CN110999541B - 照明装置以及操作照明装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于对目标表面进行消毒的照明装置，包括消毒光源、非消毒光源、光束角度调节器、运动传感器和距离传感器。基于检测到的到目标表面的距离和光束角度来计算消毒光的辐射亮度，并且可以选择消毒光的辐射亮度以实现目标表面的预定辐照度。如果通过运动传感器未检测到运动，则将消毒光源设置为接通，并且将非消毒光源设置为关断。如果检测到运动并且通过距离传感器未检测到光束拦截，则将消毒光源设置为暗，并且将非消毒光源设置为接通。如果检测到运动并且检测到光束拦截，则将消毒光源设置为关断，并且将非消毒光源设置为接通。

Description

照明装置以及操作照明装置的方法
相关申请的交叉引用
本申请是于2017年7月24日提交的且题为“UV DOWNLIGHT WITH INTELLIGENTIRRADIANCE CONTROL”的美国专利申请第15/657,340号的国际申请，并且要求于2017年7月24日提交的且题为“UV DOWNLIGHT WITH INTELLIGENT IRRADIANCE CONTROL”的美国专利申请第15/657,340号的优先权，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容的主题总体上涉及固态照明器具，并且更具体地涉及用于通过中和病原体来对目标表面进行消毒的照明装置。
背景技术
使用移动式消毒照明装置用于让空间例如医院病房充满UV-B(280纳米至315纳米(nm)的紫外光)和UV-C(200nm至280nm的紫外光)辐射以达到消毒目的。这样的移动式消毒照明装置需要相对短的时间例如若干分钟以实现充分的消毒，但是需要疏散病房中的人。另一类型的消毒照明装置使用固定的405nm紫光源来提供消毒，而无需疏散病房中的人。然而，这样的照明装置可能需要数小时以实现充分的消毒，这是因为这样的照明装置的光在杀死病原体方面不如UV-B和UV-C辐射有效，并且分散在广阔的区域上，因此辐照度水平相对低。
发明内容
本文献中提及的所有示例、方面和特征可以以任何技术上可能的方式进行组合。
本文描述的各种实现方式包括一种装置，该装置包括：第一光源；光束角度调节器，控制第一光源的光束角度并且指示光束角度；距离传感器，指示从第一光源到由第一光源辐照的目标表面的距离；以及处理器，基于由光束角度调节器指示的光束角度以及由距离传感器指示的从第一光源到目标表面的距离，来计算并且设置第一光源的辐射亮度，以实现目标表面的预定辐照度。
在一些实施方式中，照明装置还包括运动传感器，该运动传感器指示在与其中第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动，并且处理器响应来自运动传感器的运动的指示，以部分地减小第一光源的辐射亮度。在一些实施方式中，处理器响应由距离传感器检测到的距离的变化的检测，以使第一光源的辐射亮度为零。在一些实施方式中，照明装置还包括电力供应，并且处理器控制电力供应以设置光源的辐射亮度。在一些实施方式中，第一光源是包括多个发光二极管(LED)的消毒光源，所述多个发光二极管发出UV-C辐射(100nm至280nm)、UV-B辐射(280nm至315nm)、UV-A辐射(315nm至400nm)、紫光和蓝光中的至少之一。在一些实施方式中，照明装置还包括电力供应，并且处理器控制电力供应以向消毒光源的多个LED中的各个LED选择性地供电和断电。在一些实施方式中，照明装置包括第二光源，该第二光源包括发出白光的多个LED。在一些实施方式中，照明装置还包括运动传感器，该运动传感器指示在与其中第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动，并且处理器响应来自运动传感器的运动的指示，以部分地减小第一光源的辐射亮度并且将第二光源的辐射亮度从关断状态改变为接通状态。
本文描述的各种实现方式包括一种操作照明装置的方法，该照明装置包括第一光源、光束角度调节器、距离传感器和处理器。该方法包括：通过光束角度调节器控制第一光源的光束角度并且指示光束角度；通过距离传感器指示从第一光源到由第一光源辐照的目标表面的距离；以及通过处理器基于由光束角度调节器指示的光束角度以及由距离传感器指示的从第一光源到目标表面的距离，来计算并且设置第一光源的辐射亮度，以实现目标表面的预定辐照度。
在一些实施方式中，照明装置还包括运动传感器，并且该方法还包括：通过运动传感器指示在与其中第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动；以及通过处理器响应于来自运动传感器的感测到的运动来部分地减小第一光源的辐射亮度。在一些实施方式中，该方法还包括：通过处理器响应于由距离传感器检测到的距离的变化的检测来使第一光源的辐射亮度为零。在一些实施方式中，照明装置还包括电力供应，并且该方法还包括：通过处理器控制电力供应以设置第一光源的辐射亮度。在一些实施方式中，第一光源包括多个发光二极管(LED)，所述多个发光二极管发出UV-C辐射(100nm至280nm)、UV-B辐射(280nm至315nm)、UV-A辐射(315nm至400nm)、紫光和蓝光中的至少一个。在一些实施方式中，照明装置还包括电力供应，并且该方法还包括：通过处理器控制电力供应以向多个LED中的各个LED选择性地供电和断电。在一些实施方式中，照明装置还包括第二光源，该第二光源包括在处于接通状态时发出白光的多个LED。在一些实施方式中，照明装置还包括运动传感器，并且该方法还包括：通过运动传感器指示在与其中第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动；以及通过处理器响应于来自运动传感器的所感测到的运动来部分地减小第一光源的辐射亮度并且将第二光源的辐射亮度从关断状态改变为接通状态。
本文描述的各种实现方式包括一种装置，该装置包括：第一光源，发出消毒光；第二光源，发出白光；光束角度调节器，控制第一光源的光束角度并且指示光束角度；距离传感器，指示从第一光源到由第一光源辐照的目标表面的距离；以及处理器，基于由光束角度调节器指示的光束角度以及由距离传感器指示的从第一光源到目标表面的距离，来计算并且设置第一光源的辐射亮度，以实现目标表面的预定辐照度。
在一些实施方式中，该装置还包括运动传感器，该运动传感器指示在与其中第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动，并且在没有感测到的运动的情况下，处理器将第一光源置于接通状态并且将第二光源置于关断状态。在一些实施方式中，处理器通过部分地减小第一光源的辐射亮度并且将第二光源的辐射亮度从关断状态改变为接通状态来响应来自运动传感器的运动的指示。在一些实施方式中，处理器响应由距离传感器检测到的距离的变化的检测，以将第一光源置于关断状态。
附图说明
图1是根据各种实施方式的具有辐照度控制的照明装置的框图。
图2示出了根据各种实施方式的用于图1的照明装置的辐照度控制的方法。
图3和图4示出了根据各种实施方式的图1的照明装置的嵌入式照明实现方式。
图5和图6示出了根据各种实施方式的具有可移动透镜的图1的照明装置的轨道照明实现方式。
图7示出了根据各种实施方式的具有可变形透镜的图1的照明装置的轨道照明实现方式。
图8和图9示出了根据各种实施方式的图1的照明装置的轨道照明实现方式，在该照明装置中，光束角度调节器通过相对于固定的LED(发光二极管)的阵列或矩阵旋转透镜的阵列来实现。
通过阅读下面的详细描述结合本文描述的附图，将更好地理解这些特征和其他特征。附图不旨在按比例绘制。在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的部件可以由相似的附图标记表示。为了清楚起见，并非每个部件都可以在每个附图中进行标记。
具体实施方式
本文描述的一些方面、特征和实现方式可以包括机器例如计算机、电子部件、光学部件以及计算机实现的处理。对于本领域普通技术人员将明显的是，计算机实现的处理可以作为计算机可执行指令存储在非暂态计算机可读介质上。此外，本领域普通技术人员将理解的是，计算机可执行指令可以在各种有形处理器装置上执行。为了便于阐述，并非可能是计算机或数据存储系统的一部分的每个装置或部件都在本文描述。鉴于本公开内容的教导和本领域普通技术人员通常可获得的知识，本领域普通技术人员将认识到这样的装置和部件。因此，对应的机器和处理使成为可能并且在本公开内容的范围内。
图1是根据各种实施方式的具有辐照度控制的照明装置100的框图。在一些实现方式中，照明装置100可以被实现为一种用于对目标表面进行消毒的筒灯。照明装置100可以包括处理器102、运动传感器104、距离(接近度)传感器106、电力供应108、消毒光源110、非消毒光源112和光束角度调节器114。处理器102可以包括例如但不限于通用处理器、专用处理器例如ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)、或者其组合，其任何一个都可以包括非暂态计算机可读存储器。运动传感器104可以包括例如但不限于PIR(被动红外)传感器、MW(微波)传感器、超声传感器、振动传感器以及其组合。距离传感器106可以包括例如但不限于超声飞行时间传感器、光学飞行时间、使用IR(红外)三角测量的IR传感器。消毒光源110可以包括例如但不限于在各波段中发出各种波长中的任何波长的光的LED，该光包括但不限于UV-C(100nm至280nm)、UV-B(280nm至315nm)、UV-A(315nm至400nm)、紫光和蓝光，波长例如但不限于200nm、254nm、265nm、280nm、311nm、365nm和405nm。265nm处于杀菌效力曲线的峰值处，并且可以是在UV-C中使用的用于杀死病毒和细菌的最佳波长。365nm可以与称为光敏剂的化学药品例如核黄素(维生素b2)一起用于消毒以杀死细菌和病毒。非消毒光源112可以发出例如但不限于白光。光束角度调节器114可以包括例如但不限于：使由消毒光源110和可能地非消毒光源112发出的光折射的透镜；可移动的抛物面反射器或可移动的椭圆形反射器；透镜(微透镜)的旋转阵列；包括但不限于可电子变形的透镜或基于MEMS的DMD(基于微机电系统的数字微镜)反射器的电光装置，以对LED矩阵或阵列选择性地供电和断电或任何其他合适的技术。光束角度调节器114可以手动地、电子地或机械地操作。
处理器102可以响应来自距离传感器106和光束角度调节器114的输入以计算并且设置消毒光源110的辐射亮度水平，以实现目标表面的预定辐照度。这可以例如但不限于通过处理器控制电力供应108以调节消毒光源110和可能地非消毒光源112的LED的辐射亮度、或者通过处理器102经由电力供应108对消毒光源110和可能地非消毒光源112的各个LED选择性地供电和断电来完成。此外，处理器102可以响应来自运动传感器104和距离传感器106的输入，以改变消毒光源110和非消毒光源112的接通(ON)/关断(OFF)/暗(DIM)状态。通常，运动传感器104检测与由光束角度调节器114控制的由消毒光源110辐照的空间体积相比较大的空间体积中的运动。因此，可以在人被消毒光辐照之前检测到在所发出的消毒光附近的区域中人的存在。通常，距离传感器106检测由消毒光源辐照的空间体积中的目标。因此，可以由距离传感器106例如经由由检测到的距离的变化所指示的光束拦截来检测被消毒光辐照的人的存在。
图2示出了根据各种实施方式的用于图1的照明装置的辐照度控制的方法。该方法可以由如图1所示的照明装置100中的一个或更多个部件例如处理器102、光束角度调节器114、运动传感器104和距离传感器106来执行。如框200所指示的，将照明装置与要处理的目标表面对准。消毒光源(在图2中表示为“源1”)可以例如但不限于手动地、电子地或机械地直接指向要消毒的表面处。如框202所指示的，通过使用光束角度调节器来调节消毒光源的入射区域。例如但不限于可以通过使用光束角度调节器调节消毒光源的光束角度来将入射区域调节为与要消毒的表面的区域大致重合。所发出的消毒光可以穿过具有圆锥形、圆柱形或其他形状的空间体积，该空间体积的截面不一定与目标表面匹配，因此所发出的消毒光不一定与目标表面精确地重合。如框204所指示的，使用距离传感器来测量从照明装置到目标表面的距离。如框206所指示的，可以使用到目标表面的距离和光束角度来计算并且设置消毒光源的辐射亮度。例如，可以将辐射亮度设置为实现目标表面的预定W/m2辐照度。此时，可以认为照明装置已经准备好用于对目标表面进行消毒。
在操作期间，如果如框208所指示的通过运动传感器未检测到运动，则如框210所指示的，将消毒光源设置为接通(最大辐射亮度)，并且将非消毒光源(在图2中表示为“源2”)设置为关断(无辐射亮度)。如果如框208所指示的检测到运动并且如框212所指示的通过距离传感器未检测到光束拦截(例如进入消毒光束区域的人)，则如框214所指示的将消毒光源设置为暗(小于最大辐射亮度，但不关断)，并且将非消毒光源设置为接通。如果如框208所指示的检测到运动并且如框212所指示的检测到光束拦截，则如框216所指示的将消毒光源设置为关断，并且将非消毒光源设置为接通。可以使用如框218所指示的覆盖输入(override input)来如框220所指示的将消毒光源和非消毒光源两者均设置为接通，或者如框222所指示的将消毒光源和非消毒光源两者均设置为关断。在一些实施方式中，处理器还可以基于运动传感器和/或距离传感器的输入来对消毒光源和可能地非消毒光源的各个LED选择性地供电和断电。
尽管特定的优点不一定与实现方式相关联，但是通过改变光束角度来调节消毒光源的入射区域可以以给定的源辐射亮度提供对目标表面的较大辐照度，并且因此相对于将光分散在比目标表面大的区域上方的固定的光束角度照明装置，更快地实现了充分的消毒。此外，基于距离和光束角度来设置辐射亮度值可以提供对目标表面的预定辐照度，并且因此可以提供更可预测的消毒时间。基于运动和光束拦截来调节消毒光的辐射亮度可以有助于避免人受到不期望地辐照。例如，当人在消毒光的附近但不在消毒光的直接路径中时，消毒光可以变暗，并且当人在消毒光的直接路径中时，消毒光可以关断。在一些实现方式中，与当前的现有技术照明装置相比，可以使用UV-C或紫光来提供更快的消毒，而无需疏散附近区域的人。然而，上面所描述的优点均不应当被视为限制。
图3和图4示出了根据各种实施方式的图1的照明装置的嵌入式照明实现方式。所示出的照明装置300包括在壳体304中的LED 302的矩阵，壳体304相对于连接至平板308的法兰306枢转以及旋转。平板308的尺寸可以被设定为代替吊顶的标准天花板，但是这不应当被视为限制。壳体304以及因此LED矩阵可以能够相对于垂直于面板的轴310旋转360度以及枢转成某个角度例如但不限于+/-20度。在具体示出的示例中，LED矩阵包括消毒光源LED314的第一(外)环312和非消毒光源LED 318的第二(内)环316。运动传感器320和距离传感器322可以安装穿过面板或者并入至壳体或LED矩阵中。可以通过转动以及枢转壳体以将LED 302的矩阵指向目标表面来将照明装置300与目标表面对准。可以通过使用设置在LED与目标表面之间的透镜324改变光束角度来调节所发出的光的入射区域，透镜324例如但不限于连接至其中设置有LED矩阵的壳体304。可以使用距离传感器322来测量到目标表面的距离以及基于经测量的距离的变化来检测例如由于人而引起的光束拦截两者。
图5和图6示出了根据各种实施方式的具有可移动透镜的图1的照明装置的轨道照明实现方式。所示出的照明装置500包括在壳体506中的LED 504的矩阵502，壳体506相对于轨道安装件508枢转以及旋转。壳体506以及因此LED矩阵可以能够相对于垂直于天花板的轴510旋转360度以及枢转成某个角度例如但不限于+/-90度。运动传感器512和距离传感器514可以并入至壳体506或LED矩阵502中。可以通过转动以及枢转壳体506以将LED的矩阵指向目标表面来将照明装置500与目标表面对准。可以使用设置在LED与目标表面之间的可移动透镜516来调节所发出的光的入射区域，可移动透镜516例如但不限于设置在与壳体506耦接的透镜安装件518上。可以通过沿轴520相对于壳体506滑动透镜安装件518来调节透镜516与LED 504之间的距离。可以使用距离传感器来测量到目标表面的距离以及基于经测量的距离的变化来检测例如由于人而引起的光束拦截两者。
图7示出了根据各种实施方式的具有可变形透镜的图1的照明装置的轨道照明实现方式。所示出的照明装置700包括在壳体706中的LED 704的矩阵702，壳体706相对于轨道安装件枢转以及旋转。壳体706以及因此LED矩阵可以能够相对于垂直于天花板的轴旋转360度以及枢转成某个角度例如但不限于+/-90度。运动传感器712和距离传感器714可以并入至壳体706或LED矩阵702中。可以通过转动以及枢转壳体706以将LED的矩阵指向目标表面来将照明装置与目标表面对准。可以使用设置在LED与目标表面之间的可变形透镜716来调节所发出的光的入射区域，可变形透镜716例如但不限于设置在壳体706的远端处。可以例如但不限于沿轴720来调节可变形透镜716的形状。可以使用距离传感器714来测量到目标表面的距离以及基于经测量的距离的变化来检测例如由于人而引起的光束拦截两者。
图8和图9示出了图1的照明装置的轨道照明实现方式，在该照明装置中，光束角度调节器通过相对于固定的LED 802的阵列或矩阵旋转基部803上的透镜(微透镜)801的阵列来实现。当微透镜801和LED 802对准时，所发出的光束是平行的。当微透镜801和LED 802未对准时，发出发散的光束。所示出的照明装置800包括在壳体806中的LED 802的矩阵，壳体806相对于轨道安装件808枢转以及旋转。壳体806以及因此LED矩阵可以能够相对于垂直于天花板的轴810旋转360度以及枢转成某个角度例如但不限于+/-90度。运动传感器812和距离传感器814可以并入至壳体806或LED矩阵802中。可以通过转动以及枢转壳体806以将LED802的矩阵指向目标表面来将照明装置800与目标表面对准。可以使用距离传感器814来测量到目标表面的距离以及基于经测量的距离的变化来检测例如由于人而引起的光束拦截两者。
贯穿本公开内容的全部，除非另有明确地说明，否则使用冠词“一(a)”和/或“一个(an)”和/或“该(the)”来修饰名词可以理解为是用于方便起见，并且包括一个或不止一个所修饰的名词。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含的，并且意味着可能存在除了所列出的元件以外的附加元件。
除非本文另有规定，否则通过附图描述的和/或以其他方式描绘的元件、部件、模块和/或其部分与其他事物通信、与其他事物相关联、和/或基于其他事物可以理解为以直接和/或间接的方式与其他事物通信、与其他事物相关联、和或基于其他事物。
已经描述了许多特征、方面、实施方式和实现方式。然而，将理解的是，在不脱离本文描述的发明构思的范围的情况下，可以进行多种多样的修改和组合。因此，那些修改和组合是在所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种照明装置，包括：
第一光源；
光束角度调节器，控制所述第一光源的光束角度并且指示所述光束角度；
距离传感器，指示从所述第一光源到由所述第一光源辐照的目标表面的距离；
运动传感器，指示在与其中所述第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动；以及
处理器，被配置成：
基于由所述光束角度调节器指示的所述光束角度以及由所述距离传感器指示的从所述第一光源到所述目标表面的所述距离，来计算并且设置所述第一光源的辐射亮度，以实现所述目标表面的预定辐照度；
在所述运动传感器检测到运动并且所述距离传感器未检测到所述距离的变化的情况下，部分地减小所述第一光源的所述辐射亮度；以及
在所述运动传感器检测到运动并且所述距离传感器检测到所述距离的变化的情况下，使所述第一光源的所述辐射亮度为零。
2.根据权利要求1所述的照明装置，还包括电力供应，并且其中，所述处理器控制所述电力供应以设置所述光源的所述辐射亮度。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一光源是包括多个发光二极管LED的消毒光源，所述多个发光二极管发出UV-C辐射、UV-B辐射、UV-A辐射、紫光和蓝光中的至少之一，其中，所述UV-C辐射为100nm至280nm；所述UV-B辐射为280nm至315nm；以及所述UV-A辐射为315nm至400nm。
4.根据权利要求3所述的照明装置，还包括电力供应，并且其中，所述处理器控制所述电力供应以向所述消毒光源的所述多个LED中的各个LED选择性地供电和断电。
5.根据权利要求1所述的照明装置，还包括第二光源，所述第二光源包括发出白光的多个LED。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，所述处理器还响应来自所述运动传感器的运动的指示，以部分地减小所述第一光源的所述辐射亮度并且将所述第二光源的辐射亮度从关断状态改变为接通状态。
7.一种操作照明装置的方法，所述照明装置包括第一光源、光束角度调节器、距离传感器、运动传感器和处理器，所述方法包括：
通过所述光束角度调节器控制所述第一光源的光束角度并且指示所述光束角度；
通过所述距离传感器指示从所述第一光源到由所述第一光源辐照的目标表面的距离；以及
通过所述处理器基于由所述光束角度调节器指示的所述光束角度以及由所述距离传感器指示的从所述第一光源到所述目标表面的所述距离，来计算并且设置所述第一光源的辐射亮度，以实现所述目标表面的预定辐照度；
通过所述运动传感器指示在与其中所述第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动；
通过所述处理器在所述运动传感器检测到运动并且所述距离传感器未检测到所述距离的变化的情况下，部分地减小所述第一光源的所述辐射亮度；
通过所述处理器在所述运动传感器检测到运动并且所述距离传感器检测到所述距离的变化的情况下，使所述第一光源的所述辐射亮度为零。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述照明装置还包括电力供应，并且所述方法还包括：
通过所述处理器控制所述电力供应以设置所述第一光源的所述辐射亮度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一光源包括多个发光二极管LED，所述多个发光二极管发出UV-C辐射、UV-B辐射、UV-A辐射、紫光和蓝光中的至少之一，其中，所述UV-C辐射为100nm至280nm；所述UV-B辐射为280nm至315nm；以及所述UV-A辐射为315nm至400nm。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述照明装置还包括电力供应，并且所述方法还包括：
通过所述处理器控制所述电力供应以向所述多个LED中的各个LED选择性地供电和断电。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述照明装置还包括第二光源，所述第二光源包括在处于接通状态时发出白光的多个LED。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述照明装置还包括运动传感器，并且所述方法还包括：
通过所述运动传感器指示在与其中所述第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动；以及
通过所述处理器响应于来自所述运动传感器的所感测到的运动来部分地减小所述第一光源的所述辐射亮度并且将所述第二光源的辐射亮度从关断状态改变为接通状态。
13.一种照明装置，包括：
第一光源，发出消毒光；
第二光源，发出白光；
光束角度调节器，控制所述第一光源的光束角度并且指示所述光束角度；
距离传感器，指示从所述第一光源到由所述第一光源辐照的目标表面的距离；
运动传感器，指示在与其中所述第一光源发出光的空间体积相比更大的空间体积中感测到的运动；以及
处理器，被配置成：
基于由所述光束角度调节器指示的所述光束角度以及由所述距离传感器指示的从所述第一光源到所述目标表面的所述距离，来计算并且设置所述第一光源的辐射亮度，以实现所述目标表面的预定辐照度；
在所述运动传感器检测到运动并且所述距离传感器未检测到所述距离的变化的情况下，部分地减小所述第一光源的所述辐射亮度；以及
在所述运动传感器检测到运动并且所述距离传感器检测到所述距离的变化的情况下，使所述第一光源的所述辐射亮度为零。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其中，在没有感测到的运动的情况下，所述处理器将所述第一光源置于接通状态并且将所述第二光源置于关断状态。
15.根据权利要求14所述的照明装置，其中，所述处理器通过部分地减小所述第一光源的所述辐射亮度并且将所述第二光源的辐射亮度从关断状态改变为接通状态来响应来自所述运动传感器的运动的指示。
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