丙烯酸管壁厚为约1mm。使用长度为8英寸的丙烯酸管。
图28A示出了使用0.5A和3V的层合管，其中该管具有两个单侧结构化膜，膜宽70mm且长8英寸，被置于管内部。结构化膜未彼此粘结，它们之间具有气隙。膜适形于管的内壁。管内设置有棱柱的结构化内表面膜为上述2D结构化膜，其具有长宽比近似3:1的细长棱柱，该棱柱特征结构具有如图9所示的曲率。与光源相对的管的端部配有镜面反射ESR反射顶盖。内部细长的2D棱柱被取向成使得棱柱的延伸轴相对于管的纵向轴线取向为+45度。外部棱柱膜为上述线性非球面棱柱膜，其中棱柱相对于管的纵向轴线取向为-45度。两个结构化膜的两组棱柱被取向成使得它们之间具有90度的夹角，其中管的纵向轴线将交叉的棱柱结构对分。
图28B示出了使用0.5A和3V的层合管，其中该管具有两个单侧结构化膜，膜宽70mm且长8英寸，被置于管内部。结构化膜未彼此粘结，它们之间具有气隙。膜适形于管的内壁。管内设置有棱柱的结构化内表面膜为上述2D结构化膜，其具有长宽比近似3:1的细长棱柱，该棱柱特征结构具有如图9所示的曲率。与光源相对的管的端部配有镜面反射ESR反射顶盖。内部细长的2D棱柱被取向成使得棱柱的延伸轴相对于管的纵向轴线取向为+90度。外部棱柱膜为上述线性非球面棱柱膜，其中棱柱相对于管的纵向轴线取向为-90度。两个结构化膜的两组棱柱被取向成使得棱柱对齐，并且棱柱与管的纵向轴线正交。
图28A和图28B的照明系统示出类似的均匀度，但是2D细长特征结构与管纵向轴线呈倾斜角的图28A的系统稍微更亮一些。
实施例8：图29A-B
图29A具有与图28A所述的相同照明系统构造，其中2D细长结构化膜的棱柱和线性非球面棱柱膜交叉，其关于纵向管轴取向为+/-45度。将宽度40mm和长度8英寸的ESR反射膜加入到管中。ESR适形于结构化内表面内部管壁的表面。采用05.A和3V对该LED通电以照明管。该图像使用具有暴露设置以免CCD饱和的经校准的Prometric相机采集到。
图28B具有与图28A所述的相同照明系统构造，其中2D细长结构化膜的棱柱和线性非球面棱柱膜彼此对准，其关于纵向管轴取向为+/-90度或与管的纵向轴线正交。将宽度40mm和长度8英寸的ESR反射膜加入到管中。ESR适形于结构化内表面内部管壁的表面。在05.A和3V下对该LED通电以照明管。该图像使用具有暴露设置以免CCD饱和的经校准的Prometric相机采集到。
图29A中的交叉棱柱膜利用更一致的外观产生比图29B中与管的纵向轴线正交的对准棱柱更高的亮度。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中用来表示数量、特性量度等的所有数字都应被理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则本说明书和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内的技术人员利用本专利申请的教导内容想要获得的所需特性而变化。并且不旨在将等同原则的应用限制在权利要求书范围内，至少应根据所记录的有效数位的数目和通过应用惯常的四舍五入法来理解每个数值参数。虽然给出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但就任何数值均在本文所述具体实施例中列出来说，其记录尽可能地精确并且合理。然而，任何数值可包括与测试或测量限制相关联的误差。
在不脱离本发明的实质和范围的前提下，对本发明进行的各种修改和更改对于本领域的技术人员来说将显而易见，并且应当理解，本发明不应当限于本文示出的例示性实施方案。除非另外指明，否则读者应该假设一个公开的实施方案的特征也可应用于所有其他公开的实施方案。本文提及的所有美国专利、专利申请公布以及其他专利和非专利文献都在它们与上述公开内容不违背的程度上以引用方式并入。

Claims (24)

1.一种照明系统，包括：
透光管，所述透光管限定沿纵向轴线延伸的腔体，所述透光管的至少一部分包括面向所述腔体的结构化内表面和背向所述腔体的结构化外表面；
光源组件，所述光源组件被设置用于将光注入所述腔体中，所述结构化内表面被构造成用于将被注入的所述光的第一部分朝所述结构化外表面引导，并引导被注入的所述光的第二部分回到所述腔体中；
其中所述结构化内表面包括细长的第一特征结构并且所述结构化外表面包括细长的第二特征结构，所述细长的第一特征结构和所述细长的第二特征结构中的至少一者相对于所述纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿所述透光管形成各自的螺旋。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述细长的第一特征结构和所述细长的第二特征结构均相对于所述纵向轴线倾斜地取向。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述细长的第一特征结构相对于所述细长的第二特征结构的取向的特征在于交叉角。
4.根据权利要求3所述的照明系统，其中所述交叉角为大约90度。
5.根据权利要求3所述的照明系统，其中所述纵向轴线将所述交叉角对分。
6.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述细长的第一特征结构和所述细长的第二特征结构均包括曲面。
7.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述细长的第一特征结构和所述细长的第二特征结构中的至少一者包括特征在于三次贝塞尔函数的形状。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述透光管包括不同的第一结构化膜和第二结构化膜，并且其中所述第一结构化膜包括所述结构化内表面，并且所述第二结构化膜包括所述结构化外表面。
9.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述透光管包括具有相背对的第一主表面和第二主表面的结构化膜，并且其中所述第一主表面包括所述结构化内表面，并且所述第二主表面包括所述结构化外表面。
10.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光源组件包括一个或多个固态光源。
11.根据权利要求10所述的照明系统，其中所述一个或多个固态光源包括具有第一输出分布的第一固态光源，所述第一输出分布的特征在于半最大极角全宽为+/-14度。
12.根据权利要求10所述的照明系统，其中所述一个或多个固态光源包括明显不同的发射光谱的多个发光二极管(LED)。
13.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述透光管在垂直于所述纵向轴线的平面中具有横截面形状，所述横截面形状为弯曲的、多边形的、或弯曲和多边形的组合。
14.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述结构化外表面被构造成用于将被注入的所述光的所述第一部分的大部分从所述透光管向外引导。
15.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述透光管为第一透光管，所述纵向轴线为第一纵向轴线，所述结构化内表面为第一结构化内表面，所述结构化外表面为第一结构化外表面，所述腔体为第一腔体，并且所述光源组件为第一光源组件，所述照明系统还包括：
第二透光管，所述第二透光管限定沿平行于所述第一纵向轴线的第二纵向轴线延伸的第二腔体，所述第二透光管的至少一部分包括面向所述第二腔体的第二结构化内表面以及背向所述第二腔体的第二结构化外表面；
第二光源组件，所述第二光源组件被设置用于将光注入所述第二腔体中，所述第二结构化内表面被构造成用于将被注入的所述光的第一部分从所述第二光源引导到所述第二透光管中，并引导此被注入的所述光的第二部分回到所述第二腔体中；
其中所述第二结构化内表面包括细长的第三特征结构并且所述第二结构化外表面包括细长的第四特征结构，所述细长的第三特征结构和所述细长的第四特征结构中的至少一者相对于所述第二纵向轴线倾斜地取向，由此使得它们沿所述第二透光管形成各自的螺旋。
16.根据权利要求15所述的照明系统，其中所述第一结构化内表面和所述第二结构化内表面为单个结构化内表面的不同部分，并且所述第一结构化外表面和所述第二结构化外表面为单个结构化外表面的不同部分。
17.根据权利要求15所述的照明系统，其中所述第一透光管包括透光部分和高反射部分，所述透光部分具有所述第一结构化内表面和所述第一结构化外表面。
18.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述高反射部分为不透明的。
19.根据权利要求15所述的照明系统，其中所述照明系统包括反射壁，所述反射壁具有相背对的第一高反射表面和第二高反射表面，所述第一高反射表面形成所述第一透光管的一部分，并且所述第二高反射表面形成所述第二透光管的一部分。
20.根据权利要求1所述的照明系统，还包括：
第一高反射光学膜，所述第一高反射光学膜部分地包围所述腔体以便为所述照明系统提供至少第一细长孔。
21.根据权利要求20所述的照明系统，其中对于以设计入射角入射的被注入的所述光来说，所述第一高反射光学膜具有至少90％的平均反射率。
22.根据权利要求20所述的照明系统，其中结构化表面膜包括所述结构化内表面和所述结构化外表面中的至少一者，并且其中所述第一高反射光学膜小于所述结构化表面膜，并且在所述第一高反射光学膜的基本上整个主表面上附接到所述结构化表面膜。
23.根据权利要求20所述的照明系统，其中所述结构化内表面和所述结构化外表面包括在至少一个结构化膜的第一条带上，并且其中所述第一高反射光学膜包括第二条带，并且其中所述第一条带和所述第二条带部分地重叠以限定重叠区域并沿所述重叠区域彼此附接。
24.根据权利要求23所述的照明系统，还包括第二高反射光学膜，所述第二高反射光学膜部分地包围所述腔体以便为所述照明系统提供不同于所述第一细长孔的至少第二细长孔。
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