复合光电导体及连接器

技术领域

本发明涉及光纤光传输领域，具体而言，涉及光纤或者丙烯酸电缆或 者具有电学可导元件的棒。也公开了一种电学和光学地连接一系列独立长 度的这样的光纤和电学可导元件的装置。

背景技术

使用光导装置(电缆、棒等)进行的光传输已经公知一段时间。传统 上，这样的装置通常包括通常或者特定的复合丙烯酸塑料(例如，Lucite， TM)形成作为单个棒或者多束或者光纤，它们被涂层用于内反射并容纳在 不透明护套或者外壳中。此系统使用在许多应用中，用于光从电缆的一端 传输导另外一端，即，光的轴向传输。

最近，实现了将电学可导布线或者电缆包括光纤电缆。通常这样的复 合电缆在光纤装置的芯部内包括电学可导元件，其影响电缆或者棒的光传 输性。可选地，电导体被安置在用于光纤电缆的周围的不透明护套之内。 在任何情况下，现有技术的这些复合装置用于轴向光电传输，并没有提供 用于从光纤芯部的长度的径向光发射。同样，这样的装置被构造以具有预 定的长度，用于安装在特定的具体环境中(电动车辆，等)。

相应地，需要复合光电导体，其能够径向地发射光以用作连续的细长 发光装置，同时承载轴向通过所包括的电导体的电流。

发明内容

本发明包括复合光学或者光传输和电导体，光学可导元件包括多个光 纤或者束或者单个光学传输棒(rod)等。所述导体还包括至少一个电学 导体，将电缆的长度用光学可导元件延长。如果需要，一个或者多个连接 器可以被用于将两个或者多个这样的导体固定在一起。

本发明的复合导体提供了侧向发光并沿着较大面板等安装，特别适用 于警告和/或者标识光。本发光系统可以沿着拖车、小船和船等(根据需 要)的侧面安装。由于沿着这样的光纤装置的长度的光衰减，必须在不同 的点上提供额外地光。连接器包括这样的补充发光装置，电学装置提供电 能，在每个连接器上的补充发光需要所述电能。光源优选地是LED。连接 器还可以包括用于加或者过滤从其发射的光的装置，以从导体的发光部 分提供特定的颜。连接器也可以包括自提供功率的装置，诸如太阳能或 者相似装置的充电电池。用于检测黄昏或者光纤较暗条件的光敏装置可以 提供用于启动LED或者其它光源，以及备份光敏装置可以被用于检测同时 打开其它LED和它们的连接器的LED光源。

相应地，本发明的主要方面是提供一种改良的复合光电导体，包括光 电传输装置。

本发明的另外一方面是提供一种改良的复合光电导体，电学可导元件 可以安置在光学可导部分内，或者可以安装在基部之内或者保持用于光学 可导元件的元件。

本发明的另外一方面是提供一种改良的复合光电导体，包括不透明外 护套(outer jacket)，其具有纵向光传输开口，用于从导体在限定的弧 内侧向发射光。

本发明的另外的目的是提供一种改良的复合光电导体，其包括连接装 置，用于根据需要光学连接两个或者多个这样的复合导体元件。

本发明的另外一方面是提供一种改良的复合光电导体，连接器装置包 括用于沿着光学可导元件的长度补偿光衰减的额外的照明。

本发明的另外一方面是提供一种复合光电导体，连接器装置包括用于 将不同的光颜提供给被连接的光学导体的装置。

本发明的另外的目的是在用于上述目的装置中提供一种改良的元件 和布置，所述装置便宜，可依赖并在实现其预期目的时非常有效。

本发明的这些和其它目的将通过附图和下述详细说明而了解到。

附图说明

图1是部分横截面的透视图，显示了本复合导体发明的第一实施例的 不同的元件；

图2是图1的复合导体的横截面中的横截面的端部主视图；

图3是图1、2的两个导体的相对端的分解透视图，以及复合光电连接 器。

图4是图3的导体和连接器组件的部分的侧视图，显示了它们组装在一 起，并且进一步显示了端盖装置。

图5是部分截面的透视图，显示了本复合导体发明的第二实施例的不 同的元件。

图6是图5的复合导体的部分的端部正视图。

图7是图5、6的两个导体的相对端部的分解透视图，以及复合光电连 接器。

图8是图7的导体和连接器组件的截面中的侧视图，显示了它们组装在 一起。

图9是部分截面的透视图，显示了本复合导体发明的第三实施例的不 同元件。

图10是图9的复合导体的截面中的端部正视图。

图11是部分截面的透视图，显示了具有太阳能电池和电池电源的本复 合导体发明的另外的实施例的不同元件。

图12是太阳能(“独立”)供电复合光电导体以及非太阳能(“依赖的”) 复合光电导体链的示意图。

相似的参考符号表在通篇中一致地表示对应的特征。

具体实施方式

本发明包括复合光电导体的不同的实施例，并包括协作的连接器，允 许两个或者多个这样的导体光学地和电学地连接在一起。电学导体提供电 能用于安装在各连接器内的灯，每个连接器这样提供了额外的光源来补偿 沿着光学导体的长度的衰减。本导体侧向发射光(“侧向照明”)，这样尤 其适于照明和标记较大移动物体的使用中，诸如拖拉机挂车、较大的有篷 货类型的卡车以及甚至更小的敞蓬小型载货卡车和有篷货车。也可以发现 它们的应用可以被应用到小船、船和飞行器上，并且可以用于在封闭的拐 角(较窄的胡同、加载码头等)标识较大的静止的目标和用于广告和显示 的目的。

图1-4说明了本发明的第一实施例，包括复合光电导体10和协作的连 接器12(如图3和4中所示)。导体10的更大的质量和体积包括光传输元件 14(传统的由多个独立的光纤束所形成的光纤电缆，或者一个或者多个较 大的直径，实心芯部元件，如图所示)。用于光纤导体元件14的实心丙烯 酸塑料材料的使用排除了对紫外线保护的任何需要，这对特别形成用于光 传输的其它材料是必须的。

一个或者多个电学导体，例如，图1-4的导体16a-16c延伸通过形成 在导体组件10的不透明聚合体外护套或者保护护套20中延伸通过通道18。 可以注意到只需要单个电导体，所有的连接器灯同时启动，并且所述组件 电学接地到车辆结构。但是，本发明也提供多个灯，其可以可选地根据需 要而执行，以根据需要提供不同颜的照明用于光学导体。这样的多个灯 可以通过对应的电导体和传统的开关装置(未示出)可选地操作。

反射性涂层22(带，漆，等)也可以围绕光导体14的周长的主体来施 加，以对光学元件14提供更大的亮度。可以注意到外护套20和反射涂层22 具有围绕光学导体14的一部分弓形延伸的光学开口侧24，并延伸光学导体 14的长度。这样从此光学开口侧通道24所发射的光与通过光学开口通道24 的宽度所限定的弧26对向(subtend)，用于从光学导体14径向和侧向发射 光。在特别形成的光传输材料被用于光导体(例如，Lucite，tm)的情况 下，紫外线保护障碍物(未示出)可以施加到材料上以防止由于紫外线曝 光而发黄，这在本领域是公知的。

用于上述的导体10的协作复合连接器12被显示在图3和4中。连接器12 在相对端上包括具有相互同心光通道30的壳体28。可以看出连接器可以被 形成以具有多余两个相对的光通道，例如，形成在每个表面上的光通道， 或者可以形成为四边形实体之外的其它形状以在除了直线角之外提供额 外的光通道。对应数目的电学连接器容器32也被提供相邻各光通道30，用 于容纳电导体16a-16c(或者其它数目的电导体)的连接端并电学地将电 导体连接到容纳在连接器壳体28内的照明装置。可以发现容器32设有传统 的多个销插座，例如MolexTM连接器等，以将电导体16a-16c电学地彼此分 开。

两个(或者多个)单独的复合导体10的光学导体14被插入到壳体28 中的对应的光学连接器容器或者光通道30，轴向偏移的电导体16a-16c与 电学容器32相连接，所述电学容器32与布线16a-16c相重合(in registry)。布线16a-16c的连接器端优选地具有足够的重量和刚性以提 供“插入”到对应的容器32中所必须的挤压和弯曲强度。

图4提供了这样的组件的横截面视图，以及连接器12的内部元件。连 接器12其中包括一定形式的电学照明装置，诸如所示的电动光源34，其接 收来自对应的电导体36a、36b的电功率，所述电导体与复合导体10的导体 16a-16c的至少两个相电学连通。可以理解，此光源34可以包括所需要的 任何可实施的类型，诸如荧光、卤素、亮光发射二极管等。透镜38a、38b 被提供到照明装置34的每侧以聚焦来自光源34的光到每个光学导体14，所 述每个光学导体14从连接器12的每侧或者端部延伸，由此用于补偿通过延 伸到每侧的光学导体14的光衰减。

多于一个的光源34可以设置在连接器之内，如图8中所示并在下面进 行详细说明。这些多个光源可以彼此具有不同的颜，电功率可选地单独 地或者一起施加到每个以提供不同颜的光发射，形成被连接的光学导体 14。在电动车辆或者拖车的情况下，这些不同的光可以对应地形成颜并 电学连接到整个照明系统，刹车灯和转向信号开关灯以在这些系统操作时 自动执行。

图4也显示了可以并入本复合导体组件10的端盖组件40的横截面视 图，和/或者根据需要与其它的实施例修改相使用。端盖40包括容纳一个 或者多个光源的壳体42，例如，亮光发射二极管44等。用于接收光学导体 14的端部的单光通道46被形成在壳体42的一侧或者端部内，与光源44和相 连接的光学导体14同心。对应的单个电学容器48也被提供，与一个或者多 个电导体16a-16c相对齐用于电学地将这些导体连接到电导体50，所述电 导体50将电能供给到光源44。这样端盖组件40基本上类似连接器组件12的 一半，端盖40的一侧或者端部包括不透明封闭物。

图5-8说明了本复合导体发明的另外的实施例，基本上包括复合导体 100和协作复合导体102(图7和8中所示)。导体100包括光传输元件104和 一个或者多个电导体，例如，图5-8的导体106a-106d。这些电导体可以 以单个电缆或者束分组，如图1-4的第一实施例的导体16a-16c，或者可 以分组为两个或者多行，每个包括一个或者多个导体106a、106b和106c、 106d，如图5-8所示。

在图5-8中，第一组电导体106a、106b被安装在通道108中，所述通 道108被形成在光学导体元件104的周围中，第二组电导体106c、106d安装 在通道110中，通道110被形成在部分围绕的保持器112中，所述保持器112 用于光学导体元件104。电导体106a、106b优选地安装到光学导体通道108 中，作为具有相对电导体或者线106a、106b紧邻之上即朝向光学导体104 的中心向内设有反射元件114的组件。

此反射元件114可以包括一系列抛光或者亮(白，等)沿着电导 体组件的长度侧向设置的面，组件包括导体106a、106b，反射元件114搭 结在位或者从光学导体通道108的一端插入。反射元件114对光学导体元件 增，并可以以不同的可选方式来形成，即，蚀刻表面以提供“毛”面等， 这根据需要。

以相似的方式，保持器112可以包括一系列侧向设置的面116，所述面 横过底面延伸，以提供更大的反射率和亮度，用于将组件的光学导体104 安置到其上。可选地，保持器112的底面可以涂以向外反射或者磷光带或 者其它涂料118，如图6中所示。

可以发现光学导体104可以可选地形成中空芯部以具有环形横截面， 一个或者多个电导体通过光学元件104的中空中心。这样的中空芯部光学 导体在美国专利No.4,806,289中在相关技术领域中进行了详细讨论。光学 导体104也可以形成一系列侧向设置的反射面120，所述反射面被形成为上 或者外表面，如果需要的话，如附图中5-8所示。这样的材料通过3M公司 制造并称为‘Extraction Fiber’TM，并且可以并入本发明，如果需要的话。

图5-8的复合导体实施例100的保持器或者轨道112可以被构造为诸 如图1-4的复合导体的护套或者盖20，因为保持器112围绕光学导体104的 主体，相对较窄的光发射通道122沿着一侧纵向形成。这限制了光输出到 通过光学开口通道122所限定的弧，方式与图1-4的实施例的护套20的光 学开口通道24相似。可选地，保持器112可以由透明或者半透明材料所形 成(塑料等)，如图6中所示，这样从其提供了弓形光输出。保持器112的 弓形光通道开口122也对其中的光学导体104的安装提供了入口。

光学导体100用的协作复合连接器102被显示在附图的图7和8中。图7 和8的连接器102与图3和4的第一实施例连接器12相似构造，包括其中具有 发光装置的壳体124。壳体可以具有两个或者多个光通道126，所述光通道 126用作这样的装置：连接一系列(两个或者多个)光学导体104。

图8提供了这样组件和连接器102的内部部件的横截面视图。连接器 102在其中包括多个发光装置(即，至少两个灯128a和128b)，其接收来自 对应的电导体130a、130b的电功率，所述电导体130a、130b电学地与至少 两个导体106a、106b通过容器或者连接器132所连通。灯128a和128b可以 包括任何所需实用的电灯类型，例如，白炽灯、卤素灯亮发光二极管，等。 优选地，每个灯128a、128b包括多个电学分离的不同颜的亮发光二极管 (LED)(例如红、琥珀等)，这是公知的。多个电导体106a、106b可 以根据需要可选地提供电功率给每个LED，以用点亮的LED的颜照明对应 的光学导体。此外，额外的LED的选择性可以通过由电导体106c、106d和 对应的连接器134的多个地连接而提供，而不是通过连接器电导体136所指 示的通常的接地。

图9、10说明了本复合光学和电学导体发明的另外的实施例，其中复 合导体200包括具有半圆的D形横截面的光学导体元件202。此横截面形状 非常适于安装在对应形状的保持器或者护套112之内，这与用于复合导体 100的第二实施例的图5-8中所示的通常的D形保持器或者护套112相同。

但是，在图9和10的实施例中，第一电导体204a、204b被一体地植入 到光学导体202的主体内。这可以在光学导体202的制造时通过铸造或者模 制布线204a、204b在位与光学导体202的制造或者模制的同时完成。优选 地，电导体或者布线204a、204b被安置较远离开光学导体202的光学暴露 表面，以从所述装置提供理想的光输出。电导体204a、204b可以被包围或 者用较高的反射或者磷光涂层所覆盖以提供更大的反射性和光输出，如果 需要这样的话。

以相似的方式，电导体204c、204d可以铸造或者一体在基部或者保持 器112的其它区域在制造的同时模制，如果需要的话，或者贯穿导管或者 通道110，其被形成在保持器112中，如在附图中的图5-8的实施例所示。

如在图1-8所示的其它的实施例的情况下以及如上所述的进一步讨 论，保持器112围绕光学导体202的主体，相对较窄的发光通道122沿着一 侧纵向形成。这限制了光输出到通过光学开口通道122所限定的弧形的， 方式与图1-4的实施例的护套20的光学开口通道24相似。可选地，保持器 112可以由透明或者半透明材料所形成(塑料等)，如图6中所示，这样从 其提供了更宽的弓形光输出。保持器112的弓形光通道开口122也对其中的 光学导体104的安装提供了入口。较高反射性或者磷光材料(带，等)的 层或者涂层118可以施加到通常D形保持器112的底部或者扁平表面上，如 图6的实施例中所示。这对组件进一步增加了反射性和亮度，并且效率更 大。

尽管没有连接器元件被说明用于图9和10的复合导体实施例，可以看 出图3、4和7，8的连接器实施例12、102的任一可以用于与这样的D形光学 导体元件202相匹配。相似地，图4中所示的端盖元件40也可以用于与本发 明的其它光学导体元件的任一进行使用，这根据需要。

总之，本复合导体发明用作对较大数目的移动或者静止目标提供警告 照明的有效装置。公知的是光学导体(“光纤”)沿着它们的长度发散它们 的亮度，并且直到本发明的研发为止，由于沿着长度的光损耗没有适于标 识相对较长的跨度。用安装在连接器上的周期发光装置和对发光装置提供 电功率的额外电连接器，本发明就克服了此问题以使得这样的光纤类型的 照明可以根据需要用在不确定的长度的跨度上。

尽管复合光学导体和连接器优选地通过单个电源来提供动力，图11 显示了在远程中或者在动力涨价或者不能获得时特别有用的另外的实施 例。图11显示了具有两个太阳能电池512、514的复合光电导体510，其优 选地用作彼此的替代物而不是彼此结合，尽管普通技术人员将认识到太阳 能电池可以一起使用。

首先，外部的太阳能电池512动力源将太阳能转换为电能。由于当太 阳光不能获得时(例如，在夜晚)灯典型地被提供动力，太阳能电池所产 生的电必须被存储在电池518或者相似的装置中。对于普通技术人员所公 知的适当的电路可以被提供以矫正传输到太阳能电池上的电池的电流强 度、电压或者从所述太阳能上的电池所传输的电流强度、电压。然后电池 可以连接到至少复合光电导体上的电导体之一以提供一些或者所有容纳 在其中的光源5 34以导致所述灯进行照明。光传感器或者光敏传感器520可 以被提供以自动地在适当的时间上打开灯。额外的电路可以被提供(未示 出)，这导致所述灯以频闪(strobe)或者闪动或者控制LED的颜或者其 它光源534。

太阳能电池514显示了具有太阳能电池513或者电池514的模拟系统， 所述电池并入到保持器522中以保留空间。但是外部太阳能电池在复合光 电导体的安置的位置将减小太阳电池板的有效性是需要的。电池518、524 也可以通过诸如风、原子能、手工转动或者气体发生器或者其它释放的动 力源来作为独立的动力源。

太阳能电池，提供动力(“独立”)的复合光电导体可以使用替换非太 阳能提供动力(“依赖的”)复合光电导体或者与非太阳能提供动力(“依 赖的”)复合光电导体相结合使用。除了上述导体(在B上)外，通过提供 单独的电源线(在“A”上)，太阳能电池、电池动力可以只在主电源失效 时，被用作失效保险照明机构。在这样的结构中，照明对于安全极其重要， 例如，通常通过电所提供动力的灯复合导体可以从太阳能电池和各电池中 获得功率，如果电源失效的话(或者反过来，电源可以被用作辅助太阳能 电源)。适当的开关和电路(未示出)可以被用于保护电池，在需要时将 AC转换为DC电源，并在电源失效时，将电线输入516连接到电池。由于复 合导体可以通过上述连接器的使用而全部电学连接，如图11所示，通过适 当的连接器C连接到非太阳能复合光电导体D的分开的太阳能复合光电导 体1的使用将保证每个即使在电源失效的过程中也被点亮。太阳能提供动 力的复合光电导体必须的数目通过光源、线路损耗、太阳能电池的容量、 电池的容量和系统在不需要主电源的情况下可以操作的时间量来确定电 源获取。

当然，系统可以如图11所示在除了太阳能电池之外没有任何外部的电 源时操作。如果所有的复合光电导体是太阳能提供动力的，那么将没有理 由来电学互连复合光电导体。线516可以被使用以传输控制信号来保证所 有的单元一体打开和关闭，或者提供诸如同时或者顺序闪动、频闪 (strobing)效果等。当然，优选地使用电学互连，这样复合光电导体单 元可以通过其相邻的来提供动力，如果自身动力源失效的话。

本复合导体和连接器可以根据需要施加到几乎任何匹配表面。本发明 的主要应用是为了用于相对较长的拖拉机拖车，连续的照明光导体跨度提 供了比现有的多个传统的拖车灯安装的多个标识器灯具有显著的优点。此 外，本光学导体与其所具有的多个LED实施例可以根据给予电压的特定的 LED提供颜变化以对应刹车灯、转换信号等，这根据需要。柱状体 (columnator)可以被提供到光源的每侧以聚焦来自光源的灯到各光导 体，所述光导体从侧面或者连接器的端部延伸，由此用于补偿通过光学导 体的光衰减。

本发明也是任何其它静止和移动的结构是可应用的，诸如较窄的加载 码头，用于引导照明不好的条件、楼梯和特别是手扶栏、剧院过道、船、 飞行器灯。本复合导体通过传统的粘结装置或者机械装置(螺栓和螺帽、 螺钉、盲孔固定器等)可以被固定到任何这些结构，这根据需要，以适应 到几何任何静止或者移动车辆或者其它结构。本发明这样提供了比任何人 或者任何结构或者车辆可能在光学照明区域不是很好的情况下操作而提 供了显著增加的安全性。

可以理解，本发明不限于上述的实施例，但是可以包括在下述权利要 求所限定的范围之内的任何和所有的实施例。