CN103814250B - 用于集成照明铺路封装结构的系统和方法和该结构的用途 - Google Patents

Abstract

一种用于走道或车道的内部照明封装被提供了。内部照明封装包括将太阳光转换成存储在充电电池中的电的太阳能板。当通过环境光传感器检测到低光环境时，控制电路从充电电池提供电力到LED。另外，内部照明封装包括具有永久安装的部分和可拆除部分的两件式预制砌块系统。

Description

用于集成照明铺路封装结构的系统和方法和该结构的用途

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月10日提交的题为“Internally Illuminated Walkway andDriveway Paving Enclosure with Secondary Base and Method of Construction andInstallation”的美国临时申请No.61/464,798的权益。

技术领域

本发明总体上涉及用于走道或车道的发光装置。更具体地，本发明涉及用于走道或车道的太阳能照明系统。

当前，许多走道和车道表面由石头或砖构成，它们统称为铺路块或铺路石。在许多情况下，地产拥有者或建筑商或独立的自己动手型业主，可能选择铺路块（Paver）结构，以实现其提供的视觉特征，或作为根据气候和地域决定的材料，或基于成本选择。这种类型的表面也称为鹅卵石状表面，这是个很多年前使用的术语。就像通常的砖或石头墙壁可能是堆叠的多个砖并且将它们用砂浆或砂石材料一体地附连在竖直平面中，铺路块表面以类似方式构造在水平平面中，其基部以台阶或倾斜方式抵接于多重砖或石头。这种类型的表面通常被认为是永久性结构，这可以从它们被构建后了几十年以后仍存在鹅卵石状表面的长寿命就能看出。在北方气候下，存在低温和地面霜，铺路设施在典型制造中使用松散的砂产品，以便能保持等级和石头互锁，同时承受从冻结到融化周期的地面运动。在几乎或完全不需要考虑霜冻的南方温度区域，可使用混凝土和砂浆型产品安装铺路块。对于任何一种建造方法，都难以、也不建议试图拆下和更换位于阵列中的单个砖。并且，由于这些结构因其所用材料而被认为是永久性的，因此通常也不会拆下和/或更换单个砖元件，除非存在损坏且必须维修。

典型的铺路块结构包括砖，砖要么是切割的天然岩块和石头，要么是砖形式的窑烧制陶块，要么是人工制成的混凝土砖和石材。存在一些标准尺寸作为规格，然而，许多客户定制风格和形状也容易提供。

发明内容

本发明的实施例中的一个或多个提供了一种用于走道或车道的内部照明封装。内部照明封装包括将太阳光转换成存储在充电电池中的电的太阳能板，当通过环境光传感器检测到低光环境时，控制电路从充电电池提供电力到LED。另外，内部照明封装包括具有永久安装的部分和可拆除部分的两件式预制砌块（placesetter）系统。

附图说明

图1示意出根据本发明的优选实施例的内部照明封装的分解图。

图2示意出安装在主基部中的顶部子框架。

图3示意出顶部子框架被安装在主基部内并且主顶部也安装在主基部内的内部照明封装。

图4-5示意出预制砌块。

图6示意出安装在形成走道的铺路石组合中的多个预制砌块。

图7示意出，在安装到走道中之后，预制砌块顶部从预制砌块基部拆除并且用内部照明封装替换。

图8示意出内部照明封装正被安装到预制砌块基部内。

图9示意出安装在形成走道的一部分的预制砌块基部中的内部照明封装。

图10示意出被供电的内部照明封装的可选实施例。

图11示意出内部照明封装的可选实施例。

图12示意出被制备好用于初始运输至用户的主基部的实施例。

具体实施方式

图1示意出根据本发明的优选实施例的内部照明封装100的分解图。内部照明封装100包括主基部110，主顶部120，顶部子框架130，LED发光元件140，控制电路150，充电电池160，环境光传感器170和太阳能电池180。

如下面进一步示意出的，太阳能电池180被连接到对LED发光元件140，环境光传感器，和控制电路150供电的充电电池160。控制电路150还从环境光传感器170接收关于环境光等级的信号。

而且，如下面进一步示意出的，顶部子框架130的外部边缘132，134可被定位到主基部110的固持边缘112，114内侧，以将顶部子框架130安装在主基部110内。另外，一旦顶部子框架130已经安装在主基部110内，主顶部120的外部边缘122，124适配于主基部110的固持边缘112，114周围，以将主顶部120安装于主基部110内。

操作中，如下面进一步描述的，内部照明封装100可被安装为走道中的一个铺路石。一旦被安装后，在日间，太阳光穿过优选光学透明的并且至少是半透明的主顶部120。然后，太阳光入射到太阳能电池180上，在这里，太阳光被转换为电能。生成的电被传递到存储电的充电电池160。

在日间，太阳能电池180持续将太阳光转换为电并且电持续被存储。在某一时刻，环境光传感器170检测到环境光减少并且将检测结果传递给控制电路150。当控制电路150接收到环境光减少的指示时，例如当傍晚来临时，控制电路致使电力从充电电池160流向LED发光元件140。

LED发光元件140被定位于内部照明封装100的侧边附近，如图1中所示。一旦LED发光元件140被启动，发光元件产生的光在主顶部内部周围反射和折射并且光的一部分穿过主顶部显露出来。从主顶部120显现出来的那一部分光照亮主顶部和周围的铺地砖，使得包括内部照明封装100的走道被充分照亮。

请注意图1示意出顶部子框架130的仰视图，以及主基部110和主顶部120的俯视图。

另外，请注意控制电路150可管控电池的充电和放电。例如，控制电路150可监控充电电池160。如果控制电路150检测到充电电池被完全充满，控制电路150可致使太阳能板停止对充电电池160供电。

另外，控制电路150可基于光传感器数值管控LED的开关周期。例如，除简单地通过对LED供电而打开或关闭LED之外，控制电路150可选择基于环境光读数而周期变化LED的开和关。例如，如果环境光读数比日间特有的指示暗，但不完全像夜间一样黑，控制电路150可以以初始小占空系数周期变化LED的开和关并且随着检测到增加的暗度而增大占空系数。

可选地，通过在检测到第一等级的暗度时提供第一等级的功率到LED，并且然后在检测到更暗的第二等级的暗度时提供第二更高等级的功率到LED，控制电路150可提供可变等级的光。

可选地，控制电路150可根据所检测到的环境光状况选择激活比全部可用LED少的LED。例如，在第一等级的环境光下，控制电路150可选择对六个LED中的两个供电。在下一更暗的光等级下，四个LED可被采用。最后，在夜间，所有六个LED可被供电。

另外，上述的变化LED的照明控制策略对LED提供不同的功率等级，并且仅照亮可用LED中的子集，这可全部由控制电路150一起提供。

图2示意出安装在主基部110中的顶部子框架130。如图2中所示，顶部子框架130已经引入主基部110中，使得顶部子框架130的外部边缘132，134被定位在主基部110的固持边缘112，114内。

另外，图2示意出顶部子框架130的俯视图，示出了环境光传感器170和太阳能电池180。

另外，图2示意出了顶部内部光学元件290。顶部内部光学元件290优选是光学透明的或至少半透明的元件，其具有断续的表面粗糙化部，用于增加来自LED140的光的折射和和散射。

图3示意出顶部子框架130被安装在主基部110中并且主顶部120也被安装在主基部110中的内部照明封装100。如图3所示，主顶部120安装在主基部110的上边缘上方和周围，以形成用于内部照明封装110的盖。

另外，安装后，主顶部120的最下部分靠在设置于主基部110上的唇部310上时。这提供围绕主基部110的周边的优选防水分泄露的密封部330。

图4-5示意出预制砌块400。预制砌块400包括预制砌块基部420和预制砌块顶部430。操作中，预制砌块顶部430安装在预制砌块基部420上方以形成预制砌块400。更具体地，预制砌块顶部的外部周边的底部边缘被置于与预制砌块基部420的外部周边的顶部边缘相接触。另外，小突部444从预制砌块基部420向上伸出并且被接收在预制砌块顶部内。另外，预制砌块顶部上的凹槽445也搁靠在预制砌块基部420的中心突部446上。

预制砌块400被塑成与铺路石的大小尺寸，可与其他铺路石一起安装构成走道，如下面进一步示意出的。

另外，预制砌块400包括角落安装突片440。角落安装突片440优选被定位于邻近的铺路块下面以将预制砌块更牢固地固定在铺路石集合中。

图6示意出安装在形成走道600的铺路石的集合中的多个预制砌块400。图6还示出了砌砖610和砂基620。

如在图6中看到的，预制砌块400可以任何希望的图案安装在走道600中。预制砌块400与砌砖610类似地安装，除了角落安装突片440被定位于邻近的砌砖下面之外。

操作中，预制砌块400被设计成与所有其他砌砖610一样永久地设置于走道600中。更具体地，如下面进一步示意出的，在预制砌块400安装后，预制砌块顶部430可随后被移除并且用图1的内部照明封装100代替。然而，虽然预制砌块顶部被移除，但预制砌块基部420仍保持固定在砌砖的阵列中并且将内部照明封装100接收和锚固在走道600内。

图7示意出在安装到走道内之后预制砌块顶部430从预制砌块基部420移除并且用内部照明封装100代替。更具体地，在第一预制砌块位置710，看到预制砌块基部420保持固定在砌砖610中，而预制砌块顶部430已经被移除。

在第二预制砌块位置720，先前定位在预制砌块基部420上方的预制砌块顶部不见了，并且内部照明封装100被示出正在引入预制砌块基部420内。接着，预制砌块基部420与内部照明封装100的底部接合以将其保持为走道的一部分。

图8示意出内部照明封装100正在被安装到预制砌块基部420内。另外，如图8中所示，从预制砌块基部420向上伸出的小突部444接合内部照明封装100。而且，内部照明封装100通过预制砌块基部420的中心突部446支撑。

图9示意出形成走道910的一部分的安装在预制砌块基部420中的内部照明封装100。

图10示意出带有被通电的内部照明封装的可选实施例1000。更具体地，图10示出了砌砖1010，预制砌块基部420，电源线1020，和带电的内部照明封装。

虽然图1的内部照明封装100仅通过从其太阳能板接收的电供电，但在可选实施例中，内部照明封装可被供应来自外部单元优选直流电电源的电力。除从太阳能板接收的电之外，还可使用被提供的外部电力，或者可选地，太阳能板可被从内部照明封装移除并且电力只从外部提供。

可选地，对于充电电池来说，如果电力被排外性地从外部提供，所述充电电池可被移除。但是，在其他实施例中，外部电源可仅仅用于当太阳光不足时的附加充电电池。

外部电源可以是常规的电源，例如壁装插座，或者可以是诸如附加的更大的太阳能电池阵列的可选电源，例如。

图11示意出内部照明封装100的可选实施例。图11包括人造铺路石1110，圆柱形插件1120，底部凸缘1122，干涉突起1124，凹式卡口锁1126，密封的太阳能电池1130，凸式卡口锁1134，十字槽1140，和可透光顶部1150。

操作中，人造铺路石1110被制造成在其中心具有用于接收圆柱形插件1120的孔。在上面描述的实施例中，圆柱形插件1120是与预制砌块基部相当的，在于其被永久地设置于砌石中。圆柱形插件1120的底部凸缘1122与铺路石1110的底部边缘相互作用，使得圆柱形插件1120不完全进入铺路石。另外，干涉突起1124将圆柱形插件机械地锁定到铺路石内并且防止圆柱形插件旋转。

一旦圆柱形插件1120已经安装到铺路石1110内，密封的太阳能电池1130可被引入铺路石1110的顶部内并且因此引入圆柱形插件1120的内部。一旦密封的太阳能电池1130已经被引入圆柱形插件1120内，密封的太阳能电池1130的凸式卡口锁1134与圆柱形插件1120的凹式卡口锁1126相互作用以将密封的太阳能电池1130锁定在圆柱形插件1120内。

另外，密封的太阳能电池1130包括充电电池存储器和可使用如上面关于优选实施例所描述的环境光传感器或其它光传感器和开关打开和关闭的LED。而且，可透光顶部1150优选地包括定位于其下面以如上所述地将太阳光转换为电能的太阳能元件，以及环境光传感器。

而且，顶部优选地包括十字槽1140，或其它带槽形状，以便于旋转顶部从而移除该顶部，以提供通向密封的太阳能电池内部的通道。

图12示意出被制备好用于初始运输至用户的主基部110的实施例。如图12中所示，主基部110包括磁块1210和拉片1220。

操作中，主基部110被作为带有基于曝光量执行开关的电池的密封单元运输。如图12中所示，磁块优选地被胶粘（用具有拉片1220的胶带）到与内部磁力开关相邻安置的主基部110。当顾客安装发光元件时，它们移除拉片1220，胶带，和块1210从而使该单元起作用。

因此，本发明的一个或多个实施例包括具有用于走道或车道的铺路石或砖的形状和作用的内部照明用、通电照明装置，以及被集成到走道和车道以及其它建筑构造内用于从内部辅助发光和照明的产品。

另外，虽然如上所述，但很难并且不建议试图移除和替换阵列（matrix）内的单个砖。因为这些结构被考虑是永久性的，由于所使用的材料，通常不会移除和/或替换单个砖元件，除非有破坏而必须修补。然而，本发明的一个或多个实施例允许在不妨害单个砖阵列的情况下对内部照明封装进行重复替换，如果必要的话。

根据本发明的一个或多个实施例，即便对于临时观察者来说也是很显而易见地，在夜间，当刻意铺设在表面阵列内的铺路石被照亮时，用于走道的或者用于车道的表面的导航行走变得更容易和更安全。

在这里呈现的优选实施例是基于一种在选择性环境光条件下并且由被编程的传感器自动控制的对LED提供电力的集成式太阳能收集和电池存储方法。可选实施例包括直接连线的LED发光元件。

优选实施例中的集成式太阳能供电产品设想在铺路块表面意于是永久性的而当前可用的照明产品却不是永久性的基本事实。即使广告宣传为永久性的或寿命长的产品，但当前的太阳能发光产品的寿命也还具有许多技术限制，这是由太阳能收集器电池的基础构造、存储电池、电路或者所使用的一般封装材料所带来的。或许这些缺点中的许多或所有缺点可以用最高质量的材料来克服，但成本可能高得惊人。

因此，本发明的一个或多个实施例提供了一种可负担得起的用于户外设施的照明产品，但同时成功地实现了永久性部件和暂时性部件的正确集成。在这里，本发明的一个或多个实施例寻求引入一种被称为“预制砌块”的辅助（secondary）部件到主（primary）太阳能照明封装。预制砌块被制造成半永久性的，并且作为铺路块表面阵列的原始结构内的单体砖取代了其位置。预制砌块是包括顶部和我们称之为辅助基部的两件式组件。

在铺路块设计和安装中，预制砌块占据需要照明的位置。在完成安装之后，预制砌块的顶部部件可被移除，将辅助基部留下与石头阵列在一起。这允许主太阳能照明封装被附接到辅助基部，替换预制砌块顶部，并且变成阵列内的外观上是整体的石头。

然而，预制砌块辅助基部的可互换性便于在为了维修或替换而必须时对主太阳能照明封装进行拆除，同时不扰乱阵列结构。

本结构的可选实施例提供了一种锁定机构，由此从辅助基部上拆除需要安全锁钥。

本发明的优选实施例包括一种内部照明装置，其通过太阳能供电并且作为单独的无线光源发挥作用。利用光传感器，本单元被进行编程以基于环境光的亮度自动打开和关闭。可选的方法是通过环境光检测控制打开时刻，并且通过电子定时电路允许规定的打开持续时间。铺路块产品的可选实施例利用从本装置至中央电源例如家庭电路的连线。在家庭电路的情况下，在铺路装置外面可能需要附加的电力变压器。

因为本发明的预制砌块部件被作为表面阵列的永久性构件构造和安装，所以它还可以用在连续的混凝土或沥青表面中。事实上，浇铸或铺设的连续的走道或车道表面使得拆除和替换集成式发光部段完全不可能，除非采用本发明的一个或多个实施例的辅助永久性基部。

另外，沙子结构的一种可选项是还用沙子充填铺路块元件之间的相邻接缝。

预制砌块优选被设计为复制与其接合的特殊尺寸石头的尺寸和形状。由于铺路石的多种不同的标准尺寸，可采用多种不同尺寸的预制砌块与铺路块相匹配。

另外，在预制砌块基部的可选设计中，如果不需要或者存在干涉或者不希望存在，角落突片可被除去。

此外，本发明的实施例中的一个或多个提供了一种照明装置，其包括主基部壳体和光学透明的顶部壳体，它们被连接在一起形成密封且防水的封装，在所述封装内，容置着太阳能收集器，存储电池，带有电路的光传感器和发光二极管，其使得在外部环境光减少时发光并且在外部环境光充裕时不发光，以及光学透明的透镜，其带有断续的表面粗糙部，以允许从发光二极管发出的光以均匀的方式横过所述透镜表面进行投射并且被从所述透镜表面向外投射并且穿过所述光学透明的顶部壳体，所述密封且防水的封装具有位于主基部外面并且允许机械附接到所述主基部的辅助基部，所述辅助基部具有允许临时安装的顶部，藉此辅助顶部的移除允许所述主基部的机械附接，所述辅助基部用于为照明装置及其整体提供永久性安装的手段，由此便于主封装的拆除和替换，并且不损害总体设施的完整性。

另外，主照明封装被卡扣配合附接到辅助基部。另外，主封装从辅助基部的拆除通过专用的机械工具进行。另外，通过转动四分之一圈卡口锁，主照明封装被附接到辅助基部以及从辅助基部拆卸。另外，利用主顶部和主基部组件建立密封且防水的封装。

可选地，本发明的实施例中的一个或多个提供了一种封装在主顶部和主基部内的太阳能供电内部照明装置，并且所述装置具有外部可拆卸的辅助基部，该组件整个用于走道和车道表面中的照明目的，其具有与包括整体结构的元件类似的物理尺寸特征，并且成为建筑集中阵列内的整体部件，所述辅助基部部件允许永久性安装在所述表面元件阵列内，因此便于主照明封装的拆除和替换。

另外，由此主照明封装是内部照明的自供电式太阳能灯。另外，由此主照明封装是太阳能供电发光装置并且利用环境光传感器自动打开和关闭。另外，由此主照明封装是太阳能供电发光装置，利用环境光传感器自动打开和利用电子定时装置自动关闭。

此外，本发明的实施例中的一个或多个提供了一种辅助基部壳体，并且所述辅助基部允许附接辅助顶部，该组件复制特殊石头或砖的尺寸特征，并且可安装在多石结构中，复制典型石头在该结构中的位置，并且允许所述辅助基部的安装是永久性的而辅助顶部的附接是暂时性的，所述辅助顶部的拆除允许用可选的顶部来替换并且不改变或扰乱集合结构。

另外，辅助顶部被用内部照明发光封装替换。另外，内部照明发光封装是太阳能供电的。

而且，本发明的实施例中的一个或多个提供了一种复制在走道、车道或墙壁的结构中使用的砌块产品（masonry product）的尺寸和形状的互锁的基部和顶部封装，所述互锁的基部和顶部可被用作所述砌块结构内的单元式砌块产品的替代品，所述封装的顶部可在构建之后被移除，并且用可选的顶部替换，例如用具有发光元件的顶部替换。

另外，可选的顶部是内部照明太阳能供电发光装置。

此外，本发明的实施例中的一个或多个提供了一种内部照明太阳能供电发光封装，其具有一体的主基部和光学透明的主顶部，所述主基部和主顶部被密封在一起以提供防水的封装，并且所述主基部允许机械互锁装配到外部辅助基部，并且所述互锁组件的总体尺寸和形状复制在走道、车道或墙壁结构中使用的砌块产品的尺寸和形状，由此所述互锁组件可选择性替换该结构中的单体砌块部件，用于照明和装饰目的。

另外，互锁组件允许辅助基部的永久性安装，和内部照明太阳能供电发光封装的暂时性安装，所述内部照明太阳能供电发光封装可任意拆除和替换。

另外，本发明的一个或多个实施例提供了一种通用的内部照明走道/道路发光产品，其通过存储的太阳能自动运行，并且直接适配到其它标准结构的走道或道路或墙壁建筑元件的配置中。我们能够利用相同的缝隙进行照亮和收集太阳能的事实可能是独一无二的。我们具有沿着两个边缘的LED，它们利用穿过表面突起和中断处的折射，例如菲涅尔效应，穿过那一部分的表面投射光。

另外，本发明的一个或多个实施例提供了一种可替换的“预制砌块”部件。一些不良商贩将“发光太阳能产品”作为永久性安装在整体设施内而出售和安装，基于电池和太阳能板技术的限制，这是不正确的。在走道的使用寿命结束（几十年）之前，普通电池，太阳能电池和其它部件需要替换。在这些情况下，拆除和替换可能是及其困难的，因此上面提供的“预制砌块”方法是很大的进步。这还有助于在凹凸不平的安装过程中保护发光部件，因为保护性预制砌块盖在安装过后被移除，并且通过插入发光元件而进行替换。

另外，本发明的一个或多个实施例提供了一种成为设施内的一体式部件的产品，仅仅是墙壁、走道或道路中的另一砖块，典型地具有类似砖块尺寸，或者具有在特殊石头尺寸的几何图案中起作用的制造尺寸。

在优选（和可选的）实施例中要进一步注意的是“预制砌块”的底部部件可被改变以在不改变发光元件的情况下适应不同的石头厚度（例如深度）。这在例如我们具有近似4"x8"并且4"厚的通用铺路砖块的情况下尤其是这样，但是荷兰铺路块近似4"x8"x3"厚。通过仅仅修改预制砌块基部，我们可适应这两种铺路块型号。

另外，本发明的一个或多个实施例提供了在设施的几何设计内适配铺路石的尺寸和形状，以便模拟另一砖块。但是，可选实施例是基于更标准尺寸的发光元件，其在制造过程中被构造成砖块，也就是说，圆形通孔或另一形状的缝隙被制成在砖块内以接收预制砌块和太阳能发光元件。对于由浇铸混凝土产品而制成的铺路产品来说，这种缝隙可能很容易通过改变铸造工艺而制成在砖块内。另外，事后切削（钻削）穿过石头的圆孔也是非常可能的。在可选实施例中，“预制砌块”部件实质上成为在安装之前被从底部推到和机械附接到所形成的缝隙内的底部插件。根据要求，上发光元件可被附接，（螺钉，卡扣式，或其它方式）并且互连，或者如果不需要照明的话也可使用不发光的毛坯元件。

除在上面讨论的其中内部照明封装被包括作为走道或车道的一部分的实施例之外，内部照明封装也可被引入到其它建筑材料中。例如，内部照明封装可安装在砖墙内内侧表面或外侧表面上。可选地，内部照明封装可被包括在其它户外或户内结构中，特别是由砖制成的结构。例如，庭院中的砖或石头长椅可包括被内部照明封装替换的一个或多个砖块。另外，砖砌结构，建筑结构，或景观结构或墙也可包括一个或多个内部照明封装。

虽然已经示出并且描述了本发明的特殊元件，实施例，和应用，但应了解本发明不限制于上述，因为尤其在前述教导下本领域内的技术人员能够进行修改。因此，设想通过附属权利要求来覆盖这些修改并且包括落在本发明的实质和范围内的这些特征。

Claims (3)

1.一种在包括多个铺路石的铺路块结构中安装内部照明封装的方法，所述方法包括：

将预制砌块顶部接合到所述预制砌块基部以形成预制砌块组件，所述预制砌块基部包括安装突片并且限定出内部照明封装；

以将所述预制砌块基部的安装突片插入到相邻的铺路石下方的方式定位所述预制砌块组件；

从所述预制砌块基部移除所述预制砌块顶部；

将包括可透光盖、太阳能板、充电电池、环境光传感器、至少一个发光元件和控制电路的内部封装插入所述预制砌块基部的内部照明封装内；以及

将在所述内部封装上方延伸的主顶部接合到所述预制砌块基部。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在从所述预制砌块基部移除所述预制砌块顶部之前定位所述多个铺路石。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述太阳能板被定位成接收穿透所述可透光盖的光；

所述充电电池被电连接到所述太阳能板并且被配置用于接收和存储来自所述太阳能板的电力；

所述环境光传感器配置用于检测穿过所述可透光盖的光等级，当所述光等级低于预定阈值时，所述环境光传感器发射控制信号；

所述至少一个发光元件被配置用于当接收电力流动时发光；以及

所述控制电路被可操作地接合到所述充电电池、所述环境光传感器和所述至少一个发光元件，所述控制电路被配置用于当所述控制电路接收控制信号时允许电力从所述充电电池流向所述至少一个发光元件。