CN106062468A - 用于空间s/p比分布的材料和过程 - Google Patents

Abstract

公开了一种灯具，其具有属于至少两种类型的发出不同S/P比的光的多个光源。光源布置在灯具内使得灯具在使用时发出光束内的S/P比变化的光束。在一实施方式中，光束具有低S/P比的中央区域以及较高S/P比的周边区域。周边区域的S/P比可高达5或更高。在替代实施方式中，光束的中央区域具有相对高的S/P比，而周边区域具有较低S/P比。周边区域的S/P比可低至2或更低。该灯具尤其适合户外照明，例如街道照明。

Description

用于空间S/P比分布的材料和过程

本发明的背景

1.技术领域

本发明总体上涉及一种在中视照明条件下使用的灯具，更具体地涉及一种发出的改变S/P比的光束的灯具。

2.背景技术

用于中视照明条件的现有技术灯具，例如街灯，被设计成使功率消耗最小化。例如，钠蒸气放电灯和汞蒸气放电灯产生大约每瓦大约30至200流明(不计镇流器损失值)。具体而言，汞蒸气灯产生32-63lm/W；高压钠灯为40-140lm/W；而低压钠灯高达200lm/W。然而，尤其是在钠蒸气放电灯的情况下，暗视/明视(S/P)比较低。

人们逐渐认识到，在中视照明条件下，所测量的每瓦流是对灯性能的较差量度。按照定义，在中视照明条件下，眼睛视网膜内的视杆对整体视觉具有重要贡献。视杆对暗视光谱范围内的光最为敏感。对于中视照明条件下的最佳视觉锐度而言，发出的光的暗视部分相对于明视部分应较高。这导致了高S/P比。

如果高S/P比是设计用于中视照明条件的灯具的唯一考虑因素，则这种灯具将使用发出青色光谱范围内的光的光源。然而，人们习惯于认为青色光使人感到不悦。人们在心理上期望白色或橙色光，由于低S/P比所以白色或橙色光对于中视照明条件而言并非最佳。

US 2012/306382公开了一种包括光源和环境光传感器的灯具。该灯具可包括发出第一波长的光源和发出第二波长的光源。微控制器可在临界时间期间接通第二波长的光源，使得其发出的光与第一波长的光结合。

EP 2 019 250公开了一种街道照明装置，其包括多个LED光源和反射器结构。发出的光产生大体均匀的圆锥形图案。

US 2008/080178公开了一种能够很容易使沿车行道的人行道上的行人可见的照亮设备。该照亮设备以蓝绿色光照亮人行道，并且以绿红色光照亮车行道。该照亮设备产生的光束的颜色在与车行道的轴线垂直的方向上变化。

EP 2 515 030公开了一种照明设备，其包括用于主要在竖直向下的方向上发光的下部照射部分，以及用于比下部照射部分更水平地发光的上部照射部分。上部照射部分产生较小S/P比的光，以减少眩光。

WO 2006/132533公开了一种用于照亮表面的照明装置。该照明装置包括用于生成具有在500-550nm范围内的第一波长的光的固态光源，以及用于生成包括波长为560-610nm的光的固态光源。该照明装置设计成生成具有主波长的光，使得人眼的灵敏度由视杆支配。

US 2012/0287618公开了一种用于照亮人行道和车行道的照亮设备。人行道接收的光的S/P比大于车行道接收的光的S/P比。照亮设备产生S/P比在与车行道轴线垂直的方向上变化的光束。

现有技术未解决对照亮车行道以提高感知的沿车行道轴线的光强度的均匀性的需要。

因此，需要一种在中视照明条件下使用的发出的光的S/P比在与被照亮街道或车行道的轴线大体平行的方向上变化的街道灯具。

发明内容

本发明通过提供一种街道灯具解决了这些问题，该街道灯具在使用时照亮街道或道路，所述街道或道路具有轴线，所述街道灯具包括多个至少两种类型的光源，每种类型的光源具有暗视/明视比，该光源布置在灯具内使得灯具在使用时发出与被照亮的街道或道路的轴线大体垂直的光束，其中，光束中的光的暗视/明视比根据在光束内的与被照亮的街道或道路的轴线垂直的位置而变化。

结果，街道灯具产生S/P比在与被照亮的街道或道路的轴线大体平行的方向上变化的光束。

在一实施方式中，光束的S/P比从光束的中央区域向周边区域增大。这使得即使道路表面的某些区域距与灯具相距的距离比其它区域更远，也感觉在街道或道路的延伸方向上的照亮更均匀。

在替代实施方式中，光束的S/P比从光束的中央区域向周边区域减小。

本发明的另一个方面包括一种灯具布置，其中，相邻的灯具的光束的周边区域重叠。

附图说明

图1示出了在与灯具所照亮的街道或车行道的轴线垂直的方向上看的根据本发明的灯具的示意图。

图2示出了根据本发明的灯具的实施方式。

图3示出了本发明的灯具的替代实施方式。

图4示出了在与灯具所照亮的街道或车行道的轴线垂直的方向上看的根据本发明的灯具的替代实施方式的示意图。

图5示出了由根据图1的一对灯具照亮的街道的平面图。

具体实施方式

以下是对本发明的详细描述。

定义

如文中所用的，术语“明视”是指由CIE定义为1931的V(λ)眼睛视锥响应曲线的光。这是一种波长在450nm至700nm的范围内的光，其中，最大眼睛功效在波长为555nm时为683流明/瓦。

如文中所用的，术语“暗视”是指由CIE定义为V’(λ)眼睛视杆响应的光。这是一种波长在400nm至600nm的范围内的光，其中，在498nm时具有峰值功效。

如文中所用的，术语“中视”是指从0,01cd/m²到3cd/m²的较小强度的光。中视的上限未明确限定，但视杆的参与高达65cd/m²(Bullough和Rea，2001)。基于视杆和视锥的组合响应，发现在505至507nm时1700流明/瓦的最佳眼睛功效。

如文中所用的，术语“暗视/明视比”或“S/P比”是指暗视响应曲线V’(λ)中辐射的能量的积分(其中，峰值在498nm处)除以明视响应曲线V(λ)中辐射的能量的积分。

就其最广的方面而言，本发明涉及一种包括至少两种类型的多个光源的灯具，每一种类型的光源的特点在于暗视/明视比，光源在灯具内布置成使得当使用时灯具发出的这样一种光束，其中，该光束中的光所具有的暗视/明视比根据在该光束内的位置而变化。本发明还涉及一种街道灯具，该街道灯具在使用时会照亮街道或道路，所述街道或道路具有轴线，所述街道灯具包括至少两种类型的多个光源，每一种类型的光源的特征在于暗视/明视比，光源在灯具内布置成使得当使用灯具时灯具发出这样一种光束，该光束相对于被照亮的街道或道路的轴线而言细长的光束，其中，光束中的光的暗视/明视比根据在光束内的沿被照亮的街道或道路的轴线的位置而变化。

在优选的实施方式中，光源包括LED光源。LED光源可包括至少一个青色LED光源，即，发出的光的光谱分布的峰值在490至520nm处或附近的LED光源。此外，LED光源可包括至少一个红色LED光源，即，发出的光的光谱分布的峰值在大约600nm至大约660nm范围内的LED光源。

此外，LED光源可包括至少一个蓝色LED光源，即，发出的光的光谱分布的峰值在大约400nm至大约470nm范围内的LED光源。

光源在灯具内放置成使得当使用灯具时灯具发出这样一种光束，其中，光束中的光的暗视/明视比根据在光束内的位置而变化。例如，光束内的光的S/P比可以是大约2.5到至少2.9，优选为大约2.5到至少4.0，更优选为大约2.5到至少5.0。

光束中具有高S/P比的部分主要或全部从灯具内特征在于S/P比高的类型的光源(例如，一个或多个青色LED)发出。可以构造几乎不发出555nm处的明视峰值光谱范围内的光的青色LED。这种光源的S/P比接近无穷大。因此，光束内可产生的S/P比没有上限。

光束中S/P比相对较低的部分(例如，S/P比在大约2.5至大约2.7范围内)从不同类型的光源发出。例如，该光可以是来自一个或多个青色LED以及一个或多个红色LED的光的混合光。在优选的实施方式中，该光还包含来自一个或多个蓝色LED的光。使不同类型的光源平衡以产生白光，优选地，白光的色温在大约3500K至大约6500K的范围内。

已知了使用所谓的“磷光体”将来自例如蓝色LED的光转换成白光。这种磷光体包含吸收短波长光(例如，蓝光)并发出较长波长的光的化合物。配备有磷光体的LED适于在本发明的灯具中使用。然而，转换成较长波长的光与能量损失相关。此外，磷光体层的使用寿命要短于无磷光体或“裸”LED的使用寿命，因此使用磷光体会减少LED光源的实际使用寿命。

应理解，在本发明的灯具内使用不同颜色的LED使得在不使用磷光体的情况下能够产生白光。避免使用磷光体会避免能量损失和与磷光体相关的预期寿命损失。为此，在本发明的灯具中优选使用无磷光体LED。

在实施方式中，由灯具发出的光束具有中央区域和周边区域。光束中央区域的光具有较大的S/P比，例如为大约2.5至大约2.7。周边区域的光具有更大的S/P比，例如为至少2.9，优选为至少4，更优选为至少5。光束中央区域的S/P比对应于感知为白色的光，例如，暖白光。光束周边区域的光的强度通常低于光束中央区域的光的强度。该光强度的差值全部或部分地由光束周边区域的较高S/P比补偿。感知的光强度基于测量的强度乘以S/P比的0.8次方。

在许多情况下，尤其是在户外照明的情况下，理想的是提供尽可能均匀的照明，但这么做的价格高得令人无法接受。例如，理想的是公路照明的强度沿着一段公路是均匀的，也称作一致性。但不可避免的是，光强度随着与街灯相距的距离呈指数下降。结果，该光形成的图案在接近街灯的区域的光强度较高，而街灯之间的区域的光强度较低。通过将街灯设置得更靠近可减轻该影响，但该方法会产生资本支出(每公里的街灯数量增加)和运营成本(功率消耗和维护费用增加)方面的成本。

本发明的实施方式的灯具通过提供在光束周边区域具有较高S/P比的光显著减轻了该问题。不可避免的是，光束周边区域的光强度低于中央区域的光强度。但由于周边区域的较高S/P比，所以周边区域的视觉锐度远比光强度降低所指示的大得多，并由此提高了感知的光沿被照亮街道或道路的轴线的均匀性。

本发明的另一个方面是包括至少两个根据本发明的灯具的照明装置。装置中的灯具可以是发出具有中央区域和周边区域的光束的类型，其中，中央区域具有低S/P，而周边区域具有高S/P。该装置中的灯具优选放置成使得相邻灯具的光束的周边区域重叠。

照明装置可产生包括亮区和暗区的照明图案。亮区接收在例如2.5至2.7范围内的S/P比的光。暗区接收具有例如在2.7至至少4或5范围内的高S/P比的光。应理解，随着与最近的灯具相距的距离的增大，暗区内的光强度可逐渐减小。在一实施方式中，暗区内的光的S/P比随着光强度的减小而增大

在一实施方式中，灯具在照明装置布置成使得至少部分暗区接收来自至少两个灯具的光。

在替代实施方式中，光束周边区域的S/P比低于光束中央区域的S/P比。已知由于视杆位于视网膜内，所以具有高S/P比的光会增大周边视觉。一些照明专家认为，在驾驶期间周边视觉会分散注意力，因此应避免。标准钠蒸气放电灯具有非常低的S/P比，因此据信会支持这种未分散注意力的远距视觉。

本发明的灯具可设计成通过发出中央区域的S/P比较大(例如在2.5至2.7的范围内)而周边区域的S/P比较小(例如为2或更小)的光束来抑制周边视觉。在光束中央发出青色加红色或青色加红色加蓝色的混合光而在光束的周边区域主要为红色光的实施方式中，这可通过将光源旋转180度实现。当从相距一距离处观查时，这些实施方式的额外益处是发出橙色光，在一些文化中，橙色给人的感觉是“温暖”和“安全”。

说明性实施方式/实例的描述

以下仅通过实例对本发明的某些实施方式进行了描述。

图1是根据本发明的灯具的示意图。灯具10发出光束11。灯具10具有白色光源1。光束11具有中央区域2；第一周边区域3；以及第二周边区域4。

在一实施方式中，中央区域2的光的S/P比为2.5至2.7；第一周边区域3的光的S/P比大于3；而第二周边区域4的光的S/P比大于5。

在替代实施方式中，中央区域2的光的S/P比为2.5至2.7；第一周边区域的光的S/P比为1至2.5；而第二周边区域4的光的S/P比小于1。

图2示出了本发明的灯具的实施方式。光源10为其上布置有多个发光二极管的平板。光源10放置成相对于灯具(未示出)的中心平面成一角度。根据视角，灯具的边缘(示意性地示出为板12)可部分地遮掩光源10。

图2B示出了从一定距离处观察的灯具。光源10的下部部分的LED均无法看到；仅最高的一行的青色LED可见。观察者从灯具接收S/P比大于5的青色光。

图2C示出了当观察者移动得相对于图2B更靠近灯具的情况。现在观察者接收来自青色LED和红色LED的光。图2C中接收的光的S/P比小于图2B中接收的光的S/P比。

在图2D中，观察者已移动得更加接近于灯具，并且现在接收的光是青色、红色和蓝色光的混合光，且被感知为白色。当观察者移动得再接近于灯具时，其接收来自从光源10的所有LED的光。

图3示出了本发明的替代实施方式。其设置与图2相似，但红色和青色LED的位置已通过将光源旋转180度而发生了改变。结果是，观察者在一定距离处从灯具接收红光(图3B)；观察者从更近的观察点接收红色和青色光的混合光，其中红色部分占主导(图3C)；观察者从再近的位置处接收红色、青色和蓝色光的混合光，该混合光被感知为白色。在本实施方式中，随着从光束周边移动至中心，光的S/P比逐渐增大。沿街道观察一排连续的灯将会给予观察者已知的LPS和HPS(钠)灯的感觉。

图4示出了本发明的再另一实施方式。光源10包括反射器40，该反射器具有弯曲部分41、44、45和46，以及平坦部分42和43。平坦部分42和43的两侧均具有反射性。光源10包括放置在反射器40的中心或位于中心附近的第一LED47。第一LED47还可以是多个LED的阵列。第一LED或多个第一LED47发出以线47a和47b为边界的光束。

第二LED42a和42b放置成分别邻近于反射器表面43和42。第二LED42a发出以线50c和50d为边界的光束；第二LED42b发出以线50a和50b为边界的光束。

由于LED与反射器41的相对位置，因此图4中的灯具发出具有中央区域48和周边区域49的光束。中央区域48的光是来自LED47、42a和42b的光的混合光。周边区域49接收来自LED42a和42b的光。

在一实施方式中，LED或多个LED47发出红光，而LED42a和42b发出青色光。光束的中央区域48的光是青色和红色光的混合光。周边区域49具有青色光。周边区域49的S/P比显著高于中央区域48。

在替代实施方式中，LED47是红色LED和蓝色LED的组合。中央区域48接收红色、蓝色和青色光的混合光；周边区域49接收青色光。

在又一实施方式中，LED42a和42b发出红光，LED47发出青色光。周边区域49接收红光。中央区域48接收红色和青色光的混合光。周边区域49的S/P比显著低于中央区域48。

在又一实施方式中，LED42a和42b发出红光。LED47是青色LED和蓝色LED的组合。中央区域48接收红色、青色和蓝色光的组合光。周边区域49接收红光。周边区域49的S/P比显著低于中央区域48。

图5示出了由根据图1的一对灯具照亮的街道的平面图。从该图可看出，灯具10发出细长的且沿道路轴线对准的光束11。光束11具有中央区域2；第一周边区域3；以及第二周边区域4。在本实施方式中，中央区域2的光的S/P比为2.5至；第一周边区域3的光的S/P比为3；而第二周边区域4的光的S/P比为5。灯具10定位成使得光束11的周边重叠或至少接合。

如此，已通过参考以上讨论的某些实施方式描述了本发明。应认识到，可以对这些实施方式进行本领域的技术人员所熟知的各种修改和替代。

在不背离本发明的精神和范围的情况下，除了以上描述的那些修改之外，可对本文描述的结构和技术进行许多修改。因此，虽然已描述了具体实施方式，但这些实施方式仅是实例，并非限制本发明的范围。

Claims (17)

1.一种街道灯具，所述街道灯具在使用时照亮街道或道路，所述街道或道路具有轴线，所述街道灯具包括至少两种类型的多个光源，其特征在于，每种类型的光源均具有暗视/明视比，所述光源布置在所述街道灯具内，使得所述街道灯具在使用时发出基于被照亮的所述街道或道路的所述轴线延长的光束，其中，所述光束中的光的暗视/明视比根据在所述光束内的沿被照亮的所述街道或道路的所述轴线的位置而变化。

2.根据权利要求1所述的街道灯具，其中，所述光源为LED光源。

3.根据权利要求2所述的街道灯具，其中，所述LED光源包括至少一个青色LED光源。

4.根据权利要求2或3所述的街道灯具，其中，所述LED光源包括至少一个红色LED光源。

5.根据权利要求2、3或4所述的街道灯具，其中，所述LED光源包括至少一个蓝色LED光源。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的街道灯具，其中，所述光束内的S/P比的范围为大约2.5至至少2.9。

7.根据权利要求6所述的街道灯具，其中，所述光束内的S/P比的范围为大约2.5至至少5.0。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的街道灯具，其中，所述光束具有中央区域和周边区域，其中，所述中央区域中的光的S/P比为大约2.5，而所述周边区域中的光的S/P比为至少2.9。

9.根据权利要求8所述的街道灯具，其中，所述周边区域中的光的S/P比为至少5.0。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的街道灯具，其中，所述光束具有中央区域和周边区域，所述中央区域中的光的S/P比为2.5至3.5，而所述周边区域中的光的S/P比小于2.2。

11.根据前述权利要求中任一项所述的街道灯具，包括反射器，所述反射器具有中央区域和周边区域，其中，具有低S/P比的光源放置在所述反射器的中央区域中。

12.根据权利要求11所述的街道灯具，其中，具有高S/P比的光源放置在所述反射器的周边区域中。

13.根据权利要求11所述的街道灯具，其中，具有低S/P比的光源放置在所述反射器的周边区域中。

14.一种照明装置，包括至少两个根据权利要求8至13所述的街道灯具，所述街道灯具布置成使得相邻的所述街道灯具的所述光束的周边区域重叠。

15.根据权利要求14所述的照明装置，所述照明装置产生包括亮区和暗区的照明图案，其中，所述亮区接收具有在2.5至2.7的范围内的S/P比的光，而所述暗区接收具有在2.7至至少5.0的范围内的S/P比的光。

16.根据权利要求14所述的照明装置，所述照明装置产生包括亮区和暗区的照明图案，其中，所述亮区接收具有在2.5至2.7的范围内的S/P比的光，而所述暗区接收具有在1.7至至少2.4的范围内的S/P比的光。

17.根据权利要求15和16中的一项所述的照明装置，其中，至少部分所述暗区接收来自至少两个所述街道灯具的光。