CN102498338A

CN102498338A - 照明装置

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Publication number: CN102498338A
Application number: CN2009801546551A
Authority: CN
Inventors: 阿尔贝托·杰利; 安德烈亚·瓜佐拉
Original assignee: ARIANNA Srl
Current assignee: ARIANNA Srl
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: EP2376830B1; US20110261565A1; US8608339B2; EP2376830A1; WO2010070565A1; CN102498338B

Abstract

一种用于照亮目标(O)，特别是用于街道照明的室外照明装置，包括支承结构(2)和与支承结构(2)稳固地关联的照明单元(3、103、503)，照明单元(3、103、503)具有一个或更多个LED类型的光束源(4)和一个或更多个反射面(5、105、205、305、405、505)，光束源(4)具有预定FWHM值，反射面(5、105、205、305、405、505)设计为至少部分地反射光束。LED光源(4)的至少第一LED光源(8、108、508)使其发光谱的FWHM由一个或更多个反射面(5、105、205、305、405、505)全部反射，并朝向目标(O)全部投射，用于提高照明效率。

Description

照明装置

定义

在本文中使用时，术语FWHM将具有以下涵义。

FWHM：半峰全宽(FWHM)表示当因变量是其最大值的一半时由自变量的值之间的差异给定的函数的宽度。在本文所涉及的照明领域中，自变量是由光源发出的光束的投射圆锥的弧，因变量是发出的发光强度。因此，换句话说，FWHM标识了从光源发出的约80％的光能的发射圆锥。

技术领域

本发明一般认为在照明领域中应用，具体地涉及室外照明装置。

也就是，本发明涉及特别适用于街道照明的照明装置。

背景技术

已知在照明装置的领域中的大部分研究及开发工作旨在最大限度地提高照明效率。

尤其对于室外照明装置，这种需要特别明显，在室外照明装置中，光束应当被最佳地引导，因为与室内照明不同，室内照明由周围墙壁提供一些反射，在室外任何分散的光束将完全损失。

尤为显著的示例是街道照明应用，在这种应用中，需要被照亮的目标特别小，因此，必须准确地引导从光源发出的光束。

已知光源基本上沿所有方向发射光束。这意味着这些光束中的相当一部分不能照亮目标并且因此而损失。

在这方面，现有技术提供了照明装置，在这种照明装置中，光源由位于不面对目标的所有侧面上的反射面包围。这些反射面可具有各种形状，但这些形状均旨在优化光束的聚集(否则，这些光束将损失)，并朝向目标反射这些光束。

这将提供显著改进的发光效能，但由于其它缺点，而不能提供相关的效果。

首先，由于该装置通常放置在距离目标相当远的位置处，因此总是会分散很多光束。

此外，通常使用的光源，即，白炽灯、卤素灯或荧光灯光源的大小使得它们本身成为大多数光束的屏蔽，这些光束因此被不可挽回地损失了。

为了改善这些效果，使用LED的照明装置是已知的。这些照明装置通常可近似为点状光源，因此至少部分地消除了光源的屏蔽效应的问题。但是，它们增加了沿所有方向的光发射基本上均匀分布的问题，这降低了它们在目标上的发光效能。

利用折射透镜或菲涅尔透镜改善发射的光束的方向性的照明装置也是已知的。然而，在这种情况下也没有获得多少改进。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种照明装置至少部分地克服上述缺点，该照明装置提供比等同的现有技术装置更高的发光效能。

也就是，本发明的一个目的是提供一种照明装置，其能够最大化地复原从光源发射出的、在等同的现有技术装置中不能直接朝向目标传播的所有光束。

本发明的另一目的是提供一种照明装置，其减少由于光束源本身的屏蔽效应导致的光束的损失。

再一个目的是提供一种照明装置，其特别适于室外使用，例如，用于街道照明。

如以下更好地解释，这些及其它目的通过如在主要权利要求中限定的室外照明装置实现，其特别设计用于街道照明应用。根据独立权利要求限定本发明的有利的实施方式。

根据本发明的一个方面，照明装置可包括支承结构和与该支承结构稳固地关联的照明单元。照明单元可依次包括一个或更多个LED类型的光束源和一个或更多个反射面，一个或更多个反射面设计为至少部分地反射光束。

在本发明的另一方面中，LED光源的至少第一LED光源使其发光谱的FWHM由至少一个反射面全部反射，并朝向目标全部投射，以用于提高照明效率。

换句话说，考虑上述给定的FWHM的定义，本创造性照明装置的至少一个LED使其大多数光束被朝向目标全部反射或传输。这将确保光束的这一相当大的部分甚至不被部分地分散，因此与现有技术的照明装置相比，发光效能得到提高。

一个较明显的结果是，使LED光源的发光谱的FWHM由至少一个反射面全部反射的LED光源的数目越大，该创造性装置的发光效能将提高的越多。

根据本发明的再一方面，反射面将包括第一反射面和第二反射面，其中：

第一反射面易于将照射到它们上的光束朝向目标和/或第二反射面反射；

第二反射面易于将照射到它们上的光束朝向目标反射。

换句话说，这两组反射面限定了两个反射组，第一组用作用于从第一LED光源发出的光束的收集器，并用作将这些光束的一些光束直接引导向目标的投射器，第二组仅用作投射器并将从第一组传递至第二组的所有收集到的光束朝向目标偏转。

这有利地使这两个反射组根据需要成型。具体地，第一组能够考虑收集并方便地偏转远大于包含在FWHM中的光束的光束而成形，由此进一步提高该创造性装置的效能。

第二组可能形成有的自由度也使光束由所需的孔被投射，并被导向期望的目标。

附图说明

从根据本发明的特别是用于街道照明应用的室外照明装置的几个优选的、非排它性的实施方式的详细描述中，将更好地理解本发明的其它特征及优点，这些实施方式借助于附图描述为非限制性示例，其中：

图1是本发明的照明装置的示意性视图；

图2至图4示出本发明的不同实施方式；

图5是本发明的另一个实施方式的示意性视图；

图6是图5的实施方式的透视图；

图7是本发明的再一个实施方式的示意性视图；

图8是图7的实施方式的透视图。

具体实施方式

参考上述附图，本文公开了一种特别适于街道照明的室外照明装置1。

照明装置1示出包括支承结构2以及与该支承结构稳固地关联的照明单元3。

在本发明的一个方面中，照明单元3包括一个或更多个LED类型的光束源4。与所有现有技术的光源类似，LED也具有取决于LED的构造参数的FWHM值，因此，该FWHM值是预先设定的。

LED光源的使用提供了一定的优点。首先，如上所述，LED光源通常在照明装置内具有较小的尺寸，这使得与白炽灯、卤素灯、荧光灯或类似的光源相比，由光源本身所产生的影锥导致的发光效能的减少较小。

此外，LED光源的使用提供了这种光源众所周知的优点，诸如，在发射出相同光能的情况下，其功耗较低。

在本发明的另一方面中，照明单元3还包括一个或更多个反射面5，反射面5设计为至少部分地反射从LED光源4发射出的光束。

如图所示，例如，在图1中，将反射面5的至少一个子集关联在一起以限定具有孔7的中空体6，孔7面向目标O。LED光源4布置在中空体6内。

如上所述，这种布置设计为试图恰当地引导沿除所需方向外的方向发射的所有光束。然而，如上所述，在现有技术的照明装置中，由于反射面通常放置在光源的后面或旁边以接收沿这些方向发射的光束，因此不能显著地提高发光效能。

相反地，根据本文所公开的本发明，反射面5的形状使得LED光源4中的至少第一LED光源8使其发光谱的FWHM由至少一个反射面5全部反射，并且全部朝向目标O投射，从而提高装置1的照明效率。

简而言之，照明装置1的至少一个LED光源使其大多数光束被朝向目标O全部反射或传输。这将确保光束的这一相当大的部分甚至未被部分地分散，因此，与现有技术的照明装置相比，发光效能得到提高。

鉴于以上，根据本发明的另一方面，所有LED光源4都使其发光谱的FWHM由至少一个反射面5全部反射，由此最大化由这种布置获得的发光效能的提高。

示出本发明的可行实施方式的图1通过虚线箭头示出由第一LED光源8发射的某些光束的路径，第一LED光源8的FWHM由至少一个反射面5全部反射。

参考图1至图4的实施方式，将会注意到，照明装置1、201、301、401的反射面5、205、305、405具有相同布置，但是每个照明装置1、201、301、401具有不同的外部形状。

在本发明的另一方面中，反射面将包括第一反射面10和第二反射面11。

也就是，第一反射面10易于将照射到它们上的光束朝向目标O和/或第二反射面11反射，然而，第二反射面11易于将照射到它们上的光束朝向目标O反射。

因此，如上所述，这两组反射面5限定了两个反射组12、13，第一组12用作从第一LED光源8发射出的光束的收集器并用作朝向目标O直接引导这些光束中的一些光束的投射器，第二组13仅用作投射器并使从第一组12传输至第二组13的所有收集到的光束朝向目标O偏转。

如图所示，这有利地使这两个反射组12、13能够根据需要成型并布置。具体地，第一组12通常可考虑收集并方便地偏转远大于包含在FWHM中的光束的光束而成型，由此进一步提高该创造性装置的效能。此外，第二组可形成为由所需的孔投射光束，并以最方便的方式朝向所需目标O引导这些光束。

还可以理解，在本发明的另一方面中，如在图1至图4的实施方式中例示，从第一LED光源8发射出的发光谱的FWHM内的各个光束的传播方向偏离连接该第一LED光源8与目标O的直线。换句话说，第一LED光源8并不面向目标O，而面向反射面5。这进一步阐明了该照明装置1的创造性概念，即，从第一LED光源8发射出的FWHM内的所有光束在到达目标O之前被反射。

至此所描述的实施方式基本为光学光束收集和投射系统，在这种系统的运行期间，可将其比作本领域已知为波导管的光学折射材料管。波导管的运行部分地基于折射材料中的全内反射的已知原理，该折射材料的折射率高于其外部的一种媒介的折射率，根据已知方程式：

θ_{i} = \arctan \frac{n_{2}}{n_{1}}

n₁＞n₂

其中，n₁是波导管材料的折射率，n₂是包围波导管的媒介的折射率，θ_i是光束在波导管的内壁上的最小入射角，所有光在波导管的内壁上方被反射。

波导管收集来自具有典型LED尺寸的光源的几乎全部的发射，然后穿过波导管传播全部的发射，由此使损失最小化，并借助于上述方程式迫使光线沿波导管的几何形状传播，上述几何形状沿波导管的内表面顺序地应用到大多数内反射上。因此，从光源初始发射出的相当一部分的光能可射向目标，该目标可与光源的发射峰的方向呈较大倾斜度地放置。

至此所描述的系统使用适当地成型的反射面以实施穿过预设路径传输光线、并朝向目标投射光线的相同的方法，该目标也可能强烈地倾斜于LED的发射峰的方向，并且与由光学折射材料制成的波导管相比，显著提高了光传输效率。

在图5至图8的实施方式中表示了略微不同但仍然落入此前公开的本发明的范围内的概念。在此，将会注意到，与前述实施方式不同，照明单元103、503的第一LED光源108、508面向目标。然而，在本发明的另一方面中，落入第一LED光源108、508的FWHM内的发射光束的光路照射到反射面105、505的至少一个反射面120、520上。因此，第一LED光源108、508的FWHM内的所有光束在到达目标之前再次由至少一个反射面105、505全部反射。

下面将更具体地描述图7和图8的实施方式。这里，第二组反射面513形成基本呈曲线的钟状元件，然而，第一组反射面512由单一的反射面505形成，反射面505也基本为曲线并包含在中空体506内的空间中，中空体506由第二组反射面513形成并具有面向目标O的孔507。如上所述，中空体506也包括通过穿过形成第二组反射面513的反射面505的线与目标连接的LED光源508。

该实施方式概念地再现了诸如，卡塞格林望远镜或马克苏托夫望远镜或其改型的后焦望远镜的光学系统。在天文学应用中，假定具有以下良好的近似程度，来自天体的光线以基本平行光束的形式到达望远镜。望远镜的双反射光学系统通过将这些光束聚焦至与目镜的焦点对应的焦点上运行，观察者的眼睛通常停留在目镜上。

因此，相反地，如果第一LED光源508放置在该焦点中，从照明装置发射出的光束将基本平行并将以较高照明效率照亮刚好划定的区域。

在本发明的另一方面中，中空体306、406、506的孔307、407、507由透镜321、421、521至少部分地关闭。具体地，这些透镜321、421、521可以为折射类型或菲涅尔类型，其提供了光束的方向性的进一步改进及照明效率的进一步提高。

上述公开的创造性概念的实施方式来源于已知的天文光学方程式。

1/f＝1/f1+1/f2-d/f1f2；f＞f1；f1＞0；f2＜0；

-1/|f2|+d/f1|f2|＜0＝＞d＜f1；

其中，f是双镜卡塞格林望远镜的焦距，f₁是主镜的焦距，f₂是副镜的焦距。

这些实施方式可定义为“后反射系统”，从LED发射出的大多数光以与发射方向呈大于90°的角度被反射，因此，实际上被反射回至第二光学投射单元，该第二光学投射单元反过来以与发射方向呈小于90°的最终角度反射光，并最终前射至目标。换句话说，第一LED光源8、108、508的FWHM内的光束的光路具有至少两个相邻部分，这两个相邻部分一起限定至少90°的角度。

由于上述内容，可以理解，本发明的照明装置实现了所有的预期目的。

具体地，本发明提供了与等同的现有技术装置相比的提高的发光效能，并可最大化地复原从光源发射出的所有光束，在等同的现有技术装置中，这些光束不能朝向目标直接传播。

此外，本照明装置减少了由光束源本身的屏蔽效应导致的光束的损失。

也就是说，本发明的照明装置特别适于室外使用，例如，用于街道照明。

在所附权利要求中公开的创造性概念内，本发明的装置易于进行多种变化和变型。在不偏离本发明的范围的情况下，其所有细节均可由其它技术上等同的部件取代，并且，材料可根据不同的需要而改变。

虽然已经具体参考附图描述了该装置，在公开内容和权利要求中所提及的附图标记仅为了更好地理解本发明而使用，而不应当理解为旨在以任何方式限制所要求的范围。

Claims

1.一种用于照亮目标(O)的室外照明装置，所述室外照明装置特别用于街道照明，所述室外照明装置包括支承结构(2)和照明单元(3、103、503)，所述照明单元(3、103、503)与所述支承结构(2)稳固地关联，所述照明单元(3、103、503)具有：

一个或更多个LED类型的光束源(4)，所述光束源(4)具有预设的FWHM值；

一个或更多个反射面(5、105、205、305、405、505)，所述一个或更多个反射面(5、105、205、305、405、505)设计为至少部分地反射所述光束，

其特征在于，所述LED光源(4)的至少第一LED光源(8、108、508)使所述至少第一LED光源(8、108、508)的发光谱的FWHM由所述反射面(5、105、205、305、405、505)中的至少一个全部反射，并朝向所述目标(O)全部投射，以用于提高照明效率。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在所述LED光源(4)的所述至少第一LED光源(8、108、508)的FWHM内从所述至少第一LED光源(8、108、508)发射出的所有光束的光路照射到所述反射面(5、105、205、305、405、505)中的至少一个上。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述一个或更多个反射面(5、105、205、305、405、505)包括第一反射面(10)和第二反射面(11)，其中，所述第一反射面(10)易于将照射到所述第一反射面(10)上的光束朝向所述目标(O)和/或朝向所述第二反射面(11)反射，所述第二反射面(11)易于将照射到所述第二反射面(11)上的光束朝向所述目标(O)反射。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的照明装置，其特征在于，将所述反射面(5、105、205、305、405、505)的至少一个子集关联在一起以限定中空体(6、506)，所述中空体(6、506)具有向外面向的孔(7、507)，所述光束源(8、108、508)布置在所述中空体(6、506)内。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述反射面(5、105、205、305、405、505)的至少一个反射面(120、520)布置在所述中空体(6、506)的内部空间内。

6.根据权利要求4或5所述的照明装置，其特征在于，所述孔(7、507)由透镜(321、421、521)至少部分地关闭。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述透镜(321、421、521)为折射类型。

8.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述透镜(321、421、521)为菲涅尔类型。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的照明装置，其特征在于，在所述LED光源(4)的所述至少第一LED光源(8)的所述FWHM内的光束的光路的至少一个第一部分，具有偏离连接所述LED光源(4)的所述至少第一LED光源(8)与所述中空体(6)的所述孔(7)内的点的线的方向的方向。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的照明装置，其特征在于，在所述LED光源(4)的所述至少第一LED光源(8、108、508)的所述FWHM内的光束的所述光路具有至少两个相邻部分，所述至少两个相邻部分一起限定至少90°的角。