CN102782398A - 用于传统街道照明系统的高效照明系统 - Google Patents

Abstract

一种LED灯，其用于户外和大空间照明，尤其是用于街道、仓库、停车场等的照明，其适于装入为钠灯泡等设计的传统灯具中。该LED灯包括配置在灯表面上的多个发光二极管（36），该灯通过可旋转电连接可旋转地连接至螺旋式适配器（34）以插入传统螺旋式插口中，使得螺旋式适配器（34）独立于灯而可旋转，由此可使用传统螺旋式插口，即使灯具太小以致不允许LED灯旋转。其他实施方式提供了冷却通过灯具的气流、LED（36）的温度控制以及失效保护，以确保可能的最长灯寿命。

Description

用于传统街道照明系统的高效照明系统

技术领域

本发明涉及一种用于街道、开放和大空间的照明的装置和方法，且更具体但不排他地，涉及一种向传统街道照明系统中插入更新的高能效照明技术的方式。

背景技术

传统街道照明系统基于高压放电灯，最常用的是高压钠（HPS）灯。通常认为它们已给出了每瓦用电的最高发光量。

在某些国家，特别是英国，低压钠（LPS）灯仍被广泛使用。

当使用暗视/明视S/P光计算时，可以看出高压钠灯对于夜间照明非常不合适。白色光源已被证明是两倍于驾驶员周边视野，且增加至少25％的驾驶员制动反应时间。

诸如发光二极管（LED）和感应照明的新街道照明技术发白光，该白光提供了高级别暗视流明以允许具有低功率和低明视流明的路灯来取代现有路灯。

然而，采用LED的缺陷是需要足够表面积来提供所需照明，这意味着LED灯不能改装成传统灯具（light fitting）。

具体地，用于钠灯的器具是螺旋器具（fitting），需要将灯插入器具中并随后旋转。通常，所需亮度的LED灯将能装入（fit into）该器具空间，但随后不能旋转以插入螺旋器具内。此外，用LED灯及配套电子设备来填充该空间会导致这种不充分冷却的程度。通常，提供给LED的能量的大约一半会以热量结束，且灯具内的空间根本不允许如此多热量。尤其是即使不密封，灯具通常也是封闭的以应对天气。若提供先进的散热机制，则这将减少LED灯的寿命。

因此，用LED灯取代传统路灯需要提供太小的以致无法提供必要照明的LED灯，或者需要对灯具的进行相当昂贵的改装。

发明内容

本实施方式提供了更现代的高能效灯（诸如LED）向传统灯具中的改装。

根据本发明的一个方面，提供了一种照明装置，其用于户外或大空间照明，且包括用于装入具有螺旋式插口（screw-in socket）的灯具的LED灯，该LED灯包括配置在灯表面上的多个发光二极管，该灯通过可旋转电连接可旋转地连接至螺旋式适配器（screw-in adaptor）以插入螺旋式插口中，使得螺旋式适配器独立于灯而可旋转，由此螺旋式适配器的独立旋转通过所述插口形成电连接，即使该灯具尺寸上不足以允许LED灯在其内旋转。

在一种实施方式中，到所述螺旋式适配器的所述可旋转连接包括：在所述连接第一侧的内部和外部同心环，同心环在其间具有空隙；以及在所述连接第二侧的第三同心环，所述第三同心环可滑入所述空隙，以卡入所述第一同心环与所述第二同心环之间的位置中。

在一种实施方式中，所述灯包括保护机制，其被配置为

a）检测发光二极管的失效，以及下列中的一个：

b）提供在所述失效发光二极管周围的所述连接的路线变更（rerouting），或

c）提供等同于所述失效发光二极管的电压降，由此在各其余二极管处维持之前存在的电压条件。

一种实施方式可包括与所述表面热耦接以提供冷却的散热器。

一种实施方式可包括用于驱动冷却空气经过所述散热器的风扇，所述风扇被配置为从所述封闭器具中插入的第一孔抽取所述冷却空气，并驱动所述空气通过所述散热器至所述封闭灯具中插入的第二孔。

一种实施方式可包括与所述表面热耦接的散热器，该散热器包括用于循环所述散热器的散热片周围的空气的喷气式冷却器，所述喷气式冷却器包括用于驱动所述循环的振动膜。

该灯可被放置在灯罩外部。

该灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，该灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的第一侧，以及所述控制电子设备在所述罩的第二侧，且所述第一侧被置于面向所述封闭灯具的外部。

该灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，该灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的外侧，以及所述控制电子设备在所述外侧与所述发光二极管相连接。

一种实施方式可包括温度检测器，且该温度检测器配置有控制环路，以维持所述发光二极管随着时间基本在预定工作温度下。

该灯还包括用于无线连接或电力线连接的收发机，以用于远程控制和监控或者用于数据传输。

一种实施方式可允许对所述灯的强度量级的远程控制。

一种实施方式可被配置为从用于检测所述装置附近的运动的运动检测器接收输入，且其中，所述灯是可控的，以用于在所述附近检测到运动时设置成相对很高的照明状态，以及在所述附近未检测到运动时设置成相对很低的照明状态。

一种实施方式可连接至网络中的其他装置，且该装置被配置为预测检测到的运动，使得开启和关闭单个装置以向检测到的行人或车辆提供前进的光通道。

一种实施方式可包括照相机，其安装在所述灯上，且被连接以接收经由所述螺旋式适配器提供的电力。

根据本发明的第二方面，提供了一种LED灯，包括：多个发光二极管，其配置在表面上，并经由连接连接在一起；以及保护机制，其被配置为：

a）检测发光二极管的失效，以及

b）提供在所述失效发光二极管周围的所述连接的路线变更，或

c）提供等同于所述失效发光二极管的电压降，由此在各其余二极管处维持之前存在的电压条件。

一种实施方式可包括与所述表面热耦接以用于冷却的散热器。

一种实施方式可包括用于驱动冷却空气经过所述散热器的风扇，所述风扇被配置为从所述封闭器具中插入的第一孔抽取所述冷却空气，并驱动所述空气通过所述散热器至所述封闭灯具中插入的第二孔。

该灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，该灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的第一侧，以及所述控制电子设备在所述罩的第二侧，且所述第一侧被置于面向所述封闭灯具的外部。

该灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，该灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面与所述控制电子设备一起在所述罩的外侧。

一种实施方式可包括温度检测器和控制环路，以维持所述发光二极管随着时间基本在预定工作温度下。

灯可包括用于无线连接或电力线连接的收发机，以用于远程控制和监控。

一种实施方式可包括照相机，其被配置为使用所述收发机经由所述无线连接来传输图像。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于装入封闭灯具的LED灯，该LED灯包括在表面上的多个发光二极管、与所述表面热耦接的散热器、以及用于驱动冷却空气经过所述散热器的风扇，所述风扇被配置为从所述封闭器具中插入的第一孔抽取所述冷却空气，并驱动所述空气通过所述散热器至所述封闭灯具中插入的第二孔。

一种实施方式可包括用于无线连接或电力线连接的收发机，以用于远程控制和监控，所述灯还包括照相机，其被配置为使用所述无线连接来传输图像。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于装入封闭灯具且具有控制电子设备的LED灯，该LED灯包括在表面上的多个发光二极管、该灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，该灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的第一侧，以及所述控制电子设备在所述罩的第二侧，且所述第一侧被置于面向所述封闭灯具的外部，所述灯还包括用于无线连接的收发机，以用于远程控制和监控，所述灯还包括照相机，其被配置为使用所述无线连接来传输图像。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于结合路灯和监管的系统，包括多个户外照明装置，每个户外照明装置包括LED灯，该灯通过可旋转电连接可旋转地连接至螺旋式适配器以插入各装置的螺旋式插口中，以及所述路灯的至少一些还包括照相机，所述照相机被连接以接收经由各螺旋式适配器提供的电力。

这些路灯一起联网以进行通信，所述联网提供了对所述路灯和所述照相机以及对从所述照相机向控制器传送图像的控制。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于户外或大空间照明的照明装置，包括：

LED灯体，其用于装入具有镇流器外壳和螺旋式插口的灯具中，该LED灯包括配置在灯表面上的多个发光二极管；

通过所述螺旋式插口的电连接；以及

第一电力控制器，其可位于所述镇流器外壳中用于通过所述螺旋式插口来提供调节后的电力。

该装置可包括用于冷却所述多个发光二极管的冷却装置，其中，所述冷却装置采用稳定电压，以及所述发光二极管采用稳定电流，该装置包括位于所述LED灯体中的第二电力控制器，所述第一电力控制器和所述第二电力控制器一起提供所述稳定电压和所述稳定电流。

在一种实施方式中，控制信令经由沿着所述电力通过所述螺旋连接器的所述电连接以及无线连接中的至少一个来提供。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文提供的材料、方法和实例仅是说明性的且并不意味着限定。

本文使用的词“示例性”意味着“用作实例、示例或例证”。“示例性”所述的任何实施方式不一定被理解为优选或优于其他实施方式和/或排除了对来自其他实施方式的特征的结合。

本文使用的“可选择地”意味着“在一些实施方式中提供而在其他实施方式中不提供”。本发明的任何具体实施方式可包括多个“可选”特征，除非这些特征冲突。

本发明实施方式的方法和/或系统的实施可包括手动、自动或其结合来执行或完成所选任务。这尤其是指包括光谱设备控制的任务。

此外，根据本发明的方法和/或系统的实施方式的实际装置和装备，几个所选任务可由硬件、软件或固件或者其结合使用操作系统来实施。

例如，用于执行根据本发明实施方式的所选任务的硬件可被实施为芯片或电路。作为软件，根据本发明实施方式的所选任务可被实施为由计算机使用任何合适的操作系统执行的多个软件指令。在本发明的示例性实施方式中，根据如本文所述的方法和/或系统的示例性实施方式的一个以上任务由数据处理器（诸如用于执行多个指令的计算平台）来执行。可选择地，数据处理器包括用于保存指令和/或数据的易失性存储器和/或非易失性存储器，例如，用于保存指令和/或数据的磁性硬盘和/或可移动介质。可选择地，还提供了网络连接。也可选择地配置显示器和/或诸如键盘或鼠标的用户输入装置。

附图说明

本文参照附图仅以实例方式描述了本发明。现详细具体地参照附图，需要强调，这些细节仅以实例方式示出，且仅用于对本发明优选实施方式的说明性讨论的目的，而且给出它们是为了提供坚信是对本发明原理和概念方面的最有用和最容易理解的描述。在这方面，未进行对以比基本理解本发明所需的更详细的细节示出本发明的结构细节的尝试，结合附图的描述使得本发明的几种形式可在实践中如何实施对于本领域技术人员而言显而易见。

附图中：

图1是现有技术的传统灯具的简图；

图2示出了根据本发明第一实施方式的LED路灯；

图3是图2的灯的分解图；

图4是示意性示出图2的灯如何插入图1的传统灯具的简图；

图5是示意性示出插入图1的传统灯具之后的图2的灯的简图；

图6是示出LED和散热器在灯具外部的实施方式的简图；

图7A是图6的实施方式的简化分解图；

图7B是电子设备以及LED安装至灯具外部的图7A的变形的简化分解图；

图8A是示出弹性座（mounting）夹住LED灯的本实施方式的第三实施方式的简图；

图8B示出了图8A的座的细节；

图9是示出根据本实施方式的放置在传统灯具内的具有用于冷却LED的喷气式冷却器和用于去除热空气的风扇的LED灯的示意图；

图10是使用风扇来冷却LED和去除所产生的热空气的本发明实施方式的截面图；

图11示出了图10的安装有风扇但未示出灯具的灯；

图12是图11的灯的分解图；

图13A是根据一种实施方式的可旋转螺旋式适配器的示图；

图13B是根据第二实施方式的可旋转螺旋式适配器的示图，且示出了可旋转连接的细节；

图14是示出用于本发明实施方式的喷气式冷却器的简图；

图15A是用于根据本发明实施方式的灯的具有排列成矩阵的LED且配置有温度和照明传感器以及电路保护的电路板的简图；

图15B是印刷电路板上矩阵布局中的LED和电路保护的简化电路图；

图15C是更详细示出图15A的电路保护的简图；

图16是示出根据本实施方式的灯的操作的简化流程图；

图17示出了用于连接根据本实施方式的街道照明系统以远程控制的网络配置；

图18示出了诸如图17所示的网络中的集群可能性（clusteringpossibility）；

图19示出了根据本发明实施方式的包括照相机的灯具的实施方式；

图20示出了包括照相机的路灯的网络；

图21示出了根据本实施方式的灯的另一变形；以及

图22示出了图21的变形的灯体。

具体实施方式

本实施方式包括可简单插入传统灯具并旋进电接触的LED灯具。本实施方式还包括可在传统灯具中可用空间范围内被冷却的灯。本实施方式还包括用于街道照明系统的控制系统和用于灯内失效LED的旁路电路。

更具体地，本实施方式提供了用于户外和大空间照明（尤其是对于街道、仓库停车场等）的LED灯，其适于装入诸如那些为钠灯等设计的传统灯具中。LED灯包括配置在灯表面上的多个发光二极管。该灯通过可旋转电连接可旋转地连接至螺旋式适配器以插入传统螺旋式插口中，使得螺旋式适配器独立于灯而可旋转。因此，即使灯具太小以致不允许LED等自身旋转，也能够使用传统螺旋式插口。

其他实施方式提供了通过灯具的冷却气流，以用于LED的温度控制和失效保护，从而确保可能的最长灯寿命。

根据本发明的设备和方法的原理和工作可参照附图和附带描述来更好地理解。

在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，需要理解，本发明在其应用方面不限于以下描述所述或附图所示的部件的结构和配置的细节。本发明可有其他实施方式，或者能以各种方式来实践或执行。同样，需要理解，本文采用的措词和术语是为了描述的目的，且不应被认为是限定。

现参照图1，其示出了位于灯具12内的现有技术的钠灯10。灯泡10通过螺纹14的插入而机械和电学地装入相应形状的插口中。反射器16限定了器具12的上部分，以及透明罩18限定了器具的下部分。柄（stem）20允许该器具固定至未示出的灯柱上。

图1的灯具不能常规地用于LED灯，因为要提供与钠灯等量照明所需的LED表面积太大以致无法在器具内旋转。因此，螺旋式插口无法使用。此外，LED仅在接近其设计温度时才能有效工作，且灯具外壳不能提供足够空间来冷却相对很大的LED灯。

另一问题（不仅是适用于传统外壳）是LED灯包括大量二极管，其每一个均单独经受失效。一个LED的失效会造成串联连接的任何其他LED的电流损失，并导致并联连接的各LED的电流增加。因此，串联连接的LED停止提供照明，且其余LED在其设计规范之外工作，从而缩短了寿命。

现参照图2，其示出了根据本发明第一实施方式的LED灯22。四行LED（通常为白光LED）被固定在透镜板（lens plate）24下方的电路中。透镜板24包括突起26中针对每个LED的透镜，以确保光的合适方向在被照亮空间的附近。散热器28被固定在承载LED的金属电路板（MPCB）以下，且例如通过一层导热胶与其热接触。散热器28用于从LED去除热量，这是必要的，因为LED在特定温度范围内能最有效工作，且因此未去除热量可能导致效率下降。电子箱30包括用于LED灯22以及用于通信单元（如果提供了的话）的控制电子设备，这将在下文更详细地讨论。

卡入式（snap-in）旋转连接32附着螺旋式插头34。螺旋式适配器34独立于灯22的其余部分而可旋转。因此，灯22可装入灯具12，且不需要旋转灯22自身即能旋转螺旋式适配器34以旋入螺旋插口中。因此，灯22能装入为钠灯泡10设计的传统灯具中。

现参照图3，它是灯22的分解图，且更详细地示出其结构。与图2相同的部分给出了相同附图标记，且不再描述，除非对理解该图是必要的。

LED 36装配在透镜板24下方的MPCB 38上。透镜板24包括在透镜26中的针对每个LED的透镜，以确保光的合适方向和图形（pattern）在被照亮空间的附近。散热器28被固定在承载LED的电路板下方，且通过MPCB层38和导热胶与其热接触。例如，在如下文所讨论的喷气式冷却器40的作用下，散热器28用于从LED去除热量。正如将在下文更详细讨论的那样，电子箱30包括针对LED灯22的控制以及可选择的通信电子设备。螺旋式适配器34经由连接32中的卡套被连接。连接中的卡套牢固地夹住适配器并允许电连接，但却使适配器能自由旋转。

现参照图4，其示出了LED灯22可如何插入灯具12。灯22很小，足以装入器具中，但却太大以致无法旋转。灯22被插入到器具体16上的透明罩18内，灯具体16不再需要反射器。不再需要反射器的原因是LED是定向的。螺旋式插口42接纳（receive）螺旋式适配器34。

图5是示出传统器具12内原位（situ）上的LED灯22的从侧面看的示意性截面图。

现参照图6和图7A，它们分别是图2的实施方式的变形的底视图和分解图。在该变形中，灯22和散热器使用座罩60安装在器具体18外部。安装在座架61上的座罩60装入LED与电子箱30之间。如图7A所示，座罩位于电子箱30与散热器之间，这里所示的散热器被喷气式冷却器62取代，喷气式冷却器62被安装成允许角度调整。正如将在下文更详细讨论的那样，喷气式冷却器使用由振动膜产生的人工湍流气体喷气（artificialjets of turbulent air）来提供主动冷却。

LED放置在灯外部解决了冷却问题，因为与暖空气被限制在LED附近的内部情况相比，暖空气被释放到大气中。

图7B示出了电子箱也位于灯具外部的另一变形。这进一步减少了灯具的封闭空间内的热量问题。

现参照图8A，它是示出LED灯22在可调节座80中的从侧面看的简化截面。螺旋式适配器34以与之前实施方式相同的方式装入插口中，并经由电力线缆84连接至附着在可调节座80上的电子设备。灯体18可包括反射器，且该座允许LED灯22枢轴式（pivotally）插入，使得灯能够转变角度以适当地提供直接照明。

图8b更详细地示出了枢轴机制。可调节座80包括电子箱30的突起88插入其中一个的插槽（slot）86。该突起允许LED灯转变角度。也可通过选择用来定位灯的三个可用插槽中的一个来调节长度。

在某些情况下，仅用散热器不足以使LED保持冷却。有关于冷却的两个问题。第一是冷却LED自身，以及第二是从灯具中去除暖空气。

现参照图9，它示出了喷气式冷却器热耦接至LED灯电路的实施方式。正如将在下文讨论的那样，喷气式冷却器是一种在其周围建立其自身振动并由此产生其自身的空气流动（喷流（jet））以冷却其自身散热片的散热器。风扇90随后从灯具中去除喷流的暖空气。喷气式冷却器比常规风扇去除更小量空气，但这个量足以冷却LED。因此，喷气式冷却器解决方案尤为有效。

图10是更详细示出在所采用器具内原位上的替代风扇的实施方式的截面。喷气式冷却器被标准散热器和风扇取代。外部过滤孔89允许空气进入该装置。风扇90转动，且冷空气引导器92将空气从风扇引导至散热器。过滤出口94允许热空气离开该装置。因此，该实施方式建立了通过灯具的冷却气流，该气流从散热器带走暖空气并将其排到外部。

图11示出了图10的具有风扇但没有器具的灯。图12是图11的分解图。

图13A是适配器34的示意图。该适配器包括带螺纹的螺旋部分130，且包括用于插入并固定在灯具的螺旋插口内的空接触（null contact）。活接触（live contact）132在螺旋部分130的中央处，且当螺旋部分130被拧紧至插口内时，螺旋部分130被压成与插口相接触。环形部分134装在螺旋部分以下，且在其间可滑动。内孔136沿环形部分134的长度延伸，并允许线缆在活连接器132与空连接130之间穿过。相应连接器139是连接至灯的卡套。在使用中，螺旋式适配器通过旋转旋进螺旋插口中。该旋转不需要灯的旋转。经由不旋转的连接器38形成与灯的连接。

此外，可添加机械夹具来机械地支撑灯，或者插座139可插入适配器34中来提供机械支撑。

图13B是示出用于可旋转地将适配器36夹至灯的机制的适配器的变形。电连接136被用作夹具的外环部分134和用于滑动的内同心环137围绕，且其间限定了间隔138。灯的圆形边缘（circular rim）被卡入同心环134与137之间的间隔中。环134为被插入边缘提供卡套连接，并允许适配器无需旋转灯即能滑动。有两种可使用图13B的连接器的方式。第一选择是将适配器36旋进螺旋插口中，并在其后将灯压连接进适配器中。第二选择是使适配器连接至灯，并随后旋进螺旋插口中。在该情况下，适配器在灯连接处滑动，使得灯自身不旋转。

图14更详细地示出了喷气式冷却器62。该喷气式冷却器包括膜和控制部分140以及散热器部分142。膜振动并在散热片处建立不稳定气流，该气流从其附近去除热空气。通常，空气运动缓慢，但这对LED灯足够。

现参照图15A，它示出了具有LED的印刷电路板36。该LED被排列成4行150、152、154和156。保护器158为其LED的各个列提供电路保护。LED可串联连接成列，且这些列并联连接，或者可使用任何其他合适的串联和并联连接的排列方式。在任何情况下，一个LED失效可能导致串联的其他LED的断开，并因此引起并联的LED的电流/电压的增加。电流/电压的增加导致LED离开其最佳工作条件，并由此导致灯寿命缩短。

电路保护器检测单个LED的失效，且可将其自身插入连接，占据一个LED的电压降。失效LED的串联连接因此被维持，且设计电压继续施加至其他LED，仿佛什么也没发生。因此，它确保了灯的其余部分不仅继续工作，而且是在设计电压和电流条件下工作。因此，灯寿命以2%-5%的电压损失为代价得以延长。

提供了光传感器160和温度传感器162。光传感器和温度传感器两者均被用于控制循环算法，以保持LED工作在其最佳温度下，并由此提高了灯的寿命。优选测量LED和周围的温度，正如将在下文说明的那样，根据需要变化光照水平（light level）以改变温度。

现参照图15B，它是印刷电路板上矩阵布局中的LED和电路保护的简化电路图。LED具有额定电流，并需要该额定电流以最有效地工作。因此，假如LED数量和电路结构保持不变，则恒流电源170向LED矩阵172提供了合适电流。为确保LED数量和电路结构即使在一个或两个LED失效的情况下也保持不变，正如所说明的那样，在各列的端部配置了故障控制器174。电源170仅会看到LED行，且看不到供给单个LED的电流。

因此，例如在四行间被均等划分为I1至I4的电流I10分别提供了350毫安。现在，若LED D46失效，则电流I10仅在三行中流通，对于每行给出了466.67毫安的新电流。新电流远高于其余LED的额定，且可能导致过早失效。

电路保护通过监测各并联支路上的电压降来弥补该情况，且每当电压降高出预期水平即进入工作。这是很有效的，因为只要一行失效，其他行中的电流即增加，从而导致更大电压降。

关于合适的电压保护有三种可行方案。第一是操作电路保护器跨接（override）在发生失效的整列（在该情况下是D4、D18和D32）上。这重新平衡了分支，从而恢复可用电流的四路划分，但代价是少量LED不工作，尽管他们处于良好状态。

第二选择是将与LED相同的负载与失效LED并联连接。该连接被示出为I5旁路电流。这再次产生了一致的分支以及由此电流的四路划分。电阻相对于分支上的电压而变化，使电路保护器为其他编号的LED失效提供不同量级的负载。

第三选择是两种方法的混合。若一个LED失效，则增加并联负载。若多于一个LED失效，则旁路该列。

现参照图15C，它是示出图15B的电路保护的示例性实施方式的简图。在图15C中，端口A和端口B连接至单个LED或LED列。负载176是用于根据需要旁路失效LED的校准电阻。电流传感器178检测电流，并允许电流受控制。LED故障控制器180测量分支的电压降，并在电压降被认为是指示失效时接管。控制器180可确定故障的本质，并决定增加负载还是旁路该列。后者通过闭合旁路开关182来实现。

现参照图16，它是表示用于使用图15的光传感器和温度传感器来控制LED灯的过程的流程图。在该流程图中，初始测试灯的温度。若灯太热，则将灯的状态设置成低照明。若温度在设计限制内，则根据每次的调度需求设置灯的状态为开。若灯当前未被调度成开，则状态被设为关。

通常，控制温度被设定为低于制造商指定的最高温度。当LED接近控制温度时，减少照明直到温度稳定。由于LED中的能量要占用时间以通过电路耗散并扩散至环境中，所以控制算法考虑了系统中存在相对很大的时间常数。也就是说，在任何给定时间减少LED的效果将只会提前一段时间停止发热。

若光传感器读取了灯的当前状态，则为了一致，将检测最终灯的状态，无论开还是关。流程随后切换至将灯设置为当前状态。若运动模式为开，则根据该运动或者运动以外的情况来设置灯的状态。运动状态可用于基于运动检测器的安全灯，以及用于当附近没有活动时将路灯切换至低强度的实施方式。后者的实施方式可节省相当多的能源，比如在街道上通常没有活动的早晨较早的几个小时内。

考虑到更详细的运动监测的可能性，一个选择是建立（base）对交通监测或道路和/或人行道上的局部运动的照明控制。局部测量可由包括交通状况的运动构成，并与局部储存的阈值相比较。当有相当交通量时，则该灯可保持在最大值，当仅有偶然通过的车辆时，保持在较低水平，以及在根本无交通的情况下可调暗至最小值，甚至完全关闭。

运动监视器可设立在当地（locality），并连接至附近的灯。可选择地，监视器可位于街灯柱外部。一个选择时将运动监视器置于带有LED的电路板的内部或旁边。可使用RF或PIR传感器。

根据以下图17和图18中的每一个，当街灯被连接到网络中时，则可对车辆或行人的运动进行预测，可向他们提供光通道，当他们行进时灯开启。通常，人们行进时会向前看，因此当检测到行人或车辆时才打开灯是不够的。而是检测运动和方向，以及打开一系列灯（比如前面四盏灯）以为所预测的运动提供光通道。

在这一情况下，灯控制器用作集群协调器，并指示集群中的灯根据需要来开启和关闭。

图16提供了对灯内的控制。本实施方式之一还提供了对灯的外部控制。现参照图17，它示出了一系列路灯可如何连接在无线网络中。通常，路灯以一定间隔与他们最近的邻居分隔开，且其间的距离可被例如GPRS或WiFi型无线连接的蜂窝网覆盖。因此，路灯可全部经由无线连接来连接，使得任何路灯均可通过经由网络的中继信号来取得。图17示出了通过引线连接至现有网络172并随后经由无线连接来连接至协调器174、路由器176和终端装置178的服务器170。协调器和路由器可置于合适的灯柱上。终端装置可包括电、燃气或水测量计、或者紧急按钮或报警系统、或者无线计算装置。

网络可连接起所有路灯以用于控制和监控的目的。网络可控制路灯照明和熄灭的时间。可选择地或附加地，网络可控制照明强度，使得例如在在较早的早晨很少活动的时间期间可降低强度。网络可允许灯在经由光或运动传感器的操作与根据时间的操作之间切换或者经由两者的结合来切换。该结合可包括在一定时间点亮灯并在一定时间间隔内保持不变，以及随后经由运动传感器以不同时间间隔来控制。网络还可允许故障监测和对能量使用的监测，比如智能计量。

此外，网络可结合运动传感器来使用，以确定某区域当前是活动还是不活动的，并相应改变照明强度。

网络允许比如经由互联网连接至中央服务器，以控制照明网络。照明程序可被更新。网络可提供通信来允许第三方系统控制或者允许公用系统控制或读取。网络允许故障报告，且可为城市管理局以及甚至为公众提供有限的通信。

使用网络，一种可能性是简单提供了各灯的时间开关，且偶尔发送数据重新编程时间开关。另一可能性是来自服务器的实时切换。

又一可能性是简单地由中央开关开启和关闭向所有灯的供电。

另一可能性是基于光照水平以及它们与阈值光照水平的比较来做出局部决定。

对光照水平的测量可通过外部传感器或者通过从外部看被LED遮蔽了的内部传感器进行。在上述实施方式中，光传感器事实上与LED位于相同电路板上，且未被遮蔽。这一光传感器可通过简单关闭LED以进行测量来使用。该测量可以毫秒进行，因此该操作对路人而言感觉不到。图17的实施方式在一种实施方式中可提供给城市管理局或市民作为其他用途的全城域网络。灯柱可用作基站，以比如为家中老人从家用电表或医学传感器或警报装置收集信息。

在一种实施方式中，如图17所示，使用了根据紫蜂（Zigbee）标准的网络。紫蜂标准提供了根据当前路由需求而在网络上形成专用（ad hoc）连接并为了诸如在用于街道照明和类似应用的控制信息的情况下预期的低流量和低功率应用而进行优化。网络的网状本性允许当建立新建筑物时、增加新路灯时、或者大气干扰通信时改变流量路由，或者甚至当大流量中断链路时重新路由传输。支持所有频率或传输功率或者传输速率的改变。

若网络设计有足够容量，则它可以是一种廉价提供全城无线互联网系统的方式。然而，在该情况下，IEEE 802.11可以是比紫蜂标准更合适的网络基础。可选择地，可以使用WiFi技术来实现网状网络（mesh network），且当需要更大带宽时后者是优选的。

互联网网桥（bridge）可用于连接在街道照明网络与互联网之间。这一网桥可以是使用TCP/IP来连接互联网的3G/GPRS调制解调器。

可在每个灯柱处使用路由器。路由器中继数据并路由至另一目的地，并向本地装置发送信息以及从本地装置发送信息。

协调单元允许协调灯柱的局部集群。协调器形成网络树的根，并可根据需要桥接至其他网络。在每个网络中可恰好有一个协调器，它能储存有关网络的信息，包括用作认证中心以及负责安全密钥。

图18示出了诸如图17所示网络中的集群的可能性。正如所说明的，网络结构根据需要易于变化。

作为一种对使用无线连接的替代，装置可使用合适的PLC调制解调器经由电力连接来传送数据。

现参照图19，它是示出灯具的简图，在该灯具中，照相机190经由器具192连接至罩60和电子箱30。可选择地，照相机190可插入其上装有LED的印刷电路板36上。

可经由网络传送静态和视频图像。其他照相机可安装在灯具附近，且他们自身无线传送至灯具处的中继器，从而沿网络传送。因此，使用现有的全城照明系统向当地执法部门提供了建立监管网络的可能性。通常，在物理上建立监管网络的成本超过硬件成本自身。使用现有路灯网络使该成本显著降低。然而，现有网络在白天通常不接收电力，且不提供任何用于将照相机连接至控制中心的基础设施。

本实施方式通过提供智能切换以及通信来解决上述问题，以允许照相机系统与照明系统共存。网络可用于向照相机提供控制信号以及传送图像和视频。具体地，若网络基于WIFI，则能实现相对很高的数据速率。

除了犯罪监管，照相机可用作报告交通状况等。

除了照相机，运动传感器和其他环境传感器可用于向中央观测中心等报告数据。

照相机或其他传感器可放置在具有LED的印刷电路板上，或者放置在用于LED的外部座上，或者放置在灯具上，或者放置在安装它自身的路灯上。

照相机的电源可以是与用于LED的电源相同的电源，或者可以是不同电源。其他电源可以或者可不连接至上述讨论的螺旋式适配器。

现参照图20。街道照明装置201包括静态照相机或视频摄像机202。使用可以是紫蜂或WIFI的局域无线网络204，无线调制解调器在灯柱的局部集群内传送数据。调制解调器203位于集群的街灯中的一个内，并经由宽带连接、WIMAX或WIFI或者3G连接至互联网。

在一种实施方式中，相同网络连接可用于照相机和照明，或者可并行使用另一更宽带宽的网络。因此，紫蜂网络可用于照明以及WIFI网络用于照相机。可选择地，紫蜂网络可用于照明和照相机，以及WIFI用于照相机的图像和视频。WIFI和WIMAX也同样。

在一种实施方式中，各灯柱可包括用于蜂窝互联网连接的组件、用于WIMAX局域无线连接的组件和用于快速WIFI互联网连接的组件。因此，可创建局部热点以给予用户可用的选择。

需要理解，采用大量照相机，可能无论怎样也没有足够带宽同时从他们全部来传送图像。因此，可使用扫描照相机的系统。若控制器希望从特定照相机获得更多细节，则可以修改扫描，且处于更策略位置（比如主要交通路口）的特定照相机可分配更大带宽。

现参照图21，它示出了根据本发明的灯的又一实施方式。灯具210具有向第一电力控制器212供电的主电力线缆211。控制器提供较小的直流电压至LED灯体220。LED阵列可采用20伏特至80伏特之间的电压，典型为50伏特。在LED阵列的PCB上或者在螺旋式连接器222中，提供了第二控制器213。第二控制器向冷却装置216提供较低电压，并向传感器供电。灯外壳218可保持与冷却装置和LED阵列连接。若控制器在PCB上，则到冷却装置的连接自然来自PCB。

第二控制器213可与LED阵列一起安装在印刷电路板上，但作为主要热源且很重的第一控制器保持远离LED阵列。第二控制器213可为冷却装置从供给LED阵列的电源提供适当电压。该阵列可采用20伏特至80伏特之间的电压，且冷却装置通常需要5伏特至12伏特之间的电压。需要注意，冷却装置采用稳定电压，然而发光二极管采用稳定电流。因此，两个功率控制器位于镇流器外壳内和LED灯体内，并在它们之间提供两个负载，其中，稳定电压用于LED阵列，以及稳定电流用于冷却装置。通常，功率控制器提供稳定电流，以及第二控制器从功率控制器接收电流，并向冷却装置提供稳定的低电压。

可以无线方式或者作为经由电力连接219发送的信号来提供传感器的输出。在LED灯体220内提供了合适的调制解调器或发送器和接收器，且采用第一控制器212来传送和接收传感器数据。图22示出了LED灯体220，且术语“LED灯体”是指LED阵列214、冷却装置216和用于插入外壳218中的螺旋式连接器222。

因此，灯具210分别向冷却装置和灯供电，所有均采用经由螺旋式插口至灯的两线输入219，且此外，还提供控制信令而无需任何附加连接。不需要其他线缆来读取传感器。另外，保持主电源远离LED阵列，以减少热效应。

需要理解，为了清晰而在各单独实施方式的上下文中描述的本发明的特定特征，也可在单个实施方式中以结合方式来提供。相反，为了简洁而在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征，也可分别提供，或者以任何合适的子组合来提供。

尽管已结合其具体实施方式描述了本发明，但很明显，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变形将是显而易见的。因此，其旨在包括所有这些属于所附权利要求的思想和广阔范围的替代、修改和变形。在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请在此整体上通过引用结合于本说明书中，以达到像是表示每个单独出版物、专利或专利申请被具体以及分别通过引用结合于本文中的相同程度。此外，本申请中任何引用的引证或标识不应被理解为是对这些引用可用作本发明的现有技术的认可。

Claims (32)

1.一种照明装置，其用于户外或大空间照明，且包括用于装入具有螺旋式插口的灯具的LED灯，所述LED灯包括配置在灯表面上的多个发光二极管，所述灯通过可旋转电连接可旋转地连接至螺旋式适配器以插入所述螺旋式插口中，使得螺旋式适配器独立于所述灯而可旋转，由此所述螺旋式适配器的独立旋转通过所述插口形成电连接，即使所述灯具尺寸上不足以允许所述LED灯在其内旋转。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述灯具具有镇流器外壳，所述照明装置还包括电力控制器，其可位于所述镇流器外壳中用于通过所述螺旋式插口来提供调节后的电力。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，到所述螺旋式适配器的所述可旋转连接包括：在所述连接第一侧的内部和外部同心环，同心环在其间具有空隙；以及在所述连接第二侧的第三同心环，所述第三同心环可滑入所述空隙，以卡入所述第一同心环与所述第二同心环之间的位置中。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述灯包括保护机制，所述保护机制被配置为：

a）检测发光二极管的失效，以及下列中的一个：

b）提供在所述失效发光二极管周围的所述连接的路线变更，或

c）提供等同于所述失效发光二极管的电压降，由此在各其余二极管处维持之前存在的电压条件。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述表面热耦接以提供冷却的散热器。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括用于驱动冷却空气经过所述散热器的风扇，所述风扇被配置为从所述封闭器具中插入的第一孔抽取所述冷却空气，并驱动所述空气通过所述散热器至所述封闭灯具中插入的第二孔。

7.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述表面热耦接的散热器，所述散热器包括用于循环所述散热器的散热片周围的空气的喷气式冷却器，所述喷气式冷却器包括用于驱动所述循环的振动膜。

8.根据权利要求1所述的装置，所述灯被放置在灯罩外部。

9.根据权利要求1所述的装置，所述灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，所述灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的第一侧，以及所述控制电子设备在所述罩的第二侧，且所述第一侧被置于面向所述封闭灯具的外部。

10.根据权利要求1所述的装置，所述灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，所述灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的外侧，以及所述控制电子设备在所述外侧与所述发光二极管相连接。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括温度检测器，且所述温度检测器配置有控制环路，以维持所述发光二极管随着时间基本在预定工作温度下。

12.根据权利要求1所述的装置，所述灯还包括用于无线连接或电力线连接的收发机，以用于远程控制和监控或者用于数据传输。

13.根据权利要求12所述装置，还被配置为允许对所述灯的强度量级的远程控制。

14.根据权利要求1所述的装置，还被配置为从用于检测所述装置附近的运动的运动检测器接收输入，且其中，所述灯是可控的，以用于在所述附近检测到运动时设置成相对很高的照明状态，以及在所述附近未检测到运动时设置成相对很低的照明状态。

15.根据权利要求14所述装置，所述装置连接至网络中的其他装置，且所述装置被配置为预测检测到的运动，使得开启和关闭单个装置以向检测到的行人或车辆提供前进的光通道。

16.根据权利要求1所述的装置，还包括照相机，其安装在所述灯上，且被连接以接收经由所述螺旋式适配器提供的电力。

17.一种LED灯，包括：多个发光二极管，其配置在表面上，并经由连接而连接在一起；以及保护机制，其被配置为：

a）检测发光二极管的失效，以及

b）提供在所述失效发光二极管周围的所述连接的路线变更，或

c）提供等同于所述失效发光二极管的电压降，由此在各其余二极管处维持之前存在的电压条件。

18.根据权利要求17所述的LED灯，还包括与所述表面热耦接以用于冷却的散热器。

19.根据权利要求18所述的装置，还包括用于驱动冷却空气经过所述散热器的风扇，所述风扇被配置为从所述封闭器具中插入的第一孔抽取所述冷却空气，并驱动所述空气通过所述散热器至所述封闭灯具中插入的第二孔。

20.根据权利要求17所述的LED灯，所述灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，所述灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的第一侧，以及所述控制电子设备在所述罩的第二侧，且所述第一侧被置于面向所述封闭灯具的外部。

21.根据权利要求17所述的LED灯，所述灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，所述灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面与所述控制电子设备一起在所述罩的外侧。

22.根据权利要求17所述的装置，还包括温度检测器，且所述温度检测器配置有控制环路，以维持所述发光二极管随着时间基本在预定工作温度下。

23.根据权利要求17所述的装置，所述灯还包括用于无线连接或电力线连接的收发机，以用于远程控制和监控。

24.根据权利要求23所述的装置，还包括照相机，其被配置为使用所述收发机经由所述无线连接来传输图像。

25.一种用于装入封闭灯具的LED灯，所述LED灯包括在表面上的多个发光二极管、与所述表面热耦接的散热器、以及用于驱动冷却空气经过所述散热器的风扇，所述风扇被配置为从所述封闭器具中插入的第一孔抽取所述冷却空气，并驱动所述空气通过所述散热器至所述封闭灯具中插入的第二孔。

26.根据权利要求25所述的LED灯，还包括用于无线连接或电力线连接的收发机，以用于远程控制和监控，所述灯还包括照相机，其被配置为使用所述无线连接来传输图像。

27.一种用于装入封闭灯具且具有控制电子设备的LED灯，所述LED灯包括在表面上的多个发光二极管、所述灯围绕为放置在所述封闭灯具的开口上而形成了尺寸的罩来构造，所述灯被构造，使得具有所述发光二极管的所述表面在所述罩的第一侧，以及所述控制电子设备在所述罩的第二侧，且所述第一侧被置于面向所述封闭灯具的外部，所述灯还包括用于无线连接的收发机，以用于远程控制和监控，所述灯还包括照相机，其被配置为使用所述无线连接来传输图像。

28.一种用于结合路灯和监管的系统，包括多个户外照明装置，每个户外照明装置包括LED灯，所述灯通过可旋转电连接可旋转地连接至螺旋式适配器以插入各装置的螺旋式插口中，以及所述路灯的至少一些还包括照相机，所述照相机被连接以接收经由各螺旋式适配器提供的电力。

29.根据权利要求28所述的系统，所述路灯一起联网以进行通信，所述联网提供了对所述路灯和所述照相机以及对从所述照相机向控制器传送图像的控制。

30.一种用于户外或大空间照明的照明装置，包括：

LED灯体，其用于装入具有镇流器外壳和螺旋式插口的灯具中，所述LED灯包括配置在灯表面上的多个发光二极管；

通过所述螺旋式插口的电连接；以及

第一电力控制器，其可位于所述镇流器外壳中用于通过所述螺旋式插口来提供调节后的电力。

31.根据权利要求30所述的照明装置，还包括用于冷却所述多个发光二极管的冷却装置，其中，所述冷却装置采用稳定电压，以及所述发光二极管采用稳定电流，所述装置包括位于所述LED灯体中的第二电力控制器，所述第一电力控制器和所述第二电力控制器一起提供所述稳定电压和所述稳定电流。

32.根据权利要求30或权利要求31所述的照明装置，其中，控制信令经由沿着所述电力通过所述螺旋连接器的所述电连接以及无线连接中的至少一个来提供。

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