CN107923603A - 模块化照明器、相关的模块、系统和光照设备 - Google Patents

Abstract

一种包括多个光照模块单元(504‑510、522‑528)的照明器(502、520)，每个模块包括多个优选的独立可控的光源(108)，该光源可选地为LED和/或激光灯，每个光源优选地具有与光源相关联的专用透镜结构，其中，所述模块是能够单独配置的，并且进一步其中，所述多个模块中的每个模块的光输出特性是能够单独控制的，以产生来自照明器的输出光的目标整体分布。还提出了一种光照设备(201、301)，包括单个点状光源(108)，优选为LED；和光学地连接到所述光源的限定多个光学功能彼此不同的区段(204、206、208、304、306、308)的透射透镜结构(202、302)，该区段专用于控制由所述单个光源最初发射的光，如分布和方向。提出了一种对应的透射元件(202、302)诸如透镜。

Description

模块化照明器、相关的模块、系统和光照设备

技术领域

本发明大体上涉及照明和光照。特别地，但非排他性地，本发明涉及包括多个光照单元、模块的照明器，以及包括用于光照设备中的光源和透镜结构的光照设备。

背景技术

就光照或照明而言，其通常是指利用光来产生装饰或功能效果的技术。

传统上用于人工的人造光源诸如灯泡、LED(发光二极管)等的透镜已被设计为合适材料诸如塑料或玻璃制成的简单、对称的元件。图1从不同角度描绘了与点状光源诸如LED 108相关联的典型透镜。从轴测图102和俯视图104可以容易地研究当前透镜结构的均匀性。进一步参考侧视图106，这种平坦的(所示出的情况)、凹的或凸的透镜包括平滑表面，或者最多其可以包括恒定的光学功能图案，诸如微凹槽或光栅。这种方案相对易于开发和制造，同时在光透射、粗折射和光源保护目的方面仍然发挥相对好的作用，但是从出现的关于能源效率、光图案可控性、灯具大小等对照明的设置的当前要求的角度来看，这些简单的传统透镜明显变得欠佳，并且需要新的方案。光学器件似乎落后于目前的光源诸如LED及其各种另外的形式的发展。

在过去的几十年中，上述光的可控性的确已经获得显著的重要性。例如，在所谓的智能户外照明，特别是街道照明的情况下，可以基于因素诸如街道的用途甚至道路状况来适应性地调整光输出。在黑暗中自动激活的灯光现在已遍布各地有一段时间了。定时器也被用来打开/关闭灯光。照相机、光敏电阻器或其他传感器可以在功能上连接到光照设备，用于经由适当的调整测量值能够对光源进行动态控制。可以将类似的考量应用到一些不同的室内光照场景，例如在工业厂房、办公室、房屋、公共场所等中，也包括特殊环境诸如水下光照。

通过对光源进行较精细的控制，可以在例如减少能量使用和光污染方面获得诸多益处。

路灯通常实现为道路边缘的灯柱。已经出现五十年的传统灯诸如HPS(高压钠制)灯最近已面临着来自包括LED在内的更多现代的选择的竞争。就其本身而言，特别是关于其暗流明效率方面，LED相当耐用并且高效节能，但在许多方面，采用LED的可用的大量方案在整体照明功率或光通量以及可控性方面迄今仍一直不成熟并且不太适当。因此，在关于如果不是绝对必要则光照通常是优选的种种状况下，光优化方面仍然有许多事情要做。

发明内容

本发明的目的是至少减轻与现有技术有关的上述问题中的一个或多个。

本发明的目的可以通过独立权利要求的特征来实现。

根据实施方案，照明器包括多个光照模块单元，每个模块包括多个优选独立可控的光源，可选地为LED和/或激光灯，每个光源有利地具有与光源相关联的排他地专用透镜结构(因此光源和相关联的透镜结构可以建立根据本发明的光照设备的至少一部分)，其中，模块有利地是可单独配置的，并且特别地，其中，所述多个模块中的每个模块的光输出特性有利地是能够单独控制的，以产生来自照明器的输出光的目标整体分布。

该配置也可以是动态可控的，使得该配置可以适于例如普遍状况(基于例如传感器数据)或者适于以例如实时或近乎实时的形式接收到的控制信号/命令。动态可控性可以包括自动控制和/或手动——优选地仍然可远程操作地——控制照明器例如光源的选定特征。为此目的，照明器可以设置有合适的电子器件。

照明器可以限定、包括或被包括在路灯诸如灯柱或其他室外照明器中，或可替代的室内照明器中。照明器可以是静态或固定的，或者本质上便携的。

可以建立包括多个照明器的系统。照明器可以被配置为彼此通信和/或与远程控制实体通信。

关于模块的独立可配置性，模块中的至少一个第一模块可以被配置用于近场照明，并且模块中的至少一个第二模块可以被配置用于远场照明。通常，具有不同配置(发射/辐射性能、对准、控制等)的不同模块和相关联的光源(包括在模块中)可以因此用于不同的照明区段。

照明器的模块的多个透镜结构可以限定用于多个光源诸如LED的透镜矩阵。可选地，所有的透镜结构可以限定一透镜矩阵或者几个透镜矩阵。矩阵的透镜结构可以在物理上具有至少一个公共元件诸如公共基底。

单独的透镜结构和/或矩阵设计可以应用于每个模块的光源。模块因此可以包括与光源相关联的彼此不同的透镜/透镜矩阵。优选地，即使在模块内，光源可以与专用的彼此不同的透镜结构相关联。有利地，可以利用不对称的透镜设计来获得用于例如近场和远场照明的不对称的光分布。在需要时，使用不同透镜组合可以在例如光分布和均匀性方面提供相当极端的光特性。

在照明器中可以设置对模块的(发射)波长实际上是对颜色的单独控制。例如，具有不同(发射)颜色的多个光源可以在模块中使用并且可以单独地被控制以实现期望的整体颜色特性。可选地，在模块中可以使用具有可调整发射颜色的光源。在一些实施方案中，可以在照明器中使用不同的模块来发射相关联的专用的、至少部分彼此不同波长的光。

至少一个模块可以已被配置为具有与至少一个其他模块的构造定位角不同的第一构造定位角。模块的构造定位角影响例如相关联的光源(可以可选地至少在一组光源内基本相同)的发射方向(对称或不对称)，以及与多个模块协作的整个照明器的总体照明分布和均匀性。另外地或可替代地，模块内的光源和/或相关光学器件(例如，相关联的透镜结构)在与例如其对准有关的方面可以被彼此不同地定位。

模块和/或模块内的单独光源的光输出可以优选地根据至少一个相关联的性能而进行单独地控控制，该至少一个向关联的性能选自由下述构成的组：供应电流、供应电压、供应功率、辐射通量、光通量、发光强度、照度和亮度。

通过多通道系统可以实现针对每个光源和/或相关联的模块的单独电控制。可以为每个模块分布至少一个专用(控制)通道。该单独模块控制使得能够优化例如远场模块和近场模块合作的整体照度效率、分布和均匀性，以达到根据例如照明/光照标准要求的优选水平。

每个照明器和可选的模块可以与关于照明器的控制系统或控制网络的单独id(标识符)诸如地址相关联，以使能够独立控制。

可变流明因子或一般特性可以应用于每个模块和/或模块的光源。

可以结合照明器使用优选可变的冷却装置。从冷却的角度来看，可以有利地单独控制每个模块。照明器和/或照明器的每个模块可以应用或包括至少一个优选专用的冷却机构，该冷却机构选自由下述构成的组：对流、风扇、散热器、冷却片、热管和环路热管。例如，可以使用可变冷却平台材料和/或接触件。

可以提供定制的软件工具来优化照明器关于例如所包括的模块(类型、性质、数量、对准/定位、驱动电流等)的配置，以达到设定的性能目的。该工具可以被配置为支持快速和准确的仿真，从而使模块化照明对于例如不同的道路等级或其他照明需求而言容易且灵活。因此，相同的整体方案对于大多数的应用而言可以是适合的并且容易调整。由于例如可以动态地选择和配置相同的构建块诸如模块，以用于具有最优参数的每个场景中来实现当前的照明目标，因此可以忽略为较宽的道路或较高的杆设计种类繁多的不同模块和通用照明器的要求。

因此，可以提供上述设计或仿真工具诸如软件(优选地设置在有形的、非瞬时的载体介质诸如光盘或存储卡上的计算机程序产品)，以从目标环境中照明目的的角度来优化照明器、照明器中的模块和/或模块的光源的配置。设计标准可以由用户输入，使得该工具能够确定，然后建议符合标准的配置。可替代地或另外地，不同的照明器配置可以由工具通过仿真进行测试。例如，该工具优选地具有图形用户界面，以便于控制数据输入，并经由图形产生可视化。

至少一个传感器可以包括在照明器中或至少在功能上连接到照明器。传感器可以包括选自由下述构成的组中的一个感测元件：光或明度传感器、运动传感器、车辆传感器、交通传感器、行人传感器、声音传感器/麦克风、热传感器、红外传感器、温度传感器、湿度传感器、雨量传感器、结冰或冰传感器、重量传感器、风力传感器、振动传感器、电流传感器，电压传感器和功率传感器。

包括至少一个处理单元诸如微控制器、微处理器或信号处理器(例如DSP，数字信号处理器)的至少一个控制器或控制单元可以包括在照明器中和/或照明器的某一/每个模块中或者至少在功能上连接到照明器和/或照明器的某一/每个模块。控制器可以包括存储器，该存储器可选地与一个或多个处理单元集成和/或被设置为分离的存储单元(通常是芯片)。

至少一个通信单元或通信接口，诸如接收器、发送器和/或收发器可以被包括在照明器中或连接到照明器。通信接口可以是有线或无线的。通信接口可以遵循预定的无线通信标准，诸如蜂窝标准例如3G、4G、GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动通信系统)或一些其他蜂窝标准。可替代地或另外地，通信接口可以遵守ZigBee^TM、WLAN(无线局域网)和/或蓝牙^TM蓝牙LE(低能量)^TM标准，或支持例如短距离无线数据传输的一些其他技术。

通信接口可以被配置为与远程控制系统或装置通信，该远程控制系统或装置可以是中央的远程控制系统或装置，即，该中央实体可以控制多个照明器/与多个照明器通信。

照明器可以在重量分布方面平衡化或以其他方式进行优化，使得较重元件和/或不必位于距地面或其它安装平台抬升的高度的元件诸如电子器件可以被定位成更靠近地面/平台水平面，优选地基本上在地面/平台水平面处，或者至少在距地面/平台水平面预定的有限距离之内，诸如距地面/平台水平面一米或两米。电子器件可以位于具有至少部分分离的壳体的照明器的主体内或者物理地和/或在功能上连接至该主体，可选地固定至该主体。

根据本发明的一个实施方案，适于包括在例如照明器的上述模块中潜在数量大的光照设备包括单个优选为点状的光源，最优选为LED，以及光学连接到所述光源的、限定光学功能彼此不同的多个区段的透射透镜结构，该区段专用(排他地分布)于所述单个光源，以控制从该单个光源分布和引导的光。

该设备可以建立光照装置封装,例如，LED封装,的至少一部分。光源和透镜结构可以直接和/或经由包装的中间元件(支撑件、主体等)集成在一起。光源可以包括例如LED芯片或“晶圆”。透镜可以位于距实际LED芯片一距离处。可替代地，透镜可以至少部分地封装LED晶圆以及可选地封装另外的元件诸如相关的基底、布线、焊盘、控制/驱动器电子器件等。在一些实施方案中，透镜材料可以基本上接触LED芯片，或者与LED芯片由中间材料隔开一间隙，所述中间材料可以是气态的、流体的、流体、固体或凝胶/凝胶状的。

透镜可以基本上是平面的或“平坦的”。可替代地，它可以呈真实的、较复杂的三维(3D)形状，也可能具有不对称的形状。透镜可以包括一种或多种材料，例如，塑料、硅树脂或玻璃。该透镜可以是整体式的。

区段可以在结构特征方面不同。它们在大小、形状和相关的光学功能特征，诸如图案、可选的表面凹凸图案、嵌入的凹凸部或特征、隔离的形式/轮廓和/或空腔光学器件方面可以具有彼此不同的体积和/或表面积。区段之间的实际光学功能也可能不同。多个区段可以相对于共同参照物而内部地和/或相互对称，或者不对称。

透镜结构还可以包括若干没有例如表面凹凸形式的区段。

不同区段的图案可以包括彼此不同的凹凸形式、形式的对准、形式的比例/尺寸和/或形式的密度或历程(period)。

凹凸形式可以限定单个轮廓、连接轮廓、组合、重叠或混合轮廓，嵌套轮廓、凹槽、突起、倾斜轮廓、矩形轮廓、闪耀(blazed)轮廓、闪耀光栅轮廓、折射菲涅耳轮廓、衍射光栅轮廓、对称轮廓、不对称轮廓和/或折射轮廓。

除了表面特征之外或代替表面特征，如上文已经提到的那样，可以将若干光学特征嵌入区段中。嵌入的光学特征包括例如颗粒、图案和空腔，诸如空气或其他气体、流体、凝胶或与透镜的相邻固体物质的材料/物质不同的固体空腔。空腔和(固体)相邻透镜材料的边界实际上可以限定透镜结构内的内部凹凸形式。

透镜结构可以由单块材料限定单层透镜，或者由可选地接合在一起的多块材料限定多层透镜。物理上，若干不同的层可以首先设计并提供不同的光学特征，然后通过合适的方法诸如层压接合在一起。可替代地，可以通过在不同深度处处理已经完整的或者甚至整体的材料块以获得期望的层来建立功能性多层结构。

区段和/或相关特征诸如表面(凹凸)图案、表面形式或嵌入特征可以被配置为实现至少一个功能，该至少一个功能选自由下述构成的组：光管理、引导、准直、漫射、衍射、着色(例如从白光)和散射。

例如，取决于实施方案，前面所论述的特征的大小可以是大约亚微米甚至几微米量级。

透镜的期望最小透射率取决于实施方案，并且考虑到目标波长，可以是至少约50％、60％、70％、80％、85％、90％或甚至95％。然而，透镜可以是光学透明的(例如大约90％或更高的量级的透射率)或半透明的，具有相当大的光散射性能。透镜可以是彩色的或具有着色功能。光源可以发射白光和/或另一种颜色/波长的光，例如红外光。因此可以使用可见和/或不可见的发光源。

本发明的实用性来源于根据本发明的各个具体实施方案的各种因素。

所提出的方案可以在各种各样的使用环境中灵活地使用。其优选地可(重新)配置并且模块化。适用的使用场景包括例如户外光照环境诸如街道光照以及公共、私人、工业等场所的室内光照环境。

在照明器生产和制造方面，本方案与现有技术相比提供了明显的益处。相同的部件诸如模块可以被制造并用于照明器中，尽管这些照明器的实际使用场景例如属于不同的道路等级。因此，从模块和潜在地其他元件例如杆的通用选择中，可以选择所需数量的最适合的那些，然后根据实际使用场景进行优化，这是因为该方案提供电的(例如为光源提供电流)、光学的和机械的调整选项以实现最佳照明性能，诸如各种状况下的光分布，而不需要为每个目标环境和用例制造特定部件。例如，如下文中进一步详细描述的，模块角度可以在机械/结构上进行调整。

关于街道光照，所提出的方案适用于具有例如不同光学表面特性(扩散性能等)的几乎所有道路等级及其他环境，以达到优异的效率和适应的稳定性能。

动态可调整性提供具有不同优选照明特性的、鉴于例如能见度最大化和眩光最小化的主动照明，其中对方案的运行时间参数的实时修改容易适应可变状况，例如，干燥和潮湿的道路状况。因此，动态可配置性通常有利于稳定例如在可变状况下的照明性能。

本发明的另外的有利特征包括光重量构造、最佳重量分布和应力荷载，这是因为若干元件诸如电子元件，包括控制器和/或(其他)较重部件，可以处于地面/照明器的内部或外部的安装水平上。因此，实际照明部分可以比大多数其他商业方案轻得多。此外，风荷载可以保持较低，这使得可以使用较轻的重量构造。实际上，通过构造建议的照明器可以实现各种美学/设计和功能因素。

建议的方案具有几个可配置的参数/变量，该参数/变量可以针对用例很容易地被修改和优化。可以使用可作为方案的一部分与方案一起提供或单独提供的设计和/或控制软件，来有利地控制这些因素中的许多因素。优选地用户可调整的参数/变量影响，例如关于不同路面粗糙状况、功耗、色温、渲染指数、光源温度、光污染等的照明状况，诸如光分布、均匀性、杂散光、眩目光、效率、亮度/照度。

关于光照模块内部构件，包括在模块中并且包括光源(诸如LED)的光照设备的光学设计在光照领域日益重要。本方案以新颖的方式满足全面需求。本发明的实施方案甚至可以准确且彻底地控制从单个点状光源诸如LED耦合出的光。新颖的透镜设计可以包括许多不同的区段，该区段限定具有用于光管理、光指向或指向性增强、准直和扩散目的及其他选项的不同光学特征的离散区域。该基于单个光源的方案能够提供用于照明的不对称并且通常优选的光分布。可以控制分布的光的均匀性。可以通过包括多个建议的光照设备的多LED方案来构建大的均匀分布，每个光照设备具有其自己的专用/单独(甚至是唯一的)透镜结构，以适当地控制分布的光。多LED方案的设备可以由可适用的控制电子器件共同控制。

根据以下详细描述，各种其他优点对于技术人员而言将变得清楚。

表述“若干”在本文中是指从一(1)开始，例如到一、二或三的任何正整数。

表述“多个”在本文中是指从二(2)开始，例如到二、三或四的任何正整数。

术语“第一”和“第二”不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区分一个元件和另一个元件。

表述“若干”在本文中可以指从一(1)开始的任何正整数。

表述“多个”可以分别指从二(2)开始的任何正整数。

在本专利申请中呈现的本发明的示例性实施方案不被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。在本专利申请中使用动词“包括”作为公开的限制，其不排除没有列举的特征也存在。除非另有明确说明，否则从属权利要求中列举的特征可以相互自由组合。

在所附权利要求中具体阐述了被认为是本发明的特征的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，本发明本身的构造和操作方法连同其附加的目的和优点，可能将从以下具体实施方案的描述中得到最好的理解。

附图说明

图1示出了根据现有技术的光照装置的实施方案。

图2A示出了根据本发明的实施方案的光照设备的实施方案。

图2B描绘了用于图2A的实施方案的表面设计选项、相关的参数和形状。

图3A示出了根据本发明的光照设备的另一实施方案。

图3B描绘了用于图3A的实施方案的表面设计选项、相关的参数和形状。

图4描绘了具有多个光源的多LED方案的实施方案，每个光源分布有专用透镜结构。

图5示出了根据本发明的照明器的两个实施方案。

图6示出了具有所描绘的少量内部或至少在功能上连接的部件的照明器的实施方案。

图7大体上示出了所建议的光照方案的实施方案的各种有利部件，该光照方案包括本文中提出的若干照明器和相关联的模块。

图8示出了在通过控制例如光源电流、位置角以及其模块中的非对称透镜设计来对相关联的照明器的实施方案进行微调之前和之后关于发光强度(cd)的两个照明图。

图9示出了根据本发明实施方案的用于街道/道路照明的两个DIALux ^TM模型。

图10A示出了根据本发明的实施方案的可实现的远场照明。

图10B示出了根据本发明的实施方案的可实现的近场照明。

图10C示出了根据本发明的实施方案的组合的远场和近场图。

具体实施方式

已经在上文论述过图1。

回到本发明的各种实施方案，在包括多个光学透射元件的所建议的光照设备和照明器的实施方案中使用的光学透射元件——例如透镜——通常可以是基本上平面的，例如具有平面/低高度的柱形形状。此外，它可以是弯曲的或包括弯曲的形状。它可以在其一个或两个相对的侧面上限定基本上圆形的表面区域。至少它可以具有圆形的截面。可替代地，关于截面和/或表面，可以使用其他的形状，例如有棱角的，诸如矩形、三角形、六边形或通常多边形的形状。

区段可以在透镜表面上限定离散的(在功能上、结构上和/或视觉上可区分的)半圆形区域(或者具有半圆形的投影)。可替代地，区段可以用例如(直)线和/或与相邻的区段或环境的弯曲式边界来限定四分之一圆或一些其他形状的区域。区段与透镜的至少另一区段相邻。

透镜被设计以服务于单个点状光源诸如LED，但是多个LED和透镜的组合可以方便地结合在一起，以生成优选地具有公共壳体的较大的灯具。优选地，光源是电力驱动的。

图2A经由俯视/平面视图示出了根据本发明的实施方案的光照设备201的实施方案。在图中尤其示出了透射元件(优选为透镜)202。现在在图中示出了光源本身，通常为仅单个LED，而就其本身而言光源没有形成该实施方案的发明核心，但例如图1中的包括LED108的略图106在此处也适用于光源相对于透镜202的粗定位，即透镜202至少光学地连接到LED，使得从LED发射的光入射到透镜202上，通过透镜202传播并最终以与例如分布、方向、准直、扩散、颜色或频率等有关的期望性能从LED中发射或“耦合出”。因此，透镜202被配置用于控制由单个光源最初发射的光(例如分布和方向)。

在这一点上，通常值得提及的是，根据本发明的实施方案的透镜结构可以可选地包括功能性涂层和/或膜，功能性涂层和/或膜的功能可以是光学的、保护性的、防划痕的、防潮的(疏水的)等。

回到图2A，该实施方案包括用于光管理的三个区段204、206、208。在该实施例中，每个区段限定了半圆形区域，每个区域在其上具有不同的光栅凹槽的历程和轮廓。区段204、206、208的表面(凹凸)图案可以被认为形成整个透镜表面的整体或集合表面图案。

在区段的区域内，凹凸形式的历程和图案/轮廓保持不变。例如，所设置的凹槽可以是几微米例如约9μm深，并且可以围绕原点旋转，从而遵循该区段的一般形式。例如，整体部件的直径可以是约70mm。然而，本领域技术人员将认识到下述事实：在一些实施方案中，直径可以仅是例如几毫米，而在一些其他实施方案中可以是例如数百毫米。

图2B描绘了图2A的实施方案的相应区段204、206、208的区域1、2和3的表面设计选项、相关是参数和形状。凹槽的历程在约8微米到约20微米的范围内。区域内的光栅是连续的。

区段204的区域1从原点(例如透镜表面的中心)开始，而区段206和208的区域2和3则不从原点开始，因为它们的开始位置远离原点。透镜202可以在区段208与206、204之间具有没有光学功能特征的空白区域210。可替代地，附图标记210可以指透镜结构202中的凹陷、空腔或甚至通孔。

图3A经由俯视/平面视图示出了根据本发明的光照设备301的另一实施方案。在图中尤其示出了透射元件(透镜)302。

该实施方案包括用于光管理的三个区段304、306、308。区段304、306、308的表面(凹凸)图案可以被认为在透镜表面上形成整体或集合表面图案。通常，凹槽可以与图2A中的凹槽相似。

图3B描绘了图3A的实施方案的相应区段304、306、308的区域1、2和3的表面设计选项、相关的参数和形状。凹槽的历程在从约29微米到约67微米的范围内。区域内的光栅是连续的。

区段304的区域1从原点(透镜表面的中心)开始，而区段306和308的区域2和3则不从原点开始，因为它们的开始位置远离原点。透镜302可以在区段308与306、304之间具有没有光学功能特征的空白区域310。可替代地，附图标记310可以指透镜结构302中的凹陷、空腔或甚至通孔。

图4描绘了具有上文描述的多个光照设备的多LED方案402的实施方案，该多个光照设备潜在地集成在公共壳体内，每个设备包括分布有专用透镜结构404、406、408的专用光源。透镜可以作为整体建立透镜矩阵。矩阵的两个或更多透镜404、406、408可以彼此类似(所示出的情况)或不同。多LED方案可以建立包括在根据本发明的照明器的实施方案中的模块的至少一部分。

图5示出了根据本发明的照明器的两个实施方案502、520。

两个实施方案502(板状设计)、520(“鸟”或“海鸥”状设计)分别包括若干光照模块504-510、522-528，具有与例如所包括的电源的定位、对准、数量和特性，控制参数诸如选择的电流等有关的单独配置。

模块504-510、522-528可以优选可拆卸地(例如用螺钉、螺栓或夹子)连接到一起或者连接到公共壳体或主体，以建立最终的照明器。然而，在一些实施方案中，模块中的至少一个可以通过例如模塑或粘合剂与照明器基本上永久地固定在一起。

如图中由弯曲的双向箭头所指示，实施方案520的模块522-528的角——所谓的“翼角”——优选地能够相对于照明器的固定的主体、杆、横臂或其他部分构造地调整，使得同样朝向待照亮环境的定位角根据期望改变。

因此，在模块之间可以设置具有充分的锁定机构(例如楔子或销)的角度调整或对准机构诸如铰链、接合部等。该机构可以是机械的和/或电力的(例如伺服装置控制的，以使能够自动控制和/或远程控制)。因此，环境中的照明器/模块发射光的分布在实现时可以方便地适应于例如每个特定的使用场景，例如，与可适用的道路等级有关的使用场景，该道路等级可能与一定数量的车道、一定高度的杆等相关联。

通常，模块504-510、522-528可以包括内部和/或集成的对准装置(例如可旋转的铰链)，或者主体可以包括用于该目的的可调整的悬挂元件，使得可以方便地(重新)配置模块的定位或对准。对于可调整的连接，可以使用合适的元件，诸如上述的螺钉、螺栓、夹子、按扣等。

照明器502、520可以呈现基本上平面的形状502或更三维的元件的形状520，该三维元件的形状具有例如基本上弯曲的诸如宽的“u”形(“海鸥”式设计)的截面，该截面包括邻接的基本上线性的区段。应该基于使用情况例如照明和环境要求来选择形状。例如，可以通过最佳地对准、成型/弯曲和/或尺寸化的表面来将风荷载降到最低。例如，表面区域的大小可以被最小化和/或所对准的较大的表面优选地平行于典型风向。

例如，照明器502、520可以包括金属和/或塑料壳体材料。应当验证与湿气、污垢等有关的必要的隔离能力。可以在模块的外表面的至少一部分上延伸和/或对模块的外表面的至少一部分进行限定的发光部分(在图中被示出为矩形形式)应当包括光学上充分透明或半透明的材料覆盖物，例如玻璃或塑料材料的材料覆盖物。上文已经大体上设想了合适的最小透射率数值。实际上，在一些实施方案中，模块504-510、522-528中的至少一个在一个或多个下面的光照设备上具有专用的单独的保护覆盖片，该下面的光照设备具有自己的光学元件，诸如与先前论述的光源有关的透镜结构或矩阵。在一些其他的实施方案中，覆盖层可以与光照设备(光源)光学器件一体形成。

如果示出的照明器502、520不直接附接到使用环境——诸如建筑物的天花板或来自图中可见部分的其他主表面——中的支撑表面，则该示出的照明器可以并且在许多应用中将进一步包括支撑结构或者至少连接到支撑结构(为了清楚起见，在该图中未示出)，诸如桅杆、杆、柱。可以为所示部分与支撑结构之间的接合部提供进一步的可配置性，诸如可调整的球形接合部或波纹管式接合部。

图6示出了所描绘的具有少量内部连接的或至少在功能上连接的部件的照明器602的实施方案。在该实施例中，照明器602旨在用于室外光照，具体地例如街道光照。

所论述的照明器602或“灯柱”包括杆604或连接到杆，其中，放置在杆上的发光部分608具有若干模块610、612，该多个模块具有独立的配置或者具有至少如图中由粗略绘制的光束角(由虚线限定)所指示的可配置性，该光束角具有明显不同的对准，例如分离的近场(例如基本上在照明器/光源下)和远场(平行于道路或沿着道路远离)。

照明器602还包括其他元件诸如电子器件和例如(电的)功率接口。照明器602可以通过电缆由例如外部电源供电。可替代地或另外地，照明器可以包括其自身的电源，例如，电池和/或光电池(太阳能电池)。例如，这样的其他元件可以位于杆604、凸起部分608和/或分离的壳体606内，该杆、凸起部分和/或分离的壳体可以固定到照明器602和/或位于地面/支撑表面607之上或之下。

嵌入式框图620显示了根据本发明的照明器的许多实施方案可以选择性地包括的几个元件。

所示元件中的一些可以由照明器的全部或至少若干的光照模块610、612共享并且作为整体来控制照明器602，而模块可以可替代地或另外地包括相似的专用元件，该专用元件用于例如基于内部和/或外部信号/数据——诸如程序指令或传感器信号/数据——来局部地优化相关联的光源的功能。专用元件中的至少一些可以被定位成靠近模块，可选地定位在在模块的内部。因此，框624在图中被分布了双重性质，因为该框可以是指受控光模块610、612或模块610、612内的受控光源。模块610、612内的每个光源诸如LED可以进一步包括例如其自身的控制电子器件(所谓的驱动器等)。

可以设置具有集成或外部存储器622b的若干处理单元622，以根据储存在存储器622b中的和/或从外部控制系统或装置634接收的指令来控制照明器的功能。

可以应用一个或多个传感器628，来提供与照明器602自身的环境和/或状况有关的动态输入，以实现照明器602的主动光照和对照明器的可调整特征的大致动态的、适应的控制。例如，运动检测器(可以是光学的、红外的、基于相机图像/图案的检测等)的范围内的移动物品可以触发光源的例如在对准(跟随目标)和/或光通量(增加)方面的动态控制，而在检测范围内没有移动物品则可以转换成相反的控制测量，诸如辐射光的减少。

除了无源元件(散热器等)之外，冷却系统630还可以包括有源特征诸如电风扇，例如可以响应于例如从与光源有关的相关联传感器获得的温度或其他传感器信号来控制该有源特征。

可以应用发送器、接收器和/或收发器626——即通信接口——来与外部元件诸如其他照明器和/或可以是本地的、地区性的或国家性的外部控制系统634进行数据传输(控制数据接收、状态或传感器数据发送等)。可以实现无线和/或有线数据传输能力。系统634可以被配置为控制多个照明器602。控制动作或“命令”可以是照明器特定的和/或涉及多个照明器602。如上文所论述，可以通过标识符(id)来寻址传输的信号/数据诸如控制命令。控制/数据传输可以结合用于例如为照明器602和相关光源供电的电信号来实现，或者可以与该电信号分开来实现。

可以设置由例如伺服电机驱动的若干致动器632，以实现自动化或远程控制的物理调整，诸如模块和/或相关联的光源、透镜结构和/或其他元件的(重新)对准。

图7以700大体上示出了所建议的光照方案的实施方案的各个有利成分，该建议的光照方案包括本文所述的多个照明器和相关联的模块。

由于可以在根据本发明的照明器或多个照明器的系统的每个实施方案中选择性地采用的各种优选特征，所获得的方案702可以在物理上和功能上被实现为模块化的。因此，该方案可以针对大多数(如果不是全部的话)的照明类别——例如在街道光照环境——进行优化，而没有不适当的负担。

项704涉及就所使用的光照模块的性质而论的可配置性。在同一照明器中可以一起使用单独的、可选地彼此不同的、优选独立可控的模块，用于诸如近场照明和远场照明的专用目的(purposes)，相较于对于每个可能的目的以相同的方式使用相同的大(bulk)模块，这提供了优越的结果。

项706涉及模块的可变位置角，该项可以通过例如在本文其他地方更详细描述的不同地制定实际模块的尺寸、不同地将所包括的光照设备(包括光源和相关的光学器件)定位在模块内，和/或不同地(在结构上)将模块在相关联照明器的主结构或主体中对准来实现。

在一些实施方案中，模块和/或包括在其中的照明设备的定位或对准甚至可以可选地基于例如本地传感器数据或响应于潜在地手动触发的远程控制命令而动态地改变。为了这个目的，例如可以使用若干伺服控制调整元件或平台。

项708涉及模块的优选独立(功率)控制。每个模块可以设置有至少一个专用控制通道，通过该专用控制通道传达控制信号诸如功率信号，或来自例如照明器专用中央控制器的专用信令。通道可以是物理专用的(单独的电线/电缆)和/或功能上专用的(例如，基于预定义协议的目标信令可以在共享传输介质诸如有线或无线介质(通常为空气)上使用)。

因此，优选地，也可以在710单独地控制模块的每个光源诸如LED。

每个模块可以包括特别设计(具有预定义的光学特征等)的透镜结构或透镜矩阵712。

然而，透镜可以如上文所设想的那样配置，以甚至独立地针对各个LED或其他光(辐射)源714实现不对称的照明性能。

所有这些可配置性的不同方面提供了甚至动态实现关于优选的照明目标或通常的照明目的的最佳功能设计(模块级、光源/LED、透镜等)，优选的照明目标或通常的照明目标可以是例如在街道光照716环境中具体的道路等级。

鉴于相关设计因素诸如(安装)高度、相互距离、横向臂/部分倾斜度、横向臂/部分长度718等，支撑结构诸如关于街道灯或通常的室外灯的杆可以被优化。

图8示出了通过控制例如照明器的模块中的光源电流、构建模块位置角和非对称透镜设计对根据本发明实施方案的关联的照明器(基本上是街灯)进行微调之前和之后关于发光强度(cd)分布的双极照明图802、804。

在上面的图802中，纵向(街道)方向上的照明分布曲线在对天空的光污染方面稍有不明确或者没有结构化，并且在远场照明中对车辆驾驶员造成眩目光，而在底部，图804示出了在通过优化光源电流、位置角和非对称透镜设计进行优化后的情况下，分布曲线在具有最小化的炫目光的远场照明中具有最小化的光场污染(循环超过+/-90度)和较低的峰值角度。

图10A、10B和10C还分别经由远场、近场和组合图描绘了可实现的照明分布的实施例。

通过本发明的不同实施方案的方案，通过相关联模块的相关控制，由照明器产生不对称的光分布，可以例如均匀地照明不同照明目的和目标,诸如照明器环境中的目标区域或表面，这些不同的照明目的和目标优选地优选包括多单独且有利地动态可配置的光源模块。

图9示出了用于街道/道路照明的两个DIALux^TM模型，这些模型具有基于根据本发明的照明器的实施例而确定的各种参数。

在上面的场景902中，所确定的亮度值(顶行)符合要求，而在表示优化所论述的(上文参照电、光学和例如机械调整可能性所描述)照明器的可调整参数之前的情况的下方的场景904中，第一个值和第三个值没有达到可接受的阈值。

例如，优化的方案902可以由次优方案904例如在上述基于软件的设计和/或仿真工具的帮助下安装照明器而实现。可以向工具提供关于目标环境/用例(例如道路等级和潜在地其他参数)的已知参数，因此该工具适于为已知照明器的可调整参数/测量值建议最佳调整值。

Claims (27)

1.一种包括多个光照模块单元(504-510、522-528)的照明器(502、520)，每个模块包括多个优选地独立可控的光源(108)，所述光源可选地为LED和/或激光灯，每个光源优选地具有与所述光源相关联的专用透镜结构(202、302、402-408)，

其中，所述模块是能够单独配置的，并且进一步地其中，所述多个模块中的每个模块的光输出特性是能够单独控制的，以产生来自所述照明器的输出光的目标整体分布。

2.根据权利要求1所述的照明器，其中，一个或多个模块能够被动态地配置成优选地响应于所述照明器的环境中的改变和/或响应于从外部装置接收的控制信号。

3.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括支撑结构(604)诸如主体和/或杆，所述多个模块中的至少一个模块相对于所述支撑结构的定位角在构造上是能够调整的。

4.根据任一前述权利要求所述的照明器，其中，所述多个模块中的一个或多个模块相对于参照物的定位角是能够调整的，所述参照物为诸如所述照明器的主体和/或杆和/或所述照明器的环境，以便根据所使用的标准实现最佳的光分布。

5.根据权利要求4所述的照明器，其中，可调整性包括电的、光学的和/或机械的可调整性。

6.根据任一前述权利要求所述的照明器，其中，至少一个模块已被配置用于第一照明区段，优选为近场照明，并且至少一个其他模块已被配置用于第二照明区段，优选为远场照明。

7.根据任一前述权利要求所述的照明器，其中，所述多个模块中的至少两个模块包括彼此至少部分不同的透镜或透镜矩阵(402)。

8.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括与所述多个模块中的一个或多个模块中的一个或多个光源的所述透镜结构有关的不对称设计。

9.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括可选地在同一模块中的具有不同发射波长的至少两个光源。

10.根据任一前述权利要求所述的照明器，其中，至少两个模块已根据它们的对准方式被定位成彼此不同，该对准优选地包括所发射光的主辐射方向的对准。

11.根据任一前述权利要求所述的照明器，其中，所述多个模块中的至少一个模块和/或这种模块内的至少一个单独光源的光输出特性能够根据至少一个相关联的性能而被单独地控制，所述至少一个向关联的性能选自由下述构成的组：供应电流、供应电压、供应功率、辐射通量、光通量、发光强度、照度和亮度。

12.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括在所述多个模块中的一个或多个模块处的一个或多个有利地可变的冷却元件。

13.根据任一前述权利要求所述的照明器，被配置为应用多通道控制系统来单独地控制所述模块。

14.根据任一前述权利要求所述的照明器，与标识符相关联以使能够通过外部元件来寻址所述照明器。

15.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括至少一个传感器，所述照明器被配置为应用传感器输出以动态地改变所述照明器的操作参数，可选地为提供给所述照明器中的所述模块和/或光源的电流量。

16.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括用于控制所述多个模块的控制单元。

17.根据任一前述权利要求所述的照明器，包括通信接口，所述通信接口可选地为无线通信接口，用于从外部装置接收控制数据和/或向所述外部装置传输状态、日志和/或传感器数据。

18.一种系统，包括根据任一前述权利要求所述的若干或多个照明器，并且可选地包括用于控制和可选地监测这些照明器的远程中央控制系统或设备。

19.一种光照设备(201、301)，包括单个点状光源(108)，优选地为LED，以及透射透镜结构(202、302)，所述透射透镜结构光学地连接到所述光源，所述光源限定多个光学功能的、彼此不同的区段(204、206、208、304、306、308)，所述区段专用于控制从所述单个光源分布和引导的光。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述区段在选自由下述构成的组中的至少一个因素方面是不同的：形状、大小、体积、涂层，和光学功能结构特征的数量、密度、位置、大小、形状或对准。

21.根据权利要求19至20中任一项所述的设备，其中，至少一个区段包括选自由下述构成的组中的至少一个光学功能特征：表面的凹凸形式、表面的凹凸图案、表面凹凸光栅、衍射光栅、衍射轮廓、凹凸的凹槽、凹凸的突起，倾斜的凹凸轮廓、闪耀的凹凸轮廓、对称的凹凸轮廓、不对称的凹凸轮廓、折射轮廓，以及若干折射菲涅耳轮廓。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的设备，其中，至少一个区段包括若干嵌入的光学功能特征，可选地为空腔和/或凹凸部。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的设备，其中，至少一个区段被配置用于建立至少一个光学功能，所述至少一个光学功能选自由下述构成的组：光指向性管理、扩散、准直、衍射、着色、散射以及分布控制。

24.根据权利要求19至23中任一项所述的设备，被配置为产生不对称的光分布。

25.根据权利要求19至24中任一项所述的设备，其中，所述透镜结构是多层结构。

26.根据权利要求19至25中任一项所述的设备，其中，至少一个区段包括弯曲的功能表面特征，可选地为基本上圆形的特征，优选地具有嵌套的凹槽或突起。

27.一种光学透射元件(202、302)，用于至少光学地连接到优选单个点状光源，以与所述单个点状光源形成光照设备，所述元件限定多个光学功能彼此不同的区段(204、206、208、304、306、308)，所述区段专用于共同控制从所述单个光源分布和引导的光。