CN103097811A - 固态室外高架灯具组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种室外高架灯具组件，其采用发光二极管，以向要照明的区域提供照明。该灯具组件包括整体外壳，其可由单个铸件形成。该外壳包括机械安装结构，用于将外壳安装到桅杆臂上。外壳包括用于容纳电部件和连接件的电气隔间。在整体形成的外壳上形成有散热叶片，其提供对灯具组件内的电子部件和LED模块的热控制。LED模块被安装到该灯具组件的光学隔间内的瞄准平台上。外部透镜提供了对于LED及其各自的透镜的外界环境保护。该外壳还可包括用于安装装饰性遮盖物或“外皮”以适应不同审美需求的结构。

Description

固态室外高架灯具组件
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求提交于2010年4月16日的第61/325，116号，标题为“Solid StateOutdoor Overhead Lamp Assembly”的美国临时专利申请的优先权,在此通过引用将其全部揭示内容结合在本文中。
技术领域
[0003] 本申请涉及室外高架灯具组件，并特定地涉及包含被安装到铸造外壳的小棱面表面上的发光二极管光源的室外高架灯具组件。
背景技术
[0004] 整个美国以及全世界都在使用高架街灯(也称为照明器)进行街道照明，以在期望的区域中提供照明，用于在外界光线暗时增强可视性。除街道照明以外，在许多应用中都采用了高架灯，例如停车场、人行道，以及开放区域。常用的一类高架灯被称为“蛇头型(cobrahead)”。现有的蛇头型照明器在实际中到处都有，包括美国大量的公用事业街灯。它们可以使用低压纳、高压纳、金属卤化物，或高压水银灯。下一代的照明技术，尤其是固态照明，提供了比传统灯具效率更高、寿命更长以及维护费用更低的前景。这通常只有在照明器的设计非常适合于对固态照明技术(特别是LED发光二极管)进行最佳利用的情况下才能实现。
[0005] 为了有效地利用LED的突出特性，必须将照明器设计成，将来自多个LED的光引导成期望的模式，提供散热以将LED保持在足够凉爽的操作温度下，能够被安装到现有标准的灯柱结构上，并使得建筑师、设计师、市政人员和其它的人能够选择满足他们对特定安装设备的审美要求的视觉设计。
发明内容
[0006] 本揭示内容提供了在整体外壳内满足如以上所讨论的功能需求的实施例，该外壳可如制造的那样被使用，也可具有能够附着在其上的装饰性附加物，以满足特定的审美要求。
[0007] —方面，本揭示内容提供了一种高架街道照明器设备，其包括:包括机械安装结构和电气隔间(electrical compartment)的整体外壳、多个散热装置，以及多个猫准平台(aiming platform)、分别被安装到猫准平台的多个发光二极管(LED)模块，以及被放置在电气隔间内并被耦接到LED模块的控制模块，控制模块被配置成控制对LED模块的操作。在一些实施例中，在整体外壳上安装有装饰性的遮盖物。该装饰性的遮盖物可包括一个或多个被耦接到控制模块上的辅助发光二极管，并且控制模块被进一步配置成控制这些辅助发光二极管的操作。控制模块可被配置成，对控制模块进行编程，以使得这些辅助发光二极管以预定的顺序被激活和去激活。控制器接口可被耦接到该控制模块上并从该控制模块接收编程指令。在一些实施例中，该控制器接口可适用于经由无线通信接口接收编程指令。
[0008] 在一些实施例中，整体外壳包括由单个铸件(casting)形成的外壳。这样的单个铸件可以是，例如，铝铸件。散热装置可包括多个横向定向的散热叶片。可将LED模块安装到具有导热的环氧树脂(heat conducting epoxy)的猫准平台上,这些猫准平台被连接到散热装置，从而在LED模块和散热装置之间提供了导热路径。
[0009] 在进一步的实施例中，夕卜壳进一步包括光学隔间(optical compartment),其位于该外壳的凹进处，与电气隔间相邻。瞄准平台可被放置在光学隔间内的多个不同的平面上。保护性透镜可被安装到外壳上以将光学隔间包围起来。在一些实施例中，这些保护性透镜包括被配置成与光学隔间内的多个平面基本平行的多个表面。
附图说明
[0010] 图1是一个示范性实施例的高架灯具组件的立体顶视图；
[0011] 图2是一个示范性实施例的高架灯具组件的立体底视图；
[0012] 图3是移除保护性底部透镜的一个示范性实施例的高架灯具组件的立体底视图；
[0013] 图4是一个示范性实施例的高架灯具组件的顶视图；
[0014] 图5是一个示范性实施例的高架灯具组件的侧视图；
[0015] 图6是一个示范性实施例的具有外部装饰板的高架灯具组件的顶视图；
[0016] 图7是一个示范性实施例的具有外部装饰板的高架灯具组件的侧视图；
[0017] 图8是一个示范性实施例的具有外部设备板的高架灯具组件的立体顶视图。
具体实施方式
[0018] 在许多街道照明应用中，都使用了高架灯具组件以向道路表面提供照明，在许多情况下，沿着相邻的步行道和/或自行车道提供照明。高架街灯形成了多种不同的配置，一种常用的配置被称为“蛇头型”，并且被本领域技术人员广为熟知。传统的“蛇头型”照明器典型地包括外壳、反射镜、光源(通常为金属卤化物灯)和透镜。外壳被安装到桅杆臂(mastarm)上，然后桅杆臂被安装到放置在要照明的区域中的灯柱上。
[0019] 利用基于发光二极管(LED)的照明设备的优点，使用LED模块可以产生相对高强度的光输出，使用LED模块的灯具组件构造是期望的。这是因为基于LED的灯具组件能够产生可与金属卤化物灯具或其它传统光源相比拟的光输出，同时仅消耗了小部分的电能，而且在需要更换之前具有明显更长的寿命。据此，虽然其通常具有较高的前期成本，但是与使用传统光源的灯具组件相比，基于LED的灯具组件的总寿命成本可被大大减少。将传统光源升级成LED的一个潜在的方法是，用容纳有LED的可改进的组件来替换反射镜、灯具和透镜，并使这些LED能够散热、安装LED瞄准光学元件和LED电源，并且还要提供保护性外部透镜。这种更换传统光源的系统在期望保留现有外壳的情况下具有很高的价值。在被认为更换外壳更有利的情况下，本文中提供的实施例具有若干显著的优点。在一些情况下，某些实施例所提供的优点可超越保留旧的现有外壳的需要或期望。
[0020] 在一些示范性实施例中，整体外壳包括具有以下六个主要功能的单个铸件:(I)用于外壳本身的机械安装，(2)用于电部件和连接件的保护，(3)热控制，(4)用于LED的瞄准平台，(5)用于LED和它们个体透镜的保护，以及(6)用于提供安装装饰性遮盖物或“外皮(skins)”以适应不同的审美要求。将所有这些功能组合在单个铸件中在照明器的制造及其安装设施方面都提供了成本上的优势。[0021] 现参考图1至图5,讨论改进组件的示范性实施例。该实施例中的组件包括在铸件2后部设置有开口 I的机械安装架。机械安装架I的大小被制成可通过使用通用的滑扣(slipfitter)来容纳标准桅杆臂。在另一个实施例中，后段被再次分割，使得机械安装部分与电气部分分隔开，以便提供外界环境保护。
[0022] 对于电气部件和连接的外界环境保护是通过由门4密封的隔间3提供的。门4可被转动打开以提供与其中的电部件的电接入。在该实施例中，可通过铸入到铸件2中的散热叶片5提供热控制。铸件2可由任意适合的材料构成，并且，在一个实施例中可以使用铝合金。在其它实施例中，铸件2的材料可以是一些其它金属、合金、聚合物，或者提供足够的强度和导热性的合成材料。在示范性实施例中，叶片5被定向成沿着外壳的长轴，与安装区I和电部件3相接，并为光学隔间6提供机械支撑。在该示范性实施例中，在电气隔间3和光学隔间6之间的适当位置处铸有通风孔或通道7，以允许气流对流，以便增强光源(诸如LED)所产生的热量的去除，并由此保持光源处于相对凉爽的操作温度下，以便增强它们的流明输出和延长它们的工作寿命。
[0023] 在该示范性实施例中，散热叶片8以线性方式沿外壳长度方向排列。在另一个实施例中，叶片8沿着外壳中心的最长长度排列，同时沿着光学部分6的侧面的叶片被定向成与中心的叶片正交，以便促进水分流出以及碎屑清除。在另一个实施例中，叶片以光学隔间6的中心上或中心附近径向辐射的方式被定向，这些叶片在光学隔间6和电气隔间4之间沿长度方向排列。在进一步的实施例中，这些叶片被定向成其它的配置，诸如以上所述方式的组合。
[0024] 特别参考图3，用于光源的瞄准平台9被铸造到容纳LED的光学部分6中。在该实施例中，这些光源为LED 10，LED是在本领域中所熟知的，并且具有一个或多个LED发光元件以及具有提供期望输出光束的透镜形式的相关联的光学元件。瞄准平台9用于和每一个LED上的透镜一起将LED 10定向成能够准确引导每一个LED 10的光输出，以便在地面上最佳地实现所需的发光模式。该实施例中的瞄准平台9与散热叶片8是同一铸件上的两部分，并且提供从瞄准平台9到外部空气的更强的热耦合。LED 10典型地被安装在导热的印制电路板(PCB) 11上，然后PCB 11被安装到瞄准平台9上，从而提供热控制，使得在LED10处生成的热从LED被传走。在一些实施例中，PCB 11可通过导热环氧树脂被安装到瞄准平台9上，另外，也可以通过一个或多个螺钉、铆钉，或其它适宜的物理连接器被安装。
[0025] 覆盖光学隔间6的透镜12 (图2)为LED 10和它们的各个透镜提供了外界环境保护。在该实施例中的透镜12是凹进式的，并被配置成具有与瞄准平台9相对应的凹进表面。但是应该理解的是，透镜12也可具有其它配置，并且根据实际应用的需要，可以是平坦的、凹进的或者伸出的。在图1至图5的实施例中，在整体外壳上铸有凹进，用于容纳透镜
12。图1至图5的实施例还包括标准的光电池14，其提供了控制LED 10的照明时所使用的外部周围环境光线的指示。
[0026] 在图1至图5的实施例中，整体铸件具有在美学上令人愉悦的时尚造型，这样，它可被安装在上一代蛇头型照明器所放置的地方。但是，因为审美要求可能迥然不同，所以其它实施例提供了外部装饰板或“外皮”13，例如在图6至图8中的实施例所示。这些外皮13可被制作成与铸件的外形匹配、与另一个蛇头型灯的外形匹配，或者被制作成看起来适合该照明的特定使用者的几乎任意形状。[0027] 这些外皮13可由金属、聚合物、木材、组合物或一些其它的材料或材料的组合制成。在图6至图8的示范性实施例中，由外皮结构提供通风，以便持续允许自然的空气对流以提供冷却。这些外皮可以具有审美上所需要的任意颜色。
[0028] 这样的外皮13可以是无源的(如图5至8的实施例)，或者它们可以是具有例如镶嵌或者以其它方式安装有装饰灯的“有源外皮”。在一个实施例中，LED可被构建在外皮之内，并可以被点亮作为装饰性的圣诞或其它节日的灯光。其它实施例提供了控制电子元件以按照不同的模式点亮这些LED。在一个实施例中，外部的外皮LED是包括红色、绿色和蓝色LED的组合的RGB LED，通常在单个包装中，使得可以显示出接近彩虹的任意的颜色。电子隔间3内的电子元件可被编程成以期望的方式照亮有源外皮，并可包括通过在电子隔间3中的开关选择预先设定的模式。在这样的实施例中，使用者可简单地进入电子隔间并选择所期望的设置。在另一个实施例中，电子隔间中的电子元件包括通信端口，该通信端口可向提供用于控制照明器的光线输出的指令的外部源发送和/或从外部源接收通信。该通信端口可包括无线收发机，和/或任意适宜的物理连接。
[0029] 在另一个实施例中，可在有源外皮上显示消息。这些消息可以是交通警报、天气状况更新、广告或其它信息，其可通过无线或有线连接进行通信。这些消息的显示可被设置为用于市政当局或组织机构控制照明器的收入来源。在其它实施例中，有源外皮可包括被安装成并且目的在于为，例如，道路附近的人行道，提供照明或补充照明的LED。
[0030] 现参考图9，描述在电气隔间内的电模块20的框图说明。该电模块与功率输入互联，并包括电源，例如在本领域中熟知的而在图9中未示出的电源。在该实施例中，控制模块25执行对照明器组件中的LED模块进行控制和操作的功能。控制模块25可包括检测环境光的光电池，诸如以上所描述的光电池14。在本实例中包括控制接口 30，该控制接口 30包括通往接收器模块35和天线40的接口，以及通往/来自诸如串联端口的接口连接的接口。不同实施例的接收器模块35可使用众多不同的无线协议中的任意一种进行操作，诸如，IEEE 801.11、蓝牙(Bluetooth)和 / 或任意蜂窝通信协议(cellular protocols)。位于外壳中的主LED 45，以及诸如在有源外皮上的任何辅助LED50都由控制模块25控制。因此，使用者可对电模块重新编程，以依据程序激活LED，该程序可通过控制接口加载到该模块。
[0031] 上述内容仅是作为例子说明了本发明的原理。此外，由于对于那些本领域技术人员来说容易理解还会出现许多的变形和改变，所以不应将本发明限制在所示出并进行说明的特定的构造和操作，并且据此，所有适宜的变形和等价物都可被诉诸于落入了本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种高架街道照明设备，包括: 整体外壳，其包括机械安装结构、电气隔间；多个散热装置；以及多个瞄准平台； 多个发光二极管(LED)模块，分别被安装到瞄准平台上；以及 控制模块，其位于所述电气隔间内，并被耦接到所述LED模块上，并且被配置成控制对所述LED模块的操作。
2.按权利要求1所述的设备，进一步包括: 被安装到所述整体外壳上的装饰性遮盖物。
3.按权利要求2所述的设备，其中，所述装饰性遮盖物包括一个或多个被耦接到所述控制模块上的辅助发光二极管，并且其中，所述控制模块进一步配置成控制对所述辅助发光二极管的操作。
4.按权利要求3所述的设备，其中，所述控制模块被配置成被编程以使得所述辅助发光二极管以预定的顺序被激活和去激活。权利要求3所述的设备，进一步包括控制器接口，其被耦接至所述控制模块并用于接收用于所述控制模块的编程指令。
5.按权利要求4所述的设备，其中，所述控制器接口用于经由无线通信接口接收编程指令。
6.按权利要求1所述的设备,其中,所述整体外壳包括由单个铸件形成的外壳。
7.按权利要求6所述的设备，其中，所述单个铸件为铝铸件。
8.按权利要求1所述的设备，其中，所述散热装置包括多个横向定向的散热叶片。
9.按权利要求1所述的设备，其中，所述LED模块被安装到具有导热的环氧树脂的所述瞄准平台上。
10.按权利要求9所述的设备，其中，所述瞄准平台被连接到所述散热装置，从而在所述LED模块和所述散热装置之间提供导热路径。
11.按权利要求1所述的设备，其中，所述外壳进一步包括位于所述外壳的凹进处与所述电气隔间相邻的光学隔间，并且其中，所述瞄准平台被放置在所述光学隔间内的多个不同平面上。
12.按权利要求11所述的设备，进一步包括被安装到所述外壳上以包围所述光学隔间的保护性透镜。
13.按权利要求12所述的设备，其中，所述保护性透镜包括被配置成与所述光学隔间内的所述多个平面基本平行的多个表面。
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