CN1145553C - 一种具有漫反射膜的可照亮的标记箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可照亮的标记箱，它具有漫反射薄膜，利用此漫反射薄膜的反射率以及发光均匀度，在给定亮度的情况下，能够减少功率损耗并且能够同时增加发光均匀度。本发明还提供了一种运用这种薄膜的方法。

Description

一种具有漫反射膜的可照亮的标记箱
发明领域
本发明涉及一种应用于标牌产业而能减小功率以及增加发光均匀度的薄膜。
发明背景
现代社会可照亮的标记已经非常普及。对于观看者标记能够进行教育、娱乐、通告以及警告。可以将标记设计用于近看的或者远看的。照明是为了确保看者能够看清信息，特别是在光线昏暗的白天与夜晚。
灯光需要供给电能。现代社会能够容易地提供电能，但是那些要为此付钱的人总在寻求更加高效的电能传输以及更加高效的使用率。由于经济及环境的原因，不应该浪费用于照明标牌的电能。
可照亮的标记可以是“前部点亮”以及“后部点亮”。前者典型地包括如广告牌或其它显示板这样的牌示，光是从板周围以一定角度来照向标记。后者代表性地具有一层半透明的表面，通过此表面可以看到光并且在它上面附有信息或者图像。从半透明表面具有均匀光照是重量要的。通常，此半透明表面包含一些对光进行漫反射并在可照亮的标记箱中减少看者对于点光源或线光源识别的因素。又，现有典型的后部点亮标记会使不到20％的光从内部漏出。显然，需用一种更加高效地点灯系统。
可照亮的标记可以是这样的结构：光源可以为氖气、荧光体、白炽灯、卤素、高强度放电灯(HID)、发光二极管(LED)或者光纤。标记可以是大楼的一部分、可以作为固定装置安装在大楼上、可以是独立的部分、或者是其它装置或设备的一部分。并且可以持续地、间歇地、偶尔地或者不规则地向标记供给电能。当点亮了灯，就不应当浪费使用的电能。
可照亮的标记可以为任意的几何形状。
具有复杂几何外围形状而用于传递想要的信息的可照亮的标记与依赖于欧几里得几何学并在外围内带有想要的信息的可照亮的标记是完全不同的种类。在工业中，一种前者的示例称为“管道字母”，通常叫作“可照亮复杂图形的标记箱”。由于标记的外围与传递的信息是无关的，因此后者叫作“标记箱”。
标记箱的非限定性例子包括：矩形、卵圆形、圆形、椭圆形以及欧几里得形状。复杂形状可照亮的标记的非限定性例子包括：字母、简介、轮廓、特性以及一些由客户提出的能够进行广告、教育、警告等的形式。
点亮欧几里得几何形状的标记箱比点亮可照亮复杂图形的标记箱更可预测，这是由于除非光源具有与标记观测区非常相同的形状，否则很难获得均匀分配的亮光。
发明概要
可照亮的标记技术需要一种材料，它能够提高可照亮的标记效率以及能够降低可照亮的标记内显示一条信息所耗的功率，并且能够提高发光均匀度。特别地，当可照亮复杂图形的标记箱时，可照亮的标记需要在发光效率以及发光均匀度两方面上都有明显的提高。
本发明的一方面是一种可照亮复杂图形的标记箱，它包括一层内表层以及设置于复杂可照亮的标记箱内表层至少一部分上的一层薄膜，与没有这样薄膜的复合形状可照亮的标记箱相比，在此内表层上所述薄膜能够提高可照亮的标记箱的发光效率以及发光均匀度。
最好，薄膜选自漫反射薄膜、半镜面反射膜或者上面具有层压的或涂覆的漫反射膜的镜面反射膜。
“薄膜”指的是预先与可照亮的标记箱相接的、形为薄而柔韧的薄片。
“漫反射膜”指的是不是镜面而能够进行反射的薄膜。在由美国为测试材料制订的工业标准(ASTM)中，即标准ASTM E1164-94中指出“反射”是名词“反射率”的形容词。
“发光均匀度”指的是从透明表面发射出的光在表面的各个方向上几乎均匀，并且在可照亮的标记箱内产生一个不能辨认光源方向的标记。
设置于可照亮的标记箱内表面至少一部分上的本发明的薄膜收集从光源发出的光，或者收集从漫反射板反射回的光以及标记箱侧面与背面反射回的光，而且此薄膜对于看者改变了光的方向，并且在可照亮的标记箱透明表面上使得发光均匀。
本发明的另一方面是一种可照亮的标记箱，它包括可照亮的标记箱的一层内表面以及设置于内表面至少一部分上的薄膜，所述薄膜包括一种由ASTME1164-94所测量的反射率至少为80％的漫反射膜并且可以是充满白色微粒的聚烯烃、不同聚合物的混合体、聚烯烃多层薄膜、微孔聚烯烃及聚酯薄膜、氟化聚烯烃薄膜、充满白色微粒的乙烯基氯化物聚合薄膜、充满白色微粒的丙烯酸薄膜、由乙烯-乙烯基醋酸盐薄膜共同挤压出的聚烯烃以及上述这些的化合物。
本发明的第三方面是将此薄膜运用到标记中的一种方法，它包括步骤：根据由ASTEM1164-94所测量的反射率以及它的发光均匀度来选择一种薄膜；将此薄膜设置于可照亮的标记箱内表面的至少一部分上。
本发明的特点在于，可以根据标记结构技术人员的要求，通过控制薄膜的反射率而来降低功率损耗以及提高发光均匀度。
本发明的的优点在于，在显著降低标记功率的同时能够提高发光均匀度，可照亮的标记箱中的每一单元使得标记既有实用性用又有美观性。
参照附图来进一步说明本发明的实施形态，其它特点及优点则会显而易见。
附图简述
图1是可照亮的标记箱的立体图。
图2是运用本发明薄膜的可照亮的标记箱的立体图。
图3是在下述示例中被测量亮度以及发光均匀度的可照亮的标记箱的立体图。
实施形态
图1所示的标记10包括一个外框，一般指12，带有一透明外侧面的14、两层水平的内表面16、三层内部垂直表面18(一层远离外侧面14的后表面以及两层邻近外侧面的表面14)、以及设置于可照亮的标记箱12内部的光源20。本发明的薄膜能够置于可照亮的标记箱12内部的至少一部分上，可以置于水平表面16以及垂直表面18上任意大的表面上，最好是置于表面16以及18全部的区域中，这是由于内表面覆盖的面积越大，则越能够高效地利用光源发出的光。
图2表示在可照亮的标记箱中首选的漫反射膜的一个例子。标记箱30包括附着在薄膜32(例如由Minnesota Mining and Manufacturing
Company，st.Paul，MN，USAc出产的Panafle TM牌系645或945)上的一图像，它如具有由廉价且防热材料例如铝，钢构成、光面或着色的其它侧面34的箱体前侧板33那样附在上面。可照亮的标记箱30包括一光源36，它能够长时间提供足够的光来照亮附有图像的薄膜。由于在箱体中反射间的光损耗，通常使用的是白色的光。漫反射薄膜38至少置于一个内表面上，最好置于可照亮的标记箱30所有的五个内表面上，而将光吸收的损耗降低到最小。
薄膜
薄膜可以是任何一种具有一定反射率及发光均匀度的薄膜。最好，薄膜是漫反射膜、半镜面反射膜或者上面具有层压的或涂覆的漫反射膜的镜面反射膜。最好，薄膜的反射率由ASTM E1164-94测定的至少为80％，或者反射率至少为90％。在本发明中发现，在反射率增大与亮度增大之间存在一定的数学关系。对于第一个近似关系，当反射率在90％以上时每增加1％，标记的发光率或亮度增加5～7％。因此，不同于收益递减规律，应该尽力保证采用具有提高了反射率的薄膜。
作为反射率至少为80％的薄膜的非限定性例子包括：高效的光学装置、分散反射的多层偏光镜板及平面镜、多微孔薄膜；充满白色微粒的聚烯烃薄膜(例如由PPG of Pittsbugrgh，PA，USA出售的TeslinTM牌薄膜)；不同聚合物的混合物(例如由DuPont of Wilmington，Delaware，USA生产的牌为MelinexTM的聚酯或者聚丙烯薄膜)；微孔聚酯薄膜聚烯烃多层薄膜(例如由DuPont of Wilmington，Delaware，USA生产的商业应用的牌为TyvekTM的聚烯烃薄膜)；氟化聚烯薄膜(例如聚四氟化乙烯)；充满白色微粒的乙基氯化物聚合薄膜；充满白色微粒的丙烯薄膜；由乙烯-乙烯基醋酸盐薄膜共同挤压出的聚烯烃薄膜；具有第1双折射相位与不同折射系数的第2相位的薄膜以及上述这些的化合物。
最好，这些薄膜是由美国专利4,539,256(Shipman et al.)所揭示的热致相位分离薄膜。
薄膜典型地具备一层覆着胶粘剂的主表面。这种胶粘剂一般存在与薄膜的底部并且使得薄膜可靠地黏附在标记箱、墙壁、平板、桌、地板、镇流器、变压器或者其它衬底之上。胶粘剂种类的选择是根据已知的标记、衬底的性质以及技术人员所知的其它因素。例如，一种压感性胶粘剂可以用于一些设计中，此外，压感性胶粘剂具有滑动或重新配置物品的能力，在胶粘剂安置与固化之前可能存在危险。商业上标记图形最好的压感性胶粘剂是由3M ofSt.Paul.Minnesota，USA出售的牌为ScothcalTM以及ScotchalTMPlus的图形网。具有这种作用的压感性胶粘剂在各种专利中都有揭示。这些胶粘剂中有些揭示于美国专利Nos.5,141,790(Calhoun et al)、5,229,207(Paquette etal)、5,296,277(Wilson et al)、5,362,516(Wilson et al)、PCT专利公报WO97/18246、申请US97/09274之中。如果需要可以设置一种已知材料的衬垫来保护胶粘剂。
对于胶粘剂的另一方面，当用已知的方式压片而制成本发明薄膜所相对的主表面时，可以使用机械固件。对于机械固件的非限定性例子包括由Minnesota Mining以及Manufacturing Company生产的ScotchmateTM以及Dual LockTM固定系统。
附有胶粘剂的薄膜其厚度范围为约50μm～约500μm并且最好为约75μm～约375μm。这样的厚度允许后侧附有胶粘剂的薄膜如图1所述那样可以置于可照亮的标记箱的内表面16以及18上，而不用为标记10而通过改变可照亮的标记箱内部尺寸来遵守电工原则以及其它规则。
发明的应用
如图2所示，点亮的标记箱30能够在薄膜32上显示图像。可以发现，通过降低50％的功率损耗以及利用在点亮的标记箱其内表面上设置漫反射表面而来提供相等的发光均匀度，因此标记能够达到同样的发光度或亮度。
这些效果特别地表现在凭借数行氖灯或光纤来获得亮度及均匀度的复杂形状可照亮的标记箱之中。如图3所示，形为字母“G”的后部点亮管道字母具有非常复杂形状的内表面，在此内表面上可以获得发光效率以及发光均匀度。本发明的任意一种薄膜，如半镜面、散射、散射/镜面薄片或涂层，能够出乎意料地提高复杂形状可照亮的标记箱的发光效率以及发光均匀度，并且对于技术人员可以从各种薄膜中选出用于复杂形状标记的薄膜。
在氖灯后部点亮的、管道字母形式的复杂形状可照亮的标记箱中，可见发光均匀度的提高是容易的、定性的，这是由于氖灯管或者光纤在字母的标记中可以尽量弯曲。以下的例子是对于这些效果的解释以及其它的实施形态。
示例1与2以及比较示例A-D
得到4个“G”形管道字母的可照亮的标记箱。每个约为60cm高并由氖管点亮。变压器由电线连接在较远处。2个管道字母串联着。其中2个管道字母由一个4000伏特时输出为30毫安的变压器来供给电力。另外2个字母由一个4000伏特时输出为60毫安的变压器来供给电力。对于每2个一组的管道字母，一个字母由单行氖管点亮，另一个字母由双行氖管点亮。每个氖管通常平行地沿着管道字母的形状。
每个管道字母的亮度用1/3度的光点通过Minolta型号LS-110亮度测量仪(Minolta Camera Company，Ltd..Japan)来测量。测量仪设置为朝着每个管道字母的表面。如图3所示，在每个管道字母测量了9个位置。为了使光的输出、颜色以及温度稳定下来，在点灯4小时之后测量并记录了每个管道字母的亮度。涂有白色内表面的字母#1-#4成为比较例A-D，并且字母#1及#3排列着厚度为300μm、溜出的(oil out)、并根据美国专利No.4,539,56(Shipman et al)而制造的多微孔膜片。这种改进后的字母#1及#3成为例1与2。利用双层涂层带将多微孔膜片黏附在管道字母的内表面上。多微孔膜片设置于管道字母的所有的内表面上。以下是在应用多微孔膜片前与后的情况下，表示上述9个位置平均亮度的表。
                       表1
                    平均亮度
    例   薄膜    功率(毫安)   氖管行  平均亮度(坎德拉/平方米)
    A    无     30    单行       185
    1    有     30    单行       366
    B    无     30    双行       332
    C    无     60    单行       383
    2    有     60    单行       733
    D    有     60    双行       658
由上表可知，无论对于单行氖管还是双行氖管，漫反射膜的作用是在相同功率下使亮度增加1倍或者使得亮度与2倍功率时相等。这样，技术人员可以控制到底哪个参数比较重要，是亮度还是功率，而对于从可照亮的标记箱中放射出的亮度，能获得2倍的能量使用效率。
同样的例子是通过测量在管道字母的最亮点与最暗点来衡量发光均匀度。则可以获得最亮/最暗亮度的比值。表2表示了此结果。
                         表2
                      发光均匀度
    例     薄膜     功率(毫安)   氖管   发光均匀度比值
    A     无     30   单行   2.20
    1     有     30   单行   1.65
    B     无     30   双行   1.67
    C     无     60   单行   1.93
    2     有     60   单行   1.58
    D     无     60   双行   1.40
如表2所示，虽然例1只有单行氖管，但例1提供了与比较例B几乎相等的发光均匀度。再者，例2的功率虽然为例1功率的2倍，但是例2提供了与例1几乎相等的的发光均匀度比值。因此，技术人员可以通过控制发光均匀度来提高可照亮的标记箱外表的美观程度。
本发明不仅限于上述的实施形态。

Claims (8)

1.一种可照亮的标记箱，其特征在于，包括：
所述可照亮的标记箱的内表面，所述可照亮的标记箱上具有复杂外围形状的图形；
具有设置于内表面至少一部分上的一层薄膜，所述薄膜选自漫反射膜及上面具有层压的或涂覆的漫反射膜的镜面反射膜，所述漫反射膜的反射率根据美国为测试材料制订的工业标准ASTM E1164-94测量的值至少是90％，并且所述薄膜与未设置这种薄膜的具有相同形状的标记箱相比能够提高发光效率以及发光均匀度。
2.如权利要求1所述的标记箱，其特征在于，
所述漫反射膜的反射率根据美国为测试材料制订的工业标准ASTM E1164-94测量的值至少是90％，并且所述反射率至少为90％的漫反射膜，当反射率每增加1％，亮度增加5～7％，并且所述漫反射膜包含一热致相位分离的聚合薄膜。
3.如权利要求2所述的聚合薄膜，其特征在于，
所述聚合薄膜在其一主表面上具有一层压感性胶粘剂，并且所述聚合表面以及胶粘剂的厚度为50μm～500μm。
4.如权利要求1所述的标记箱，其特征在于，
所述漫反射膜包含一层在小孔中带有白色微粒的多孔聚烯烃薄膜或者一层不同聚合物的混合体。
5.如权利要求1所述的标记箱，其特征在于，
所述薄膜是半镜面反射膜，或者是上面具有层压的或涂覆的漫反射膜的镜面反射膜。
6.一种可照亮的标记箱，其特征在于，包括：
所述可照亮的标记箱的内表面，并且在内表面的至少一部分上设置一层薄膜，所述薄膜选自漫反射膜及其上面具有层压的或涂覆的漫反射膜的镜面反射膜，所述漫反射膜的反射率根据美国为测试材料制订的工业标准ASTME1164-94测量的值至少是90％，并且所述薄膜与未设置这种薄膜的具有相同形状的标记箱相比能够提高发光效率以及发光均匀度。
7.一种将所述薄膜使用在标记箱的方法，其特征在于，包含步骤：
(a)提供包括内表面的可照亮的标记箱；
(b)从漫反射膜及其上面具有层压的或涂覆的漫反射膜的镜面反射膜中选择一种薄膜，所述表面具有根据美国为测试材料制订的工业标准ASTM E1164-94测量的值至少为90％的反射系数，并且所述薄膜与未设置这种薄膜的具有相同形状的标记箱相比能够提高发光效率以及发光均匀度；
(c)将所述薄膜设置于可照亮的标记箱内表面的一部分上。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述设置步骤包括将薄膜胶粘在内表面上的步骤。
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