CN101929647B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置，其用于照明路面，该照明装置包括：一个光源，一个太阳能电池模组，一个侦测器以及一个控制模组。该光源包括至少一个发光元件以及一个光学元件，该发光元件发出的光线经过该光学元件射出该照明装置，该照明装置发出的光线与路面延伸方向所成的夹角为±20度。该太阳能电池模组用于将太阳能转化为电能，该太阳能电池模组与至少一个发光元件电连接。该侦测器用于侦测环境的光亮度。该控制模组与太阳能电池模组以及该至少一个发光元件电连接，该控制模组根据侦测器侦测到的环境光亮度，相应地控制该至少一个发光元件的电流大小以调节发光元件的亮度。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种节能且具有防眩光功能的照明装置。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域，具体可参见Joseph Bielecki等人在文献2007IEEE，23rd IEEE SEMI-THERM Symposium中的ThermalConsiderations for LED Components in an Automotive Lamp一文。发光二极管是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件。
眩光(glare)作为一种光害，一般包括直接眩光和间接眩光。直接眩光是指来自视场中高亮度或没有充分遮蔽的眩光源/发光物发出的光线直接对眼睛造成的刺激，眩光源发光物处于被观察物的同一方向或邻近方向。间接眩光是指眩光源处于非观察方向产生的眩光，通常由高度光滑的表面的反射光引起。如图1所示，当光源101位于人眼102上方时，自人眼102所在垂直面103偏转45度至85度之间的范围内，光源101会对人眼102造成直接眩光。
现有的路灯照明装置普遍会对驾驶者的眼睛造成直接眩光。如图2所示，路灯201发出的光线以其自身为中心向路面进行投射，现有技术中可以实现路灯201在车辆行驶的X方向上的辐射范围大于与X方向垂直的Y方向的辐射范围，以有效地提高路灯201的光利用率。然而，路灯201在X方向上形成的辐射范围是以路灯201为中心对称分布的，即路灯201在X方向上向其两侧的辐射角β1与β2相等，通常β1＝β2＝75度，这会对人眼产生直接眩光，在此，辐射角也可称为半峰边角(half-peak side angle)，是指以垂直路面为中心向左右两侧量测最大光强度的一半所得的角度，也就是光源所发出的发光强度为平面上最大发光强度的50％的光线与垂直线的夹角。在此，可参见图3所示路灯201的配光曲线，图中A点对应光线的光强度为该路灯201在0度到90度中最大光强度的50％，B点对应光线的光强度为该路灯201在0度到90度中的最大光强度，路灯201的辐射角β约等于75度。为了避免造成直接眩光，可将路灯201在X方向上的辐射角β1与β2调整为小于45度，但这样会增加路灯201的数量，造成能源浪费。此外，路灯与地面的距离一般为4米左右，其需要通过钢材等固定，成本较高，且其安装与维修均比较困难。
所以，有必要提供一种直接安装在路面上并且具有节能和防眩光功能的照明装置。
发明内容
下面将以实施例说明一种节能且具有防眩光功能的照明装置。
一种照明装置，其用于照明路面，该照明装置包括：一个光源，一个太阳能电池模组，一个侦测器以及一个控制模组。该光源包括至少一个发光元件以及一个光学元件，该发光元件发出的光线经过该光学元件射出该照明装置，该照明装置发出的光线与路面延伸方向所成的夹角为±20度。该太阳能电池模组用于将太阳能转化为电能，该太阳能电池模组与至少一个发光元件电连接。该侦测器用于侦测环境的光亮度。该控制模组与太阳能电池模组以及该至少一个发光元件电连接，该控制模组根据侦测器侦测到的环境光亮度，相应地控制该至少一个发光元件的电流大小以调节发光元件的亮度。
相对于现有技术，所述照明装置所包括的光学元件可使发光元件发出的光经过光学元件后的光线与路面延伸方向上所成的夹角为±20度，光线的发散角度较小，从而可防止该光线直接进入人眼并引起眩光的现象。同时，照明装置包括太阳能电池模组，其可为发光元件提供电能。并且，该控制模组可根据侦测器侦测到的环境的光亮度控制发光元件的电流以调节发光元件的亮度，从而实现节能的目的。
附图说明
图1是现有技术中产生眩光的原理示意图。
图2是一种现有路灯对路面进行照射的状态示意图。
图3是一种现有路灯的配光曲线图。
图4是本发明第一实施例提供的照明装置的结构框图。
图5是图4中照明装置中的结构示意图。
图6是图5中照明装置中的截面示意图。
图7是图6中的照明装置的配光曲线图。
图8是本发明第二实施例提供的照明装置的结构框图。
图9是本发明第二实施例提供的照明装置的截面示意图。
图10是图9中光学透镜的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参见图4，本发明第一实施例提供一种节能且具有防眩光功能的照明装置100，其包括一个光源11，一个太阳能电池模组12，一个侦测器13以及一个控制模组14。
请一并参见图5与图6所示，该光源11设置于一个承载体10上，其用于照明路面。该光源11设置于承载体10的一侧。该光源11包括一个基板110，多个设置在该基板110上的发光元件111以及一个反射罩112。该基板110为一个平面，且该基板110的延伸方向垂直于路面的延伸方向。
该承载体10可设置在路旁，也可设置于道路中间的绿化带上或设置于道路中的分隔在线。
该发光元件111可以为发光二极管，发光二极管芯片或其他发光体。当然，该发光元件11也不限于多个，也可以为一个。
该反射罩112具有一个围绕该基板110的侧面1121以及一个开口1122。
该反射罩112的侧面1121为一个对称的截顶抛物面。该侧面1121的内表面为反射面，其用于反射该多个发光元件111发出的光线，以使该多个发光元件发出的光线从该开口1122出射。优选地，该基板110位于该截顶抛物面的焦点F的远离该顶点O的一侧。该反射罩112的开口1122为一个圆形开口，圆形开口的任意一个直径所对应的两个端点，如端点C、端点D，分别与该抛物面的顶点O的连线所成的角度θ为40度，即该多个发光元件111发出的光经过该反射罩112后，其发出的光线与路面延伸方向所成的夹角θ1与θ2分别为+20度、-20度，具体可一并参见图7所示的该光源11的配光曲线图。
该太阳能电池模组12设置于承载体10的顶部，用于吸收太阳能并将其转化为电能。该太阳能电池模组12与光源11电连接，用以为该多个发光元件111提供电能。
该侦测器13为一个光侦测器，其设置于该承载体10的一侧。该侦测器13用于侦测环境的光亮度。
该控制模组14设置于该承载体10上。该控制模组14与太阳能电池模组13以及发光元件111电连接。该控制模组14接收侦测器侦测到的环境的光亮度，并根据环境的光亮度值控制发光元件111的电流大小调节发光元件的亮度，以使环境的光亮度值调节至预定的光亮度值。当然，该控制模组14也可以设置于其它位置，如基板110上，只要与太阳能电池模组13以及发光元件111电连接即可。
可以理解的是，当环境的光亮度值已符合预定的光亮度值，该控制模组14控制发光元件111的电流为最小值，优选地，关闭该多个发光元件111，以达到节能目的。
该照明装置100所包括多个发光元件111发出的光线经过反射罩112的侧面1121反射并从开口1122出射的出射光线与路面延伸方向所成的夹角θ1与θ2分别为+20、20度，其光线的发散角度很小，因此其可防止该光线直接进入人眼并引起眩光现象。该控制模组14可根据侦测器13侦测到的环境的光亮度控制发光元件111的工作电流，进而将环境的光亮度值调节至预定的环境光亮度值。该照明装置100由太阳能电池模组12提供电能，并且该发光元件111的亮度可以调节，因此，该照明装置100可实现节能的目的。
可以理解的是，该照明装置100主要用于照明路面，以防止光线直接入射至人眼并引起的眩光现象。但当人或车辆与发光元件111距离较远时，发光元件111发出的光线也可能直接入射至人眼，但由于距离较远时，光能量衰减，光强很小，因此，不足以引起直接眩光。
请参见图8，本发明第二实施例提供的照明装置200的结构框图，其与第一实施例提供的照明装置100结构基本相同，其包括一个光源21，一个太阳能电池模组22，一个侦测器23以及一个控制模组24。
本实施例与第一实施例不同之处在于：该照明装置200进一步包括一个处理器25，该光源21包括一个光学透镜213。
该处理器25分别与该侦测器23以及该控制模组24相连接。该处理器25包括一个储存模组251，一个比较器252以及一个工作模式选择器253。
该储存模组251用于存储n个预定的环境光亮度值，其中，n为自然数。
该工作模式选择器253包括n个工作模式，其中，n为自然数。每个工作模式包括发光元件211发出的光亮度值以及与该亮度值相对应的发光元件211所需的工作电流值。
该比较器252接收该侦测器23所侦测到的环境的光亮度值，并将该值与储存在储存模组251中的预定的环境光亮度值相比较，进而得出该发光元件211需发出的光亮度值。该比较器252根据发光元件211需发出的光亮度值在工作模式选择器253中查找与其对应的工作模式，从而得到该发光元件211所需的工作电流。该控制模组24根据该发光元件211所需的工作电流值的大小以控制该太阳能电池模组22提供给发光元件211的电能，以控制该发光元件211的电流大小调节该发光元件211的光亮度，从而调节环境的光亮度值达到预定的环境光亮度值。当然，当环境的光亮度值已符合预定的光亮度值，该控制模组24控制发光元件211的工作电流为最小值，优选地，关闭该多个发光元件，以达到节能目的。
参见图9所示，该光源21用于照明路面，其中，路面的延伸方向为X。该光源21包括一个基板210，多个设置在该基板210上的发光元件211，一个反射罩212以及一个光学透镜213。该基板210的延伸方向为Y，其垂直于路面的延伸方向X。
该反射罩212围绕该基板210设置。该反射罩212具有一个与该基板210相对设置的开口2121以及一个内表面2122。该内表面2122为反射面，用以反射发光元件211发出的且入射至其上的光线。
该光学透镜213设置在该反射罩212的开口2121处。该光学透镜213具有一个与发光元件211相对的入光面2131以及一个与入光面2131相对的出光面2132。该入光面2131为平面。该入光面2131的延伸方向垂直于路面延伸的方向。该出光面2132上具有多个锯齿状微结构2133。该微结构2133用以收缩该发光元件211发出的光线在Y方向上的辐射范围。
具体地，请一并参见图10，该多个微结构2133为锯齿形条状凸起，其具有对称轴O1O2，该对称轴O1O2的方向为X，即平行于路面的延伸方向。每个微结构2133包括一个第一平面2133A以及一个连接该第一平面2133A的第二平面2133B。其中，该第二平面2133B垂直于该光透镜213的入光面2131。该第一平面2133A与该第二平面2133B所成的角度为锐角θ3。优选地，θ3小于或等于33度。对于位于对称轴O1O2同一侧的微结构2133而言，其中一个微结构2133的第二平面2133B和与相邻的另一微结构2133的第一平面2133A相接，从而形成一个锯齿形条状微结构阵列。在对称轴O1O2两侧各具有一个锯齿形条状微结构阵列。在对称轴O1O2处且分别处于对称轴O1O2两侧的两个微结构2133的第二平面2133B相连接。
该发光元件211发出的光线在该光学透镜213上发生会聚折射，从而形成一会聚状的光场。具体地，由于每个微结构2133的第一平面2133A与第二平面2133B所成的角度θ3小于或等于33度，因此，发光元件211发出的光线经过该光学透镜213后，其半高全宽在0度至20度之间，以及340度到360度之间，也即该发光元件211发出的光经过该光学透镜213的对称轴O1O2所成的发光角度θ4与θ5分别为20度。该照明装置200包括的发光元件211发出的光经过该光学透镜213的发光角度与路面延伸方向所成的角度为正负20度，光线的发散角度很小，因此，其可防止该光线直接进入人眼并引起眩光现象。该照明装置200可以预定的环境光亮度值，侦测器23侦测的环境的光亮度值，并且控制装置21可根据处理器25所选择的工作模式来控制发光元件211的电流大小以调节发光元件211光亮度值，进而将环境的光亮度值调节至预定的环境光亮度值。该照明装置200由太阳能电池模组22提供工作电能，并且其亮度可以调节，因此，其可实现节能的目的。
当然，本实施例中的光学透镜213也可以设置在实施例一中的反射罩112的开口1122处，以进一步压缩发光元件211发出光线的出射角，以防止该光线直接进入人眼并引起眩光现象。
可以理解的是，该照明装置200主要用于照明路面，以防止光线直接入射至人眼并引起的眩光现象。但当人或车辆与发光元件211距离较远时，发光元件211发出的光线也可能直接入射至人眼，但由于距离较远时，光能量衰减，光强很小，因此，不足以引起直接眩光。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，如改变太阳能电池模组、侦测器以及控制模组的设置位置以用于本发明，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种照明装置，其用于照明路面，该照明装置包括：
一个光源，其包括至少一个发光元件以及一个光学元件，该发光元件发出的光线经过该光学元件射出该照明装置，该照明装置发出的光线与路面延伸方向所成的夹角为±20度；
一个太阳能电池模组，其用于将太阳能转化为电能，该太阳能电池模组与至少一个发光元件电连接；
一个侦测器，用于侦测环境的光亮度；
一个控制模组，其与太阳能电池模组以及该至少一个发光元件电连接，该控制模组根据侦测器侦测到的环境光亮度，相应地控制该至少一个发光元件的电流大小以调节发光元件的亮度。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该光源进一步包括一个基板，该至少一个发光元件设置在基板上，该光学元件包括一个反射罩，该反射罩包括一个围绕该基板的侧面以及一个与该基板相对的开口，该侧面为反射面，用以反射该发光元件发出的光线，以使该发光元件发出的光线从该开口处出射。
3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，该反射罩的侧面为一个截顶抛物面，该基板位于该截顶抛物面的焦点的远离顶点的一侧。
4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，该反射罩开口为圆形，其圆形开口上的任意一个直径所对应的两个端点分别与该抛物面的顶点的连线所成的角度为40度。
5.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，该光学元件进一步包括一个光学透镜，该光学透镜设置在该反射罩的开口处，且与发光元件相对设置，该反射罩用以将该发光元件发出的光反射至光学透镜，该光学透镜包括一个与发光元件相对的入光面及一个与该入光面相对的出光面，该出光面上设有多个微结构，该多个微结构用以收缩该发光元件发出的光线在垂直于路面延伸方向上的辐射范围。
6.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，该微结构为锯齿形条状凸起，且每个微结构包括一个第一平面以及一个与第一平面相连接的第二平面，该第一平面与第二平面成锐角。
7.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，该光学透镜的入光面为平面。
8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，每个微结构的第二平面垂直于该光学透镜的入光面。
9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该照明装置进一步包括一个处理器，该处理器中存储有不同的工作模式，该处理器接收该侦测器所侦测到的环境的光亮度值，并选择与其对应的工作模式，该控制模组接收该处理器所选择的工作模式，进而根据该工作模式资料调节发光元件的亮度。
10.如权利要求9所述的照明装置，其特征在于，处理器包括储存模组，比较器以及工作模式选择器，该储存模组存储有多个预定的环境光亮度值，该工作模式选择器包括多个工作模式，每个工作模式包括发光元件发出的光亮度值以及与该亮度值相对应的发光元件所需的电流值，该比较器接收该侦测器所侦测到的环境的光亮度值，并将侦测到的环境的光亮度值与预定的环境光亮度值相比较得到该发光元件需发出的光亮度值，进而选择与其相对应的工作模式，该控制模组根据该处理器所选择的工作模式所对应的发光元件所需的电流值以控制发光元件的电流，从而调节发光元件的光亮度，以使环境的光亮度达到预定的光亮度值。
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