CN102356269B - 用于道路和/或街道照明的照明单元和照明器 - Google Patents

Abstract

一种用于照明器(1)的照明单元(10)，具体为用于道路和/或街道照明的照明器的照明单元，所述照明单元(10)具有可适配的光分布。所述照明单元(10)包括至少两个光源(11，12)或光源组，所述光源(11，12)或光源组中的每个具有单独的光分布特性，其中所述照明单元(10)的总光分布通过修改所述至少两个光源(11，12)或光源组的光输出比而被适配。

Description

用于道路和/或街道照明的照明单元和照明器

技术领域

本发明涉及用于街道和/或道路照明的照明单元和照明器。具体来说，本发明致力于一种提供在道路纵向上适配光分布的可能性的照明单元。

背景技术

随着在城市区域利用照明器用于街道和/或道路照明成为习惯，已知的街道照明器安装在杆或墙壁前面上，其中对称平面指向与街道或道路的纵向垂直的位置以被照明。然后，照明器必须将所产生的光从对称平面投射到人行道，以便均匀地照亮位于照明器左右的街道或道路的部分。进一步，一部分光也沿对称平面照射，以便同时照亮位于照明器前面的街道或道路的整个宽度。

在开发用于街道照明的照明器时，必须解决不同的需求。首先，期望照明器的快速且高效的安装。进一步，需要高的利用率，同时应当保持眩光指数(glare rating)尽可能低。在所有的照明应用中，应当获得良好的可见度水平，并且应当最小化对天空辉光(sky glow)的影响。

从现有技术已知道路照明器的不同方案，这一般可以分成两种主要的类型。

传统的道路照明器通常被装配有一个灯管和相对应的反射器系统，其中该反射器系统被设计成以获得期望的光分布的方式影响光。

进一步，已知道路照明器包括多个发光设备，具体为LED。在这种情况下，LED以很特定的图案布置，其中每个LED将其光发射到特定的方向。在两种情况下，已知的照明器在街道的一侧或两侧规则地间隔开。

以上提及的传统照明器在大多数情况下包括高压钠放电管或金属卤化物放电管，其中燃烧器所发出的光被反射器控制以获得所期望的街道照明。已知通过改变灯管相对于反射器的位置来使光分布适于期望的不同照明方案(即，照明器之间的特定距离或道路的特定宽度)。然而，可以以这种方式适配光分布的范围受到限制，而且这种传统照明器的利用率限于0.45到0.5的值。为了获得这些照明器的光分布特性的显著改变，会需要改变反射器或使用额外的影响所发出的光的光学元件。

相对于其中照明器基于多个发光设备的第二种主要的类型，已提议不同的方法。根据第一方案，提供具有不同坡度和方位的若干光源以获得适合于道路照明的组合光分布。然而，这种方法往往会增加系统的复杂性，并且对眩光的限制难以获得。在另一方法中，所有的光源被布置在相同的平坦表面，并且照明器的照明头部以相对高的角度(近似20°到30°)倾斜，以便获得非对称的横向光分布，该横向光分布还需要照明道路的相对侧。

然而，现有技术已知的所有方案遭受以下缺点：其很复杂且难以适于照明器的光分布特性。光分布的显著改变可能仅仅通过改变光源的布置或利用多个不同的光学元件来获得。

发明内容

具体来说，本发明处理关于适配道路或街道纵向上的光分布的问题。布置在道路侧上的照明器的光分布特性必须以在道路的整个长度上获得均匀亮度的方式被适配。因此，需要确保一部分光被发射到照明器的特定范围内的两侧。光分布特性必须不仅考虑街道照明器的高度，而且考虑两个相邻照明器间的距离、道路特性(例如道路的宽度)以及必须实现的照明标准。在街道照明系统的设计期间，在装配照明器时要选择随后使用的特定光学器件，该光学器件提供所期望的光分布。因此，在这种情况下，必须提供反射器和/或透镜的不同组合，以便确保可以获得均匀的道路照明。很明显，该方案较复杂并且需要储存多个不同的光学部件。

进一步，甚至在街道照明系统的最终安装之后会发生的情况是期望对光分布的适配。例如，如果天气条件或道路反射率改变，则会期望影响光分布以便获得较好的亮度。在以上提及的现有技术已知的传统系统的情况下，实际上不可能在系统的操作期间实现对光分布的这种适配。

如上所述，现有技术已知的其它方案为，其中街道照明器包括多个单独的光源，具体为LED，其中所述LED被引导到特定的方向以便单独地照亮照明器周围的某些区域。在这种情况下，照明器的总光分布可以通过选择被起动的LED的仅仅一部分而被修改。然而，这种方案需要复杂的控制系统，并且由于实际上使用仅仅可利用光源的一部分而显示出低效率。

因此，本发明目的在于提供一种允许快速且高效地适配街道照明器的光分布的新方案。

该目的通过如在独立权利要求1中限定的照明单元而被解决。本发明的优选实施例为从属权利要求的主题。

本发明的方案基于提供一种具有至少两个光源或光源组的照明单元，其中所述光源或光源组中的每个具有单独的光分布特性。然后，总光分布通过以两个光源/光源组所发射的混合光组合成所期望的分布的方式修改所述光源或光源组的光输出比而被适配。

因此，提供一种用于照明器的照明单元，具体为用于道路和/或街道照明的照明器的照明单元，其中所述照明单元具有可适配的光分布。照明单元包括至少两个光源或光源组，所述光源或光源组中的每个具有单独的光分布特性，其中所述照明单元的总光分布通过修改所述至少两个光源或光源组的光输出比而被适配。

根据本发明的另一方面，提供一种用于适配照明器的光分布的方法，具体适配用于道路和/或街道照明的照明器的光分布的方法，其中所述照明器包括至少两个光源或光源组，所述光源或光源组中的每个具有单独的光分布特性，并且其中所述照明器的总光分布通过修改所述至少两个光源或光源组的光输出比而被适配。

本发明的显著优点在于，本发明的方案还允许在系统的操作期间适配光分布。在天气和/或道路反射率改变的情况下，分配的适配可以立即发生。优选地，光分布的适配通过集成在照明器中的控制单元而自动实施，该控制单元或者接收外部控制信号或者连接到用于提供关于道路和/或天气条件的信息的传感器。

本发明还允许所有的光源被布置在平坦的表面上。因此，照明器的几何排列及其制造从而得以简化。

优选地，LED用作光源。在这种情况下，每组光源包括多个LED，并且光源组的光输出比可以通过选择每组中所起动的LED的总数目而被修改。更优选地，光输出比的改变从而光分布的改变通过改变供应给LED的正向电流和用于驱动LED的PWM信号而获得。每个光源或光源组可以被提供有适于根据单独的光分布来分布对应的光源或光源组的光的光学元件。具体来说，提供两个光源是足够的，其中第一光源具有将照明器下方的道路或街道的段照亮的光分布，并且第二光源适于将光引导到远离照明器的道路或街道的段。然后，这两个光源的光组合成所期望的总光分布。

附图说明

下面将参照附图更详细地说明本发明及其优选实施例。附图中：

图1和图2示意性示出本发明潜在的问题；

图3和图4示出根据本发明的街道照明器的实施例的视图；

图5a和图5b示出两个不同光源的光分布；以及

图6a至图6c示出修改图7a和图7b的这两个光源的光输出比的效果。

具体实施方式

图1和图2示意性示出街道照明器100以规则间隔布置在道路侧的情况。在此情况下，照明器100以30m的距离分隔开，因而需要道路纵向上，即C₀-C₁₈₀平面中的特定光输出分布示出在图1的右手侧。

如果现在两个照明器100间的距离如图2所示减少，则光分布必须适于形成如图2所示更窄的光分布，以便再次确保道路在整个长度上的均匀亮度。如果在这种情况下，照明器利用如图1所示的光分布来使用，则亮度在道路长度上的波动会导致沿道路行驶的驾驶员对障碍物具有差的可见度。

尽管这种情况下在附图中未示出，但在照明设计期间对照明器的高度进行修改的情况下会需要光分布的适配。进一步，在街道照明系统的操作期间还可能会发生期望光分布的适配的情况。具体来说，如果天气条件改变(雨、雾、......)，则光输出的细微适配会提高道路上照明的质量和较好的亮度再分配。而且，由于雨、雪或其它影响而改变道路条件(例如，沥青的老化或替换或者道路表面的更新)会需要光输出的适配。

现在，本发明提供一种很高效且极好的方案来解决以上提及的问题。该方案基于提供一种具有不同光分布特性的两个不同光源的照明单元的想法，其中光源的强度以获得与所期望的分布相对应的整个光分布的方式被修改。

图3和图4示出包括能够适配如上所述分布的照明单元的街道照明器的实施例。如图3和图4所示，照明器1包括布置在柱3顶部上的照明头部2。可替代地，还可以将照明头部2直接安装在竖直墙壁上。优选地，照明头部2水平延伸。然而，还可以使用倾斜的布置，其中头部2以相对于水平线大约0°到15°的锐角被布置。

在附图中示出的本实施例中，照明头部包括容纳本发明照明单元10的圆形外壳4，这将在下面更详细地说明。然而，还可以使用照明头部2的其它形状。外壳4的底部开口被透明板5覆盖，以避免灰尘或湿气进入照明头部2的内部。

图4更详细地示出照明器1的包括本发明照明10的照明头部2。在所示出的实施例中，照明单元10包括两个光源11和12，其中每个光源11、12包括多个LED 13。每个光源进一步包括控制由LED 13的相对应组发射的光的发射的透镜14、15。透镜14、15首先提供具有横向对称，优选具有相同的横向对称的光分布，以便确保照明器前面的道路会以高强度被照亮，而同时两个人行道还以较低强度被照亮。

然而，透镜14、15具有不同的纵向分布，其中第一光源11的透镜14适于将相对应LED 13发射的光引导到照明器1的下面。因此，第一光源11具有用于照亮道路和街道的位于照明器下方的段的光分布。另一方面，第二光源12的透镜15适于主要将光分布到侧面，即道路的纵向，因此第二光源12具有不同纵向分布的光分布。

虽然在本实施例中，每个光源11、12具有覆盖相对应光源11、12的所有LED 13的单个透镜14、14，但单个LED 13各自具有其自身的光学元件也是可以的。在这种情况下，具有提供窄纵向光分布的光学元件的所有LED

13形成第一光源，而具有提供宽纵向光分布的光学元件的LED 13代表第二光源。进一步，而且反射器可以用于提供在纵向上具有不同发光特性的光源。

图5a和图5b作为示例示出两个不同光源的光分布。从附图中可以容易地看出，图5a代表适于将光发射到侧面的光源的分布，而图5b示出适于将光引导到照明器下方区域的光源的分布。

在照明器的操作期间，两种类型的光源将被起动。然而，取决于两个光源的强度比，在纵向上获得不同的总光分布。这可以从示出三个不同比率的组合光分布的图6a至图6c中看出，其中从图6a开始，图5a的光源的部分逐渐减少，而同时图5b的光源的强度增加。如图所示，该比率改变导致在纵向上更窄的总光分布，而横向上的光分布不会发生显著改变。在LED 13用作光源的本实施例中，这两个LED组的强度比可以通过简单地调节每组中所起动的LED 13的数目而容易地被改变。

可替代地，可以改变被提供给这两个不同光源11、12的LED 13的正向电流，以便适配照明单元10的总纵向光分布。例如，所有的LED 13可以以350mA被驱动以用于特定的第一光分布，其中第二光分布分别通过以200mA和500mA驱动LED来获得。进一步，公知的是，LED的变暗可以通过利用脉冲宽度调制电流驱动LED并改变占空因素而实现。控制两个光源的占空因素因而还可以用于适配总纵向光分布。最后，可以在照明单元的制造期间进行预定，以便选择用于提供所期望质量的光的光学器件来最终获得所期望的光分布。当然，在这种情况下，不可能在照明器的操作期间对光分布进行适配。

优选地，两个光源的强度以照明器的总功耗被维持的方式被改变。例如，所起动的LED的总数目可以保持恒定。

根据图6a至图6c可以清楚地得出，本发明的方案适合于取决于当前情况来适配照明器的光分布。具体来说，取决于照明器的布置和道路的尺寸，可以在不需要提供不同光学元件的情况下安装照明器时选择特定的比率。

尽管图中所示的实施例包括仅仅两个不同的光源或光源组，但明显的是，光源的数目还可以增加。然而，光分布的高效适配已经在使用仅仅两个不同光源的情况下获得。

此外，还可以在系统的操作期间来适配光分布。这可能在天气或道路条件改变的情况下是必需的。优选地，照明器适于在这种情况发生时自动适配光分布。因此，照明器1包括用于控制不同光源的强度比的控制单元50(在图3中示意性地示出)。所述控制单元50例如连接到用于提供关于当前气象情况的信息的传感器51。该传感器51例如可以为雨传感器等。可替代地，照明器1还可以以某种方式连接到用于提供导致照明器适配光分布的外部控制信号的中央控制站。

总而言之，本发明提供一种允许以高效且极好的方式适配照明器的光分布的方案。具体来说，还可以在系统的操作期间对光分布特性施加影响。

Claims (11)

1.一种用于照明器(1)的照明单元(10)，具体为用于道路照明的照明器的照明单元，所述照明单元(10)具有可适配的光分布，

其中，

所述照明单元(10)包括两个光源(11，12)，并且每个光源(11，12)包括多个LED(13)，

所述光源中的一个具有纵向光分布特性，

另一个光源具有纵向上不同的光分布特征，并且

所述照明单元(10)的总光分布通过修改所述两个光源(11，12)的强度比而被适配，

其特征在于，

所述光源(11，12)的光输出比通过选择每个光源(11，12)中起动的LED(13)的数目而被修改，其中起动的LED(13)的总数目保持恒定。

2.根据权利要求1所述的照明单元，

其中所述两个光源(11，12)被布置在相同的平面上。

3.根据权利要求1所述的照明单元，

其中所述两个光源(11，12)被布置在平坦的平面上。

4.根据权利要求1或2所述的照明单元，

其中每个光源(11，12)被提供有光学器件或元件(14，15)，所述光学器件或元件(14，15)适于根据对应的光分布来分布对应的光源(11，12)的光。

5.根据前述权利要求中一项所述的照明单元，

所述照明单元(10)包括用于控制所述总光分布的控制单元(50)。

6.根据权利要求5所述的照明单元，

其中所述控制单元(50)适于根据天气和/或道路条件控制所述总光分布。

7.根据权利要求5所述的照明单元，

其中所述控制单元(50)适于基于外部控制信号控制所述总光分布。

8.一种用于道路照明的照明器(1)，所述照明器(1)具有根据前述权利要求中一项所述的照明单元(10)。

9.一种适配照明器(1)的光分布的方法，具体为适配用于道路照明的照明器的光分布的方法，

其中，

所述照明器(1)包括两个光源(11，12)，并且每个光源(11，12)包括多个LED(13)，

所述光源中的一个具有纵向光分布特性，

另一个光源具有纵向上不同的光分布特征，并且

所述照明器(1)的总光分布通过修改所述两个光源(11，12)的强度比而被适配，

其特征在于，

所述光源(11，12)的光输出比通过选择每个光源(11，12)中起动的LED(13)的数目而被修改，其中起动的LED(13)的总数目保持恒定。

10.根据权利要求9所述的方法，

其中所述总光分布根据天气和/或道路条件被适配。

11.根据权利要求9或10所述的方法，

其中所述两个光源(11，12)的光输出比以所述照明器(1)的总功耗为恒定的方式被修改。