CN1422350A - 用以进一步传输入射光的产品和生产该产品的方法以及该产品和方法的使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种产品(1)和用来制造进一步传输入射光的产品(1)的方法，包含至少一层(3)材料(2)，在其中包埋了许多光导纤维(6)，每个光导纤维(6)包含输入面(7)用来截取入射光，和输出面(8)用来发射从输入面(7)传来的入射光，其中，所述的表面(7、8)用主体(9)连接，入射光可以穿过它从输入面(7)传导到输出面(8)，所述的输出面(8)和所述的输入面(7)露出在材料层(3)之外，所述的层(3)包含朝向入射光的第一表面(4)。输入面(7)和输出面(8)都可以截取和发射光线并且都从第一表面(4)伸出，所述的光线包括可见光和紫外光、红外光。从而实现了一种产品和用来制造所述产品的方法，其中该产品可以沿与入射光被截取时相同的方向反射入射光。因此产品适用于公路上的行车指示线、标记、衣服、藻类生长、机场、通信和数据通信等。

Description

用以进一步传输入射光的产品和生产该产品的方法 以及该产品和方法的使用

本发明涉及一种用以进一步传输入射光的产品，包含至少一层其中包有光导纤维的材料物质，所述的每个光导纤维包含一个输入面用来截取入射光，和一个输出面用来传输从输入面输进来的入射光，所述的表面用一个主体连接，入射光穿过该主体从输入面传导到输出面，所述的输出面和所述的输入面基本上露在所述材料层外面，并且其中所述的层包含方向朝向入射光的第一表面。

本发明还涉及到一种生产用以进一步传输入射光的产品的方法和该产品的使用。

从英国专利申请GB 2076042得知，例如，用来进一步传输入射光的产品包含至少一个材料层，有许多光导纤维包埋在其中。每个光导纤维包含一个输入面用来截取入射光，和一个输出面用来传输从输入面输进来的入射光。输入面和输出面用一个主体连接，它把入射光从输入面传导到输出面，并且主体被包在所述材料中，其方式为：输入面和输出面都从材料中露出。

该产品被放置在公路上的行车指示线中，其中从汽车传来的入射光通过二极管等被一个监视电路记录，并且所述电路入射光转换成信号。信号启动一个光源，从光源发出光线被光导纤维截取，这些纤维的方位和方向使得光线进一步传输，部分沿着公路，部分横向公路面。从光导纤维的输出面透出的光线可以被正在驶近的车辆上的司机看到，因此适用于指示公路的路线，例如在拐弯处。

然而，这样的具有二极管和光导纤维的结构制造起来很复杂并且昂贵，并且正确地相对于从汽车传来的光线和相对于发射出来的光线布置各个部件、光源和光导纤维时需要很高的精确性。此外，只有假设已经有一个光源可以被启动并且从光源传来的光线为可见时，所述结构才能以最优的方式运行。因此该结构仅仅适合用于进一步传输的光线方向是预定的，例如公路拐弯处的路线。此外，这种布置光导纤维的方式的效果是光线没有被反射，仅仅是改变了方向而已，从而传输到输出面的光线效果只依赖于已经定位好的光源。

本发明的目的是提供一种产品和一种方法，它们不受上述缺点所累，而且入射光不管它是可见光、紫外光或红外光都可以用直接的方式利用并且加强入射光，这样入射光被沿着与入射方向相同的方向反射。

这可以通过如权利要求1的前序部分所揭示类型的产品达到，并且输入面和输出面都可以截取和传输光线并且都可以从第一表面输出，所述光线包含可见光、紫外光和红外光。

所述产品的作用是：当特定类型的光线照射在光导纤维上时，它将被输入面截取并且通过所述主体传导到输出面。这种光导纤维配置的结果，如权利要求6和8更具体地揭示，输出面将把入射光沿着与它被截取时相同的方向反射。由于光导纤维的布设角度，因此产品用于把入射光光线加强、光线减弱或不变的方式，从而产品可以被放置在平面上也可以放不平整的表面/区域上并且保持它的光线特性，因为光导纤维部分相对于入射光方向定位，部分相对于特定的应用区域定位。例如，当用于藻类养殖时，获得光线加强效果很重要，而当用于公路起伏时，在经过起伏的过程中传输的光线保持不变是很重要的，并且例如用于公路上的行车指示线时，传输的光线具有加强效果会很重要。例如，当使用紫外光和红外光并在其中包含有数据和无线通讯时，有可能仅仅在特定波长范围之内或之外的光线可以被截取和发射。

通过提供一种根据本发明的产品，如权利要求2中进一步揭示，在装线过程中可以为光导纤维线获得一个很容易进入的通道。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求3中进一步揭示，实现了产品可以被用于不平整的和弯曲的表面，这样光导纤维可以根据情况安装在其中。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求4中进一步揭示，实现了光导纤维在装入后不改变方向，并且对之加以保护，以防止受到可能会使光导纤维破裂或造成其它破坏的外力作用。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求5中进一步揭示，实现了材料和光导纤维的保护和强化，这样如果光导纤维被外力“弯曲”，它们将力图返回它采取开始位置时的角度。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求6中进一步揭示，实现了光导纤维的两端都朝向入射光，从而光线各自从相同的表面被截取和发射。

通过提供一个根据本发明的产品，如权利要求7中进一步揭示，实现了光导纤维从所述材料露出，这样各个光导纤维的输入面和输出面可以分别以最优的方式各自截取和发射，不会受到材料遮挡。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求8中进一步揭示，实现了光导纤维可以纵向地用织物第一表面包住，从而输入面和输出面的方向保持在相对于入射光的方向上，因为截割面确保了两个表面都直接朝向光线。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求9中进一步揭示，实现了可以在一个特定的表面上提供产品，其中光导纤维采取不同的角度，从而产品在用于入射光相对于产品和产品的构形移动的地方，例如公路起伏情况，具有卓越的性能。

通过提供根据本发明的产品，如权利要求10中进一步揭示，获得一种柔软的和耐用的材料，可以与例如公路上的行车指示线结合使用，发生在输入面和输出面上的磨损不会改变它们传导光线的能力。

根据权利要求11的前序，本发明还涉及到用来生产进一步传输入射光产品的方法，所述的产品包含至少一个柔软的材料层，例如织物，在柔软的材料中包埋有许多光导纤维，每个光导纤维包含一个输入面用来截取入射光，和一个输出面用来发射被输入面截取的光线，所述的表面被一个主体连接，入射光穿过它从输入面传导到输出面，所述的输出面和输入面从柔软的材料层露出，所述的层包含第一表面和一个相对于第一表面的在下面的层，所述的表面包含重合的网格。根据本发明的方法，其特征在于，柔软的材料包含两个分开的、垂直放置的、大致平面的平行层，第一层和第二层，所述的层通过包进至少一个光导纤维而固定在一起。

通过使用根据本发明的方法，如权利要求12和1 3所揭示，实现了省时的工序，因为层可以在随后横断切割成与应用相关的尺寸。

通过使用根据本发明的方法，如权利要求14和15揭示的，实现了在使用产品时，光导纤维不能脱出，并且也实现了织物的保护，此外，光导纤维的角度得以保持。

本发明还涉及如权利要求16-17所述产品的使用。

本发明将参考附图更详细地说明，其中：

图1-4显示了用在根据本发明的产品中的光导纤维的各种构形，

图5显示了一个如图1-3所示的光导纤维其中之一包埋的实施例，

图6显示了一个从上面看的如图4所示的光导纤维包埋的实施例，

图7显示了一个光导纤维包埋在一个包含两个层的织物中的实施例，

图8显示了一个如图4所示的织物的分割，

图9显示了如图2和5所述产品应用的各个例子。

图1-4显示了用在根据本发明的产品1中的光导纤维6的各种形状。光导纤维6最好由硅酸盐、硅酸盐线头(silicate connection)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。每个大致为圆柱状的光导纤维6包含两个表面，一个输入面7和一个输出面8，两个表面7、8都可以截取和发射光线。需要指出输入面7和输出面8的截面形状是圆形的，所示的中心线I从各自的表面7、8伸出。

在图4中，它从侧面显示了一个光导纤维6，输入面7和输出面8通过一个线性主体9连接，它可以穿过光导纤维6传导入射光。从图中可以很明显地看出，输入面7和输出面8是截割面16以在相对图的水平平面上提供角度β。角度β不确定，可以根据与发射光线相对于入射光的取向有关的标准选择。因此可以在输入面7上成型一个角β，它可以大于或小于输出面8的角β。

在图1-3中，已经弯曲了图4所示的主体9，从而产生具有两条腿的弯曲部分10，它们是第一条腿11和第二条腿12，其中第一条腿11包含输入面7，第二条腿12相应地包含输出面8。弯曲部分10的半径17大于或等于3乘以光导纤维6的直径，它可以确保光导纤维6不会受到使光线在经所述纤维传输发生时损耗的形式的破坏。第一条腿11和第二条腿12之间的角度最好在0°和90°之间，从而光导纤维6可以采取不同的几何形状，也就是说，如图1所示的U型，如图2所述的V型，和如图3所示的L型。

必须指出，在图1-3中的受到输入面7或输出面8的截割面16都没有受到影响。然而，这可以根据所需的光导纤维6定位方式很好地建立，并且取决于想要截取和发射的光线的强度。

图5显示了如图1所示的光导纤维6包埋在材料2中的实施例，所述材料2中包含根据本发明的产品1的形式的坚固材料2a，例如塑料。在这个实施例中，材料2a是盘状的，并且包含第一表面4和一个平行地相对于第一表面4间隔开的基础表面5。第一表面4和基础表面5提供有开口13用来包埋光导纤维6，在这个实施例中包含通孔，它以直线的方式从基础表面5延伸到第一表面4。

通孔15的每个中心线c相对于第一表面4形成一个角度σ，角σ在0°-180°的范围内，这样当光导纤维6被包埋时，输入面7和输出面8都朝向外并且离开第一表面4。在这个实施例中，中心线c相对于第一表面4形成一个大约45°的角度σ。

通孔15之间的距离部分地根据第一条腿11和第二条腿12之间的角度来确定，部分地根据光导纤维6的弯曲部分10的弯曲17角度来确定(见图1-3)，这样通孔15的中心线c大致与第一条腿11和第二条腿12的中心线I重合。在这个实施例中，弯曲部分10的弯曲半径17采用的尺寸等于3x光导纤维6的直径，从而这使得在基础表面5中的通孔15之间的距离成为尽可能小的距离。

通孔15也可以提供成一种沿着材料的纵轴L和横轴T看都大致是直线的形式，或者通孔15可以以更随机的形式来提供。

在该实施例中，每个单独的光导纤维6的包埋受两个从材料的横轴T看过来相邻的通孔15影响，这样第一条腿11被放置在一个通孔15中，第二条腿12放置在相邻的通孔15中，弯曲部分10搁置在材料的基础表面5上。然而，光导纤维6可以被包埋在两个从材料的纵轴L看过来相邻的通孔15中，取决于材料2a的长度和宽度如何定义。为了避免光导纤维6脱离材料2a，可以依次在基础表面5上涂胶或设置其它粘结层18(见图7和8所示)。

在连接第一表面4时，光导纤维6可以被撤向同一个表面或在其之下，这样光导纤维6可以被保护不受可能存在的外力影响。

通过把光导纤维6包埋在坚固材料2a中，可以提供一个产品，它适合用于入射光的角度/方向是不变的/预定的区域。当应用由非常薄的材料2a制成时，产品1可以与例如公路标记和路边的柱杆(见图9)结合使用，在此要考虑到从汽车传来的光线不仅相对于标记和路边的柱杆移动，而且相对于它们采用不同的高度。

在第一条腿11和第二条腿12的光导纤维中心线与第一表面4成直角的情况下，直接跨产品1安装的灯将导致光被排出，因为输入面7和输出面8都吸收光线并且把它以与入射方向相同的方向射出。这种产品1将主要用于藻类的培养，因为藻类通常培养在一些类型的容器中，在容器之上悬挂着光源，藻类的繁殖通过它来发生。通过在容器的底部放置一个盘状的材料2a，将实现更好的光线利用率，因为所有的入射光将被再次放出，所以光线效果的利用效率为100％。这个效果将增加藻类的生长并因此增加产出。

图6显示了一个实施例的俯视图，根据本发明的产品中，光导纤维6包埋在图4所示材料2中，其中材料2包含一个柔软材料2b，例如织物。材料2b包含第一表面4和一个基础表面5(见图7和8)，其中这个实施例中的表面4、5是大致重合的。在第一表面4和基础表面5中，提供了一个开口13，包含从基础表面5延伸到第一表面4(见图7和8)的网格14。在这方面，网格14之间的距离无关紧要，因为材料是柔软的。网格14可以采用不同的形状，圆形和矩形，在使用和包埋过程中不会有实质区别。

光导纤维6的包埋沿第一表面4的上表面进行，从而主体9沿着网格14被推挤在下面。在该实施例中，光导纤维6的中心线c大致与两个相邻网格14形成的线m相重合。然而，还可以设想光导纤维6横断于线m包埋，或者与线m形成一个特定的角度。

取决于应用和需求，当包埋时，主体9可以沿着各自的网格被推动向下，所以主体9的整个范围都被环绕着，不然，主体仅可以在中间较松弛地被固定。然而，本发明的基本方面，不管光导纤维6如何被包埋，输入面7和输出面8都必须露出并且从织物2b朝向外面。

这种类型的产品1，例如，可以理想地用于可移动的反射条带或与广告产品结合放置在商店中。此外，通过在基础表面5上提供一个粘结层18(将图7和8)，产品1可以被扩展为还可以用在衣物(见图9)上，因此产品1甚至可以承受剧烈运动时，并且可以洗涤而光导纤维6不会脱出。

图7显示了一个光导纤维6包埋在织物2b中的实施例，织物2b包含两个隔开的、竖直移开的、大致平行的层3，也就是第一层3a和第二层3b。每个层3包含第一表面4和一个相对于第一层4的在下面的层5。所选的织物2b可以在图6中看到，但是也可以使用其它的织物。

随着两个层3的使用，单个光导纤维6的包埋可以用现有技术进行，即所谓的拉歇尔经编针织物(Raschel)方法，其中光导纤维6穿过网格14通过第一层3a馈送，穿过基础表面5向外并向上到达第二层的第一表面4然后穿过第二层3b，当在层上向下打一个U型回转后，光导纤维6穿通第二层并朝着第一层3a向下走。这样把第一和第二层成圈连续地缝合在一起。当方法的这个部分完成后，通过在第一层3a和第二层3b之间的部分表面的相应区域进行切割，实行了两个层3的分离。

图8显示了图7的层3中的一个，其中全部的光导纤维6延伸的方式使得，把第一条和第二条腿11、12之间分开成为两个大小相等的角度的直线与在材料的第一表面4成90°的角度。然后把光导纤维所述的轴上弯出一个角，从而形成的角度大于0°，可以达到90°之间。在图中，弯角了的光导纤维6用点划线显示。弯角例如，可以通过辊轧实现。如上面描述的，通过施加一个额外的粘结层18例如以硅层或涂料等进行固定。

正如提到的，产品1可以用于藻类培养，在公路上柔软织物部件的铺设，其中为了确保入射光以与接收时相同的方向反射回去，光导纤维6相对于底层采取特定的角度。此外，它也可以用于，例如，机场，因为机场不能使用路面漆，现在生产的路面漆会剥落，它会使油漆抛到转子中，会导致航空器出现致命的后果。当把产品1用在此方面时，通常会把光导纤维6交织在一起，从而可以生产大尺寸的光导纤维，也就是5-10cm直径，其中入射光因此而被反射向光源，从而可以安全地为航行器导航。

正如提到的，产品1也可以用于公路表面，在那里，例如，具有所述的光导纤维6的柔软织物可以铺设成片，例如在湿的路面漆中铺成5乘5cm。这个产品1的优点是不论有关公路条件是湿的还是干，效果也就是反射的光线的都很好。在用于玻璃制成的物品时，现有技术的油漆具有缺点，当公路湿时，不能产生足够的光线反射。这个问题可以通过使用一种产品例如本发明揭示的产品来解决。

在这些织物2b用于公路上的行车指示线的情况下，光导纤维6典型地以所述的间隔布置，优选地在45°-50°左右。从而可以实现，当从汽车灯传来的光线直接照在第一/第二表面7、8时，光线将被沿着相同的方向截取回，从而乘车者获得了公路路线清晰的标记。产品1也可以，例如，用于公路起伏等类似的情况，其中角度将根据路面的起伏安排。光导纤维相对于第一表面4弯角以具体的方式确定非常重要，它可以通过在柔软织物2b上施加一个粘结层18来实现。这个粘结层18可以是，例如，施加到织物2b上的液态硅，把光导纤维6固定成想要的角度。粘结层18也可以是路面漆，它可以与产品1的生产结合实施，或者在产品被单个铺设在公路的过程中实施。

Claims (17)

1.用以进一步传输入射光的产品(1)，包含至少一层(3)材料(2)，在其中包埋了许多光导纤维(6)，所述的光导纤维(6)每个包含一个输入面(7)用来截取入射光，和一个输出面(8)用来发射从输入面(7)传来的入射光，其中所述的表面(7、8)用主体(9)连接，入射光穿过主体(9)从输入面(7)传导到输出面(8)，所述的输入面(7)和所述的输出面(8)从材料层(3)露出，其中所述的层(3)包含朝向入射光的第一表面(4)，其特征在于，输入面(7)和输出面(8)从第一表面(4)伸出，并且都可以截取和发射光，所述的光既包括可见光也包括紫外光和红外光。

2.根据权利要求1的产品(1)，其特征在于，材料层(3)包含开口(13)用来包埋光导纤维(6)，所述的开口(13)从垫在第一表面(4)下的表面(5)延伸到第一表面(4)。

3.根据权利要求1或2的产品(1)，其特征在于，开口(13)包含由柔软材料2b例如织物设置成的网格(14)，用于为光导纤维(6)提供任意定位。

4.根据权利要求2的产品(1)，其特征在于，开口(1 3)包含提供在坚固材料(2a)例如塑料上的通孔(15)，为光导纤维(6)的静态定位提供准备。

5.根据权利要求2-4的任一项的产品(1)，其特征在于，在下面的层(5)设有粘结层(18)，所述的粘结层(18)使输入面(7)和输出面(8)固定在一个特定的角度。

6.根据上述权利要求中任何一项的产品(1)，其特征在于，弯曲每个光导纤维(6)的主体(9)以提供一个弯曲的部分(10)，第一条腿(11)和第二条腿(12)，所述的第一条腿(11)包含输入面(7)，所述的第二条腿(12)包含输出面(8)。

7.根据权利要求6的产品(1)，其特征在于，弯曲部分(10)的弯曲半径大于或等于3乘以大致为圆形的光导纤维(6)的直径，因为第一条腿(11)和第二条腿(12)之间的角度位于[0°-180°]之间，最好在[0°-90°]之间。

8.根据权利要求3或6的产品(1)，其特征在于，在第一条腿(11)和第二条腿(12)之间，输入面(7)和输出面(8)被截割面成180°的角度用来朝向并离开第一表面(4)。

9.根据权利要求6的产品(1)，其特征在于，第一条腿(11)和第二条腿(12)各自的中心轴(c)相对于第一表面(4)形成一个角度，所述角度在[0°-180°]之间。

10.根据上述权利要求中任何一个的产品(1)，其特征在于，光导纤维(6)由硅酸盐、硅酸盐类或PMMA制成。

11.生产用以进一步传输入射光的产品(1)的方法，所述产品(1)包含至少一个柔软材料(2b)例如织物的层(3)，在柔软材料(2b)中包埋许多光导纤维(6)，每个光导纤维(6)包含一个输入面用来截取入射光，和一个输出面(8)用来发射从输入面(7)传来的入射光，其中，所述的表面(7、8)用一个主体(9)连接，入射光可以穿过主体(9)从输入面(7)传导到输出面(8)，所述的输出面(8)和所述的输入面(7)露出在柔软的材料层(3)之外，所述的层(3)包含第一表面(4)和一个垫在第一表面(4)下面的表面(5)，所述的表面(4、5)包含重合的网格(14)，其特征在于，柔软材料(2b)包含两个独立的、竖直移开、基本上面平行的层，即第一层(3a)和第二层(3b)，所述的层(3a、3b)通过至少一个光导纤维(6)的包埋固定在一起。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，包埋是如下进行的：通过把光导纤维(6)从第一层(3a)的基础表面(5)穿过一个网格(14)，进一步穿入第二层(3b)的第一表面(4)的竖直移位了的平行网格(14)，光导纤维(6)从同一个层(3b)被进一步穿到基础表面(5)的相邻网格(14)，从那里光导纤维(6)被进一步穿到第一层(3a)的第一表面(4)上基本上竖直移位了的、平行的相邻网格(14)，这之后重复该过程进行包埋。

13.根据权利要求11-12的方法，其特征在于，包埋后，两个层(3a、3b)被沿着中心表面分开，即沿着第一层(3a)的第一表面(4)和第二层(3b)的第一表面(4)之间沿中心测量的面分开，以提供两个相同的层(3)。

14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于，至少一个层的第一表面(4)例如用硅酸配硬化。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于，层(3)被辊轧，从而把第一条腿(11)和第二条腿(12)各自的中心轴(c)平行移位，并且所述的中心轴(c)相对于第一表面(4)形成一个不同于90°的角度。

16.使用根据权利要求11-15中任何一项的方法生产根据权利要求1-10中任何一个的产品(1)。

17.使用根据权利要求11-15中任何一项的方法和根据权利要求1-10的产品(1)用于公路上的行车指示线、标记、衣服、藻类生长、机场、通信和数据通信等。

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