CN104221073A - 改进的节能型混合照明标志装置 - Google Patents

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Abstract

一种可在高环境光环境和低环境光环境中运行的照明标志装置包括可在高环境光环境中运行的第一光源(30)和可在低环境光环境中运行的第二光源(26)。所述照明标志装置还包括检测相关环境光环境阈值的装置和在所述第一光源(30)和第二光源(26)间进行操作切换的装置。

Description

改进的节能型混合照明标志装置
技术领域
本发明涉及一种可在高环境光和低环境光环境中运行的照明标志装置，以及通过举例涉及一种标志灯模块，如交通信号灯模块。
背景技术
当前采用发光二极管交通信号灯模块取代白炽灯交通信号灯模块。能效是取代的理由。一个标准的白炽灯交通信号灯模块在发光时大约消耗80W至120W的电能，而发光二极管交通信号灯模块仅消耗20W至30W的电能。另外，发光二极管交通信号灯模块的使用寿命较长，并且需要较少的日常维修。
各类出版物中公开了关于发光二极管交通信号灯模块的现有技术，包括：1995年11月ESource的《技术更新》第1-16页以及1994年E Source出版物第13.1-13.2.2部分。这里公开的发光二极管交通信号灯模块1包括垂直或水平排列的至少3个圆形交通灯信号灯(红色、黄色和绿色)，并且还包括被保护的方向指示灯(红色箭头、绿色箭头)(见图1a、图1b、图1c——现有技术)。各交通信号灯由排列成圆形或箭头形图案4的发光二极管灯组5构成。。该现有技术阐明了与白炽灯交通信号灯相比，发光二极管交通信号灯模块具有耗电量低和使用寿命长的优点。该现有技术公开了将多个不同颜色的发光二极管安装在各种图案的不同印刷电路板上。需要指出的是三个主要交通信号灯(停、行、等一等)需要红色发光二极管圆形阵列、绿色发光二极管圆形阵列和黄色发光二极管圆形阵列的三种不同的圆形阵列。
专利号为4,857,920的美国专利(Kataoka等人)公开了一种交通信号灯，包括两个或多个半导体薄膜电致发光板7、8，如一个叠在另一个上面的绿色和红色电致发光板。该现有技术涉及制造单个交通信号灯，这种交通信号灯将根据电压是否被施加于一个或两个薄膜电致发光元件发出三种不同的颜色(见图2a、图2b、图2c、图2d——现有技术)。该现有技术阐明了具有耗电量更低、维护更少以及在单镜头交通信号灯中提供三种交通信号(红色、绿色和黄色)的优点。应指出，该现有技术似乎并未公开一种告知色盲者当前正被激活的交通信号灯(停、行、等一等)的方法。
专利号为6,054,932的美国专利(Gartner等人)公开了一种提供至少三种信号(停、行、等一等)的单个发光二极管交通信号灯。该交通信号灯包括安装在单个印刷电路板15上的多个不同颜色的发光二极管16。标志包括4种同心发光二极管(有时重叠)图案：八边形、第二个八边形、圆形和三角形(见图3a、图3b、图3c、图3d——现有技术)。将不同颜色的发光二极管17、19、20以各种组合的形式放置在同心形状的重叠区域。使用合适的电源和开关使各发光二极管通电，以此激活和控制不同的交通信号灯(如停、行、等一等)。该现有技术阐明了在单镜头交通信号灯中提供至少三种交通信号(停、行、等一等)的优点。
在1995年11月E Source《技术更新》第1-16页、1994年E Source出版物第13.1-13.2.2部分以及美国专利6,054,932(Gartner等人)所述的现有技术中，第一个局限是白天和夜间耗电量相同。这些现有技术的第二个局限是夜间光污染十分严重。这些现有技术的第三个局限是交通信号灯产生极明显且危险的眩光，在夜间这可能使驾驶员和行人失去方向感。
在美国专利4,857,920(Kataoka等人)公开的现有技术中，主要局限在于日间运行。薄膜电致发光板没有产生足够在日间照明条件下可以看得见的光。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提供一种对所属领域的技术人员并不显而易见的改进的照明标志装置克服现有技术的缺点和局限。本发明公开了显著减少夜间耗电量、夜间光污染、危险夜间眩光和具有更长使用寿命的照明标志装置，例如交通信号灯模块。
本发明提供了一种可在高环境光环境和低环境光环境下运行的照明标志装置，包括可在高环境光环境中运行的第一光源、可在低环境光环境中运行的第二光源、检测相关环境光环境阈值的装置和在第一光源和第二光源间进行操作切换的装置。本发明的主要优点在于，所述标志装置在夜间或低环境光环境中(例如隧道中)消耗更少的电能。
优选地，可在高环境光环境中运行的第一光源是三维照明装置，可在低环境光环境中运行的第二光源是平面或薄膜二维照明装置。
有利地，三维照明装置包括至少一个白炽灯泡、一根发光二极管或一条光纤。
方便地，平面或薄膜二维照明装置包括至少一层无机电致发光材料、有机电致发光材料、发光等离子体或发光晶体。
理想地，照明标志装置包括第一电源和第一光源安装于其上的第一刚性或柔性基板以及连接第一电源与第一刚性或柔性基板的装置；第二电源和第二刚性或柔性基板(包括至少一层绝缘材料、至少一层导电材料、至少一层平面发光材料、所述第二刚性或柔性基板中的至少一个光阑)以及连接第二电源与第二刚性或柔性基板的装置；因此，将第二刚性或柔性基板置于第一刚性或柔性基板上时，第一光源穿过第二刚性或柔性基板中的光阑。
优选地，第一刚性或柔性基板和第二刚性或柔性基板组合在一个刚性或柔性基板中，和/或第一电源和第二电源组合在一个电源中。
照明标志装置可包括第一透明或半透明绝缘层、第一透明或半透明导电层、第二透明或半透明绝缘层，透明、半透明或不透明发光材料层、第一透明、半透明或不透明绝缘层、第一透明、半透明或不透明导电层和第二透明、半透明或不透明绝缘层，这些层连接在一起形成堆叠结构，从而在两个导电层间施加电压时提供一个平面发光面。
理想地，照明标志装置包括容纳已装配部件的外壳，以及可选地位于所述装置至少一侧并与外壳形成密封的透明或半透明透镜。
有利地，检测相关环境光环境阈值的装置包括环境光传感器。
方便地，在第一光源和第二光源间进行操作切换的装置包括电源可接收的有线或无线信号装置。
优选地，第二光源包括相对第一光源偏移的多个第二光源。
照明标志装置包括独立于任何其他单个第一和/或第二光源打开和关闭任何一个单个第一和/或第二光源的装置。
本发明的照明标志装置可体现为交通信号灯、可变消息/信息标志或在不同环境光环境中运行的任何其他同等标志。
附图说明
在与上文所述文件一同考虑时，现有技术如附图(图1至图3)所示。
合并图4和随后图纸以组成本发明说明书的一部分，仅通过举例已经结合描述说明本发明的实施例，从而解释和阐明本发明的原理。在附图中；
图4a和4b为本发明第一实施例的分解图。
图4c为本发明第一实施例的等距视图。
图4d为本发明第一实施例的正视图。
图5为本发明第一实施例的另一实例。
图6为本发明第一实施例的另一实例。
图7和8为本发明的第二实施例。
具体实施方式
参考图4a至图6，通过提供一种照明标志装置(例如交通信号灯)实现本发明的上述目的以及其他目的，其中照明标志装置包括印刷电路基板22、透明、半透明或不透明绝缘层23(包含多个放置在印刷电路基板22上的光阑)、透明、半透明或不透明导体层24(包含多个放置在绝缘层23上的光阑)、透明、半透明或不透明绝缘层25(包含多个放置在导体层24上的光阑)、发光材料层26(包含多个放置在绝缘层25上的光阑)、透明或半透明绝缘层27(包含多个放置在发光材料层26上的光阑)、透明或半透明导体层28(包含多个放置在绝缘层27上的光阑)以及透明或半透明绝缘层29(包含多个放置在导体层28上面的光阑)。绝缘层23、导体层24、绝缘层25、发光材料层26、绝缘层27、导体层28和绝缘层29通过使各层上的光阑同心的方式堆叠。在所述导体层24和28之间施加电压时，该堆叠结构形成一个平面发光面。在印刷电路基板22上安装一组发光二极管30，从而使发光二极管30中的各发光二极管穿过平面发光面的光阑，如图4b所示。照明标志装置还包括一个容纳组装好的印刷电路基板32的外壳21，以及可选地包括一个前端透明透镜31，其中，该前端透明透镜31与外壳21形成密封，从而构成完整的照明标志装置(图4c)。
外壳21还包含连至合适的电源的合适的环境亮度级传感器，其中，所述电源能够提供电力照亮发光二极管阵列和/或平面发光面。在高于预定环境亮度级(通过环境亮度级传感器测量)的情况下，电源将为发光二极管阵列供电；而在低于预定环境亮度级的情况下，电源将为平面发光面供电。由于平面发光面为夜间使用光源并且平面发光面消耗的电力仅占发光二极管阵列(其为日间使用光源)所消耗电力的一小部分(大约5％)，因此可通过本发明达到显著的节能效果。另外，由于平面发光面为夜间使用光源，因此产生的光污染和眩光将大大减少，这是本发明的优选实施例。并且，由于发光二极管阵列当前仅在白天激活，因此照明标志装置的使用寿命将大约延长一倍。
第二实施例如图7a、7b、8a、8b和8c所示。第二实施例中的部件与第一实施例中的部件类似，采用相同的数字表示。
通过提供一种照明标志装置(例如交通信号)实现本发明的上述目的以及其他目的，其中所述照明标志装置包括印刷电路基板22、透明、半透明或不透明绝缘层23(包含多个放置在印刷电路基板22上的光阑)、由放置在绝缘层23上的一系列互连圆形透明、半透明或不透明导体组成的导体层55、透明、半透明或不透明绝缘层25(包含多个放置在导体层55上的光阑)、由放置在绝缘层25上的一系列发光材料圆形绝缘元件组成的发光材料层54、透明或半透明绝缘层27(包含多个放置在发光材料层54上的光阑)、由放置在绝缘层27上的一系列互连圆形透明或半透明导体组成的导体层56以及透明或半透明的绝缘层29(包含多个放置在导体层56上的光阑)。
绝缘层23、导体层55、绝缘层25、发光材料层54、绝缘层27、导体层56和绝缘层29通过使绝缘层23、绝缘层25、绝缘层27和绝缘层29上的光阑同心，以及使导体层55和56中的互连圆形导体以及发光材料层54中的圆形绝缘元件同样同心但偏离绝缘层23、绝缘层25、绝缘层27和绝缘层29中的光阑(如图8b所示)的方式堆叠。当在导体层55和56之间施加电压时，该堆叠结构形成一种绝缘平面圆形发光元件偏离绝缘层23、绝缘层25、绝缘层27和绝缘层29中光阑的图案。通过在导体层55和56之间选择性地施加电压，可单独或全体照亮发光材料层54中任意或所有圆形绝缘元件，从而显示如图8c(右侧图)所示的可变信息，其中图8c显示了字母数字符号“A”。在印刷电路基板22上安装一组发光二极管30，从而使发光二极管30中的各发光二极管穿过层23、25、27、29中的光阑，这排发光二极管能够被单独或全部照亮，从而显示如图8c(右侧图)所示的可变信息，其中图8c显示了字母数字符号“A”。照明标志装置还包括一个容纳组装好的印刷电路基板的外壳21以及可选地包括一个前端透明透镜31，其中该前端透明透镜31与外壳21形成密封，从而形成所述照明标志装置(图7b)。
外壳21还包含连至合适的电源的合适的环境亮度级传感器，其中所述电源能够提供电力来照亮发光二极管阵列和/或平面发光元件阵列。在高于预定环境亮度级(通过环境亮度级传感器测量)的情况下，电源将为发光二极管阵列供电；而在低于预定环境亮度级的情况下，电源将为平面发光元件阵列供电。由于平面发光元件阵列为夜间使用光源并且平面发光元件阵列消耗的电力仅占发光二极管阵列(其为日间使用光源)所消耗电力的一小部分，因此可通过本发明达到显著的节能效果。另外，由于平面发光元件阵列为夜间使用光源，因此产生的光污染和眩光将大大减少。这是本发明的第二实施例。并且，由于发光二极管阵列当前仅在白天激活，因此所述照明标志装置的使用寿命将大约延长一倍。
应理解本发明不限于本文中仅通过举例描述的具体细节，可在不背离所附权利要求限定的本发明范围内进行各种修改和变更。

Claims (14)

1.一种可在高环境光环境和低环境光环境中运行的照明标志装置，包括可在高环境光环境中运行的第一光源、可在低环境光环境中运行的第二光源、检测相关环境光环境阈值的装置和在所述第一光源和第二光源间进行操作切换的装置。
2.根据权利要求1所述的照明标志装置，其中所述可在高环境光环境中运行的第一光源是三维照明装置，所述可在低环境光环境中运行的第二光源是平面或薄膜二维照明装置。
3.根据权利要求2所述的照明标志装置，其中所述三维照明装置包括至少一个白炽灯泡、一根发光二极管或一条光纤。
4.根据权利要求2所述的照明标志装置，其中所述平面或薄膜二维照明装置包括至少一层无机电致发光材料、有机电致发光材料、发光等离子体或发光晶体。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的照明标志装置，包括第一电源和所述第一光源安装于其上的第一刚性或柔性基板以及连接所述第一电源与所述第一刚性或柔性基板的装置；第二电源和第二刚性或柔性基板(包括至少一层绝缘材料、至少一层导电材料和至少一层平面发光材料、所述第二刚性或柔性基板中至少一个光阑)以及连接所述第二电源与所述第二刚性或柔性基板的装置；因此，将所述第二刚性或柔性基板置于所述第一刚性或柔性基板上时，所述第一光源穿过所述第二刚性或柔性基板中的光阑。
6.根据权利要求5所述的照明标志装置，所述第一刚性或柔性基板和所述第二刚性或柔性基板组合在一个刚性或柔性基板中，和/或所述第一电源和所述第二电源组合在一个电源中。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的照明标志装置，包括第一透明或半透明绝缘层，第一透明或半透明导电层，第二透明或半透明绝缘层，一个透明、半透明或不透明发光材料层，第一透明、半透明或不透明绝缘层，第一透明、半透明或不透明导电层，第二透明、半透明或不透明绝缘层，这些层连接在一起形成堆叠结构，从而在所述两个导电层间施加电压时提供一个平面发光面。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，包括容纳所述组装部件的外壳以及可选地位于所述装置至少一侧并与外壳形成密封的透明或半透明透镜。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，其中所述检测相关环境光环境阈值的装置包括环境光传感器。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，其中在所述第一和第二光源间进行操作切换的所述装置包括电源可接收的有线或无线信号装置。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，其中所述第二光源包括相对所述第一光源偏移的多个第二光源。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，包括独立于任何其他单个第一和/或第二光源打开和关闭任何一个所述单个第一和/或第二光源的装置。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，其中所述标志装置包括交通信号灯。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的照明标志装置，其中所述标志装置包括可变消息/信息标志。
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