CN100548750C - 用于交通工具的照明牌照及配备该牌照的交通工具 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于交通工具的照明牌照(10)，包括：光导向器(12)，其具有相对的主前表面和主后表面(14，16)以及二者之间的侧面(18，20，22，24)；以及细长光源(26)，其沿着光导向器(12)的至少一个侧面(20)的至少一部分设置，以照亮光导向器(12)。此外，照明牌照(10)还包括透光逆向反射膜(50)和标记(56，58)，其中，透光逆向反射膜(50)和标记(56，58)设置在光导向器(12)的前表面(14)的前方。

Description

用于交通工具的照明牌照及配备该牌照的交通工具
技术领域
本发明涉及一种用于交通工具的照明牌照，尤其涉及一种背面照明牌照。而且，本发明涉及一种交通工具，尤其是一种动力驱动交通工具，例如，汽车，摩托车，火车，飞机或者轮船等，其主体包含这种照明牌照。
背景技术
一般都知道由金属或其它材料制成的外部照明牌照。这些已知的牌照通常由设置在牌照前面和下面或上面的两个或三个灯照明。灯光被导向牌照的前面以照亮牌照。不过，已知的外部照明设计受困于牌照的不均匀照明。此外，设置在牌照外部的光源限制了汽车设计者的设计自由。
在EP-A-1262373中描述这样一种背面照明牌照：即，在透光逆向反射膜所设置之处的前面使用发光材料层。设置在透光逆向反射膜的前面的是带有标记的透光标记膜。类似的照明牌照也在US-A-5,692,327中有所披露。为了获得这些已知牌照的相对均匀照明，必须以相对高的频率向发光材料施加比较高的电压。不过这种结构由于较高的电输入能而导致效率较低，并需要额外的电子设备以及由于较高的电压而需要特殊的安全装置。此外电磁兼容性/电磁干涉(EMC/EMI)屏蔽也基本上是必需的。因此，这些用于背面照明的已知设计并不是那么节省成本的。
此外，通常已知把其他照明***用于背面照明显示装置。这些已知的显示装置一般使用具有第一和第二相对的主表面的光导向器以及被设置成把光从所述光导向器一个侧面导入光导向器中的光源。光通过全内反射导入光导向器内并穿透两个主表面中的一个主表面而被引出，从而照亮显示装置等。那些照明显示装置的例子在WO-A-01/71248、EP-B-0534140、EP-A-0878720、US-A-5,375,043以及DE-C-3825436中披露。
需要这样一种用于交通工具的背面照明牌照，其通过简单而可靠的结构获得均匀的内部照明。
发明内容
本发明提供一种用于交通工具的照明牌照，其中牌照包括：
光导向器，其具有相对的主前表面和主后表面以及二者之间的侧面，
细长光源，其沿着光导向器的至少一个侧面的至少一部分设置，以照亮光导向器，
透光逆向反射膜，标记，以及背反射器(44)，
其中，透光逆向反射膜和标记设置在光导向器的前表面的前面；所述背反射器(44)设置在所述光导向器(12)的所述后表面(16)处。
在根据本发明的牌照中，使用具有两个相对的前主表面和后主表面以及二者之间的侧面的边缘照明的中空或实心光导向器。所述细长光源沿着光导向器的至少一个侧面的至少一部分设置，以把光射入光导向器内。细长光源基本上沿其纵向发光，并且包括细长的发光体，就像光管(例如荧光管)，或包括沿光源的纵向彼此分离并相邻设置的多个单独的发光体。因此，细长光源可包括分离的发光元件的线性阵列。
在光导向器的前表面的前方，设置有透光逆向反射膜以及表现为例如图形和/或字符等形式的标记。标记可以例如直接印制在透光逆向反射膜上或在光导向器的前表面处，或者可以由附加的薄膜(标记膜)支撑。透光逆向反射膜可以是粒状、棱柱形或者设有立方角，就像本领域的技术人员基本上已知的那样。基本上，每一种类型的透光逆向反射膜都能用。尤其是可以用从交通标志已知的那些透光逆向反射膜。例如，如US-A-4,588,258，US-A-5,122,902以及WO-A-98/20375所描述的立方角逆向反射膜可用作适于本发明照明牌照的透光逆向反射膜。也可以采用如US-A-4,005,538的交通标志中所使用的包括逆向反射微球粒的粒状逆向反射膜。
在光导向器内部，光通过全内反射在前表面、后表面以及侧面上传播，直到光线碰撞到前表面上，并以光传播到光导向器的前表面以外时的角度碰撞到透光逆向反射膜并穿过该透光逆向反射膜。
可以通过把光散射粒子加入到光导向器的透明材料中以提高光导向器前表面引出的光量。此外，可以在光导向器的后表面设置背反射器。反射器也可以设置在光导向器的侧面。背反射器和侧面反射器优选地是具有高反射效率的漫反射膜、镜面反射膜或散射膜。沿着光导向器的后表面和侧面设置反射器尤其是高度漫反射器或者镜面反射膜或散射膜，提供了光能够全部透过前表面的光导向器，这样使得光源的大部分光都能用于照亮标志。因此，这种设计相对于所需的亮度，甚至照明和功耗都是高效的。
此外，其他的光引出机构、薄膜或涂料(除了前面提到的反射器或者作为它的另一方案)可用于本发明。还能采用印制到光导向器表面上的光引出元件(例如，可变大小、形状和密度的多个点)。这种设置例如US-A-5,736,686；5,649,754；5,600,462；5,377,084；5,363,294；5,289,351；5,262,928；5,667,289以及3,241,256中所述。可用于本发明的其他的光引出装置如US-A-5,618,096、WO-A-92/05535和WO-A-01/71248中所述。
在本发明的另一优选实施例中，光导向器是实心光导向器。基本上，实心光导向器比中空光导向器更稳定，从而更有益于机动车的应用。该实心光导向器可以是板形或者楔形。在后面这种情形下，光导向器设有相对的窄侧面和宽侧面，其中光源沿着宽侧面设置。由于楔形的原因，从光源发出的光线可以更均匀地从光导向器后表面向着前表面反射，即使是在与光源相对和离光源较远的光导向器区域内也是如此，从而在这些区域内补偿减少的光强。根据本发明，对于中空光导向器也可以使用板形或楔形。
在本发明的优选实施例中，设有标记的标记膜通过透明的光学透明粘合剂层叠到透明支撑膜上。更优选地，粘合剂的折射率不大于1.3。透光逆向反射膜也可以粘附到支撑膜上。这样配置的结构放置在光导向器的前面并能从光导向器上拆卸。光导向器和支撑膜可以机械固定以允许支撑膜的可拆卸性，该支撑膜包括标记和透光逆向反射膜。
可选地，可以以不同的方式在透光逆向反射膜上直接印制或涂上标记。标记膜或透光逆向反射膜可以通过光学透明粘合剂直接粘附到光导向器的前表面上，该粘合剂的折射率最优地不大于1.3。在该设计中，光导向器与透光逆向反射膜或标记膜之间没有空气界面。对于该结构，为了在光导向器的整个前表面上获得均匀的光分布，优选地是楔形光导向器(即，楔形类型的光导向器)。也就是说，由于粘合剂的存在，所以在光导向器和透光逆向反射膜之间的界面不再残存空气。因此，在光导向器的前表面上产生较小的全内反射。而这通过楔形光导向器的后表面增加从后表面进入光导向器中的光的反射量补偿。可选地，除了楔形光导向器以外，也可以使用其他的光引出机构，所述楔形光导向器的后表面增加在光导向器后表面处的反射以补偿光导向器的前表面处减少的反射。在与光引出结构有关的上文已经提到这些机构。例如，可以使用印刷的点或其他的光引出元件。
应当注意，在标记膜和/或透光逆向反射膜由支撑膜支撑的情况下，该薄膜组件也可以如上所述地通过光学透明粘合剂粘附到光导向器的前表面上。
而且，考虑到安全需要，优选的是粘附到透光逆向反射膜或支撑膜上的标记膜在拆卸时会自动被毁坏。这可以通过例如在标记膜中设置狭长切口来实现。这些安全机制在本领域基本上是已知的，例如可以从粘附在车窗上的粘贴条或其他图形薄膜得知。这些安全***通常也可以从例如US-B-6,372,341所述的破坏指示的防偷窃物品得知。用于本发明标记膜的合适的薄片材料也可以从明尼苏达矿业和制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing)获得商品名为ScotchlightTMVP5580或VP5570或VP5490或VP5480的材料。
如上所述，根据本发明的牌照的光导向器通过细长的光源从边缘照明。该光源可以是沿光导向器的至少一个侧面设置的荧光灯。不过，尽管冷阴极荧光灯具有相当好的发光效率，但用来照亮牌照时它们具有一些缺点。也就是说，荧光灯需要特殊的电子电路和会产生电子噪声的高电压，从而需要EMC/EMI屏蔽措施。
此外，对于荧光灯用在牌照上来说，其通常太亮并且不可调暗，从而必须通过其他装置减少牌照的亮度，这样导致***整个效率的损失。
在本发明的优选实施例中，细长的光源是通过被排列成线性阵列的多个LED而实现的。特别是LED被日益增多地应用在汽车照明中(用于汽车的内部和外部照明)。我们已知LED具有非常长的使用寿命而不需要维护。最近几年，已经可以以合理的价格获得发白光的LED。提供排列成线性阵列的多个发光元件来代替一个普通的细长光源的优点在于：在单个发光元件失效的情况下仍能提供牌照的照明。
此外，单独的发光元件使得在牌照的不同区域内以不同的颜色照亮牌照成为可能。在牌照的不同区域内提供不同颜色的光也可以通过分段光导向器借助于高度镜面反射膜和/或漫反射膜、或双面涂覆透明粘结剂的逆向反射膜在限定区域内发出不同颜色的光而实现，所述高度镜面反射膜和/或漫反射膜用于将发出不同颜色的光的限定区域分开。
此外，可以针对不同的目的而不同地控制和驱动发光元件。例如，在紧急情况下，发光元件可以同时、相继或交替闪烁，从而能实现特殊的照明效果以便将人的注意力吸引到车辆上。发光元件也可以连接到车辆的危险警告灯上。
也可以利用光纤技术实现适于根据本发的明牌照的细长光源。在一个例子中，将多根光导纤维排列成使它们的端面与光导向器的侧面相对。如单独的LED的情况一样，光导纤维的端面也提供了单独的发光元件。在可选的设计中，光管或光导纤维等沿光导向器的侧面设置，穿过光管透射的光横向地从光导向器中射出。本领域的技术人员知道这些横向发光管或光导纤维的类型。
通过利用位于光导向器的侧面处的光学透镜把单独发光元件的光耦合到光导向器，能实现光导向器中更好、更均匀且能量效率高的光分布。该透镜特性可以通过在光导向器的侧面中形成圆形凹口而获得，其中每一个发光元件具有相应的单独凹口。这些凹口可以容纳这些发光元件，即光纤的末端或LED，所述LED可以是具有圆形外壳的标准LED或者具有透明覆盖材料的平面结构的表面安装器件LED，该透明覆盖材料也具有透镜的特性。由于在光沿着其耦合到光导向器的光导向器的侧面处具有透镜特性，所以，从发光元件发出并透射进入光导向器中的光将在光导向器内传播。通过前述的侧面反射器，可以将从凹口表面和光导向器的侧面的剩余区域反射的光反射回侧面和凹口，该侧面反射器被设置成使发光元件位于光导向器和该反射器之间。
光导向器和细长光源可以是车身的组成部分，或者是安装在车身的部件。光导向器的形状尤其是光导向器的前表面的形状可以跟随车身的整个形状设计。因此，光导向器的前表面可以是例如凸起或凹陷的曲面。根据本发明的牌照的剩余部分可以以机械方式或通过上述粘合剂安装到固定安装在车身上的前表面上。这使得设计牌照周围的车身部分时有很大自由度。特别地，因为牌照及其形状可以与车身相适应，所以牌照不再使车身的设计受限。
附图说明
在附图中描绘了本发明的几个实施例，其中
图1是根据本发明第一实施例的牌照的剖视图，
图2是图1所示的剖视图的牌照的等角投影分解图，
图3是沿图1的线3-3剖开的剖面图的一部分，
图4是根据本发明不同实施例的牌照的剖面图，以及
图5是表示车身弯曲部分内的牌照的光导向器的前表面一体化的示意图。
具体实施方式
在所有附图中，本发明不同实施例的相同元件和部分由相同的参考标号表示。
在图1至3中详细地示出根据本发明牌照的第一实施例。根据这些附图，牌照10包括由透明合成材料(例如，丙烯酸的例如聚甲基丙烯酸甲酯，或者聚碳酸酯)制成且为板状的实心光导向器12。光导向器12包括主前表面14和相对的主后表面16，以及包括相对的侧面18、20、22以及24(也可参见图2)。沿着光导向器12的一个侧面(在本实施例中沿着下侧面20)设置有细长的光源26，该光源包括印刷电路板28或载板等等，用于承载多个LED 30，这些LED 30被一个接一个地排列以形成线性阵列。细长光源26为光导向器12提供边缘照明。
如图2和3所示，对应于每一个LED 30在光导向器12的下侧面20中均形成凹口32。在凹口32内，光导向器12的下侧面20设有凹曲面34，凹曲面34作为与光导向器12成为一体的发散透镜，以便使LED发出的光线向着光导向器12传播并透射到光导向器12内。这尤其可以从图3中看到。
高度镜反射器或漫反射器36、38、40以及42沿着光导向器12的侧面18、20、22、24分布。这些反射器通过光学透明的粘合剂粘附到光导向器12上，所述粘合剂优选的是具有不超过1.3的折射率。也可以使用其他的光学透明粘合剂。合适的粘合剂可以从美国圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，USA)获得(例如，#8141、#8142、#8161或者#9483)。此外，高度漫反射或镜面反射的背反射器44被设置成面向光导向器12的后表面16。该背反射器44与反射器36、38、40、42由薄膜组成。例如这种薄膜可从美国圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，USA)获得，其名称为可视镜膜(Visible Mirror Film)VM2002或VM 2000F1A6或者增亮膜(Light Enhancement Film)3635-100。
尤其可从图1和2看到，条带状反射器36的下侧面设有孔46，LED 30延伸穿过这些孔。此外，反射器36的侧棱48沿着光导向器12的前表面和后表面14、16的底缘延伸。在这些侧棱48内，反射器36把从LED 30发出的光反射回光导向器12中。
因此，LED 30的传输进入光导向器12中的所有光只可以穿过光导向器的前表面14射出来，以形成光导向器12的照明侧。
设置在光导向器12的前表面14的前方的是几层膜形成的夹层结构，该夹层结构包括透光逆向反射膜50、透明支撑膜52以及标记膜54，其中透明支撑膜52可以被压花，本实施例中的标记膜54设有表现为字符、数字和图形形式的标记56、58。相邻的膜通过透光粘合剂(例如，可从美国圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，USA)获得的拉伸-释放型VP 5290)相互粘合。透光逆向反射膜50可以是粒状或者棱柱形的或者是立方角的薄膜，如本领域的技术人员基本上所知道的。这种膜的逆向反射特性既用于碰撞到标记膜54上并穿透标记膜的外部光，也用于来自光导向器12的内部光。在后面这种情况下，透光逆向反射膜50与背反射器44一起提供穿过光导向器12的多重光反射，从而形成光导向器12的前表面14的均匀照明。此外，光导向器12可设有基本上均匀分布在光导向器12的材料中并具有不同的光衍射特性的光散射粒子64。
作为单独的标记膜54的可选方案，标记56、58可以印在透明支撑膜52上或者直接印在透光逆向反射膜50上。如果必要的话，保护透明膜(未示出)可以叠加在支撑膜52的印刷表面上。
如上所述的包括薄膜50、52和54的夹层结构通过任何合适的诸如夹具等的机械紧固装置以机械方式固定在光导向器12的前表面14上。在本实施例中，包括后壁68和从后壁68突出的侧壁70的外壳66包围光导向器12、细长光源26以及薄膜50、52和54。夹紧由层50、52和54形成的夹层结构的框架72固定在侧壁70的前缘上，从而把夹层结构紧固到光导向器12的前表面。框架72构成开口74，在该开口74内露出光导向器12的前表面14。密封件76被设置在框架72与外壳66的侧壁70之间。框架72可以通过任何合适的诸如螺钉、夹具等的装置安装在侧壁70或后壁68上，以便于牌照的安装和夹层结构的嵌入和拆卸。如果不必把框架72从侧壁70上拆下(参见例如后面所提到的图4的实施例)，框架72也可以固定地粘附或结合到侧壁70上。
根据本发明的牌照的可选实施在图4的剖面图中示出。该牌照80的结构类似于根据图1至3的牌照10。不同之处是光导向器12的形状是向着它的上侧面18逐渐变细。光导向器12的这种锥形类型提供这样的优点：即，在上部分(即远离细长光源26的部分)以内，增加光导向器12的后表面16上的反射次数，这可以补偿反射光的衰减强度。因此，该锥形结构可以提供更加均衡的光分布。
牌照80和10之间的另一差别在于：透光逆向反射膜50通过粘结层82直接被粘附到光导向器12的前表面14上，其中标记膜54通过粘结层62被粘附到该透光逆向反射膜50上。同样，这些粘结层62和82优选的是可从美国圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，USA)获得的拉伸-释放型粘结带VP 5290。不过，也可以使用其他光学透明粘合剂。粘结层82应该能够从光导向器12上剥离，而没有在光导向器的前表面14上留下任何残留物，以便标记膜54和透光逆向反射膜50能够用标记膜与透光逆向反射膜的其他组合来替换。不过，由于安全方面和防偷窃方面的考虑，重要的是标记膜54的替换和剥离是通过破坏而实现的。这些技术基本上可以从粘附在车窗或其他表面上的粘贴条或者类似图形获知。
在图5中描绘牌照10或80的光导向器12的后表面14可以被这样成形：即，在靠近牌照位置的区域94内沿着汽车92的车身90的形状成形。在图5中示出汽车92的车身90的尾端，其包括尾灯96和保险杠98。
尽管参照本发明特定说明性的实施例已描述和说明本发明，但并不意味着本发明局限于这些实施例。在不脱离以下权利要求所限定的本发明的真正范围的前提下，本领域的技术人员可以做出多种变化和修改。因此，其本意是落入所附的权利要求及其等效方案的范围以内的所有这些变化和修改都包括在本发明的范围之内。

Claims (28)

1.一种用于交通工具的照明牌照，包括：
光导向器(12)，其具有相对的主前表面和主后表面(14，16)以及二者之间的侧面(18，20，22，24)，
细长光源(26)，其沿着所述光导向器(12)的至少一个所述侧面(18，20，22，24)的至少一部分设置，以照亮所述光导向器(12)，
透光逆向反射膜(50)，
标记(56，58)，以及
背反射器(44)，
其中，所述透光逆向反射膜(50)和所述标记(56，58)设置在所述光导向器(12)的所述前表面(14)的前方；所述背反射器(44)设置在所述光导向器(12)的所述后表面(16)处。
2.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述透光逆向反射膜(50)设置在所述标记(56，58)与所述光导向器(12)之间。
3.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述标记(56，58)设置在所述透光逆向反射膜(50)与所述光导向器(12)之间。
4.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述标记(56，58)设置在单独的薄膜(54)上。
5.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述标记(56，58)设置在所述透光逆向反射膜(50)上。
6.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述背反射器(44)是漫反射器或镜反射器或散射器。
7.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述光导向器(12)是实心光导向器。
8.根据权利要求7的照明牌照，其中，所述实心光导向器(12)包括光散射粒子(64)。
9.根据权利要求7的照明牌照，其中，所述实心光导向器(12)是平板形的。
10.根据权利要求7的照明牌照，其中，所述实心光导向器(12)具有楔形的形状，其包括窄侧面和相对的宽侧面，并且所述细长光源(26)沿所述实心光导向器(12)的所述宽侧面设置。
11.根据权利要求7的照明牌照，其中，所述标记(56，58)设置在所述实心光导向器(12)的所述前表面(14)上。
12.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述光源(26)包括彼此相邻设置的多个发光元件。
13.根据权利要求12的照明牌照，其中，所述发光元件能够发出不同颜色的光。
14.根据权利要求12的照明牌照，其中，所述发光元件是LED(30)。
15.根据权利要求14的照明牌照，其中，所述LED(30)是安装到支撑条(28)上的表面安装器件，所述支撑条(28)沿着所述光导向器(12)的所述侧面(20)的至少一部分延伸。
16.根据权利要求12的照明牌照，其中，所述光导向器(12)的所述侧面(20)设有凹口(32)，所述发光元件朝着所述口(32)发出它们的光。
17.根据权利要求16的照明牌照，其中，所述凹口(32)这样形成：提供光学透镜以使从所述发光元件发出的光在所述实心光导向器(12)内部传播。
18.根据权利要求1的照明牌照，还包括沿所述光导向器(12)的至少一个所述侧面(18，20，22，24)设置的边缘反射器(36，38，40，42)。
19.根据权利要求18的照明牌照，其中，所述边缘反射器(36，38，40，42)是镜反射器或漫反射器或散射器。
20.根据权利要求18的照明牌照，其中，所述边缘反射器(36，38，40，42)是条带形的。
21.根据权利要求18的照明牌照，其中，位于设有所述光源(26)的所述光导向器(12)的所述侧面(20)处的所述边缘反射器(36)围绕所述光源(26)延伸，并且一直延伸到所述光导向器(12)的所述前表面和后表面(14，16)邻接于所述光源(26)的区域。
22.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述标记(56，58)被设置为可拆卸，并且在拆卸时被破坏。
23.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述标记(56，58)可拆卸地安装在透光支撑物(52)上，并且从所述支撑物(52)拆卸时被破坏。
24.根据权利要求23的照明牌照，其中，所述支撑物是附加的支撑膜(52)或者是所述透光逆向反射膜(50)。
25.根据权利要求1的照明牌照，其中，所述光导向器(12)、所述光源(26)、所述标记(56，58)以及所述透光逆向反射膜(50)设置在具有开口(74)的外壳(66)中，所述开口(74)位于所述光导向器(12)的所述前表面(14)的前方。
26.根据权利要求1的照明牌照，还包括具有壁(68，70)和开口(74)的外壳(66)，所述外壳(66)封装所述光导向器(12)和所述光源(26)的配置结构，所述开口(74)用于露出所述光导向器(12)的所述前表面(14)，并且所述透光逆向反射膜(50)或如果提供则所述标记膜(54)被粘附到所述光导向器(12)的所述前表面(14)上。
27.一种交通工具，尤其是动力驱动交通工具，包括：
主体，以及
根据前面任意一项权利要求的牌照(10，80)。
28.根据权利要求27的交通工具，其中，至少所述光导向器(12)和所述细长光源(26)被安装到所述主体上。
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