TW201506298A - 用於穿越道之照明器具 - Google Patents

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Karl John Larson Geisler
David George Freier
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本發明描述可用作一照明器具(諸如，可適用於照亮行人穿越道的一護柱式照明器具)之一燈管之光傳遞及分佈組件。該護柱照明器具包括通常使光限於照亮穿越道及該穿越道中之行人的一設計，使得使可對接近該穿越道之行人及/或一駕駛者產生眩光之光最小化。該傳遞及分佈系統(亦即，燈管及燈管提取器)可有效地與能夠傳遞光之任一光源一起起作用，該光實質上圍繞該燈管之縱向軸線準直，且亦較佳地在該燈管之入口上實質上均勻。

Description

用於穿越道之照明器具
在新興經濟體中，尤其在發達國家之鄉村地區，車輛安全性具有最大的進步潛力。夜晚減小之能見度為歸因於車輛/行人碰撞的行人死亡事故之關鍵影響因素。需要改良對在穿越道中的行人之照亮，同時防止可能對駕駛者及行人兩者皆帶來危險之過度眩光。
本發明描述可用作照明器具(諸如，可適用於照亮行人穿越道的護柱式照明器具)之燈管之光傳遞及分佈組件。護柱照明器具包括通常使光限於照亮穿越道及穿越道中之行人的設計，使得使可對接近穿越道之行人及/或駕駛者產生眩光之光最小化。傳遞及分佈系統(亦即，燈管及燈管提取器)可有效地與能夠傳遞光之任一光源一起起作用，該光實質上圍繞燈管之縱向軸線準直，且亦較佳地在燈管之入口上實質上均勻。
在一態樣中，本發明提供一種照明器具，其包括：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；及一不對稱轉向膜。該不對稱轉向膜包括：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；及一對置第二平坦表面，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線及該對置第二平坦表面之一 平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。
在另一態樣中，本發明提供一種照明器具，其包括：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；一不對稱轉向膜；及一光源，其經安置以經由該光輸入端將一光束注入至該燈管內。該不對稱轉向膜包括：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；及一對置第二平坦表面，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線及該對置第二平坦表面之一平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。
在又一態樣中，本發明提供一種照亮一行人穿越道之方法，其包括在一鄰近一行人穿越道的道路上定位至少一照明器具。該照明器具包括：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；一不對稱轉向膜；及一光源，其經安置以經由該光輸入端將一光束注入至該燈管內。該不對稱轉向膜包括：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；及一對置第二平坦表面，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線及該對置第二平坦表面之一平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。該照明器具係鄰近該穿越道定位，使得該縱向軸線經垂直定位。照亮一行人穿越道之方法進一步包括給該光源通電，使得照亮該穿越道，同時減少對周圍區之照亮。
上文發明內容並不意欲描述本發明之每一個揭示之實施例或每一實施。圖及以下實施方式更特定地舉例說明說明性實施例。
10‧‧‧行人穿越道
20‧‧‧路緣石
30‧‧‧行人穿越道
40‧‧‧行人
50‧‧‧照亮光線
100‧‧‧護柱照明器具
110‧‧‧燈管
115‧‧‧縱向軸線
121‧‧‧光源
130‧‧‧光輸出表面
191‧‧‧照亮區域
193‧‧‧第一方向
195‧‧‧第二方向
200‧‧‧照明元件
201‧‧‧照明器具
202‧‧‧照明器具
210‧‧‧燈管
212‧‧‧反射性表面
214‧‧‧外表面
215‧‧‧縱向軸線
216‧‧‧光輸入端
217‧‧‧對置端
218‧‧‧橫截面
220‧‧‧部分準直之光束
221‧‧‧光源
222‧‧‧中央光線
223‧‧‧第二光束
224‧‧‧邊界光線
225‧‧‧中央第二光線
226‧‧‧照明元件
227‧‧‧邊界第二光線
228‧‧‧準直號筒
229‧‧‧第一所提取之光線
230‧‧‧光輸出表面
240‧‧‧空隙
250‧‧‧不對稱轉向膜
251‧‧‧可選換向膜
252‧‧‧平行脊狀微結構
253‧‧‧平行脊
254‧‧‧頂點
255‧‧‧分開距離
256‧‧‧第一表面
257‧‧‧平分線
258‧‧‧第二表面
259‧‧‧對置平坦表面
260‧‧‧第一平面
265‧‧‧第二平面
270‧‧‧部分準直之輸出光束
270'‧‧‧部分準直之輸出第二光束
271‧‧‧部分準直之換向之光束
271'‧‧‧部分準直之換向之光束
272‧‧‧中央光線
272'‧‧‧中央第二光線
273‧‧‧中央換向之光線
273'‧‧‧中央換向之光線
274‧‧‧邊界光線
274'‧‧‧邊界第二光線
275‧‧‧邊界換向之光線
275'‧‧‧邊界換向之光線
說明書通篇參考隨附圖式，其中同樣的參考數字表示同樣的元件，且其中：圖1展示被照亮之行人穿越道之透視示意圖；圖2A展示照明元件之分解透視示意圖；圖2B展示照明元件之透視示意圖；圖2C展示照明元件之一部分之示意性橫截面側視圖；圖2D展示照明器具之橫截面示意性側視圖；圖2E展示照明器具之橫截面示意性側視圖；及圖2F展示照明器具之橫截面示意圖。
該等圖未必按比例。在圖中使用之同樣的數字指同樣的組件。然而，應理解，使用數字指代給定圖中之組件並非意欲限制另一圖中之以同一數字標記的組件。
本發明描述可用作照明器具(諸如，可適用於照亮行人穿越道的護柱式照明器具)之燈管之光傳遞及分佈組件。描述之護柱式照明器具可為自人行道(sidewalk或pavement)表面垂直定位之燈管，其為了增強之醒目性及最小限度之眩光而提供對在穿越道中的行人之垂直照亮。已進行了評估各種穿越道行人照亮策略之研究，且對護柱式照明器具之初始測試已證明其為有前途的候選者。所揭示之護柱照明器具使用中空燈管，其具有適當設計之轉向(且視情況，換向)膜以在穿越道區中有效率地傳遞高度準直之光，以便使穿越道中之行人與背景環境之間的視覺對比度最大化。可藉由硬連線穿越道控制器或藉由無線定址而將燈具與該等控制器整合，及/或燈具可由電池供電，電池可 在白天時間期間藉由太陽能電池或其他能量收穫技術來充電，以用於電網外(off-grid)安裝(諸如，用於臨時使用)或遠端安裝。
在以下描述中，對形成描述的一部分且以說明方式進行展示之附圖進行參看。應理解，在不脫離本發明之範疇或精神的情況下預料到且可製造其他實施例。因此，以下詳細描述不應視為具限制性意義。
本文中使用之所有科學及技術術語具有通常在此項技術中所使用之意義，除非另有指定。本文中提供之定義將有助於理解本文中頻繁使用之某些術語，且並不意謂限制本發明之範疇。
除非另有指示，否則應將在說明書及申請專利範圍中使用的表達特徵大小、數量及實體性質之所有數目理解為在所有個例中皆受到術語「約」之修飾。因此，除非有相反的指示，否則在前述說明書及隨附的申請專利範圍中闡明之數字參數為近似數，其可視由熟習此項技術者利用本文中揭示之教示設法獲得之所要的性質而變化。
如本說明書及隨附的申請專利範圍中所使用，單數形式「一」及「該」涵蓋具有複數個提及物之實施例，除非內容另有清晰地規定。如在本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，通常按包括「及/或」之意義使用術語「或」，除非內容另有清晰的規定。
包括(但不限於)「下部」、「上部」、「在......下」、「在......下方」、「在......上方」及「在......之上」的空間相關術語在用於本文中時用於便於描述一(多個)元件與另外一(多個)元件的空間關係。除了在圖中描繪及本文中描述之特定定向之外，此等空間相關術語亦涵蓋在使用或操作中的裝置之不同定向。舉例而言，若將圖中描繪之物件翻轉或翻過來，則先前描述為在其他元件下方或下之部分將在彼等其他元件上方。
如本文中所使用，當將(例如)元件、組件或層描述為形成與另一 元件、組件或層之「重合界面」或在「在另一元件、組件或層上」、「連接至另一元件、組件或層」、「與另一元件、組件或層耦接」或「與另一元件、組件或層接觸」時，例如，其可直接在特定元件、組件或層上，直接連接至特定元件、組件或層，直接與特定元件、組件或層耦接，直接與特定元件、組件或層接觸，或插入元件、組件或層可在特定元件、組件或層上，連接、耦接至特定元件、組件或層，或與特定元件、組件或層接觸。當將(例如)一元件、組件或層稱作「直接在另一元件上」、「直接連接至另一元件」、「直接與另一元件耦接」或「直接與另一元件接觸」時，不存在(例如)插入元件、組件或層。
如本文中所使用，「具有」、「包括」、「包含」或類似者係按其開端式意義進行使用，且通常意謂「包括但不限於」。應理解，術語「由......組成」及「基本上由......組成」歸入術語「包含」及類似者中。
襯有鏡之燈管可有效率地傳遞來自小光源之光，以便光被按需要提取及引導以照亮諸如穿越道之區域。可藉由使用可購自3M Company之光學膜(包括諸如VikuitiTM ESR膜之鏡膜)來獨特地實現此等襯有鏡之燈管，該等光學膜在可見光譜上具有大於98%的鏡面反射率。穿越道照亮系統之設計考慮到可對行人及駕駛者皆造成危害之潛在眩光，且因而，照亮區較佳地經控制使得最小限度的光被從照明器具投射至行人之眼睛或駕駛者之眼睛。可藉由使用在照明器具內的良好準直之光且控制自照明器具提取的光之準直及方向來實現對光之合適控制。
基於發光二極體(LED)之照明可最終替換世界上已安裝的白熾、螢光、金屬鹵化物及鈉蒸氣燈具基數中之大部分，且可特別適合於在偏遠照亮系統中使用。主要驅動力中之一者為與此等其他光源相比的LED之投射發光功效。利用LED照明的挑戰中之一些包括(1)將由照明 器具發射之最大明度減小至遠低於由LED發射之明度(例如，以消除眩光)；(2)促進燈具中之每一LED對由照明器具發射之明度的均勻影響(亦即，促進色彩混合且減少裝置分選要求)；(3)保留LED源之小光展量以控制由照明器具發射的明度之角分佈(亦即，保留方向控制之可能性)；(4)避免在面對LED效能之迅速演進時照明器具之迅速過時(亦即，促進在不替換照明器具之情況下LED的更新)；(5)促進並非光學設計方面之專家的使用者能夠定製照明器具(亦即，提供模組化架構)；及(6)管理由LED產生之熱通量以便穩定地實現其應有效能，而無過多的重量、成本或複雜性(亦即，提供有效、輕型且低成本的熱管理)。
當耦接至經準直之LED光源時，本文中描述之管式照明器具系統可按以下方式解決挑戰(1)至(5)(挑戰6係關於LED照明元件之具體設計)：
(1)由LED發射之光通量係自照明器具以一角分佈發射，具有在發射區上實質上均勻的明度。照明器具之發射區通常比裝置之發射區大許多數量級，使得最大明度小許多數量級。
(2)在任一準直光源中的LED裝置可緊密地叢集在佔據小面積之陣列中，且自此等LED裝置至觀測者之所有路徑涉及相當大的距離及多次反跳。對於處於相對於照明器具之任一位置中且查看照明器具之發射表面上的任何處的任一觀測者而言，入射於眼睛中之光線可在眼睛的角解析度範圍內被經由系統追跡回至LED裝置。歸因於在燈管內之多次反跳、所行進之距離及陣列之小的大小，此等跡線將幾乎均勻地分佈在陣列上。以此方式，觀測者之眼睛不能辨別來自個別裝置之發射，而僅能辨別裝置之平均值。
(3)照明器具之發射區相對於LED之發射區的典型數量級增加暗示了伴隨的特製由照明器具發射的明度之角分佈之能力，而與由LED 發射的角分佈無關。自LED之發射由源準直且經由保留此準直的襯有鏡之管傳導至發射區。接著藉由包括適當的微結構化之表面而在發射表面內特製明度的發射角分佈。或者，藉由調整透過面向不同方向之一系列周邊區段發射之通量，特製在照明器具之遠場中的角分佈。全是因為在燈管內產生及維持了準直，才可能實現此兩種角控制手段。
(4)由於LED源之緊密實體接近性，因此LED源可被移除及替換，而不干擾或替換照明系統之大部分。
(5)系統之每一效能屬性主要受到一個組件之影響。舉例而言，穿孔之ESR的局部開放面積百分比判定了發射之空間分佈，且可選的去準直膜結構(本文中亦被稱作「換向膜」結構)之形狀在很大程度上判定橫斷橫斷管的角分佈。因此製造及出售使使用者能夠組裝大量各種照明系統之有限的一系列離散組件(例如，具有一系列開放面積百分比的穿孔之ESR，及用於均勻照亮之標準半角的一系列去準直膜)為可行的。
照亮系統之燈管部分之一組成部分為自燈管之所要的部分有效率地提取光而不會使穿過燈管至管式照明系統之其餘部分之光通量不利地降級之能力。自中空燈管的光提取進一步描述於(例如)同在申請中的皆在2012年10月30日申請之題為「RECTANGULAR LIGHT DUCT EXTRACTION」的美國專利申請案第61/720118號(代理人案號70058US002)及題為「CURVED LIGHT DUCT EXTRACTION」的美國專利申請案第61/720124號(代理人案號70224US002)中，且被以引用的方式包括於本文中。
對於經設計以將光自一位置傳輸至另一位置之彼等裝置(諸如，燈管)，需要光學表面吸收且透射最少量的入射於其上之光，同時反射實質上全部光。在裝置之部分中，可能需要使用大體反射性光學表面來將光傳遞至選定區，且接著允許光以已知預定方式透射出裝置。 在此等裝置中，可能需要將光學表面之一部分提供為部分反射性以允許光按預定方式退出裝置，如本文中所描述。
在將多層光學膜用於任一光學裝置中之情況下，應理解，其可層壓至支撐件(其自身可為透明的、不透明反射性或其任何組合)，或其可以其他方式使用任一合適的框或其他支撐結構來支撐，此係因為在一些個例中，多層光學膜本身的剛性可能不足以在光學裝置中支撐自身。
通常，複數個空隙之定位與分佈、不對稱轉向膜之結構化表面及換向膜之結構化表面的組合可被獨立地調整以控制經由燈管提取器退出的光束之方向及準直。對在沿管方向中的發射之控制可受到複數個空隙之分佈及鄰近該複數個空隙安置的不對稱轉向膜之結構影響。對在橫斷管方向中的發射之控制亦可受到複數個空隙之分佈及鄰近不對稱轉向膜安置的換向膜之結構影響。此針對護柱照明器具及垂直目標表面說明於圖1中。照明器具之不同位置可照亮目標表面上之不同局部化區，如其他處所描述。特製在不同位置處的穿孔之ESR之開放面積百分比以更改發射之明度的局部強度提供了在目標表面上創造所要的照亮型樣之手段。
圖1展示根據本發明之一態樣的照亮之行人穿越道10之透視示意圖。照亮之行人穿越道10包括路緣石20、穿越道30、行人40、照亮光線50及至少一照明器具(諸如，具有照明器具高度「h」之護柱照明器具100)。在圖1中，展示四個護柱照明器具100，每一者鄰近路緣石20上之穿越道30而安置。護柱照明器具100中之每一者可具有任何所要的橫截面形狀，包括(例如)諸如在圖1中展示之矩形、圓形、橢圓形、具有至少一彎曲表面之矩形或任何所要的多邊形或曲線橫截面形狀。
護柱照明器具100包括一燈管110，其具有一縱向軸線115及包圍 空腔之一反射性內表面。光源121沿著燈管110內之縱向軸線115注入部分準直之光束(未圖示)。部分準直之光束的一部分可經由光輸出表面130離開燈管110，在光輸出表面處，經由複數個空隙提取光，如其他處所描述。一般而言，可將任何所要的數目個光輸出表面安置於本文中描述的燈管中之任何者上的不同位置處。
將離開光輸出表面130之照亮光線50引導至鄰近穿越道30之照亮區域191上。照亮區域191可按需要沿著垂直於縱向軸線115之第一方向193定位，且亦沿著平行於縱向軸線115之第二方向195定位。藉由調整來自燈管110的空隙之分佈、不對稱轉向膜及可選換向膜(未圖示)，照亮區域191之大小及形狀亦可變化，如其他處所描述。離開光輸出表面130之光線可經組態以在照亮區域191上創造任何所要的照亮等級及型樣，且通常包括照亮高度「H」及照亮寬度「W」，其照亮穿越道中之行人，而不在行人之眼睛(或當接近穿越道時，駕駛者之眼睛)中產生眩光，如其他處所描述。在一特定實施例中，護柱照明器具100可具有約4呎之總照明器具高度「h」(其中之上部3呎能夠發射光)，照亮高度「H」可小於在穿越道上方的成人行人之眼睛的平均高度，例如，約5呎(152cm)，且照亮寬度「W」可約為穿越道之寬度，例如，約8呎(244cm)。
在一特定實施例中，部分準直之光束(未圖示)包括傳播方向在自中央光線之準直半角內的光錐，如其他處所描述。部分準直之光束之發散角可對稱地分佈於中央光線周圍的錐中，或其可不對稱地分佈。在一些情況下，部分準直之光束之發散角的範圍可為自約0度至約30度，或自約0度至約25度，或自約0度至約20度，或甚至自約0度至約15度，或小於約10度。在一特定實施例中，部分準直之光束之發散角可小於約10度，以使得對於行人及駕駛者的照亮眩光等級為可接受的。
將部分準直之光線沿著燈管之軸線方向注入至燈管之內部內。燈管的穿孔之反射性內襯(例如，穿孔之3M增強型鏡面反射器(ESR)膜)襯在燈管之一部分裏。照射穿孔之間的ESR之光線被鏡面反射且在與入射光相同之方向錐內返回至燈管。通常，ESR之反射性內襯在大部分可見光波長處具有至少百分之98反射性，其中不大於百分之2的反射光被相對於鏡面反射方向偏離超過0.5度地引導。照射在穿孔(或空隙)內之光線穿過ESR，無方向改變。(注意，假定在ESR之平面內的穿孔之尺寸相對於其厚度較大，使得非常少的光線照射穿孔之內部邊緣。)光線照射穿孔且因此退出燈管之機率與穿孔之ESR的局部開放面積百分比成比例。因此，自燈管提取光之比率可藉由調整此開放面積百分比來加以控制。
圖2A展示根據本發明之一態樣的包括一矩形燈管提取器的照明元件200之分解透視示意圖。圖2A中展示的元件210至230中之每一者對應於先前已描述的圖1中展示的相似編號之元件110至130。舉例而言，圖2A中展示之燈管210對應於圖1中展示之燈管110，等等。照明元件200包括一燈管210，其具有一縱向軸線215、包圍空腔之一反射性表面212、一光輸入端216及一對置端217。具有中央光線222及安置於縱向軸線215之輸入準直半角θ0內的邊界光線224的部分準直之光束220可被有效率地沿著燈管210輸送。部分準直之光束220的一部分可經由安置於提取光之光輸出表面230中之反射性表面212中的複數個空隙240離開燈管210。具有複數個平行脊狀微結構252之不對稱轉向膜250鄰近光輸出表面230定位，使得對應於平行脊狀微結構252中之每一者的頂點254最接近燈管210之外表面214而定位。不對稱轉向膜250可截取經由複數個空隙240中之一者退出空腔的光線。
具有複數個平行脊253(每一者具有一換向頂點255)之可選換向膜251鄰近不對稱轉向膜250且與燈管210之光輸出表面230對置地定位。 複數個平行脊253中之每一者經平行於燈管210之縱向軸線215定位，使得複數個平行脊253中之每一者可將退出不對稱轉向膜250之光線折射至垂直於縱向軸線215之一方向上，使得經由光輸出表面230退出空腔之光線由不對稱轉向膜重導向至安置於垂直於燈管橫截面之第一平面內的第一方向上，且由換向膜重導向至在平行於燈管橫截面之第二平面內的第二方向上，如其他處所描述。
在一特定實施例中，複數個空隙240中之每一者可為實體孔隙，諸如，完全穿過反射性表面212或穿過反射性表面212之厚度之僅一部分的洞。在一特定實施例中，複數個空隙240中之每一者可替代地為形成於反射性表面212中的並不實質上反射光之實心清透或透明區域(諸如，窗)。在任一情況下，複數個空隙240表示反射性表面212之光可穿過而非自表面反射的區域。空隙可具有任一合適形狀，規則或不規則，且可包括彎曲形狀，諸如，弧形、圓形、橢圓形、卵形及類似者；多邊形形狀，諸如，三角形、矩形、五邊形及類似者；不規則形狀，包括X形、Z字形、條形、斜線形、星形及類似者；及其組合。
可使複數個空隙240具有自約5%至約95%之任何所要的開放(亦即，非反射性)面積百分比。在一特定實施例中，開放面積百分比的範圍自約5%至約70%，或自約10%至約50%。在一些情況下，開放面積百分比可為約70%。在一特定實施例中，個別空隙之大小範圍亦可變化，該等空隙的主要尺寸的範圍可自約0.5mm至約5mm，或自約0.5mm至約3mm，或自約1mm至約2mm。
在一些情況下，空隙可均勻地分佈於光輸出表面230上，且可具有均勻大小。然而，在一些情況下，空隙可在光輸出表面230上具有不同大小及分佈，且可導致空隙(亦即，開口)在輸出區域上的可變面積分佈。複數個空隙240可視情況包括可切換元件(未圖示)，其可用以藉由將空隙開放面積逐漸自充分閉合改變至充分開放來調節來自燈 管的光輸出，諸如，在(例如)同在申請中的題為「SWITCHABLE LIGHT-DUCT EXTRACTION」之美國專利公開案US2012-0057350中所描述之可切換元件。
空隙可為實體孔隙，其可藉由包括(例如)刀模切割、雷射切割、模製、形成及類似者之任何合適的技術形成。空隙可替代地為可由許多不同材料或構造提供之透明窗。該等區可由多層光學膜或任何其他透射性或部分透射性材料製成。允許經由該等區之光透射的一方式為在光學表面中提供部分反射性且部分透射性之區。可藉由多種技術將部分反射率賦予在區中之多層光學膜。
在一態樣中，區可包含多層光學膜，其被單軸伸展以允許透射具有一偏振面的光，同時反射具有與透射之光正交的偏振面之光，諸如，(例如)在題為「High Efficiency Optical Devices」之美國專利第7,147,903號(Ouderkirk等人)中所描述。在另一態樣中，區可包含多層光學膜，其已經在選定區域中被扭曲以將反射膜轉換成光透射膜。此等扭曲可(例如)藉由加熱膜之部分以減小膜之層化結構來實現，如(例如)在題為「internally Patterned Multilayer Optical Films using Spatially Selective Birefringence Reduction」之PCT公開案第WO2010075357號(Merrill等人)中所描述。
選擇性雙折射率減小可藉由以下操作來執行：將適當能量明智地傳遞至第二地帶以便選擇性地將其中的內部層中之至少一些加熱至足夠高以在材料中產生減少或消除預先存在之光學雙折射率的鬆弛、但足夠低以維持膜內的層結構之實體完整性的溫度。雙折射率之減小可為部分的，或其可為完全的，在該情況下，致使在第一地帶中為雙折射之內部層在第二地帶中具有光學各向同性。在例示性實施例中，至少部分藉由選擇性地將光或其他輻射能量傳遞至膜之第二地帶來達成選擇性加熱。
在一特定實施例中，不對稱轉向膜250可為微結構化之膜，諸如，可購自3M Company之VikuitiTM影像引導膜。不對稱轉向膜250可包括複數個平行脊狀微結構形狀，或一個以上不同平行脊狀微結構形狀，諸如，具有用以在不同方向上引導光之多種夾角，如其他處所描述。
圖2B展示根據本發明之一態樣的圖2A之照明元件200之透視示意圖。圖2B中展示之透視示意圖可用以進一步描述照明元件200之態樣。圖2B中展示的元件210至250中之每一者對應於先前已描述的圖2A中展示的相似編號之元件210至250。舉例而言，圖2B中展示之燈管210對應於圖2A中展示之燈管210，等等。在圖2B中，包括外部214的燈管210之橫截面218垂直於縱向軸線215，且穿過縱向軸線215及不對稱轉向膜250之第一平面260垂直於橫截面218。以類似方式，第二平面265平行於橫截面218且垂直於第一平面260及不對稱轉向膜250。如本文中所描述，橫截面218通常包括安置於平坦表面上之光輸出表面230；在一些情況下，光輸出表面230可包括平坦表面管之不同平坦區段。一些典型橫截面圖之實例包括三角形、正方形、矩形、五邊形或其他多邊形形狀。
照明元件200進一步包括鄰近不對稱轉向膜250而安置之一可選換向膜251，使得不對稱轉向膜250安置於可選換向膜251與燈管210之外部214之間。可選換向膜251經安置以截取自不對稱轉向膜250退出之光，且提供在徑向方向上(例如，在第二平面265內之方向上)的光之角擴展，如其他處所描述。
在第二平面265中的退出燈管之光線之半角與燈管內的準直之半角相當。在第一平面260中的退出燈管之光線之半角大致為燈管內的半角之一半；亦即，僅緊靠ESR內部之該等方向的一半具有經由穿孔逃逸之機會。因此，隨著燈管內之半角減小，在所要的方向上引導光 之精確度增大。
穿過穿孔之光線遇到稜鏡不對稱轉向膜250。光線在實質上平行於不對稱轉向膜250之平面且垂直於稜鏡之軸線的方向上照射不對稱轉向膜250之稜鏡--入射光線自此規範之發散由燈管內之準直規定。此等光線中之大多數藉由折射透過遇到之第一稜鏡面而進入膜，接著經歷自對置面之全內反射(TIR)，且最終透過膜之對置平坦表面折射，如其他處所描述。沿著燈管之軸線的淨方向改變可易於藉由使用不對稱轉向膜稜鏡材料之折射率及稜鏡之夾角來計算，如其他處所描述。由於透射多數光線，因此非常少的光返回至燈管，從而有助於維持燈管內的準直。
穿過不對稱轉向膜250之光線可接下來遇到可選去準直膜或板(亦被稱作可選換向膜251)，如其他處所描述。遇到可選換向膜251之光線照射此膜之結構化表面，折射至藉由結構之局部斜度判定之方向上，且穿過對置平坦表面。垂直於縱向軸線的淨方向改變由結構之折射率及表面斜度之分佈來判定，如其他處所描述。可選換向膜結構可為平滑彎曲表面，諸如，圓柱形或非球面脊狀透鏡，或可為逐段平坦的，以便接近平滑彎曲透鏡結構，或其可為平坦的。一般而言，可選換向膜結構經選擇以在目標表面上產生按距燈管之距離(與發射性表面之橫斷管尺寸相比較大)發生的照亮之指定分佈。在一特定實施例中，換向膜可具有「鋸齒」形結構，其按一角度使來自護柱照亮器之光換向以自街道之路緣石照亮穿越道。此可選換向膜之結構可消除調整護柱照亮器相對於穿越道之角度(此可增加安裝之成本及複雜性)之需要。再次，由於經由換向膜透射大多數光線，因此非常少的光返回至燈管，從而保留燈管內的準直。
在許多情況下，不對稱轉向膜及換向膜(若存在)可使用包圍燈管之透明支撐板或管(取決於燈管組態)，諸如，包圍用於在行人穿越道 中使用之護柱照明器具的圍封。在一特定實施例中，透明支撐件可經層壓至最外膜組件，且可包括在最外表面上之抗反射塗層。層壓及AR塗佈增加了經由最外組件之透射且減少了自最外組件之反射，從而增加了照明系統之總效率，且更好地保留燈管內之準直。
圖2C展示根據本發明之一態樣的在圖2A及圖2B之照明元件200之光輸出表面230附近的示意性橫截面側視圖。圖2C中展示的元件215至250中之每一者對應於先前已描述的圖2B中展示的相似編號之元件215至250。舉例而言，圖2C中展示之縱向軸線215對應於圖2A中展示之縱向軸線215，等等。另外，如圖1中所示，護柱照明器具100具有大體垂直對準之一縱向軸線115，且因此通常，縱向軸線215在垂直定向上。
具有中央光線222及安置於縱向軸線215之輸入準直半角θ0內的邊界光線224之部分準直之光束220可沿著圖2A及圖2B之照明元件200傳播。部分準直之光束220的一部分可經由安置於提取光之光輸出表面230中之反射性表面212中的複數個空隙240而離開照明元件200。具有複數個平行脊狀微結構252及對置平坦表面259之不對稱轉向膜250鄰近光輸出表面230而定位，使得對應於平行脊狀微結構252中之每一者的頂點254最接近複數個空隙240而定位。不對稱轉向膜250經定位以截取且重導向經由複數個空隙240中之一者退出的光線。
對應於平行脊狀微結構252中之每一者的頂點254具有在平行脊狀微結構252之第一平坦面256與第二平坦面258之間的稜鏡角(α1+α2)。在一些情況下，稜鏡角(α1+α2)可自約30度變化至約120度，或自約45度變化至約90度，或自約55度變化至約75度，以重導向入射於平行脊狀微結構252中之每一者上之光。在一特定實施例中，稜鏡角(α1+α2)為約72度，且經由複數個空隙240退出的部分準直之光束220由不對稱轉向膜250重導向遠離縱向軸線215。
稜鏡角(α1+α2)包括垂直於縱向軸線215及不對稱轉向膜250之對置第二平坦表面259兩者的平分線257。平分線257將稜鏡角(α1+α2)分成在第二表面258與平分線257之間的第一頂角α1，及在第一表面256與平分線257之間的第二頂角α2。在一特定實施例中，為了引導光使得減少至行人及駕駛者之眩光，第一頂角α1與第二頂角α2為不同的角度。在一些情況下，第二頂角α2(更靠近部分準直之光束220源自的在圖2A及圖2B中展示之光輸入端216)大於第一頂角α1(更靠近在圖2A及圖2B中展示之對置端217)。
通常自光輸入端216(圖2A及圖2B中展示)行進的第一所提取之光線229與第一表面256相交，當其進入不對稱轉向膜250時折射，藉由全內反射(TIR)自第二表面258反射，且在其經由對置平坦表面259退出不對稱轉向膜250時再次折射。以類似方式，通常自對置端217(圖2A及圖2B中展示)行進的第二所提取之光線(未圖示)與第二表面258相交，當其進入不對稱轉向膜250時折射，藉由TIR自第一表面256反射，且在其經由對置平坦表面259退出不對稱轉向膜250時再次折射。
部分準直之光束220的重導向部分作為具有中央光線272及安置於輸出準直半角θ1內之邊界光線274的部分準直之輸出光束270而退出，且其中按相對於縱向軸線215之縱向角度Φ1引導中央光線272。在一些情況下，輸入準直半角θ0與輸出準直半角θ1可相同，且保持光之準直。在一特定實施例中，縱向角度Φ1大於約90度，使得光之大部分大體上保持在水平面下方，且防止產生可影響行人或駕駛者之視覺的眩光。縱向角度Φ1為使得中央光線272不跨過平分線257，且因此亦不跨過穿過照明元件200之對置端217的平面。取決於微結構之夾角，相對於縱向軸線之縱向角度Φ1可自大於約90度變化至約135度，或自大於約95度變化至約120度，或自大於約90度變化至約105度。
圖2D展示根據本發明之一態樣的照明器具201(諸如，護柱照明 器具)之橫截面示意性側視圖。照明器具201可包括沿著第一平面260的圖2B之照明元件200之橫截面。圖2C中展示的元件210至250中之每一者對應於先前已描述的圖2B中展示的相似編號之元件210至250。舉例而言，圖2D中展示之燈管210對應於圖2B中展示之燈管210，等等。照明器具201包括一燈管210及經安置以經由光輸入端216將光束注入至燈管210內之一光源221。光源221包括一或多個照明元件226及用以部分準直光之準直號筒228，如其他處所描述。在一特定實施例中，照明元件226可為LED源。
照明器具201包括燈管210，其具有縱向軸線215、包圍空腔之一反射性表面212、光輸入端216及一對置端217。在一些情況下，對置端217可為反射端，且包括反射性表面212。在一些情況下，對置端217可替代地包括一第二光源(未圖示)，其經安置以將光束朝向光輸入端216注入至對置端217內。
具有中央光線222及安置於縱向軸線215之輸入準直半角θ0內的邊界光線224之部分準直之光束220可沿著燈管210自光輸入端216朝向對置端217有效率地輸送。部分準直之光束220的一部分可經由安置於提取光之光輸出表面230中之反射性表面212中的複數個空隙240離開燈管210。具有複數個平行脊狀微結構252之不對稱轉向膜250鄰近光輸出表面230而定位，使得對應於平行脊狀微結構252中之每一者的頂點254最接近燈管210之外表面214而定位。在一特定實施例中，每一頂點254可緊鄰外表面214；然而，在一些情況下，每一頂點254可替代地與外表面214分開一段分開距離255。不對稱轉向膜250經定位以截取且重導向經由複數個空隙240中之一者退出的光線，且已在其他處加以描述，例如，參看圖2C。
部分準直之光束220的重導向之部分作為具有中央光線272及安置於輸出準直半角θ1內之邊界光線274的部分準直之輸出光束270而退 出，且其中按相對於縱向軸線215之縱向角度Φ1引導中央光線272。在一些情況下，輸入準直半角θ0與輸出準直半角θ1可相同，且保持光之準直。在一特定實施例中，縱向角度Φ1大於約90度，使得光之大部分大體上保持在水平面下方，且防止產生可影響行人或駕駛者之視覺的眩光。縱向角度Φ1為使得中央光線272不跨過圖2C中展示之平分線257，且因此亦不跨過穿過照明元件200之對置端217的平面。取決於微結構之夾角，相對於縱向軸線之縱向角度Φ1可自大於約90度變化至約135度，或自大於約95度變化至約120度，或自大於約90度變化至約105度。
可選換向膜251鄰近不對稱轉向膜250且與燈管210之光輸出表面230對置地定位以截取且折射部分準直之輸出光束270。部分準直之輸出光束270作為具有中央換向之光線273及安置於換向之準直半角θ2內的邊界換向之光線275的部分準直之換向之光束271而退出可選換向膜251，如其他處所描述。
圖2E展示根據本發明之一態樣的在圖2D中展示之照明器具201之橫截面示意性側視圖。圖2E中展示的元件210至250中之每一者對應於先前已描述的圖2D中展示的相似編號之元件210至250。舉例而言，圖2E中展示之燈管210對應於圖2D中展示之燈管210，等等。在圖2E中，部分準直之光束220的到達具有反射性表面212之對置端217的部分係作為具有中央第二光線225及安置於縱向軸線215之輸入準直半角θ0內的邊界第二光線227之部分準直之第二光束223而朝向光輸入端216反射回。
部分準直之第二光束223的一部分可經由安置於提取光之光輸出表面230中之反射性表面212中的複數個空隙240而離開燈管210。部分準直之第二光束223的重導向之部分作為具有中央第二光線272'及安置於輸出準直半角θ3內之邊界第二光線274'的部分準直之輸出第二光 束270'而退出，且其中按相對於縱向軸線215之縱向角度Φ2引導中央第二光線272'。在一些情況下，輸入準直半角θ0與輸出準直半角θ3可相同，且保持光之準直。在一特定實施例中，縱向角度Φ2大於約90度，使得光中之大部分大體上保持在水平面下方，且防止產生可影響行人或駕駛者之視覺的眩光。縱向角度Φ2為使得中央第二光線272'不跨過圖2C中展示之平分線257，且因此亦不跨過穿過照明元件200之對置端217的平面。取決於微結構之夾角，相對於縱向軸線之縱向角度Φ2可自大於約90度變化至約135度，或自大於約95度變化至約120度，或自大於約90度變化至約105度。
可選換向膜251鄰近不對稱轉向膜250且與燈管210之光輸出表面230對置地定位，以截取且折射部分準直之輸出光束270'。部分準直之輸出光束270'作為具有中央換向之光線273'及安置於換向之準直半角θ4內的邊界換向之光線275'的部分準直之換向之光束271'而退出可選換向膜251，如其他處所描述。
圖2F展示根據本發明之一態樣的照明器具202(諸如，護柱照明器具)之橫截面示意圖。照明器具202可為沿著第二平面265的圖2B之照明元件200之橫截面。圖2F中展示的元件210至250中之每一者對應於先前已描述的圖2B中展示的相似編號之元件210至250。舉例而言，圖2F中展示之縱向軸線215對應於圖2B中展示之縱向軸線215，等等。
照明器具202包括一燈管210，其具有一縱向軸線215及包圍空腔之一反射性表面212。具有中央光線222及安置於縱向軸線215之輸入準直半角θ0內的邊界光線224之部分準直之光束220可沿著燈管210有效率地輸送，此被展示為引導至紙內(如圖2F中展示)。部分準直之光束220的一部分可經由安置於提取光之反射性表面212中之複數個空隙240而離開燈管210。不對稱轉向膜250鄰近複數個空隙240而定位，如 參看圖2A至圖2D所描述。不對稱轉向膜250經定位以截取且重導向經由複數個空隙240中之一者退出空腔之光線，使得光線之重導向發生於穿過縱向軸線215的第一平面260中。在一特定實施例中，不對稱轉向膜250不影響在垂直於縱向軸線之第二平面265內的光線之路徑。
在第二平面265內(亦即，在圍繞縱向軸線215之徑向方向上)的光線之路徑受到可選換向膜251影響。可選換向膜251包括一平坦輸出表面259及鄰近不對稱轉向膜250且與燈管210之光輸出表面230對置地定位之複數個平行脊253(每一者具有一換向頂點255)。在一特定實施例中，每一換向頂點255可緊鄰不對稱轉向膜250；然而，在一些情況下，每一換向頂點255可替代地與不對稱轉向膜250分開一段分開距離257。
複數個平行脊253中之每一者可平行於燈管210之縱向軸線215而定位，使得複數個平行脊253中之每一者可將退出不對稱轉向膜250之光線折射至垂直於縱向軸線215之一方向上，使得經由光輸出表面230退出空腔之光線由不對稱轉向膜重導向至安置於垂直於燈管橫截面之第一平面內的第一方向上，且由可選換向膜重導向至在平行於燈管橫截面之第二平面內的第二方向上。
在一特定實施例中，來自不對稱轉向膜的部分準直之輸出光束270進入可選換向膜251，且接著作為具有中央換向之光線273及安置於換向之準直半角θ2內的邊界換向之光線275的部分準直之換向之光束271而退出。中央換向之光線273之第一分量係在第二平面265內在相對於第一平面260成徑向角度β的第二方向上引導。中央換向之光線273之第二分量係在第一平面260內在相對於縱向軸線成縱向角度Φ的第一方向上引導。在一些情況下，輸入準直半角θ0、輸出準直半角θ1與換向之準直半角θ2中的每一者可相同，且保持光之準直。燈管210的圍繞縱向軸線之徑向角度β可自約0度變化至約±45度，或自約0度變 化至約±30度，或自約0度變化至約±10度。如圖1中所示，圍繞縱向軸線115之徑向角度β可用以將光引導至穿越道，而不改變護柱照明器具100與路緣石20形成之角度，使得可簡化護柱照明器具100之安裝。
通常，在經由圖2A至圖2F中描繪之形式之任一照明元件的發射之沿管方向上之半角大致為在燈管內的準直之半角之一半，此係由於通常照射空隙的光線錐內的光線中之僅一半會退出燈管。在一些情況下，可能需要增大在沿管方向上之半角，而不更改在橫斷管方向上發射的角分佈。增大在沿管方向上之半角將拉長發射性表面的區段，此對在目標表面上任一點處的照度有實質影響。藉由僅增大在燈管內之半角來增大沿著燈管之半角通常不可被接受，此係因為此將更改橫斷管分佈且最終使橫斷管的控制精確度降級。
舉例而言，對於折射率1.6、69度轉向稜鏡，沿管分佈係圍繞法線大致居中。對於小於69度之夾角，其圍繞具有小的向後分量(相對於在燈管內傳播之意義)之方向居中，且對於大於69度之夾角，其圍繞具有向前分量之方向居中。因此，由具有複數個夾角(包括一些小於69度之夾角及一些大於69度之夾角)之稜鏡構成的不對稱轉向膜可產生圍繞法線大致居中之沿管分佈，但擁有比完全由69度稜鏡構成之膜大的沿管半角。
實例
設計了類似於在圖2D中展示之護柱照明器具的護柱照明器具以提供如圖1中展示之對穿越道中的行人之垂直照亮。護柱照明器具圍封的高度為4呎(1.22m)，且具有位於護柱照明器具圍封之頂上的高3呎(91cm)、寬6吋(15cm)之光輸出區域。穿越道長度「L」為24呎(7.32m)，照亮高度「H」為4呎(1.22m)，且照亮寬度「W」為8呎(2.44m)，且路緣石(20)高度為1呎(61cm)。光源高度為8吋(20cm)且寬度為2吋(5cm)，且具有三個準直號筒，每一準直號筒長8吋(20 cm)，在出口孔隙處為2吋(5cm)見方，且在入口孔隙處為1/3吋(0.85cm)見方，從而導致約9.6度之準直半角。
每一號筒使用位於入口孔隙處之單一LED，且使用額定為130流明/瓦特之Cree XT-E白LED(可購自Cree Inc.,Morrisville,NC)模擬效能。燈管空腔為中空的，且襯有ESR，且光輸出區域具有在ESR中之均勻穿孔，從而提供70%開放面積。退出穿孔之光遇到不對稱稜鏡不對稱轉向膜、換向膜及剛性透明支撐部件(聚碳酸酯板)。需要不對稱稜鏡轉向膜以使穿過ESR穿孔之向上及向下引導之光轉向至稍低於水平面之角度，且不對稱稜鏡轉向膜包括最接近光源之37度頂角，及最接近對置端之35度頂角，如在圖2C中所描述。換向膜經設計以提供大致9.5度換向角β(如圖2F中所示)，使得照亮穿越道，而不必相對於穿越道旋轉護柱照明器具。
使用習知光線追蹤軟體進行模擬以判定光通量。模擬考慮分成三個相等部分的光輸出區，且考慮自光源傳播至對置端(按自光源之次序，區段1、2及3)之光，及已自對置端反射且朝向光源傳播回(按自對置端之次序，區段4、5及6)之光。模擬之結果展示於表1中。
使用以上輸入來模擬來自定位於同一路緣石(20)(如圖1中展示)上之一對照明器具的在穿越道上之光通量，以提供垂直明度、行人眩光及駕駛者眩光之值。對於正以130流明/瓦特等級(約0.4瓦特/LED)(其導致對於圖1中展示之四個照明器具一共約5瓦特)操作的12個LED中 之每一者，在貫穿穿越道的照亮區域中產生約1呎燭光(foot-candle)的照亮。每一LED可按約2瓦特/LED可靠地操作，從而導致在此等級下，最小垂直照度為約5呎燭光。在照亮區域內之均勻性為約4：1，因此最大垂直照度在0.4瓦特/LED下為約4呎燭光，且在2瓦特/LED下為約20呎燭光。計算出行人眩光小於1000尼特，且被當作在為4呎(1.22m)之照亮區域高度「H」上方約18吋(45.7cm)處(被認為是平均成入行人眼睛水平面)的總亮度。由兒童感知到之最大亮度(亦即，在照亮區域內)為約17,000尼特。對於自垂直於穿越道之任一方向接近的駕駛者的眩光被計算為約65尼特。
以下為本發明之實施例之清單。
項目1為一種照明器具，其包含：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；一不對稱轉向膜，其包含：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；及一對置第二平坦表面，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線且及該對置第二平坦表面之一平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。
項目2為如項目1之照明器具，其中該第一頂角大於該第二頂角。
項目3為如項目1或項目2之照明器具，其進一步包含一光源，該光源能夠經由該光輸入端、該對置端或該光輸入端及該對置端兩者將光注入至該燈管內。
項目4為如項目1至項目3之照明器具，其進一步包含一光源，該光源能夠經由該光輸入端將光注入至該燈管內，其中該對置端包含能 夠朝向該光輸入端反射入射光之一反射性表面。
項目5為如項目1至項目4之照明器具，其中與該複數個空隙相交之一光線退出該空腔且在平行於該縱向軸線之一第一平面內由該不對稱轉向膜轉向至一輸出角度，該輸出角度在一中央輸出方向之一角擴展內，其中該中央輸出方向不與垂直於該縱向軸線且穿過該對置端之一第二平面相交。
項目6為如項目1至項目5之照明器具，其進一步包含鄰近該不對稱轉向膜之該對置平坦表面的一換向膜，該換向膜具有平行於該縱向軸線之複數個平行脊，該複數個平行脊經組態以將退出該不對稱轉向膜之一光線折射至在垂直於該縱向軸線之一第三平面內的一經換向方向上。
項目7為如項目1至項目6之照明器具，其中該複數個空隙包括沿著該縱向軸線變化之一面積密度。
項目8為如項目1至項目7之照明器具，其中該輸出表面為一平坦表面或一彎曲表面。
項目9為一種照明器具，其包含：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；一不對稱轉向膜，其包含：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；一對置第二平坦表面；及一光源，其經安置以經由該光輸入端將一光束注入至該燈管內，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線且及該對置第二平坦表面之一平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。
項目10為如項目9之照明器具，其中該第一頂角大於該第二頂 角。
項目11為如項目9或項目10之照明器具，其中該對置端包含能夠將光自該光源朝向該光輸入端反射回之一反射性表面，或能夠將一第二光束注入至該燈管內之一第二光源。
項目12為如項目9至項目11之照明器具，其中與該複數個空隙相交的具有朝向該對置端之一第一傳播方向的一第一光線退出該空腔，且由該不對稱轉向膜在相對於垂直於該縱向軸線之一平面的一第一角擴展內轉向，且其中具有朝向該光輸入端之一第二傳播方向的一第二光線與該複數個空隙相交，退出該空腔，且由該不對稱轉向膜在相對於垂直於該縱向軸線之該平面的一第二角擴展內轉向。
項目13為如項目12之照明器具，其中該第一角擴展及該第二角擴展各包含不與垂直於該縱向軸線且穿過該對置端之一第二平面相交的一中央輸出方向。
項目14為如項目9至項目13之照明器具，其進一步包含鄰近該不對稱轉向膜之該對置平坦表面的一換向膜，該換向膜具有平行於該縱向軸線之複數個平行脊，該複數個平行脊經組態以將一光線自該不對稱轉向膜折射至在垂直於該縱向軸線之一第三平面內的一經換向方向上。
項目15為如項目9至項目14之照明器具，其中該光源包含至少一準直號筒及經安置以將光注入至該準直號筒內之一發光二極體(LED)。
項目16為如項目9至項目15之照明器具，其中該光束包括不大於約10度之一準直半角。
項目17為如項目12之照明器具，其中該第一角擴展及該第二角擴展各小於約10度。
項目18為如項目9至項目17之照明器具，其中該第一頂角為約37 度，且該第二頂角為約35度。
項目19為如項目9至項目18之照明器具，其進一步包含對該光源供電之一電池。
項目20為如項目9至項目19之照明器具，其進一步包含能夠對該電池充電之一太陽能電池。
項目21為如項目9至項目20之照明器具，其中該光源由一附接式開關、一有線連接、一無線連接、一計時器或其一組合控制。
項目22為如項目9至項目21之照明器具，其進一步包含至少部分圍封該燈管、該光輸出區域、該不對稱轉向膜及該光源之一外殼。
項目23為一種照亮一行人穿越道之方法，其包含：在一鄰近一行人穿越道的道路上定位如請求項10之至少一照明器具，使得縱向軸線垂直地定位；及給光源通電，使得照亮該穿越道，同時減少對周圍區之照亮。
除非另有指示，否則應將在說明書及申請專利範圍中使用的表達特徵大小、數量及實體性質之所有數目理解為受到術語「約」之修飾。因此，除非有相反的指示，否則在前述說明書及隨附的申請專利範圍中闡明之數字參數為近似數，其可視由熟習此項技術者利用本文中揭示之教示設法獲得之所要的性質而變化。
本文中引述的所有參考及公開案在本文中全部被以引用的方式明確地併入至本發明中，除非其與本發明直接抵觸。雖然本文中已說明並描述具體實施例，然而一般熟習此項技術者應瞭解，在不脫離本發明之範疇的情況下可以各種各樣的替代及/或等效實施來取代所展示並描述之具體實施例。本申請案意欲涵蓋本文中論述的具體實施例之任何改編或變化。因此，希望本發明僅受申請專利範圍及其等效物限制。
10‧‧‧行人穿越道
20‧‧‧路緣石
30‧‧‧穿越道
40‧‧‧行人
50‧‧‧照亮光線
100‧‧‧護柱照明器具
110‧‧‧燈管
115‧‧‧縱向軸線
121‧‧‧光源
130‧‧‧光輸出表面
191‧‧‧照亮區域
193‧‧‧第一方向
195‧‧‧第二方向

Claims (23)

  1. 一種照明器具，其包含：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；一不對稱轉向膜，其包含：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；及一對置第二平坦表面，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線且及該對置第二平坦表面之一平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。
  2. 如請求項1之照明器具，其中該第一頂角大於該第二頂角。
  3. 如請求項1之照明器具，其進一步包含一光源，該光源能夠經由該光輸入端、該對置端或該光輸入端及該對置端兩者將光注入至該燈管內。
  4. 如請求項1之照明器具，其進一步包含一光源，該光源能夠經由該光輸入端將光注入至該燈管內，其中該對置端包含能夠朝向該光輸入端反射入射光之一反射性表面。
  5. 如請求項1之照明器具，其中與該複數個空隙相交之一光線退出該空腔且在平行於該縱向軸線之一第一平面內由該不對稱轉向膜轉向至一輸出角度，該輸出角度在一中央輸出方向之一角擴展內，其中該中央輸出方向不與垂直於該縱向軸線且穿過該對 置端之一第二平面相交。
  6. 如請求項1之照明器具，其進一步包含鄰近該不對稱轉向膜之該對置平坦表面的一換向膜，該換向膜具有平行於該縱向軸線之複數個平行脊，該複數個平行脊經組態以將退出該不對稱轉向膜之一光線折射至在垂直於該縱向軸線之一第三平面內的一經換向方向上。
  7. 如請求項1之照明器具，其中該複數個空隙包括沿著該縱向軸線變化之一面積密度。
  8. 如請求項1之照明器具，其中該輸出表面為一平坦表面或一彎曲表面。
  9. 一種照明器具，其包含：一燈管，其具有一縱向軸線、光輸入端、一對置端及包圍一空腔之一反射性內表面；一光輸出區域，其包括安置於該反射性內表面中之複數個空隙，藉此光可退出該空腔；一不對稱轉向膜，其包含：一第一表面，其包括平行稜鏡微結構，每一稜鏡微結構具有鄰近該光輸出區域且垂直於該縱向軸線對準之一頂點；一對置第二平坦表面；及一光源，其經安置以經由該光輸入端將一光束注入至該燈管內，其中每一頂點包括具有垂直於該縱向軸線及該對置第二平坦表面之一平分線的一稜鏡角，該平分線將該稜鏡角分成最接近該光輸入端之一第一頂角及最接近該對置端之一不同第二頂角。
  10. 如請求項9之照明器具，其中該第一頂角大於該第二頂角。
  11. 如請求項9之照明器具，其中該對置端包含能夠將光自該光源朝向該光輸入端反射回之一反射性表面，或能夠將一第二光束注入至該燈管內之一第二光源。
  12. 如請求項9之照明器具，其中與該複數個空隙相交的具有朝向該對置端之一第一傳播方向的一第一光線退出該空腔，且由該不對稱轉向膜在相對於垂直於該縱向軸線之一平面的一第一角擴展內轉向，且其中具有朝向該光輸入端之一第二傳播方向的一第二光線與該複數個空隙相交，退出該空腔，且由該不對稱轉向膜在相對於垂直於該縱向軸線之該平面的一第二角擴展內轉向。
  13. 如請求項12之照明器具，其中該第一角擴展及該第二角擴展各包含一中央輸出方向，該中央輸出方向不與垂直於該縱向軸線且穿過該對置端之一第二平面相交。
  14. 如請求項9之照明器具，其進一步包含鄰近該不對稱轉向膜之該對置平坦表面的一換向膜，該換向膜具有平行於該縱向軸線之複數個平行脊，該複數個平行脊經組態以將一光線自該不對稱轉向膜折射至在垂直於該縱向軸線之一第三平面內的一經換向方向上。
  15. 如請求項9之照明器具，其中該光源包含至少一準直號筒及經安置以將光注入至該準直號筒內之一發光二極體(LED)。
  16. 如請求項9之照明器具，其中該光束包括不大於約10度之一準直半角。
  17. 如請求項12之照明器具，其中該第一角擴展及該第二角擴展各小於約10度。
  18. 如請求項9之照明器具，其中該第一頂角為約37度，且該第二頂角為約35度。
  19. 如請求項9之照明器具，其進一步包含對該光源供電之一電池。
  20. 如請求項19之照明器具，其進一步包含能夠對該電池充電之一太陽能電池。
  21. 如請求項9之照明器具，其中該光源由一附接式開關、一有線連接、一無線連接、一計時器或其一組合控制。
  22. 如請求項9之照明器具，其進一步包含至少部分圍封該燈管、該光輸出區域、該不對稱轉向膜及該光源之一外殼。
  23. 一種照亮一行人穿越道之方法，其包含：在一鄰近一行人穿越道的道路上定位如請求項10之至少一照明器具，使得縱向軸線垂直地定位；及給光源通電，使得照亮該穿越道，同時減少對周圍區之照亮。
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