TW500892B - Structure for achieving a linear light source geometry - Google Patents

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500892 A7 B7 五、發明說明（ 之參考資料 此爲一九九八年四月十六日所申登之美國專利（案號 〇9/〇61562)部分的延續。 I與背景 發明範疇 本發明具體地與單一可製造零件中的一個線性照明光源 有關，一般而吕更與高效率線性照明光源及線性照明系統 有關，該系統具有提升的輸出照度。照度可定義爲每單位 區域的光通量，例如其可以瓦特/每平方公分（w/cm2)的單 位加以表示。亮度則爲光的明亮度。亮度可以瓦特/每平方 公分每球面度（W/cm2 · steradian)的單位加以表示，其中球 面度爲立體角的單位。 對許多應用而言，一個具有窄的輸出孔洞及高輸出效率 的照明光源是較佳的。如此的照明光源通常以一個具有内 邵缝隙光圈的光圈燈所構成。然而，由於該燈内部光線吸 收的增加以及表面區域磷光劑的減少，所以一個光圈燈的 放射通常較傳統的燈爲低。高度嚮往的是具有一個改良式 精細的照明光源，其較一個具有内部缝隙光圈的燈更有效 率〇 對於例如光學掃描器及影印機等此類應用而言，一個具 有高輸出照度的線性照明系統是需要的，以便照亮所掃描 或影印的精細條狀區域。此類裝置的照明總成通常包括一 個裸的線性照明光源、一個光圈燈或一個部分爲鏡面反射 器所環繞的燈。鏡面反射器是一個類似鏡子的反射器，其 _ 4 - 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4 ------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 規格（210 X 297公釐） 500892 A7 五、發明說明（2 ) 具有入射角等於反射角性質的平滑表面，其中入射角與反 射角是以垂直於該表面的方向加以測量。一個具有較高輸 出照度的改良式線性照明系統是有利的。 對於某些其他的應用而言，例如平面展示，一個厚度極 薄的照明系統是很需要的。此類照明系統通常安裝一個或 多個照明光源、一個凝聚及分佈照明光源光線的導波管或 燈管、以及其餘的散射、反射或描準元件，以便自該導波 管擷取光線。連接該導波管週邊的照明光源可達成顯著的 節約。自该系統所擷取之光線的量與該導波管内的反射或 散射物件的數目成正比，而與該導波管的厚度成反比。爲 達成最大的光線輸出，一個薄的導波管是需要的。然而， 此導致導波管邊緣具有一小的表面區域，限制了可直接貼 近該導波管邊緣之照明光源的大小。另一方面，若該導波 管邊緣的表面區域增加，那麼該導波管的擷取效率將減少 。使用一個薄的導波管卻提供最大的照明光源輸入是極需 要的。因此，一個具有窄孔洞高輸出照度及亮度的高效率 線性照明光源是必需的。 先前技藝説明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------τ 裳--------訂· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 眾所周知的，使用具有内部縫隙光圈的管狀日光燈以便 聚光並導引所發射的光線進入一窄的角度範圍是可能的。 一般使用兩種具有内部缝隙的光圈燈。第一種是以斷面圖 顯示於圖1中的光圈燈10。該燈由一個中空的玻璃管12所 組成，在該管的整個内面除了一個窄區域16對角18外，具 有嶙光劑塗層14。該管的中央填滿了混合氣體，當被該管 5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) i500892 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 端點的電極（未顯示）所供應的電流激化時便發出紫外光。 該紫外光依序照在該磷光劑塗層1 4上，並轉化成可見光。 一個典型的磷光劑塗層亦是一個漫射反射器。請注意，一 個漫射反射器是一個將入射光散射進入一角度範圍的反射 器。漫射反射器典型上只有當該反射塗層相當厚（例如，約 0.15毫米或更厚）時才具有高反射比。一個光圈燈内侧上的 反射磷光劑塗層應需要顯然較〇 15毫米薄，所以造成不良 的反射比（約爲6 0 %至8 0 % )。大部分未被嶙光劑所反射的 光均射穿該塗層。藉著在殼缝i 6中置放一個光圈，在嶙光 劑塗層中光線顯著地被導引出該光圈。然而，由於通過璘 光劑塗層時流失了部分的光線，所以此類光圈燈的效率大 大地降低了。 第二種具有一内部光圈的燈爲熟練本技術者所知，其是 顯示於圖2的光圈燈50。該燈具有一個玻璃管52。玻璃管 内是一個磷光劑塗層5 4及另一個反射塗層5 6。穿過該磷光 劑塗層5 4及反射塗層5 6的是一個光圈孔洞5 8，該反射塗層 5 ό對角5 9，其使光線顯著地以一個方向射出。 關於圖1及圖2中所顯示的光圈燈1 〇及5 〇有六個顯著的問 通。弟一 ’該鱗光劑及反射塗層必須相當地薄，而所選用 的塗層非常地限制以便不妨礙該燈的動作。沒有有機材料 適用於一個内邵塗層，因爲有機材料的任何排氣，或受紫 外光影響之有機材料的分解將降低該燈的效率。第二，由 於塗層材料的限制，該塗層的反射比便不如預期的高。第 三，該燈内部所產生的大量紫外光，由於被無磷光劑塗層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） mhmummmmmi—^1,裝·！訂·,——,-----_) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 500892 A7 ______B7 五、發明說明（4 ) 區域的玻璃管所吸收而浪費了。第四，必須使用更貴的玻 璃來做成运些類型的光圈燈，以便降低紫外光所產生的變 色以及該光圈玻璃部分之燈光傳輸的損耗。第五，由於被 磷光劑塗層所覆盖之内部燈表面的區域因包括該光圈的區 域而減少’所以電能轉換爲光能的效率有相當大的減少。 第六’内部光圈燈較傳統燈難製造，因而花費更多。這些 缺點使得光圈燈與無内部光圈的一般燈相比，有較低的效 率及較高的花費。 於是’本發明所提供的改良式線性照明光源，其使用外 邵高反射外環並合併一個或多個線性孔洞，以便達到改良 式光源效率、輸出照度及輸出亮度。此改良式照明光源可 與其餘的光學元件相結合，以便產生更複雜的照明系統。 由以下説明將可使本發明的其餘目標變得清楚。 發明總結 本發明的一個具體實施例是一個改良式線性照明光源。 該線性照明光源包括：（a) 一個線性照明光源，其寬度w ^ 並垂直於該線性光源的長軸，及（b)一個部分被上述線性照 明光源所圍繞的外邵反射外環，其中該外部反射外環具有 最大的内側寬度w 2，並具有至少一個線性孔洞，最大寬度 爲 w3，而（0.03)(w2) S w3 s (0.75)(w2)。一 個線性照明光 源定義爲一個長度至少三倍於寬度w 1的照明光源。一個線 性照明光源可包括一個單一物件或一個包含多樣物件的線 性組。若該線性照明光源是一個包含多樣物件的線性組， 那麼該組的長度至少爲單一物件寬度的三倍。一個線性孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)AI規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 B7 五、發明說明（5 ) 洞定義爲_個長度至少三倍於寬度的孔洞。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的另一個具體實施例所透露的是一個線性照明系 統，其使用上述線性照明光源及一個或多個其餘的光學物 件，以便達到一個具有高光學效率及高輸出照度及/或輸 出亮度的系統。此類線性照明系統包括：（a) 一個線性照明 光源，其寬度W並垂直於該線性光源的長軸，（b) 一個部 刀被上述線性照明光源所圍繞的外部反射外環，其中該外 邪反射外裱具有最大的内側寬度w 2，並具有至少一個線性 孔洞，最大寬度爲 W3，而（〇.03)(W2) g W3 $ (〇 75)(w2)， 及（C)至少一個光學物件，其接近至少一個線性孔洞。一個 光學物件可以包括例如，一個圓柱形條狀透鏡一個雙凸 透鏡、一個非球狀雙凸透鏡、一個雙凸透棱鏡、一組雙凸 透銃、一組雙凸透棱鏡、一面鏡子、一個反射聚光器或一 個導波管。關於雙凸透鏡，我們是指一個具有透鏡或棱鏡 的斷面（僅就一個方向而言）之線性光學物件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一個具體實施例包括一個獨特的外罩，其提供該裝備 操作的光學及機械雙重特性，並可輕易地使用傳統製作方 法加以製成。其形式包括一個中空外罩，其具有足夠的直 徑和長度可環繞一作爲照明光源的線性日光燈。該外環壁 包括一個光圈，如此光線可由内射出；該外環尚包括至少 一個構件，如此其可容納並支撑該總成的一個光學物件， 典型上爲一個透明的圓柱形條狀透鏡。 藉由參考下列特定具體實施例的詳細討論以及描繪及例 不孩具體實施例的附圖，將更加暸解本發明的各個具體實 本紙張尺度適用中國國家標準—]規格⑵Q χ视公爱） A7 B7 五、發明說明（6 ) 施例。 J式簡單説明 當參考下列本發明的詳係説明及附圖之後，將更加暸解 本發明而且進一步的優點亦將顯現。其中： 圖1爲先前技藝之内部光圈燈的概要斷面圖； 圖2爲先前技藝之替代内部光圈燈的概要斷面圖； 圖3爲一線性照明光源的概要斷面圖； 圖4及圖5分別爲一線性照明光源之替代型式的概要斷面 圖及透視圖； 圖6及圖7分別爲一線性照明光源之其他型式的概要斷面 圖及透視圖； 圖8爲其他線性照明光源的概要斷面圖； 圖9爲使用圖4之線性照明光源及一導波管的一個線性照 明系統的概要斷面圖，· 圖1 〇及圖1 1分別爲使用圖4之線性照明光源及一透鏡的 一個線性照明系統的概要斷面圖及透視圖； 圖1 2爲使用圖4之線性照明光源及一透鏡的一個線性照 明系統的概要斷面圖，其中該透鏡的作用爲折射及全内部 反射； 圖1 3爲使用圖4之線性照明光源及一複合拋物線集光器 (CPC)的概要斷面圖；及 圖1 4爲使用圖4之線性照明光源及一組光學物件的概要 斷面圖。 圖15爲強度（照度）相對於偵測器位置的標繪圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I -----裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 B7 五、發明說明（7 ) 圖16爲強度（照度）相對於偵測器位置的標繪圖。 圖1 7爲相關輸出相對於孔洞寬度的標繪圖。 圖18爲強度（照度）相對於偵測器位置的標繪圖。 圖1 9爲本發明之新式外罩的一個具體實施例的概要斷面 圖。 圖20爲本發明的一個具體實施例之新式外罩的其他檢視。 發明之詳細説明 如附圖所例示，下列較佳的具體實施例爲本發明的説明 ，但並不表示本發明的範圍侷限於專利申請範圍。此處所 透露者爲使用改良式外部反射外環、線性孔洞及其他隨意 之光學物件的照明光源及照明系統。 本發明的一個具體實施例是顯示於圖3斷面圖中的一個線 性照明光源100。線性照明光源100由線性照明光源102所組 成，102部分爲一外部外環104所圍繞。該線性照明光源1〇2 可被集中於該外部外環104的中央，或置於該外環的一端。 一個或多個線性孔洞108位於該外部外環的壁上，使得光線 可自該外環射出。接近該外部外環104内壁的是一反射層 106。在此圖中，該線性照明光源的寬度爲11〇，該外部外 環内侧的最大寬度爲112，該線性孔洞的最大寬度爲114。 隨意地，若該外部外環104以透明的材料製造，那麼該外部 外環便客完全地園繞該線性照明光源1 〇2。然而，一個線性 孔洞108必須仍留在該反射層1〇6中，以便光線自該線性照 明光源射出。 該線性照明光源102可以是任何可射出光線的光源。示範 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 __ B7 五、發明說明（8 ) 的線性照明光源包括但不侷限於一個或多個下列類型的光 源：日光燈、發光二極體（LED)、雷射二極體、有機發光 二極體、電致發光條或強力放電燈。作爲一個説明的例子 ’置於一列的多個發光一極體便是一個線性照明光源。該 線性照明光源的單一或多個物件可射出單色、多色或白色（ 其爲多色的合成）。圖3中所描綠的該線性照明光源1 是全 方向發光的。爲使該線性照明系統1〇〇的效率達到最高，該 線性照明光源102較佳的是具有一個不吸收表面丨16。該不 吸收表面116可以是反射、傳導或二者兼具。 在該線性照明光源102的該表面116及該反射層1 〇6間有一 個間隙118。若該線性照明光源1〇2是日光燈或其他類型的 燈’其光線的輸出量對於燈的溫度是敏感的，那麼在線性 照明光源102及該反射層106間具有一個間隙是要緊的。該 間隙118可作爲一個隔離層，其將使得該線性照明光源1〇2 可快速地達到其最佳的作業溫度。該間隙最好是大於該線 性照明光源寬度110的約1 0 %。 圖3中所顯示的該外部外環104可具有任何斷面的形式但 不侷限，包括··環形、橢圓形、蛋形、尖形或具小平面。 該線性孔洞108較佳的是具有最大寬度114，其小於該外部 外環104的内側最大寬度112。更佳的是，該線性孔洞1 〇8的 最大寬度114範圍爲該外部外環内側最大寬度i 12的約3 %至 約75%。最佳的是，該線性孔洞108的最大寬度n4範圍爲 該外邵外環内側最大寬度112的約5 %至約5 0 %。另外，若 線性照明光源102是一個管狀日光燈，那麼較佳的是該線性 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 ________ B7 五、發明說明（9) 孔洞1〇8的最大寬度114範圍為該線性照明光源寬度i 10的約 10%至約100%。更佳的是，該線性孔洞1〇8的寬度114範圍 為該線性照明光源寬度110的約2 〇 %至約9 0 %。該線性孔洞 108的寬度可均勻的沿著該線性照明光源的長度，或者是該 線性孔洞108的寬度可多樣化地沿著該線性照明光源的長度 ’以便改變沿著該照明光源的光線分布。本發明之後者的 特性對於需要均句照明的應用提供了一個關键的優點，此 處該燈輸出光線之既有的不均句可加以修正，以提供均勻 的照度。該光圈的寬度可在沿著該燈長度的任一點加寬， 此處該燈的輸出是低的以便自該照明光源提供一相當持續 且均勻的輸出。 該反射層106可以用任何反光的材料製造。該反射層可以 是一個漫射反射器、一個鏡面反射器或一個漫射和鏡面反 射器的合成。 又射反射恭可以被做成具有極南的反射比（例如，大於 95 %或大於9 8%)。然而，具有高反射比的漫射反射器通常 很厚。例如，具有高於9 8 %反射比的漫射反射器之典型厚 度為若干耄米。漫射反射器的例子包括但不侷限於氟聚合 材料，例如「Labsphere公司」的「Spectralon™」及厂 Fluorglas公司」（販售商標為rFuronTM」）、rw L Gore及 合伙人公司」（販售商標為「DRP™」）或「E j DuPont de Nemours公司」（販售商標為r Tefl〇nTM」）的多四氟乙烯 (PTFE)薄膜，硫酸鋇薄膜，包含細微空氣通道的透氣聚合 物薄膜，例如「Pall Gelman科技公司」所製造的多乙醚磺 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

MJ0892 五、發明說明（10) 氨及多丙烯濾光材料，以及使用反射濾光材料的聚合物合 成物例如一氧化鈇。後者材料的一個例子爲「RTp公司 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 」、斤製k的一氧化欽填充ABS(丙烯酸-丁二烯-苯乙晞-三重 I泛物）。在本例中使用一個結構上的材料作爲一個反射材 =，例如二氧化鈦填充ABS(丙烯酸_ 丁二烯_苯乙烯_三重聚 合物），如圖4及圖5中所顯示的該結構的支柱104可與該反 射層106相結合。 大郅分的鏡面反射材料具有約8 〇 %至約9 3 %的反射比。 任何未爻该鏡面反射器影響的光線皆被吸收或轉爲熱，因 而降低了任何使用此類反射器之光學系統的效率。鏡面反 射材料的例子包括但不侷限於「3M公司」所生產的「 Silverlux™」，及其他的塑膠載體薄膜，該塑膠塗上一薄金 屬層，例如銀、鋁或金。該金屬層的厚度爲〇〇5微米至〇1 毫米’取決於所使用的材料及製造該金屬層的方法。 鏡面及漫射反射材料合成的一個例子是一層或多層漫射 反射器以鏡面反射器加以塗背。此類鏡面及漫射反射材料 合成出現於美國專利申請（案號〇8/679,〇47)中，此處一併提 出以供參考。鏡面及漫射反射材料合成的使用可以一較僅 使用漫射材料的塗層爲薄的厚度，而產生較高的反射比。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 照明光源100的效率可定義爲自線性照明光源1〇2經線性 孔洞108所射出光線的百分比。該效率強烈取決於線性孔洞 1〇8的寬度114、反射層106的内壁周長、該反射層1〇6的反 射比及該線性照明光源1〇2的反射比。例如，若線性孔洞 1〇8的寬度114是反射層1〇6内壁周長的1/10，那麼線性照明 •13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 500892 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11) 光源102僅有1 0 %的光線經線性孔洞108射出而不被反射層 106所反射。其餘9 0 %的光線在經線性孔洞108射出之前或 被該反射面吸收並轉變爲熱之前，將被反射層106或被該線 性照明光源102反射一次或多次。部分光線在射出之前可被 反射十次或者更多次。光線可被反射的大量次數相當重要 ，在空間及費用允許的實際考慮下將使得該反射層106的反 射比趨近於100%。例如，若一個光學表面每次反射的反射 比爲9 0 %，並自該表面反射十次，那麼整體效率爲（0.90) 1 0 或3 5 %。其餘6 5 %的光線將損失。然而，若該反射器的反 射比提升爲每次9 5 %，而且該燈自該表面反射十次，那麼 整體效率爲（〇.95)1()或60%，顯著地較3 5%改善。若該反射 比大於9 5 %，便可獲得更大的改善。因此，對本發明而言 ，層106所使用材料的反射比較佳的是大於約9 〇 %，更佳的 是大於約9 5 %，最佳的是大於約9 7 %。 本發明的另一個具體實施例是圖4 (斷面圖）及圖5 (透視圖 )中所顯示的線性照明光源150。在此具體實施例中，線性 照明光源152具有寬度160，其部分被一個具有最大内側寬 度162的外部反射外環154所圍繞。一個或多個位於該外部 反射外環154壁上的線性孔洞158使得光線可自該外環射出 。该線性孔洞158的最大寬度爲164。圖4及圖5中所顯示的 該外部反射外環154可具有任何斷面的形式但不侷限，包括 :環形、橢圓形、蛋形、尖形或具小平面。該線性孔洞158 車父佳的是具有最大寬度164 ’其小於該外部反射外環154的 内側最大寬度162。更佳的是’該線性孔洞158的最大寬度 -14-

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐T ----------I --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 Α7 Β7 五、發明說明（12) 164範圍爲該外部反射外環内側最大寬度162的約3 %至約 7 5 %。最佳的是，該線性孔洞15 8的最大寬度164範園爲该 外部外環内側最大寬度162的約5 %至約5 0 %。另外，若線 性照明光源152是一個管狀日光燈，那麼較佳的是該線性孔 洞158的最大寬度164範圍爲該線性照明光源寬度160的约 10%至約100%。更佳的是，該線性孔洞158的寬度164範園 爲該線性照明光源寬度160的約2 0 %至約9 0 %。該線性孔洞 158的寬度可均勻的沿著該線性照明光源的長度，或者是該 線性孔洞158的寬度可多樣化地沿著該線性照明光源的長度 ，以便改變沿著該照明光源的光線分布，以便修正該照明 光源的不均句性。 圖4及圖5中所顯示的具體實施例與圖3中所顯示者類似 ’惟現在該外部外環154的結構材料亦是反射材料。此具體 實施例對於若該外部反射外環的結構材料是一個漫射反射 器的狀況格外有用。漫射反射器的例子如上述。該反射材 料較佳的可進行切割、塑造、擠壓或塑形成爲該外部反射 外環所需的形狀，而且當然其保有足夠的張力係數、彎曲 係數、熱偏斜溫度及衝擊抗力，以便充做該照明系統的結 構構件。 用於特定具體實施例150、200、300、350、400、450及500 中較佳的反射材料爲工程熱塑性材料，其以細小顆粒裝填 ’這些顆粒所具有的折射指數實質上較主聚合物的折射指 數大；這些材料並且是光學透明的或其純態的白色，例如 氧化鈥（金紅石及銳献礦）、氧化铭、氧化鋅、硫化鋅、 -15- 本紙⑤規格⑽χ 297公_^— ------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 500892 五、發明說明（13)

硫化鋇、氧化銻、氣化 A 4- yi λα 鐵、碳&舞、欽酸趣及類似的材蚪 。較佳的材料亦包括工程 “乂的材枓 或所產生的充氣㈣，心、材科，其包含顆粒、空隙

空隙或泡泡而且右眚暫μ “、 二/、L 射沪數。錐缺I k王聚物的折射指數爲低的折 、曰 …、⑽孩王要顆粒散布在該聚合物的矩陣中時並 尺寸可以極小，但裝填的顆粒或空隙其較佳的尺寸範^ 約0 · 1微米至约3 0傲坐曰u α ^ ® ^ 、）3.0微未，取佳的尺寸範圍爲約❹丨微米至 約1微米。-個裝填顆粒的最佳尺寸可由下列的關係加以預 測：^2 1。/(7^)，其中d是該顆粒的直徑，λ。是有興 趣的眞空波長，η是該矩陣聚合物的折射指數U則是該 顆粒及孩矩陣間折射指數的差。本發明有用的熱塑性材料 較佳的是非黃色，並包括本技藝中所知曉的多樣的塑料， 以利於進行射出成型或擠出，例如Abs(丙烯酸-丁二婦_苯 乙烯-二重聚合物）、多（甲基丙烯酸酯）、多（乙烯對苯二甲 酸）（ΡΕΤ)、多（丁烯對苯二甲酸）（ΡΒΤ)、聚丙烯、尼龍6、 尼龍66、多碳酸鹽、多苯乙烯、多（氧化苯）及其混合物。 本發明的另一個具體實施例是圖6(斷面圖）及圖7(透視圖 )中所顯示的線性照明光源200。在此具體實施例中，該寬 度爲210的線性照明光源202被嵌入該外部反射外環204的側 邊’ 204的最大内側寬度爲212。一個或多個位於該外部反 射外環204壁上的線性孔洞208使得光線自該外環射出。各 個線性孔洞208的最大寬度爲214。在圖6及圖7中，該線性 孔洞208被描綠爲位於該外部反射外環204的侧邊，與該線 性照明光源202相對。然而，此非必要的，而且該線性照明 16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐）

Aw I —------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 500892 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7___ 五、發明說明（14) 光源202及該線性孔洞208可以彼此靠近。該外部反射外環 206可以用漫射反射材料製造，或者是一個其餘的反射層可 以置於外部反射外環204的内壁206上，以便達到高反射比 。圖6及圖7中描繪該線性照明光源202較佳地將光線射入一 個半球（一個2 7Γ的立體角）或射入一個小於2 7Γ的立體角， 並較佳地並非以全方向（其爲一個4 7Γ的立體角）射出光線。 線性照明光源202的例子包括但不侷限於發光二極體、雷射 二極體、有機發光二極體及電致發光條。在本發明的具體 實施例中，該外部反射外環204亦可用於將該線性照明光源 202的光線輸出均質化。該均質化對於下列狀況特別重要： 若該線性照明光源202是一組發光二極體、雷射二極體或有 機發光二極體，上述情形均可以具有一個極小的光線發射 表面。若該線性照明光源202包括可發射不同顏色光線的物 件（例如紅色、綠色及藍色發光二極體），那麼該外部反射外 環204便可將這些顏色的光線加以混合，形成白光的輸出。 本發明的另一個具體實施例在圖8的斷面圖中描繪爲線性 照明光源250。若該線性照明光源是一個管狀日光燈，例如 在圖8中所描緣的是一個透光玻璃外罩252，其内側塗有嶙 光劑層254，那麼該結構便特別地有用。除了寬度262的孔 洞264外，該線性照明光源被外部外環256所圍繞。該外部 外環256可以用反射材料、非反射材料或透明材料所製造。 若該外部外環以非反射材料或透明材料所製造，那麼該外 邵外環256的内側表面上便另外需要一層反射層258。該反 射結構包括外部外環256及/或反射層258，其可以用漫射反 -----------I 裝—-------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 500892 A7 B7 五、發明說明（15) 射材料、鏡面反射材料或漫射反射材料及鏡面反射材料的 結合加以製造。漫射及鏡面反射材料的例子如上述。圖8中 除了在該線性照明光源及該反射層258之間極少或沒有間隙 外，與圖3類似。在較佳的具體實施例中，該間隙小於該燈 寬度260的10%。若該線性照明光源是一支日光燈，藉著移 除*亥間隙以降低光線自孔洞264射出之前在外部反射外環内 部所必須反射的次數，可使得該線性照明光源的輸出效率 較高。（注意，一支日光燈的嶙光劑塗層内裡典型上具有 6 0 %至8 0 %的反射比，帶有所發射光線大半的剩餘部分， 所以光線可能通過該磷光劑塗層，自燈的一侧前進至另一 側。）然而，曰光燈對於環境的溫度十分敏感。將該外部外 環256及/或該反射層258置於極接近或實際與該日光燈接觸 的位置，可能加長該燈的準備時間，當該燈尚在準備時致 使燈光輸出降低，或可能降低該日光燈的穩態作業溫度， 如此亦致使燈光輸出降低。隨意地，若該外部外環256由一 透明材料所製造並使用一反射層258，那麼該外部外環256 可以完全地被該日光燈的玻璃外罩252所園繞。然而，一個 孔洞264必須仍停留在反射層258中，以便使光線自該線性 照明光源射出。該隨意的結構的例子將是使用一彈性的、 漫射的反射層258，其具有一孔洞264，並將使用透明收縮 管以作爲該外部外環256。在各組件整合成正確的結構後， 該收縮管可加熱使其緊縮環繞該反射器及日光燈。 本發明的其他具體實施例包括使用圖3至8中所描输的線 性照明光源，以便製造更複雜的線性照明系統。該線性照 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裂--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 0892

五、發明說明（16) 月系統可包括其餘的光學物兼，例如導波管、圓柱形條狀 透叙、雙凸透鏡、非球狀雙凸透鏡、一組雙凸透鏡、棱鏡 、-組雙凸棱鏡、反射器、聚光器及準直器。該光學物件 可用於塑形、聚焦、準直或投射該線性照明光源所射出的 光線。此類照明系統的例子描繪於圖9至1 4中，但並不意 謂本發明的範圍侷限於此。請注意，舉例而言，圖3至8^ 所描繪的任一線性照明光源可與任何光學物件合用，以便 製造其餘的線性照明系統。同樣地，該其餘的線性照明系 統亦可用於結合諸如圖i 〇中的透鏡與圖9中的光線導引器 ，或者是透鏡可與複合抛物線聚光器（cpc)相結合，或者 是多鏡台複合拋物線聚光器（CPC)可串接使用。 圖9中的tf圖描繪了本發明的其他具體實施例。線性照明 系統300是由一線性照明光源32〇及光學導波管316所組成。 經由範例，線性照明光源320被描繪爲先前於圖4中所顯示 的類型，並進一步包括一個線性照明光源3〇2及一個外部反 射外環304。位於該外部反射外環3〇4中的一個線性孔洞3〇8 使得光線自該線性照明光源32〇發送至一光學導波管316。 該光學導波管可用於藉著全内部反射（TIR)將光線自該線性 明光源320運送至遠端。如同本技藝熟練者所將瞭解的， 其他的光學物件可與光學導波管316合用，以形成其餘的照 明系統。此類線性照明系統的應用包括用於平面板顯示的 邊緣發光照明系統及準直照明系統。 圖1 〇(斷面圖）及圖i i (透視圖）中所描繪的是本發明的另 一個具體實施例。線性照明系統350是由線性照明光源37〇 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 500892 A7 B7 五、發明說明（17) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 及透鏡366所組成。經由範例，線性照明光源370被描緣爲 先前於圖4中所顯示的類型。位於該外部反射外環354中的 一個線性孔洞358使得光線自該線性照明光源370發送至一 透鏡366。爲了自該線性照明系統獲致更高的輸出照度及亮 度，線性孔洞358較佳地具有最大寬度364，其小於該外部 反射外環3 54的最大内側寬度362。更佳的是，該線性孔洞 358的最大寬度364其範圍爲該外部反射外環最大内側寬度 362的約3 %至約7 5 %。最佳的是，該線性孔洞358的最大寬 度364其範圍爲該外部反射外環最大内側寬度362的約5 %至 約5 0 %。另外，若線性照明光源352是一管狀日光燈，該線 性孔洞358的最大寬度364其範圍較佳的爲該線性照明光源 352之寬度360的約5 %至約100%。更佳的是，該線性孔洞 358的最大寬度364其範園爲該線性照明光源之寬度360的約 2 0 %至約9 0 %。透鏡366的例子包括但不侷限於一雙凸透鏡 、一非球狀雙凸透鏡、一圓柱形條狀透鏡、一平凸雙凸透 鏡、一雙凸Fresnel透鏡及任何類型的多物件透鏡。如同圖 1 0及1 1中所描繪的，特別有用的線性照明系統，其中透鏡 366是一圓柱形條狀透鏡。透鏡366可以用任何透明材料製 造。線性照明系統可用於許多應用，包括例如光學掃描器 、傳眞機及影印機。 圖1 2描繪了本發明的另一個具體實施例。線性照明系統 400是由線性照明光源430及一透明光學物件416所組成。經 由範例，該線性照明光源430被描繪爲先前於圖4中所顯示 的類型，而且依序包括線性照明光源402及外部反射外環 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 500892 五__ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明說明（1合 404。該外部反射外環4〇4具有一個最大寬度為414的線性孔 洞408，其使得光線自該線性照明光源43〇發送至該透明光 子物件416透明光學物件416具有一個鄰近於孔洞4〇8的輸 入表面418、一個被侧牆42〇及422所包圍的長度的錐形 部分及一個輸出表面424。隨意地，透明光學物件416亦包 括一個筆直的邵分及平行的侧牆4;34及436，藉此，該筆直 的邯分位於茲錐形部分（被侧牆42〇及422所包圍）及該輸出 表面424。該輸入表面418較佳的是平的但不需要是平滑的 ▲光子物件416的輸出寬度428較佳的大於該錐形部分的 輸入寬度426。更佳的是，該光學物件416的輸出寬度428至 少兩倍於該輸入寬度426。該錐形部分的侧牆42〇及422可以 疋平的、彎曲的或具小平面。該輸出表面424較佳的是一個 、%·曲的雙凸透鏡，藉此該透鏡可具有單一曲率半徑，可為 拋物線的形式，或具有部分非單一曲率半徑的一般形式。 更佳的是，輸出表面424具有單一曲率半徑R，其中該曲率 半徑R的範圍可自該輸出寬度428的二分之一至該輸出寬度 428 一分 < 一的i · 5倍。換句話說，該曲率半徑R的範園為 •(見度 428)/2 $Rg(i.5)(寬度 428)/2 光線經輸入表面418進入透明光學物件416。部分光線經過 侧牆420及422的内面及經過隨意的侧牆434及436的反射。 若侧牆420、422、434及436未塗料，則該反射可經全内部 反射（TIR)而發生；或者是若各侧牆塗上反射塗層，那麼該 反射可經正常反射而發生。因為該侧牆42〇及422形成一延 仲的錐形’所以光線將藉由該光學物件416的錐形部分而 -21 - 本紙張尺度刺巾目目家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） !!#_t--------IT---------t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 B7 五、發明說明（19) 部分的準直。之後光線經該輸出表面424而射出，其可對輸 出光線光束進一步地塑形。輸出表面424可使得輸出光線光 束更加地準直或更加地聚光。 圖1 3描繪了本發明的另一個具體實施例。線性照明系統 450是由線性照明光源476及一錐形光學結構466所組成。經 由範例，線性照明光源476被描綠爲先前於圖4中所顯示的 類型。該線性照明光源476尚包括一個線性照明光源452及 一個外部反射外環454。一個位於外部反射外環454中的孔 洞458使的光線自該線性照明光源452發送至該具有側牆470 及472的錐形結構466。若該錐形光學結構466是一個實心結 構（非中空），那麼該錐形光學結構466的光線輸入終端468 較佳的是一個平面，但不需要是平滑的。該錐形光學結構 466的輸出寬度480大於輸入寬度478。該錐形光學結構466 的輸出寬度480較佳的是至少爲輸入寬度478的兩倍。特別 有用的線性照明系統，其中該錐形光學導波管的側艢470及 472具有一拋物線形式或一複合拋物線聚光器（CPC)的形式 。該錐形光學結構466可以用具有表面470及472的實心透明 材料製造，其中470及472爲未塗料或塗上反射材料；或者 是該錐形光學結構466是一個中空的結構，表面470及472塗 上反射材料並具有開放端點468及474。光線於輸入端點468 進入該錐形光學結構466，自表面470及472反射，並自輸出 端點474射出。由於該光學結構466的錐形端，輸出端點474 的光線較輸入端點468的光線更爲準直。在此例中，該光學 結構466是由一純電介質材料所組裝，如同所顯示的其亦可 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 500892 A7

五、發明說明（20) 能使得該輸出端點474爲凸的而非平的。在此例中，可以以 較短長度的物件獲致所賦予的準直角度，其中長度定義爲 自輸入端點468至輸出端點474的垂直距離。 圖14所描繪的線性照明系統5〇〇爲本發明的另一個具體實 施例。線性照明系統5〇〇是由線性照明光源52〇及一雙凸鏡 狀光學物件518的陣列516所組成。經由範例，線性照明光 源520被描繪爲先前於圖4中所顯示的類型。線性照明光源 520尚包括一個線性照明光源5〇2，其部分爲具有孔洞5〇8的 外部反射外環504所環繞。該雙凸鏡狀光學物件518可包括 個別或結合應用的雙凸棱鏡及雙凸透鏡。若該雙凸鏡狀光 學物件518是雙凸棱鏡，那麼該棱鏡的側牆可以是平的、彎 曲的或具小平面。若該雙凸鏡狀光學物件518是雙凸透鏡， 那麼該透鏡可具有單一曲率半徑、多重曲率半徑或可爲非 球狀雙凸透鏡。雙凸鏡狀光學物件的陣列516其目的爲對孔 ✓同508所射出的光線進一步的塑形、準直或聚焦。 圖1 9所描繪的外罩700爲本發明的另一個具體實施例。外 罩系統700是由一中空線性外環7〇5所組成，7〇5具有足夠的 直徑及長度，可環繞一線性照明光源，例如一支日光燈。 該外環管的壁上具有一線性光圈71〇,如此光線可自内部射 出。該光圈710典型上爲所掌控的缝隙形式，其將該光圈的 長度平行於其軸線加以延長。該線性光圈71〇的最大寬度較 佳的小於該線性外環705的最大内側寬度。更佳的是，該線 性光圈710的最大寬度的範園爲該線性外環7〇5最大内侧寬 度的約3 %至7 5 %。最佳的是，該線性光圈71〇的最大寬度 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 _______ B7__ 五、發明說明（21) 的範圍爲該線性外環705最大内側寬度的約5 %至5 〇 %。 該光圈附近之該線性外環斷面的輪廓被塑形，如此其具 有至少一個構件720，720與總成中的一個光學物件73〇進行 多線接觸。該光學物件730典型上是一個透明的、圓柱形^ 狀物，其直徑大於該縫隙的寬度而小於該外環的直徑。該 條狀物對於以最初方向自該缝隙射出而貫穿它的光線之方 向進行修改。 该外環的至少一個構件720具有一個斷面輪廓，其設計用 於穩固地支撑該條狀物730，以一固定同時不與自該外環内 部射出並貫穿該缝隙710及該條狀物730之光線所需行進路 線衝突的位置相對著該外環。 較佳的是，所選擇的材料及該線性外環的尺寸是相對於 該條狀物而進行選擇的，以便獲致一「快閃相稱」。如此 ，該外環及該條狀物可加以組合，以便藉由該條狀物上相 對於該輪廓構件的物理力量的運用，而使得該構件延伸並 容納該條狀物，如此該條狀物被支撑並沿著其長度與該外 環形成線接觸。以此方式，在該外環上支撑該條狀物便不 再需要其他的物件或黏著物。 該包含缝隙的中空外環較佳的具有兩個整合的輪廓構件 ，以便支撑該使用傳統擠壓技術所組裝的條狀物件。該外 環較佳的是線性並以具有9 5 %或以上反射比的反射材料製 造，如此便不需要其餘的諸如反射薄膜或塗料等反射物件。 下列所附的範例描述本發明的一些具體實施例，但不意 謂本發明的範圍侷限於此。 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐)— ---- --------I 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： Φ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 B7 五、發明說明（22) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 範例1 本範例描述使用一漫射反射材料層及一鏡面反射材料層 的結合組成一反射器。使用市售商品「Macbeth #3100」型 光譜光度計測量反射比。測量一片由紐約Hoosick FallsT Furon公司」所製造的ο 5毫米（〇〇2英寸）厚度的白片、漫射 、夕四氟乙烯材料（產品編號128-1 〇白）的反射比，發現在 沒有鏡面反射器塗背下，反射比爲95 6%。當在該白色漫射 材料背面放置具有9 2 %反射比的「3 μ公司」「silverlux™ 」鏡面反射片時’該混合材料的反射比提升爲9 6 8❶/❶，較 以上兩種材料的反射片中任何一種單獨使用時的反射比爲 高。反射比的增加對於光線在其中多次反射的照明系統而 T非常地重要。例如，若光線在照明系統中反射廿次，那 麼廿次反射的總效率對單獨使用漫射反射材料而言將爲 (0.956)或4〇·7%，或對單獨使用鏡面反射材料而言將爲 (0.920)20或18.9%，及對使用反射材料的混合物而言將爲 (0·968)或52.2。/。。在此例中，使用漫射及鏡面反射材料混 合物較單獨使用漫射反射材料效率高出2 8 %，較單獨使用 鏡面反射材料效率高出176〇/〇。 範例2 在此範例中，市售商品具有内部光圈的光圈日光燈（使用 圖2中所顯示該先前技藝結構）與本發明所説明一改良式照 明光源設計比較效率。 该市售内郅光圈燈爲一直徑3毫米冷陰極日光燈，由「 LCD照明設備公司」所製造。該燈具有一 9〇。的内部光圈， -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,裝 tr---------ΦΙ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 _____B7__ 五、發明說明（23) 其使得光線可顯著地自該燈内部射出。注意，該90。的内部 光圈相當於該光圈的寬度約爲該反射層内部寬度的5 0 %。 該燈置於一整合球的内部，測量該燈的總光線輸出。藉著 該燈的距離劃分該總光線輸出，得到每單位長度的輸出爲 4 · 0流明/英寸。 亦由「LCD照明設備公司」所製造的第二盞燈（如前述光 圈燈相同的長度）沒有内部光圈，但具有與前述光圈燈相同 的技術特性（3毫米直徑及相同的磷光劑及氣體填充混合物） 。除了一個讓光線射出的9 〇。線性孔洞外，該燈以漫射及鏡 面反射材料的混合材料緊密的包覆著。在此例中，該漫射 及鏡面反射材料的混合材料被置於該燈玻璃外罩的外側以 形成一線性外部孔洞。漫射及鏡面反射材料的混合材料是 用購自「Fluorglas公司」0.25毫米（0.010英寸）厚「FulOnTM」 片的多四氟乙烯漫射反射材料，以一層購自「3M公司」「 SilverluxTM」的鏡面反射材料塗背製成。該反射材料經由一 透明可塑伸縮管完全地環繞該燈及該反射材料而得到適當 地支撑，之後將該伸縮管加熱直至其緊壓該燈外部表面上 的該反射材料。該照明光源置於一整合球的内部，測量該 燈的總光線輸出。藉著該燈的距離劃分該總光線輸出以轉 換成流明/英寸，得到輸出爲6·8流明/英寸，效率較該内部 光圈燈提升7 0 %。 範例3 範例2中的兩種照明光源，該「LCD照明設備公司」所製 造的内部9 0。光圈燈及本發明的該改良式線性照明光源，一 ί I n ί I— i n .1· n n I n an n m ϋ n I 一 0、I I ϋ II n in —i l I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -26 -

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五、發明說明（24) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一用來照明一個距燈4毫米的表面。測量上述二光源的照度 (單位爲毫瓦/每平方公分（mW/cm2))。在4毫米距離處，該 標準内部光圈燈的照度爲3 4毫瓦/每平方公分（mW/cm2)。 而本發明的該改良式線性照明光源的照度爲5 6毫瓦/每乎 方公分（mW/cm2)，提升了 65%。 一使用圖4中所顯示結構製造的線性照明光源與一使用圖 1 〇中所顯示結構加上一外部透鏡製造的線性照明系統相比 。對一者而T ’該照明光源爲一 Γ Harrison公司」製造的冷 陰極日光燈，其外部直徑爲2.6毫米，長度爲268毫米。該 燈由一部使用變壓器輸入功率约3.7瓦的變壓器所驅動。以 一個校準的整合球測量該燈的裸燈輸出，結果爲123流明。 除了一個寬度可調整的孔洞外，一外部反射外環環繞該燈 。該外邵反射外環是由兩片Γ Spectralon™」（Γ Labsphere公 司」製造）製成。「SpectralonTM」是一種漫射反射固態物， 其反射比取決於該材料的厚度。對Γ 555nm光線」而言，厚 度3毫米的Γ Spectralon™」具有97.2%的反射比。該兩片反 射材料是依規定尺寸做成，使得該外環的形狀呈橢圓形。 該橢圓形外環的最大内側寬度约爲7.0毫米，而其最小内側 寬度約爲4 · 6毫米。調整該外環一側的一線性孔洞，以便具 有1.15毫米的一致寬度。注意，當該線性孔洞的寬度爲1.15 毫米時，該孔洞的寬度約爲該外環最大内側寬度的1 6 %， 約爲該燈寬度的4 4 %。對該線性照明系統而言，一個直徑 約3.18毫米的條狀透鏡或一個平凸圓柱形透鏡置於該外環 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ί ϋ ί n II ϋ n ϋ I n I ϋ i ϋ ϋ I ϋ n I n ϋ ϋ n ϋ I I c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 500892 A7 B7 五、發明說明（25) 的外部，距離該外部反射外環中的橢圓形腔約3 . 5毫米。對 全部三種情況而言（即無透鏡、一條狀透鏡或一平凸圓柱形 透鏡）’该線性照明系統的照度（單位爲毫瓦/每平方公分 (mW/ cm2))是使用一直徑1毫米的偵測器在距離該條狀透鏡 7毫米處測量。在7毫米的距離中間是一塊厚度3毫米的玻 璃板，其模擬一平台型文件掃描器内部典型放置的光學配 備。該偵測器在約3 0毫米的距離内由一側移動至另一側， 以安排垂直於該線性照明系統長軸的照度分布形式。結果 顯示於圖1 5中。對無透鏡的該線性照明光源而言，該結果 峰値照度約爲7.3毫瓦/每平方公分（mW/cm2)。在該照明光 源的線性孔洞處置放一平凸圓柱形透鏡，將該峰値照度提 升爲約14毫瓦/每平方公分（mW/ cm2)。以一條狀透鏡取代 該圓柱形透鏡，結果峰値照度約爲1 5毫瓦/每平方公分 (mW/cm2)。不論是使用一條狀透鏡或是一平凸圓柱形透鏡 ，皆大大地改進了該峰値照度。 範例5 一個線性照明系統是利用圖1 0中所顯示結構加上一照明 光源、一個外部反射外環及一個外部透鏡製造而成。該照 明光源爲一「Harrison公司」製造的冷陰極日光燈，其外部 直徑爲2.6亳米，長度爲268毫米。該燈由一部使用變壓器 輸入功率約3.7瓦的變壓器所驅動。以一個校準的整合球測 量該燈的裸燈輸出，結果爲1 2 3流明。除了 一個寬度可調 整的線性縫隙外，一外部反射外環環繞該燈。該外部反射 外環是由兩片Γ Spectralon™」（「Labsphere公司」製造）製 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------··裳—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（26) 成。「SpectralonTM」是一種漫射反射固態物，其反射比取 決於該材料的厚度。對「555nm光線」而言，厚度3毫米的 「SpectralonTM」具有97.2%的反射比。該兩片反射材料是 依規定尺寸做成，使得該外環的形狀呈橢圓形。該橢圓形 外環的最大内側寬度約爲7 · 0毫米，而其最小内側寬度約爲 4 · 6毫米。調整該外環一側的一線性孔洞，以便具有1 15毫 米至2.35毫米的一致寬度。注意，當該線性孔洞的寬度爲 2.35毫米時，該孔洞的寬度小於該日光燈的寬度（2 · 6亳米） ，僅爲該外環最大内側寬度的約3 5 %。當該線性孔洞的寬 度爲1.15亳米時，該孔洞的寬度僅約爲該外環最大内側寬 度的1 6 %，約爲該燈寬度的4 4 %。一個直徑約3 _ 1 8毫米的 圓柱形條狀透鏡置於該外環的外部，距離該外部反射外環 中的橢圓形腔約3 · 5毫米。該線性照明系統的照度（單位爲 毫瓦/每平方公分（mW/cm2))是使用一直徑1毫米的偵測器 在距離該條狀透鏡7毫米處測量。在7毫米的距離中間是一 塊厚度3毫米的玻璃板，其模擬一平台型文件掃描器内部典 型放置的光學配備。該偵測器在約3 〇毫米的距離内由一側 移動至另一側，以安排垂直於該線性照明系統長軸的照度 分布形式。結果顯示於圖1 6中。最窄的孔洞寬度〗1 5毫米 具有最高的峰値照度（約爲1 6毫瓦/每平方公分（mW/cm2)) ’但亦是最窄的照度分布（整個寬度約爲最大寬度5毫米的 一半）°對比之下，最寬的孔洞寬度（2 35毫米）具有最低的 峰値”、、度（約爲115¾瓦/每平方公分（mw/ cm2)) ，以及最寬 的照度分布（整個寬度約爲最大寬度1 1毫米的一半）。對所 -29- 本紙張尺錢中而公髮Γ -13 ϋ n ϋ n n 11 an ·ϋ I I · I 11 I ϋ n ϋ ·ϋ 一°J ϋ ϋ n n ϋ ϋ ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 B7 五、發明說明（27) 測量的最窄及最寬的孔洞寬度而言，其照度的峰値遠高於 無透鏡之相同線性照明光源的照度。如圖1 7中所顯示，該 線性照明系統的總整合光線輸出直接與孔洞的寬度有關， 而且最寬的孔洞其總整合光線輸出最高。該標準化的峰値 照度與孔動的寬度相反，最窄的孔洞其總整合光線輸出最 高（亦顯示於圖1 7中）。 範例6 進行一項實驗，其測量一線性照明光源的輸出效率以作 爲該反射材料之反射百分比的函數。一個所製成的線性照 明光源包括一個線性照明光源、一個外部管狀外環及一個 反射材料層，除了 一個固定寬度1 . 5毫米的線性孔洞外，該 反射材料層滿布於該外部管狀外環的内面。該照明光源爲 一盞冷陰極日光燈，其直徑爲2.6毫米，長度爲268毫米。 該燈由一部使用變壓器輸入功率約3 · 7瓦的變壓器所驅動。 該外部外環由一丙晞酸管製成，該管内部直徑爲6.4亳米。 五種不同的反射材料相繼地置於該外環内部。該材料爲： 多醚磺氨濾光器材料（得自Γ Pall Gelman科技公司」）、「 Spectraflect™」（得自 rLabsphere公司」）、Γ Duraflect™」（ 得自「Labsphere公司」）、Γ silverluxTM」（得自「3M公司」） 及「Predator™」（得自「Pall Gelman科技公司」）。除了「 Silverlux™」外，所有的反射材料皆爲漫射反射器。下表顯 示照明光源的效率以作爲該材料之反射比函數的結果： -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） • i 1 ! n i n n n ϋ n I · I ί ϋ I n ϋ n I an n ϋ — ϋ n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 500892 A7 B7 五、發明說明（M) 反射材料 反射比 效率 多醚續氨 97.7% 54.3% Spectraflect™ 97.5% 54.3% Duraflect™ 96% 48% Silverlux™ 92% 41.9% Predator™ 85% 31.3% 因此’該表顯示反射比的小改變可造成該線性照明光源 效率的巨大變化。 範例7 在本範例中，兩個使用一光圈燈的照明裝置與兩個本發 明所提及之改良式照明裝置相比較。裝置1是一個市售商品 ’其爲「LCD照明設備公司」所製造的直徑3毫米冷陰極光 圈日光燈。該燈具有一 9 0。内部光圈，其使得光線顯著地自 該燈的一側射出。注意，一個9 0。的光圈相當於該光圈的寬 度約爲該反射層内部寬度的5 0 %。裝置2使用與裝置1相同 的光圈燈，但增加了一個直徑3.18毫米的條狀透鏡，其置 於距該燈光圈約3.5毫米處。對裝置1及裝置2而言，該燈 置於一純丙晞酸外環内側，但該外環並未使用反射材料。 裝置3及裝置4爲本發明的具體實施例。裝置3及裝置4使用 得自「LCD照明設備公司」的第二盞燈，沒有内部光圈， 但具有與前述光圈燈相同的技術特性（3毫米直徑及相同的 磷光劑及氣體填充混合物）。另外，對裝置3及装置4而言， 一個外部反射外環置於該燈週圍，其中該外部反射外環具 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------•-裝--------訂--------# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7

500892 五、發明說明（29) 有一個寬度調整爲1 · 15毫米的線性孔洞。該外部反射外環 疋由兩片「Spectralon™」（Γ Labsphere公司」製造）製成。 「Spectralon™」是一種漫射反射固態物，其反射比取決於 該材料的厚度。對Γ 555nm光線」而言，厚度3毫米的「 Spectralon™」具有97.2%的反射比。該兩片反射材料是依 規定尺寸做成，使得該外環的形狀呈橢圓形。該橢圓形外 環的最大内側寬度約爲7 · 0毫米，而其最小内側寬度約爲 4· 6毫米。對裝置4而言，將一個直徑約3.18毫米的條狀透 鏡置於距離該外部反射外環中該橢圓形腔約3 · 5毫米處。裝 置3無透鏡。該線性照明系統的照度（單位爲毫瓦/每平方公 分（mW/cm2))是使用一直徑1毫米的偵測器在距離該條狀透 鏡7毫米處測量。在7毫米的距離中間是一塊厚度3亳米的 玻璃板，其模擬一平台型文件掃描器内部典型放置的光學 配備。該偵測器在約3 0毫米的距離内由一侧移動至另一側 ，以安排垂直於該線性照明系統長軸的照度分布形式。結 果顯示於圖1 8中。裝置1 (僅使用該光圈燈）具有最差的峰 値照度約3 · 0毫瓦/每平方公分（mW/ cm2)。對裝置2 (該光圈 燈加上該條狀透鏡）而言，該峰値照度僅稍微提升爲約4.29 毫瓦/每平方公分（mW/ cm2)。裝置3(無光圈燈，使用本發 明所提及之反射外環）具有大大提升的峰値照度約爲7 · 0亳 瓦/每平方公分（mW/ cm2)。裝置4(無光圈燈，使用本發明 所提及之反射外環及條狀透鏡配備）具有最高的峰値照度爲 11·8毫瓦/每平方公分（mW/cm2)。這些結果指出，一個使用 具有窄線性孔洞之外部反射外環的無光圈燈，比一個内部 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ------------I 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 500892 A7 B7 五、發明說明（30) 光圈燈得到較高的指向照度；而且藉由增加—個額外的光 學物件（本例中爲一個條狀透鏡）甚至可使該指向照度獲得 進一步改進。 應瞭解的是本發明適用於需要線性照明光源及線性昭明 系統的各類裝置。例子包括但不侷限於：掃描器傳眞機 、影印機及用於商業、辦公室、住家、户外、車用及裝置 應用的指向照明裝置。其中本發明亦可應用於電腦車用 、軍事、航太、訂做、商業及工業的顯示器（例如，平面板 顯示）應用。 雖然已説明何者據信爲本發明較佳的具體實施例，但本 技藝的熟練者將瞭解在不偏離本發明的精神外可進行其他 及進-步的修正，而且希望中請所有適用於本發明^體 實施例之專利。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ；)---------—

Claims (1)

1. 第88111290號專利申請案 中文申凊專利範圍修正本（89年12月）cs A8 B8 、申請專利範圍厂 V》: JL V 爵 明 示 2 ί'Ξ 上〔2 V：· t Ψ m. 考-_ t 5 . 6. 一種照明系統的外罩，包括： (a) —個具有一個線性孔洞的反射線性外環，其中該 線性孔洞具有一最大寬度，該最大寬度小於該線性外環 之一内側寬度；及 (b ) —光學元件，其具有一光輸入端與該孔洞並列、 及一光輸出端與該輸入端間隔分開，輸出端之寬度大於 輸入端寬度。 如申請專利範圍第1項之外罩，其中該反射外環具有一 内表面，該内表面具有一反射材料，其反射力r ^ 9 〇 % 〇 如申請專利範圍第1項之外罩，其中該反射外環具有一 内表面’該内表面具有一反射材料，其反射力r^95〇/〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如申請專利範圍第1項之外罩 一個與該孔洞並列的光學元件 如申請專利範圍第1項之外罩 透鏡。 如申請專利範圍第5項之外罩 形條狀透鏡。 一種照明系統的外罩，包括： u)-個線性反射外環，其具有—沿其長軸之線性 洞，及 (b)該外環具有—個構件以容納—個與該孔洞並列 先學元件’如此在容納該光學物件時，該構件與該光 其具有多個構件以容 其中該光學元件是一 其中該透鏡是一個圓

   申μ專利範圍 :件的接觸便多於—個點’該光學元件具有—料孔洞 、，：：錢:：、及一與該輸入端間隔分開之光輸出端 ’]出知足見度大於輸入端之寬度。 8. =請專利範圍第7項之外罩，其中該反射外環且有一 内表面’孩内表面具有一反射材料，其反射力U9〇% 〇 9. 如中請專利範圍第7項之外罩，其中該反射外環具有一 内表面’該内表面具有—反射材料，其反射力U㈣ 〇 10. 如中請專㈣圍第7項之外罩，其中該光學 透鏡。 11·如申請專利範圍第10項之外罩，其中該透鏡是一個圓 柱形條狀透鏡。 12.如申請專利範圍第7項之外罩，其具有多個構件以容納 一傭與該孔洞並列的光學元件。 1 3 · —種線性照明系統的外罩，包括： (a) —個反射線性外環，其具有—個線性孔洞，其中該 線性孔洞的最大寬度小於該線性外環的最大内側寬度， 及 (b) 該線性外環具有至少一個整合構件以容納並支撐 一個與該孔洞並列的光學元件’該光學元件具有一光輸 入端與孩孔洞並列、及一光輸出端與該輸入端間隔分開 ，輸出端之寬度大於輸入端寬度。 14·如申請專利範圍第13項之外罩，其中該線性孔洞具有 2- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再本頁)

   訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 500892 A8 B8 C8 ______ D8 ~、申請專利範圍 一最大寬度，其範圍為該線性外環最大内側寬度的約 3 % 至 7 5 % 〇 1 5 ·如申請專利範圍第丨3項之外罩，其中該線性孔洞具有 一最大寬度，其範圍為該線性外環最大内側寬度的約 5 % 至 5 0 % ° 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項之外罩，其具有多數個構件以 容納並支撐一個與該孔洞並列的光學元件。 1 7 ·如申凊專利範圍第1 3項之外罩，其中該反射外環的反 射材料具有一反射力R $ 9 0 %。 1 8 ·如申請專利範圍第1 3項之外罩，其中該反射外環的反 射材料具有一反射力Rg95%。 1 9 ·如申請專利範圍第丨3項之外罩，其中該光學元件是一 個透鏡。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之外罩，其中該透鏡是一個圓 柱形條狀透鏡。 2 1 .如申請專利範圍第1項之外罩，進一步包括一設於外罩 内之線性光源。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2 2 .如申請專利範圍第7項之外罩，進一步包括一設於外罩 内之線性光源。 2 3 ·如申請專利範圍第1 3項之外罩，進一步包括一設於外 罩内之線性光源。 2 4 ·如申請專利範圍第1項之外罩，其中該光學元件包括一 圓柱體。 2 5 ·如申請專利範圍第1項之外罩，其中該光學元件包括一 -3 - 本纸果尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着) 500892

   圓柱體，該光輸入端包括_户^人问福 、， 、 响^枯位於回柱體上而小於線性孔 洞寬度之一部分，該光輪由迪4 k 、 出响包括一位於圓柱體上而大 於線性孔洞寬度之一部分。 26·如中請專利範圍第7項之外罩，其中該光學元件包括一 圓柱體。 27·如中請專利範圍第7項之外罩，其中誠學元件包括一 圓柱體，孩光輸入端包捂一位於圓柱體上而小於線性孔 洞寬度之-部分，該光輸出端包括_位於圓柱體上而大 於線性孔洞寬度之一部分。 2 8 ·如申請專利範圍第1 3項之外罩，其中該光學元件包括 一圓柱體。 2 9 ·如申請專利範圍第1 3項之外罩，其中該光學元件包括 一圓柱體，該光輸入端包括一位於圓柱體上而小於線性 孔洞寬度之一部分，該光輸出端包括一位於圓柱體上而 大於線性孔洞寬度之一部分。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）