CN116349410A - 照明系统和用于确定进入照明器中的进水的方法 - Google Patents

照明系统和用于确定进入照明器中的进水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种照明系统(100)，其包括：照明单元(101)；包含照明单元的至少一部分的壳体(102)，其中照明单元和壳体是照明器的部分；以及定位在壳体处或壳体内部的感测装置(103)，其中感测装置适于感测指示照明器的受进入照明器的至少一部分中的进水影响的功能特性的功能参数。此外，所述照明系统包括水进入确定单元(104)，所述水进入确定单元(104)适于基于所感测的功能参数来确定进入所述照明器的至少一部分中的进水。因此，提供了一种照明系统，其允许在水能够损坏照明器之前确定进入照明器中的进水，从而提高照明器的持久性和安全性。

Description

照明系统和用于确定进入照明器中的进水的方法
技术领域
本发明涉及照明系统，以及用于确定进入照明单元的进水的方法和计算机程序产品。
背景技术
照明器中的进水是一种流行故障，其继续位居年度事故的顶部附近。水进入经常导致腐蚀，在透明部件(例如照明器的窗口)上的冷凝；或者甚至导致灾难性的产品现场故障，这两种情况对于室外照明器和室内照明器均存在。
在包括多个照明器的相关照明系统中，存在以下未满足的需求：针对可能的水冷凝和/或水进入，对每个单独的照明器进行监视。因此，需要低成本的传感器硬件来实现该水进入感测功能。还需要一种感测功能，其能够预测水进入是否仅导致冷凝或者甚至导致积聚的水坑。水坑可能导致产品故障，该产品故障对安全而言甚至可能是至关重要的。在严重程度的另一极端情况下，冷凝通常首先在透镜和反射器上发生，并且仅降低照明器适当地照亮环境的能力和/或影响照明器的美学外观。因此，期望精确且容易地测量每个单独的照明器的进水以克服这些问题。
US2017/184659A1公开了一种包括至少一个灯具部件的灯具。该灯具还可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器测量与至少一个灯具部件相关联的至少一个参数。灯具还可以包括耦合到至少一个传感器的预后和健康监测(PHM)系统，其中PHM系统分析由至少一个传感器进行的至少一个测量，以识别影响所述至少一个灯具部件的寿命的至少一个因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种照明系统，方法和计算机程序产品，其虑及了照明器的改进的持久性和安全性。
在第一方面中，提供了一种照明系统，其中所述系统包括：a)照明单元，所述照明单元适于提供光；b)壳体，所述壳体包含所述照明单元的至少一部分，其中所述照明单元和所述壳体是照明器的部分；c)感测装置，所述感测装置定位在所述壳体处或所述壳体内，所述感测装置适于感测指示受水进入所述照明器的内部结构的至少一部分中所影响的所述照明器的功能特性的功能参数，以及d)水进入确定单元，所述水进入确定单元适于基于所感测的功能参数来确定进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水。
由于水进入确定单元适于基于所感测的功能参数来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水，该功能参数指示受进水所影响的照明器的功能特性，因此可以基于水在照明器内的影响间接地检测进水。因此，可以避免直接测量水在照明器内的影响(在结构上具有挑战性)。此外，通常已经存在的难以用普通的水传感器或湿气传感器进行测量的少量水可能对照明器的功能特性(例如，照明器的壳体内的压力)产生影响，因此可以允许在照明器真实损坏(例如，预期的腐蚀)之前检测水的存在。这允许改进照明器的持久性和安全性。
照明器包括至少一个照明单元。照明单元适于提供光。特别地，照明单元适于提供光，其中光包括具有来自电磁光谱的预定范围的波长的电磁辐射。特别地，光可以包括具有来自电磁光谱的预定范围的不同离散波长或连续波长范围的电磁辐射。优选地，照明单元适于提供至少可见光。因此，可见光由对人眼敏感的波长范围来限定，即波长可以在380nm至780nm的范围内。照明单元可以适于提供白光，该白光包括具有在可见光的数百纳米范围内的波长的辐射，其中光谱可以是连续的或离散的。然而，照明单元还可以适于提供彩色光，该彩色光包括波长在可见光的数十纳米范围内的辐射，例如，绿光主要包括波长在500nm至550nm范围内的辐射。照明单元还可以适于提供任何其他颜色的光。附加地或替代地，照明单元可以适于提供包括具有人眼不敏感的波长的电磁辐射的光。例如，所提供的光可以是消毒光，该消毒光包括电磁光谱的包含紫外辐射的预定范围的辐射。所提供的光还可以包括电磁光谱的包含红外辐射的预定范围的辐射。
适于提供光的照明单元可以是发射具有连续或离散波长光谱的电磁辐射的任何光源。例如，照明单元可以是发光二极管(LED)。然而，照明单元还可包括其它光提供装置，如VCSEL，白炽灯，卤素灯，荧光灯，金属卤化物灯，气体放电灯等。照明单元还可包括光源的任何组合。在这种情况下，由照明单元提供的光是照明单元的每个光源所提供的光的总和。
照明单元适于至少部分地由壳体围绕。壳体适于围绕照明单元的至少一部分。特别地，壳体还可以适于围绕整个照明单元。优选地，所述壳体被配置为使得其能够保护所述照明单元的至少一部分以对抗像天气条件之类的外部条件。用于控制和操作照明单元的电路和电子部件可以是壳体的一部分，于是被连接到照明单元或者可以是照明单元的一部分。壳体继而还可以至少部分地围绕这些电路和电子部件。
壳体可以是封闭的或者可以具有开口。所述开口可适于例如允许线缆或固定装置进入到壳体中以连接到壳体或照明单元。在这种情况下，开口可以例如通过提供附加的线缆密封件来密封，使得壳体的内部受到保护。优选地，壳体的所有开口被密封，从而防止水进入壳体。
壳体可以由一种材料制成。由此，壳体可以由玻璃，透明塑料，丙烯酸玻璃或任何其他透明材料制成，使得由照明单元提供的光可以设置在壳体外部。壳体还可以由至少两种材料的组合构成。优选地，壳体适于保护壳体的内部体积以对抗外部条件(例如天气条件)，并且适于从内部体积向外通过壳体提供光。壳体的内部体积可以包括照明器的内部结构的至少一部分。在这种情况下，壳体的体积可以被内部结构所分割。通常，感测装置适于感测壳体中的功能参数。附加地或替代地，感测装置还可以适于感测例如由壳体的内部结构所限定的壳体的部分中的功能参数。
照明单元和壳体可以被认为形成照明器。照明器可以定位在建筑物的内部或外部。多个照明器可以彼此布置成使得它们一起执行任务，例如照明或引导任务。通常，可以以任何已知的方式提供一个或多个照明器。
照明系统，特别是照明器，还包括至少一个感测装置。感测装置可以定位在照明器的壳体处，即，与照明器的壳体功能性地接触。例如，感测装置可以附接到壳体的外部。可替换地，感测装置可以定位在壳体内。例如，感测装置可以设置在由壳体包围的体积内的某处，而不直接接触壳体本身。
感测装置适于感测指示照明器的功能特性的功能参数。通常，功能特性指的是功能上与照明器的功能(例如，提供光的过程)相关的照明器的特性。例如，在提供光的过程中，可以影响壳体内的温度和/或压力，并且因此壳体内的温度和/或压力可以被认为在功能上与照明器的照明功能相关。此外，由感测装置测量的功能参数是指受水进入照明器的内部结构的至少一部分中所影响的功能特性，其中照明器的内部结构可以被认为是壳体所包含的体积。例如，壳体内的温度或压力可能受到进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水的影响，并且在这种情况下可指功能特性，于是感测装置可以适于测量指示功能特性的功能参数。此外，也可以利用其他特性作为功能特性。例如，在一些情况下，照明器的一部分的电导率和/或电阻也可能受到进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水的影响，并且因此可以被认为是照明器的功能特性。在一些情况下，感测装置可以适于直接感测作为功能参数的功能特性。然而，在其他实施例中，功能参数仅是指示功能特性，即与功能特性具有已知的函数关系。
照明系统包括水进入确定单元。水进入确定单元适于基于感测到的功能参数来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。水进入确定单元可以被实现为通用或专用计算系统上的硬件或软件。通常，水进入确定单元适于例如经由到感测装置的有线或无线连接从感测装置接收指示所感测的功能参数的信号。
在实施例中，水进入确定单元可以被集成到照明器。在这种情况下，水进入确定单元可以在照明器的壳体中或壳体外部。然而，水进入确定单元还可与照明器分开提供，但是其与照明器的感测装置有线或无线通信。例如，水进入确定单元可以是单独装置的一部分，例如为在用户装置(如智能电话)上运行的软件，或者可以是整个控制系统的一部分，控制多于一个的感测装置，或者控制多个不同的传感器，装置，照明单元和/或照明器。
所述水进入确定单元可适于基于由所述感测装置所感测的所述功能参数来确定进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水。特别地，水进入确定单元可以适于利用在照明器的内部结构中存在的水和/或水蒸气的量与功能参数之间的函数关系。这样的函数关系可以作为水进入确定单元的一部分被存储，或者可以从外部存储器被提供给水进入确定单元。通常，这样的函数关系可以作为数学关系、一组规则、查找表等来提供。进入照明器的内部结构的进水和至少一个功能参数之间的函数关系可以例如通过对照明器进行实验或通过对照明器进行计算建模来确定，该实验和计算建模应用了关于照明器的构造的已知物理法则和知识。例如，可以在实验中通过测量照明器的壳体内至少一个功能特性(如温度或压力)来确定函数关系，该功能特性依赖于提供给照明器的内部结构的水的量。基于这样的测量，可以应用已知的统计分析工具以确定函数关系。此外，还可以应用机器学习技术。例如，可以将测量结果作为训练数据提供给机器学习算法(诸如神经网络，贝叶斯网络等)，使得该算法被训练以基于功能参数来确定照明器中的水的量。当多个功能参数(具体呈功能参数发展的形式，即功能参数概况)由感测装置提供时，机器学习算法的利用是特别有利的，这是因为如果相应地被训练，机器学习算法甚至允许针对不同参数的复杂关系进行评估。
然后可以例如以视觉或听觉输出的形式向用户提供确定水进入的结果。例如，当进水被确定为可能对照明器有害或者可能降低照明器的功能(如光发射)时，照明单元可以适于提供特定的光，如特定颜色的光。附加地或替代地，例如通过提供指示被确定存在于所述照明器的内部结构中的水量的值，还可以例如在与至少所述水进入确定单元通信的用户界面的显示器上提供所述结果，作为所确定的水含量的可视化。附加地或替代地，例如通过提供损害(预计其源自所确定的进水)的水平，也可以间接地对确定水进入的结果进行可视化。此外，基于该结果，附加地或替代地，例如可以向用户提供推荐(如改变照明器的推荐)以关闭照明器的电源或联系服务人员。或者，照明系统可适于自动对水进入确定的结果作出反应。例如，规则可存储在照明系统中，该规则基于水进入确定的结果(例如，基于在照明器的内部结构中确定的水的量)来控制照明器的功能。在一个示例中，照明系统可以适于控制照明单元以增加或减小所提供的光的强度和/或基于所确定的进水来控制由照明单元提供的光谱。在确定照明器中存在的水的量可能具有致命后果的情况下，照明系统可以适于控制照明器被关断。从而可以避免电路失效或短路的任何风险。
在一个实施例中，水进入确定单元适于通过将感测的功能参数与该参数的预定基准进行比较来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。功能参数可指示用于该参数的一个或多个测量值。此外，功能参数还可以指示该参数的值随时间的发展。然后，功能参数的基准也可以相应地指代一个或多个值或指代功能参数的发展。通常，基准指示在特定的已知条件下的功能参数。例如，基准可以指示在照明器的内部结构中不存在水的情况下对功能参数的测量，在照明器的内部结构中具有特定量的水的情况下，在一天的特定时间期间，在特定环境条件期间等情况下对功能参数的测量。优选地，该基准是在制造商位点处以预定设置对功能参数进行测量期间确定的，其中在这种情况下，可以将相同的基准提供给具有相同构造的所有照明器，即，参考照明器模型来提供。然而，还可以在安装照明器之后在客户位点处建立基准，例如，通过在安装之后不久某时刻测量功能参数来建立基准，以期望新安装的照明器不具有相当大的进水。
通常，功能参数与基准的比较可以指两个值或功能彼此之间的任何类型的比较。例如，作为比较，可以确定功能参数和基准的差异或比率。然而，如果功能参数和基准指代值随时间的发展(即，函数)，则比较也可以指比较函数的波形。例如，该比较可以与函数的特定数据点，最大值或最小值，梯度等相关。水进入确定单元然后可以适于基于所感测的功能参数函数的形状(即波形)或特定数据点与参数的预定基准函数的比较的结果来确定进入到照明器的内部结构的至少一部分中的进水。例如，可以预先确定比较结果与进入照明器内部结构的进水的函数关系。这种函数关系例如将一个或多个比较结果与照明器的内部结构内的特定量的水相关联。然而，也可以利用仅提供关于是否已经检测到进水的定性信息的简单函数关系。例如，当该比较提供了测量的功能参数与基准不同的结果时，水进入确定单元可以适于确定进水已经发生。然而，水进入确定单元还可以适于应用更复杂的函数关系，其中比较结果再次与例如一个或多个阈值进行比较，以确定在照明器中存在的水的量。这样的阈值可以例如通过与功能参数相关的实验或仿真来确定。示例性地，如果照明器的功能特性是指照明器的内部压力，并且已知的是，如果由进水影响的内部压力值与由制造商所确定的基准内部压力相比上升了20％，则水进入破坏照明器的一部分。于是，阈值可以指与基准的20％的偏差。
参数的预定基准可以是存储值，其中存储值可以是由感测装置感测的感测值或计算值。所述水进入确定单元可适于从存储所述参数的所述预定基准的存储单元接收所述参数的所述预定基准。如果参数的预定基准被存储在存储单元处，则存储单元可以位于水进入确定单元处或任何其他单独的装置或云处。如果存储所述参数的所述预定基准的所述存储单元不位于所述水进入确定单元上，那么所述水进入确定单元可连接到存储所述参数的预定基准的所述装置。例如，参数的预定基准可以是在一天中的不同时间点处已经测量的一系列值。于是水进入确定单元可以适于通过将感测的功能参数与在一天中的相同时间点处的参数的存储的预定基准进行比较来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。
在优选实施例中，所述功能参数的基准基于参数模型预先确定，所述参数模型适于针对所述照明单元的周围环境条件和/或操作状态和/或水进入状态对所述照明单元的功能参数进行建模。
照明器的操作状态可以指与照明器的操作相关的照明器的任何状态。例如，照明单元的操作状态可以是照明单元的开启状态或关闭状态。在接通状态中，照明单元提供光，其中在关闭状态中，照明单元不提供光。照明单元的操作状态还可以指照明单元的任何调光状态，其中照明单元的调光状态是指其中提供具有预定光强度的光的状态。照明单元的开启状态也可以理解为调光状态。操作状态也可以是照明器的完全睡眠状态或下载状态。例如，如果在预定时间段内接收到外部信号或者没有接收到外部信号，则可以通过处于关闭状态的照明单元来提供完全睡眠状态。在完全睡眠状态下，照明单元的一个或多个功能可以被限制，例如，所提供的照明可以仅指紧急照明，网络能力或通信功能可以被限制为接收唤醒信号等。这种完全睡眠状态的优点是降低了照明单元的功耗。照明单元的下载状态可以指照明单元接收(即下载)信息、数据、软件更新等的状态，优选地，照明单元的工作状态为开启、关闭或调光状态。水进入状态可以是照明器关于水进入的任何状态。例如，水进入状态可以指存在于照明器中的水的量。
参数模型可以是适于根据周围环境条件和/或水进入状态和/或操作状态对功能参数建模的任何模型。优选地，所述模型适于对所述函数参数的值随时间的发展进行建模。示例性地，在其中功能特性是指温度的情况下，该模型可以被理解为温度模型，该温度模型适于基于周围环境条件和/或水进入状态和/或操作状态来模拟照明器的壳体的内部结构的至少一部分中位于感测装置的位点处的温度，例如基于照明器的壳体的内部结构内的水的量以及照明器是处于接通状态还是断开状态来模拟照明器的壳体的内部结构的至少一部分中位于感测装置的位点处的温度。此外，模型还可以适于附加地考虑另外的参数，优选地考虑照明器的构造特性。通常，可以基于影响照明器的功能参数的不同物理量之间的已知物理关系来提供参数模型。例如，理想气体定律，热传递方程等可用于提供参数模型的数学背景。
在一个实施例中，所述感测装置适于在所述照明单元的不同操作状态下感测所述照明器的所述功能参数，并且所述水进入确定单元适于基于在所述照明单元的不同操作状态下所确定的各功能参数的比较来确定进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水。例如，感测装置可以适于感测在照明器的关断状态期间的第一功能参数和在照明器的接通状态期间的第二功能参数。水进入确定单元然后可以适于基于针对两个不同操作状态所确定的第一和第二功能参数的比较来确定水进入。通常，进入照明器的进水可以对处于照明器的不同操作状态下的照明器的功能参数具有不同的影响。例如，进水可以对照明器的不同操作状态之间的压力差或温度差具有影响。因此，水进入确定单元可以提供和利用函数关系，以从在照明器的不同操作状态下所感测的功能参数的比较中推导出进水情况。
在实施例中，功能参数指示照明器的壳体的至少一部分内的压力。为了感测压力，感测装置适于感测指示壳体的至少一部分内的压力的至少一个功能参数。优选地，感测装置适于直接感测照明器的壳体内的压力。例如，感测装置可以定位在壳体内以感测压力。在该实施例中，感测装置可以指压阻式应变仪传感器，电容式压力传感器，压电式压力传感器等。通常，水的存在，特别是水蒸汽的形式的水的存在，对照明器的压力反应具有影响以例如改变环境条件或操作状态。
在优选实施例中，感测装置定位在照明器的壳体处并且适于感测作为功能参数的壳体的至少一部分的变形，所述功能参数指示照明器的壳体的至少一部分内的压力。例如，照明器的功能特性可以是指示壳体的至少一部分内的压力的壳体的一部分的长度、面积或体积。特别地，壳体的至少一部分的长度、面积或体积的变化可指示壳体的至少一部分内的压力变化。在优选实施例中，所述感测装置至少包括应变仪传感器，所述应变仪传感器被定位在所述壳体处或者是所述照明器的所述壳体的一部分并且适于感测作为功能参数的所述壳体的一部分的变形，所述功能参数指示所述照明器的所述壳体的至少一部分内的压力。特别地，应变仪可以适于监测由于壳体外部的压差而导致的照明器壳体的变形。在替代方案中，感测装置还可至少包括至少一个MEMS压力传感器或压敏电阻器或对壳体的至少一部分的变形敏感的任何其它传感器。优选地，感测装置适于提供作为功能参数的压力分布，其中压力分布指的是随时间测量的指示壳体内的压力的一系列值。在一个实施例中，在一天期间(例如，正好在安装照明器之后的一天)测量的压力分布可被用作预定基准，所有其之后的压力分布与该预定基准进行比较以确定进水情况。
在优选实施例中，壳体至少包括柔性部分和刚性部分，其中柔性部分比刚性部分更柔性，并且其中感测装置适于通过感测壳体的柔性部分的变形来感测壳体的变形。由于在该实施例中，壳体至少包括柔性部分和刚性部分，其中柔性部分比刚性部分更柔性，所以因与环境的压力差所致的壳体的柔性部分的变形将更加明显。这允许更准确地测量壳体的变形，从而提供更准确的功能参数。例如，通过提供具有与刚性部分不同的材料的柔性部分，通过提供具有与刚性部分相比减小的厚度的柔性部分，通过提供具有另一结构(例如，具有多个凹槽等)的柔性部分，可以实现壳体的更柔性部分。在优选实施例中，感测装置包括定位在柔性部分的表面上的铜轨道，该铜轨道适于用作应变仪传感器。
在一个实施例中，所述感测装置适于感测作为功能参数的施加到所述壳体的至少一部分的机械力，所述功能参数指示所述照明器的所述壳体的至少一部分内的压力。例如，感测装置可以是压敏电阻器以感测施加到壳体的至少一部分的机械力。因为机械力可以源自壳体的至少一部分内的与照明器的壳体外部的压力相比的压力变化，如果机械力影响压敏电阻器，则压敏电阻器被动地产生依赖于机械力的电压。
在优选实施例中，壳体包括作为柔性部分的橡胶环。橡胶环可适于密封照明器以防止水进入。例如，如果壳体由两个部分组成，则橡胶环可以定位在该两个部分之间并且适于密封壳体的内部结构以防止水进入。感测装置优选地为至少一个压敏电阻器，其适于通过例如在照明器的壳体的内部和外部之间的压差来感测施加到橡胶环的机械力，该感测装置可以定位成与橡胶环直接接触。在优选实施例中，壳体包括至少两个部分，其中照明器的壳体的内部和外部之间的压差导致压力将壳体的至少两个部分彼此抵压。在该实施例中，优选的是，提供感测装置，使得所述至少两个部分之间的压力可被测量以作为所述壳体内的压力的指示。例如，如果至少两个部分包括其间的橡胶环，则压敏电阻器可以定位在橡胶环下面，即在壳体的两个部分中的一个与橡胶环之间。
在实施例中，感测装置适于感测作为功能参数的指示照明器的温度的参数。可借助于壳体内的温度感测装置在照明器的壳体的至少一部分内测量照明器的温度。优选地，在照明器的壳体内测量照明器的温度，并且可以将内部温度的值与内部温度的先前测量值或温度的预定基准进行比较。此外，水进入确定单元可适于接收关于照明器的外部温度的信息，并且水进入确定单元可适于进一步基于外部温度(例如基于外部温度与内部温度的比较)来确定进水。
在实施例中，指示照明器的温度的功能参数是指在照明单元从一个操作状态到另一个操作状态的改变期间所测量的温度分布。温度分布包括指示照明器的壳体的至少一部分内的温度的一系列值，其中温度值优选地在一时间段内被连续地测量，该时间段包括照明单元的两个不同操作状态之间的转换。如上所述，操作状态可以指照明单元的开启或关闭状态，或照明单元的任何调光状态。所述操作状态还可指代所述照明单元的如下状态：即，指代所述照明单元的两个开启状态或两个关闭状态，例如，其中与所述照明单元的下载状态相比，所述照明单元的操作状态可为所述照明单元的完全睡眠状态。操作状态的改变可以指从照明器的任何操作状态到照明器的任何其他操作状态的改变。举例来说，可在从调光状态到另一调光状态或从调光状态到关断状态的改变期间测量温度分布。那么，在从一个操作状态到另一操作状态的改变期间，温度的发展(即温度分布)可以指示水进入到照明器的内部结构中。例如，进入照明器的进水可以改变照明器的热惯量，即，其对由于操作状态的改变而引起的温度变化的反应性。水进入确定单元然后可以适于基于温度分布来确定热惯量的这种变化，例如通过将当前测量的温度分布与先前测量的温度分布进行比较，或者通过确定温度分布的特性(如梯度，最大值，最小值等)且施加预定的函数关系以确定进水。优选地，所述水进入确定单元适于通过将所感测的温度分布与所述温度分布的预定基准进行比较来确定进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水，其中当在所述照明器的所述内部结构中不存在水时，所述分布的所述预定基准由所述温度感测装置感测。附加地或替代地，水进入确定单元适于使用温度模型来预测照明器的不同水进入状态的温度分布。于是，水进入确定单元适于通过将该温度分布与由温度模型所产生的至少一个温度分布进行比较(例如通过确定所感测的温度分布与由温度模型所产生的温度分布的偏差)来确定水进入。
在优选实施例中，照明系统还包括功能参数提供单元，该功能参数提供单元适于提供关于作为照明系统的一部分或位于照明系统外部的另一照明器的功能参数。其中，所述水进入确定单元适于接收所提供的功能参数并进一步基于所提供的功能参数来确定进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水。所述功能参数提供单元适于提供另一照明器(优选地为多个其它照明器)的功能参数，其中，所述水进入确定单元适于基于所述其它照明器或所述多个其它照明器的多个所提供的功能参数来确定进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水。其他照明器或多个其他照明器可以是照明系统的一部分，或者可以在照明系统的外部，例如为另一照明系统的一部分。
功能参数提供单元可以是用于接收其他照明器或多个其他照明器的所提供的功能参数的接收单元。附加地或替代地，功能参数提供单元还可以是存储单元，该存储单元存储其他照明器(优选地为多个其他照明器)的所提供的功能参数，例如，功能参数提供单元可以以云存储的形式提供。附加地或替代地，水进入确定单元可适于接收其它照明器(优选多个照明器)的所提供的功能参数，使得水进入确定单元继而可被认为是功能参数提供单元。功能参数提供单元可以例如被提供在照明器的壳体内以作为照明器的结构部分，或者可以在结构上与照明器分开设置，以例如作为与所述照明器的所述感测装置和/或所述水进入确定单元进行通信的计算系统的一部分。
在优选实施例中，照明器的水进入确定单元适于进一步基于所提供的其它照明器的功能参数(例如，通过应用异常检测算法)来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。优选地，所述水进入确定单元适于通过将来自所述照明器的所述功能参数(例如温度分布)与所述至少一个其它照明器或所述多个照明器的所提供的功能参数进行比较来确定进入所述照明器之一的内部结构的至少一部分中的进水。通常，可以预期的是，在多个照明器中仅极少部分将受到进水的影响，使得其他照明器通过监测不同照明器之间的变化来提供用于确定进水的良好基础。此外，照明器的功能特性受到外部条件的影响，例如受天气条件的影响。这样的条件对于特定区域中的多个照明器中的所有照明器来说大部分是相同的，使得与在实验室中所确定的不是由进水所致而是由外部条件所致的基准相比的功能参数的差异可以在比较多个照明器的功能参数时被识别。因此，当确定水进入并且因此可以更准确地确定水进入时，可以考虑由外部条件所致的这种差异。优选地，如果提供了多个其它照明器的功能参数，则所述水进入确定单元适于基于对所述功能参数的监测、关于所述照明器的相对位置的信息和/或环境信息，从诸如经受相同环境条件的其它照明器的多个所提供的功能参数中进行选择。例如，水进入确定单元可以适于基于每个照明器的环境温度信息来确定一组照明器大都设置在阴影区域中，而另一组照明器在一天中的部分期间经受强烈的阳光。水进入确定单元然后可以适于通过将照明器的功能参数与属于相同照明器组的一个或多个照明器的功能参数进行比较来确定进入照明器的内部结构的进水。
在优选实施例中，照明器包括适于感测多于一个功能参数的感测装置。特别地，感测装置可以适于感测：作为第一功能参数的指示壳体的至少一部分内的压力的参数；以及作为第二功能参数的指示照明器的壳体的相同部分内的温度的参数。指示照明器的内部结构的至少一部分内的压力的参数与指示照明器的内部结构的至少相同部分内的温度的参数之间的关系可以通过理想气体定律PV＝nRT凭经验计算，其中P是压力，V是体积，n是物质的量，R是理想气体常数，并且T是温度。于是，水进入确定单元可以适于基于压力P和温度T的关系来确定进入照明器的壳体的内部结构的至少一部分中的进水。优选地，水进入确定单元适于通过将该关系与基于理想气体定律针对照明器的壳体的内部结构中无进水的情况下所确定的值进行比较来确定进水。在另一优选变型中，针对照明单元的操作状态，理想气体定律还可用于监测压力分布和温度分布的关系，其中，针对照明单元的操作状态，基于所感测的压力和温度分布与所确定的基准压力和温度分布相比的偏差来确定进水。
在实施例中，提供了另一种感测装置，其适于感测指示照明器的壳体的至少一部分内的湿度的湿度参数，其中，水进入确定单元适于进一步基于湿度参数来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。湿度参数可以指示壳体的至少一部分内的湿度，即存在于所述壳体的部分内的空气中的水量。然而，湿度参数还可以指示存在于壳体的至少一部分中但不存在于壳体内的空气中的水量，即水已经冷凝。特别地，湿度参数指示壳体的至少一部分中的绝对湿度或相对湿度。绝对湿度HA和相对湿度HR之间的关系可得自August-Roche-Magnus公式和理想气体定律，并且由H4＝cHB/T描述，其中T是温度，且c包括在壳体内恒定的物理常数和参数。在密封壳体中，绝对湿度是恒定的，因此相对湿度随温度变化。
在一个实施例中，绝对湿度可以通过下式计算：
Figure BDA0004159349580000131
这里，Po是在无穷高温度下的部分蒸气压，H是水蒸发焓，R是气体常数，
Figure BDA0004159349580000132
是水分子质量，并且T是温度，其中HA和HR以百分比给出。特别地，为了计算绝对湿度，可以使用以下值：P0＝1.002·1011N/m2，H＝42809J/mol，R＝8.3145J/(K·mol)，
Figure BDA0004159349580000133
水进入确定单元可以适于利用该关系来确定壳体是否仍然密封，即仍然满足关系，或者水进入是否已经发生以使得不再满足该关系。优选地，所述感测装置还包括温度感测装置，并且针对所述照明单元的操作状态，所述水进入确定单元适于分别监测由温度感测装置和另外的湿度感测装置感测的温度分布和湿度分布。针对照明单元的操作状态，水进入确定单元于是可以适于基于温度分布结合湿度分布来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。特别地，进入照明器的壳体的至少一部分的进水增加了照明器的热质量，使得壳体内的温度响应(即，由于壳体外部的温度的变化引起的壳体内的温度变化)被延迟。在一个实施例中，壳体内的温度分布和湿度分布在一定时间范围内被监测，其中温度分布和湿度分布在特定时间范围内具有特定形状，这例如归因于加热照明器的太阳的位置。在封闭壳体中，温度分布和湿度分布之间的关系可以描述为由以上关系限定，其中该关系可以用作模型。于是，通过将特定时间范围内的温度分布和湿度分布的关系的模型与当前测量的温度和湿度进行比较，水进入确定单元可以确定水进入。
在一个实施例中，壳体包括沉孔，设置该沉孔使得存在于壳体中的水将积聚在该沉孔中，其中另外的感测装置适于感测沉孔中水的存在。例如，沉孔可以被理解为在顶部处打开并且在底部处闭合的腔，该腔包括用于收集已经进入壳体的至少一部分中的水的体积。特别地，包括具有内表面和外表面的壁的壳体被成形为使得在壳体的至少一部分中冷凝的大量水可以例如到达沉孔，该水例如通过作用在冷凝水上的重力而移动。例如，水可以作为液态水或作为气态水进入到壳体的至少一部分中，其中在气态水的情况下，水分子分布在可以进入壳体的空气中。在这种情况下，水可以冷凝在壳体的内表面上并且通过重力沿着沉孔的方向上向下拉，使得水积聚在壳体的壁的内表面处和/或积聚在沉孔中。优选地，沉孔包括相对于地面的壳体的最深点，使得水可仅通过经受重力而到达沉孔。
另外的感测装置可以是任何感测装置，其可以感测由沉孔中存在的水影响的沉孔中所包含的体积的功能特性。例如，另外的感测装置可以包括连接到电子电路并且定位在沉孔处的电极，使得作为功能特性的包含在沉孔中的体积的导电率和/或电阻可以被监测，包含在沉孔中的体积的导电率和/或电阻受到沉孔中存在水的影响。优选地，指示功能特性的功能参数可以是由电极和电子电路感测的电阻或电容。功能参数还可以是与包含在沉孔中并且受沉孔中的水影响的体积的功能特性相关的任何其他电量。水进入确定单元继而适于进一步基于沉孔中湿度(在这种情况下为水)测量的结果来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。例如，可以将在沉孔中测量的水量与从其它功能参数确定的水量进行比较，以确定水进入确定的可靠性或增加水进入确定的准确性。
作为沉孔的附加或替代，壳体可包括湿气保持基板，其中所述另外的感测装置适于通过感测湿气保持基板的电参数来感测湿度参数。湿气保持基板可以是适于从环境中吸收湿气(即水)的任何基板。在优选实施例中，湿气保持基板包括盐或传导性塑料聚合物。湿气保持基板定位在壳体的至少一部分中。另外的感测装置可以包括电极和电子电路，以监测诸如湿气保持基板的电容或电阻的电量，该电量受吸收到湿气保持基板中作为湿气的水量的影响。在优选实施例中，所述电极被布置成使得所述湿气保持基板被各电极夹置。或者，电极也可以并排布置，其中湿气保持基板位于其间。水进入确定单元继而适于基于感测到的电极的功能参数来确定进入壳体的内部结构的至少一部分(湿气保持基板被定位于此)中的进水。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水的方法，其中所述方法包括以下步骤：a)提供对照明器的功能参数的测量，所述照明器包括照明单元和包含照明单元的至少一部分的壳体。其中所述功能参数指示受进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水所影响的所述照明器的功能特性；以及b)基于所感测的功能参数确定进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水。
根据本发明的另一方面，提出了一种用于确定进入照明器的进水的计算机程序产品，其中该计算机程序产品包括使计算机执行根据本发明的方法的程序代码装置。
应当理解，照明系统，方法和计算机程序产品具有类似和/或相同的优选实施例，特别地，如在从属权利要求中所限定的那样。
应当理解，本发明的优选实施例也可以通过将从属权利要求或上述实施例与相应的独立权利要求进行任意组合而获得。
参考下文中所描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显并且被阐明。
附图说明
在下面的附图中：
图1示意性地并且示例性地示出了一种照明系统，
图2示意性地并且示例性地示出了用于确定进入照明器的进水的方法，
图3A-3C，4A-4C和5示意性地并且示例性地示出了本发明的优选实施例的各个方面，
图6示意性地且示例性地示出了曲线图，该曲线图描绘了一种用于确定进入照明器中的进水的实施例的原理，以及
图7A和7B示意性地并且示例性地示出了包括湿气保持基板的本发明的另一优选实施例的一个方面。
具体实施方式
图1示意性地并且示例性地示出了具有改进的持久性和安全性的照明系统100。照明系统100包括用于提供光107的照明单元101。照明单元101可以例如包括LED和用于控制LED且用于向LED提供电力的电路。然而，照明单元101还可包括可提供光107的任何其它光源。可选地，照明单元101还包括控制单元，该的控制单元例如实现为专用硬件或在通用计算装置上运行的软件，其中，控制单元适于控制照明单元101，特别是控制由照明单元101提供的光107。然而，如果由照明单元101提供其他功能，则控制单元还可以适于控制照明单元101的其他功能。
此外，照明系统100包括壳体102，该壳体102包括在该示例中的LED以及与LED一起提供以作为照明单元101的一部分的电路的至少一部分。优选地，壳体102包括透明部分(例如图1中所示的圆顶形部分)和非透明部分(例如图1所示的照明单元101下方的部分1)，该非透明部分可以被认为是构造基础，照明单元101可以附接到该构造基础，并且该构造基础为至少由照明单元和壳体所形成的照明器提供稳定性。通常，壳体102可采取很多种形状和设计，该形状和设计基于照明器的预期应用和相应照明器所选的固定系统来确定和选择。此外，照明系统100(特别是由照明单元101和壳体102限定的照明器)至少包括感测装置103，其中感测装置103适于感测指示照明器的功能特性的功能参数，所述功能特性受进入照明器的内部结构(例如，进入照明器的壳体102中和/或进入照明单元101的电路中)的进水影响。由感测装置103测量的功能参数可以指允许推断进水对照明器的功能特性的影响的任何参数。例如，功能参数可以指在照明器的壳体102内测量的温度，其中，作为功能参数的由感测装置103所提供的温度测量的变化可以指示已经进入照明器的壳体102中的水。然而，也可以通过感测装置103测量其他功能参数，例如，像照明器的壳体102内的压力、照明器的壳体102的变形等参数。于是感测装置103可以根据应由感测装置103测量的功能参数来实现。例如，如果选择功能参数来指代壳体102内的温度，则感测装置103可以由任何已知的温度传感器(例如热电偶)来实施。此外，如果压力作为照明器的功能特性应当被检测，则感测装置103可以由任何允许确定壳体102内的压力或压力差的压力传感器(例如，通过压电传感器)来实施。
照明系统100进一步包括水进入确定单元104，其可以被实现为专用硬件或在通用计算系统上运行的软件。水进入确定单元104可以作为照明器的一部分提供，例如，接合到电路板中，该电路板也用于提供电路以控制照明器的照明单元101。然而，水进入确定单元104还可以被提供在照明器的外部，特别是提供在不同的装置(如用户装置)上。在优选实施例中，水进入确定单元104被实现为在诸如智能电话、服务器、膝上型计算机等用户计算系统上运行的软件应用。通常，水进入确定单元104适于使得其可接收由照明系统100的感测装置103感测的功能参数。例如，水进入确定单元104可例如经由设置在电路板上的有线连接，或经由感测装置103与水进入确定单元104之间的无线连接，或经由利用中间系统(诸如：服务器，光源向该服务器提供由感测装置103测量的功能参数；已经存储有所感测的功能参数的存储器；将感测装置103与水进入确定单元104连接的网关等)的非直接连接而直接与感测装置103连接。可选地，水进入确定单元104还可以包括输入单元105(诸如键盘，开关，接触传感器等)和/或输出单元106(例如显示器，光输出系统，音频输出系统等)。
水进入确定单元104适于基于一个或多个感测到的功能参数来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。例如，水进入确定单元104可以利用感测到的功能参数与存在于照明器的内部结构的至少一部分中(例如，存在于壳体102中)的大量水之间的函数关系。这样的函数关系可以从存储函数关系的存储器提供给水进入确定单元104。通常，这样的函数关系可以基于例如在具有相同类型的照明器的施工现场执行的实验来确定。在该上下文中，可以用存在于照明器的壳体102内的不同量的水来测量照明器的多个功能参数。根据这样的测量，就可以用已知的统计方法来确定函数关系，并且可以例如以下述形式来提供函数关系：数学关系；查找表；或一组规则，水进入确定单元104可以将该规则应用于由感测装置103所测量的功能参数。
水进入确定单元104的水进入确定的结果例如可以指确定存在于照明器的至少一部分内的水的绝对量或相对量。然而，结果也可以是关于水是否存在于照明器的至少一部分内的简单确定。然后水进入确定的结果可以例如通过利用输出单元106由水进入确定单元104提供给用户，并且水进入确定的结果例如可以指的是指示水进入照明器中的可见输出或可听输出。此外，输出还可以指提供关于所确定的进水的附加信息，如关于照明器的功能受进水影响的严重程度的估计，用户是否应当联系安装者以修理或交换照明器或照明器的部分等。附加地或替代地，水进入确定单元104还可以适于例如经由与照明器的有线或无线通信向照明器本身提供水进入确定的结果，使得照明器的控制器(特别是照明单元101的控制器)可以利用水进入确定的结果来控制照明器，特别是控制照明器的照明单元101。例如，如果水进入确定单元104确定照明器的内部结构中存在的水量可能会提供安全风险(例如，由于发生短路的可能性)以作为水进入确定的结果，则该信息可以被照明器的控制器利用，以用于引起照明器的电源的关断。在一个实施例中，还可以由控制器利用进水确定结果来基于进水确定结果控制照明单元101。例如，控制器可以被配置为基于水进入确定结果来适配(即增加或减小)由照明单元101提供的光107的光强度。此外，例如通过控制器对照明单元101的控制还可以被用于在某些时间点处(例如在接通照明单元101后不久)例如通过改变由照明单元101提供的光107的颜色，通过提供由照明单元101所提供的光107的一种闪烁模式等，来向用户指示水进入确定结果。
图2示意性地并且示例性地示出了用于确定进入照明器的进水的方法。方法200包括提供对照明器(例如，如针对图1所描述的照明器)的功能参数的测量的第一步骤210。例如，可以通过照明器的感测装置103来提供测量。然而，测量也可以由测量提供单元提供，该测量提供单元可以例如被实现为存储感测装置103的测量值的存储单元。此外，该方法包括步骤220，该步骤220基于感测到的功能参数，例如利用如上所述的水进入确定单元104来确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水。可选地，方法200还可以包括例如利用照明器的照明单元101或水进入确定单元104的输出单元106向用户提供水进入确定的结果的步骤。附加地或替代地，该方法还可以包括如下步骤：例如利用照明单元101的控制器基于水进入确定的结果来控制照明器的照明单元101。
在下文中，将更详细地描述一些优选实施例。在优选实施例中，感测装置103适于监测作为功能参数的由湿度引起的增加的压力差所致的照明器壳体102的变形。通常，照明器(例如，壳体102)的密封显著地降低了照明器以快速方式降低压力波动的能力，该压力波动不但针对正波动(即过压)而言，而且针对负波动(即真空)而言。普遍已知的是，当照明器接通和关断时发生压差。此外，还普遍已知的是，这种压差可用于确定密封的照明器是否能够保持压力差，该压力差可以是对存在到外部环境的泄漏路径的指示。
在该上下文中，可以观察到，进水也独立于泄漏路径的出现来修改照明器的一般压力波动行为。因此，优选的是，在一个实施例中，感测装置103适于提供作为功能参数的压力分布，更优选地提供压差分布，即照明器的内部(例如，壳体102的内部)与照明器的外部之间的压力差的分布，该压力分布通过例如在壳体102内在一时间段内(优选地在24小时内)监测照明器内的压力而产生。水进入确定单元104然后适于将压力分布与当没有水存在于照明器的内部结构中时确定的基准压力分布进行比较，例如，在照明器的安装之后径直地确定。基于该比较，特别地，基于两个分布之间的差异，水进入确定单元104然后可以适于确定水进入是否已经发生，即，是否照明器中存在水。
在一个实施例中，感测装置103适于在不实际测量压力的情况下提供照明器的压力分布以作为功能参数。图3A-3C示出了实施例，其中感测装置103是指放置在壳体102的照明器表面301上的应变仪302(如图3A所示，没有变形)。利用应变仪302的变形(如图3B和3C示意性地所示，用于正变形和负变形)，可以测量由于与外部环境的压力差而导致的照明器壳体102的变形。如图3A-3C所示，应变仪302作为感测装置优选地提供电导体304的应变敏感图案，在导体304的端部处设置有端子303，在导体304的端部处可以确定导体304的电特性。如图3B所示，导致张力的壳体102的变形导致应变计302的伸长，并且因此导致导体304′变窄，并且因此导致端子303处的电阻的增加，然而，如图3C所示，导致压缩的变形致使应变计302的缩短，并且因此导致导体304的变厚，并且因此导致端子303处的电阻的减小。因此，应变仪302提供容易且简单的可能性来测量照明器内部与照明器外部之间的压力差。
在优选实施例中，照明器壳体102的一部分被设置为比壳体102的其余部分更柔性，以增强由于压差引起的变形。然后，感测装置103可以被放置在更柔性的部分的表面上，即放置在这种可变形的照明器部分上，例如呈铜轨道的形式用作简单的应变仪。
在该示例中，感测装置103还可以以如图4A-4C中所示的MEMS压力传感器的形式提供。在该示例中，根据应变仪原理构造的压阻传感器412被施加在壳体410的更柔性的部分411和其余部分之间的边缘处。优选地，对于MEMS传感器，更柔性的部分411指的是薄硅膜，该薄硅膜在变形420时改变在柔性部分411的边缘处的压阻传感器412的压阻。
作为应变仪的替代，也可以利用压敏电阻器作为感测装置103，以便测量由于与外部环境的压力差所致的在某个照明器壳体部件上的机械力。压敏电阻器被动地产生取决于其经历的机械变形程度的电压。
图5示出了典型的水密性照明器壳体500的实施例。在水密性照明器壳体中，通常柔性橡胶密封件510设置在壳体530，520的不同部分之间并用于使壳体具有水密性。在该实施例中，橡胶密封件510的一部分可以设置有感测装置103，感测装置103例如呈压敏电阻器的形式。由于橡胶密封件510的大致柔性的性质，如果存在对外部环境的正压差，则橡胶密封件510将在壳体530，520的两个部分的方向上机械地膨胀，其中该膨胀然后可由感测装置103测量。在特定实施例中，感测装置103(例如，呈压敏电阻器的形式)可放置成与橡胶密封件510直接接触，且因此适于测量密封件的膨胀，其中橡胶密封件510的膨胀程度继而指示照明器内部与外部之间的压差。在另一个具体实施例中，如图所示5，在照明器盖(即密封)上的向下的力可以作为功能参数来测量。例如，如果照明器上的外部压力高于照明器内的内部压力，则导致照明器盖(即上壳体部分)530上的力。感测装置103然后可以适于监测作为功能参数的该力，其中感测装置103可以是直接放置在橡胶密封件510下方的压敏电阻器，即，在橡胶密封件510和壳体的一部分(例如下壳体部分520)之间。附加地或替代地，附加的机械部分(例如杆)可以竖直地定位在上壳体部分530和下壳体部分520之间。如果壳体上或壳体的部分上的压力增加，则感测装置103(例如压敏电阻器，其位于该杆下面，即在杆和壳体530，520的一部分之间)可以适于检测实际压力差的存在。基于这些测量，水进入确定单元104可随后适于推断水进入。
在一个实施例中，壳体的至少一部分的内部和外部的压力差随时间的发展被测量。压力差可由环境变化引起，该环境变化诸如由太阳光引起的环境温度的温度变化，使得对于闭合的壳体而言，基准压力差可被记录为具有特定形状。示例性地，基准压力差包括取决于太阳上升和太阳下降的每日重复的形状。在基本上闭合的壳体的情况下，压差比基本上泄漏的壳体更高，使得源自壳体的至少一部分中的泄漏壳体的进水可以通过确定该压差与基准压差的偏差来确定。
在一个实施例中，水进入确定单元可利用理想气体定律来确定水进入。理想气体定律通常以经验形式写为：
PV＝nRT，
其中P，V和T分别是压力，体积和温度，n是物质的量，R是理想气体常数。在密封的照明器的情况下，气体体积每次定义都是恒定的，而气体的温度和压力可以变化。例如，在照明器(特别是照明单元)已经从接通状态转变到关断状态之后，照明单元和电力电路的热耗散停止。因此，照明器的内部温度将根据特定的温度和压力分布而减小，该温度和压力分布取决于照明器的温度和外部环境温度。进入照明器的水在照明器的状态改变期间改变温度和压力分布。例如，当照明器遭受水进入时，气体将在照明器的冷却阶段期间离开并进入壳体。因此，如果在灯具(即，照明器)中存在水，则照明器壳体内的热和压力分布将偏离在不存在水的情况下所记录的正常基准分布，该正常基准分布例如是在照明器的产品投放期间或事先在水进入事件发生之前在现场中针对该特定照明器测量的。如上文已经所述，可通过感测装置以多种方式监测压力分布，例如，通过利用MEMS压力传感器来监测压力分布。为了监测温度分布，感测装置可以替代地或附加地设置有相应的温度传感器，例如热电偶。
还观察到，在照明器的壳体内积聚的水或潮湿空气可增加照明器的热质量，即，照明器相对于相应的温度刺激调适其温度的能力。因此，当与干燥照明器的基准相比时，例如当照明器的功能状态改变时，水的存在将减慢照明器的温度变化的速度。例如，在不同调光水平(即，调光状态)之间转变的情况下，照明器适配新温度的速度将减小。因此，水的存在可对照明器的温度转变分布产生影响。
因此，在一个实施例中，感测装置适于测量作为照明器内的功能参数的温度分布，即随时间变化的温度。例如，当感测装置是指位于壳体内的呈任何微控制器形式的嵌入式温度传感器时，或者是指照明器内的专用热电偶时，可以容易地测量温度分布。此外，优选的是，湿度和温度都是通过感测装置来测量的，所述感测装置例如是指单个MEMS传感器。MEMS传感器的紧凑尺寸允许与照明单元中的现有电子电路简单集成。
图6示出了密封的照明器的实验结果。图600示出了由照明器的壳体内的三个不同的内部温度传感器所记录的不同温度响应曲线的热模型，其表示密封的室外照明器的开/关调光转换611，612，613和各种调光步骤611′，612′，613′。由于热模型提供了对所测量的温度响应曲线的非常良好的拟合，所以原始测量的温度响应曲线在热模型曲线“之后”不可见。y轴602表示温度，x轴601表示时间。在图的底部示出了转变期间在照明器的环境中测量的外部空气温度610，即环境温度。
对于每种情况，从所测量的内部温度，可以针对每个转变创建照明器对调光状态转变的响应的经验热模型。当将照明单元从断开状态切换到接通状态时，由于照明单元引擎和驱动器散热，照明器内部的温度将增加某一温度。温度随时间指数地增加。当照明单元关闭且当照明器的内部冷却下来时，可以使用相同的原理。例如，对于开/关转变期间的温度，可以通过应用以下方程并且根据所测量的温度分布来确定方程中的相应常数来从所测量的温度分布确定模型：
Figure BDA0004159349580000221
这里，T是指温度，t是指时间，T0是指在初始状态下照明器内部的温度，Tend是指处于所切换到的状态的照明器的内部的温度，τ是指时间常数。达到这种热平衡状态所花费的时间取决于确定时间常数τ的照明器的热电容。由于照明单元引擎和驱动器耗散热，Tend-T0描述了因开/关转变所引起的某种温度升高/减小。在泄漏性照明器的情况下，实际温度分布将基于热模型而偏离预期分布。示例性的，对于图6所示的实验结果，热模型是指：
Figure BDA0004159349580000231
这里，标识i指的是相应的测量。min(-t，0)算子启用正t以使用指数曲线的一部分来对加热进行建模，其中在负t的情况下，模型函数的结果是恒定的并且是指初始温度T0或Ti0。
如上文指出的，进水将改变照明器的热性质，因此在灯具(即照明器)已经转变到新的调光状态的之后所记录的测量的动态温度分布将开始偏离在没有进水的情况下所测量的建模的基准分布。因此，水进入确定单元可适于基于将在照明器的两个功能状态之间的转变期间所测量的温度分布与该转变的所建模的基准分布进行比较来确定进水。
如图6所示，所建模的基准温度分布提供了在不同照明器调光状态之间的转变期间由感测装置测量的温度的精确拟合。因此，优选的是，水进入确定单元适于将变化检测算法应用于由感测装置(在此为温度传感器)所测量的温度分布，以推断例如由于壳体中的泄漏所致的进水和/或空气泄漏。如图6中由三个不同的传感器位置所示，对于该实施例，感测装置的放置并非是关键的，并且感测装置可以设置在允许推断照明器的内部结构内的温度的任何位置中。
图7A和7B示意性地并且示例性地示出了包括湿气保持基板的本发明的另一优选实施例的一个方面。在该实施例中，照明器中的感测装置是湿度传感器700，并且优选地包括上电极701和下电极702，上电极701和下电极702夹住湿气保持基板703。湿气保持基板703优选地是盐或传导性塑料聚合物，并且可以与电极701，702一起定位在玻璃基板704上。如果水汽(即潮湿空气的水分子)被湿气保持基板703吸收，则湿气保持基板703释放离子，使得电极701，702之间的导电性增加。两个电极701，702之间的电阻的变化与照明器的壳体的至少一部分中的相对湿度成比例。较高的相对湿度降低了电极701，702之间的电阻，而较低的相对湿度增加了电极701，702之间的电阻。
在实施例中，水进入确定单元可以适于通过利用经验热模型基于照明器的内部结构内的感测装置的温度测量值来估计外部空气温度。在这种情况下，当所估计的照明器的室外空气温度不同于真实室外温度时，水进入确定单元可以适于确定在照明器的内部结构中存在水。例如可通过连接天气服务器或连接位于附近的并与水进入确定单元通信的其它照明器所确定平均空气温度，将真实室外温度提供给水进入确定单元。
在一个实施例中，水进入确定单元可以适于根据照明器内部的温度以及聚积水的程度来确定照明器内部的相对湿度。当白天温度增加时，更多的水会逐渐蒸发，导致冷却效果。积聚的水可以完全蒸发。当所有的水已经蒸发时，照明器的湿度分布和温度分布将示出不同的扭转，并且当照明器内部的温度进一步增加时，相对湿度将下降。基于扭转的存在，可以推断进水的量，例如适度的进水，其在一天中蒸发但在照明器内部的温度降低时重返，其中大量水的进入显著地改变了照明器的热质量。相对湿度也给出了照明器内部的冷凝的洞见。优点如下：可以在不需要知道照明器的外部温度的情况下测量壳体的泄漏，使得在闭合的和泄漏的照明器壳体中也可以测量冷凝的发生。
在一个实施例中，水进入确定单元也可以适于确定仅导致一些冷凝的次要进水事件。通常，为了推断在特定照明器内部发生冷凝，可以利用关于照明器体积内的相对湿度何时何地达到100％的理解。冷凝例如取决于温度、在照明器的内部结构之内存在的水蒸气的量以及对抗从封闭的照明器体积朝向周围环境的水蒸气扩散的阻力。照明器的内部和外部之间的温差可能导致照明器的内部结构之内的冷点冷凝。照明器的内部和外部之间的这样的温度差可以通过外部空气温度或照明器内的内部温度的变化来触发，或者通过外部空气温度和照明器内的内部温度的变化来触发。有时，外部温度变化可能甚至是剧烈的，例如在炎热的夏季突发雷暴的情况下。当照明器内部的温度迅速下降时，如果内部的水蒸气不能足够快地与外部环境交换，则照明器的内部结构中的相对湿度也将增加，这例如取决于壳体的总体积和环境温度下降，照明器内部将发生冷凝。然后，冷凝将发生在照明器内部具有最低温度的区域中。
在一个实施例中，导致剧烈温度变化(例如雷暴)的外部事件最有可能引起冷凝，并且因此为所提出的感测方法提供良好的机会以评估特定照明器是否具有积水。举例而言，例如在几个星期和/或几个月内，可以在预定时间段内记录功能参数测量值(诸如沉孔的电阻率和/或内部温度、湿度的测量值)。在这种情况下，类似的外部事件(比如一系列雷暴)可导致功能参数的相应测量的类似形状，而事件(例如雷暴)的类似性可基于来自另一来源(如互联网或附近的额外天气传感器)的本地天气数据来判断。在这种情况下，可以应用变化检测算法来检测在类似事件期间是否发生了照明器特性的改变，并且可以由水进入确定单元导出何时(指示水进入的时间)发生了这样的改变。照明器的热和/或压力行为的改变指示水进入已经发生，而先前照明器内部是干燥的。可选地，例如在街道上或在城市中的一组相同照明器的数据可以用于辨别在照明器之一中是否已经发生改变。
在一个实施例中，记录来自大量照明器(优选地位于相对附近处)的功能参数，并且可以将异常检测算法应用于所记录的测量值。可以通过功能参数提供单元将其他照明器的记录(即，功能参数)存储和/或提供给水进入确定单元。当水进入是仅发生在照明器的小子集处的罕见事件时，遭受水进入的照明器的功能参数将与来自其他“健康的”照明器的大部分功能参数显著不同。不同的异常检测技术可以由水进入确定单元应用，该异常检测技术诸如无监督异常检测技术，监督的异常检测技术或半监督的异常检测技术。无监督异常检测技术包括：假设来自各种照明器的测量数据集中的实例的大部分是正常的情况下，检测未标记的测量数据集中的异常，这是通过寻找看起来与数据集的剩余部分最不匹配的实例来达成的。监督异常检测技术包括将数据集标记为″正常″，并且将另一数据集标记为″异常″并训练算法以将另外的数据集分类为“正常”或“异常”。半监督的异常检测技术可以包括先前描述的两种技术的措施。
在一个实施例中，感测装置可另外适于直接测量冷凝水或湿气。在这样的实施例中，照明器(特别是壳体)被适配成使得冷凝水例如在潮湿空气由于低温而冷凝时的重力的作用下被收集在沉孔中。然后通过感测装置监测沉孔中水的存在。在这种情况下，感测装置可以例如指连接到电子电路的两个焊盘，从而在水存在的情况下在两个焊盘之间产生短路。然而，代替沉孔，也可以在照明器中提供湿气或水保持基板。在这种情况下，传感器装置可以指放置成与水或湿气保持基板接触的两个电极，使得感测装置可以监测水或湿气保持基板的电阻。水进入确定单元然后可以适于使用由感测装置执行的测量来检测冷凝水的存在。此外，水进入确定单元可以适于使用直接测量的冷凝水来基于功能参数来验证水进入确定的结果。具体地，当基于功能参数确定照明器的内部结构中的大量水时，水进入确定单元可以适于附加地考虑直接确定的冷凝水的结果。例如，水进入确定单元可以利用冷凝水的量、水蒸气的量和照明器的功能参数之间的函数关系。
尽管在上述实施例中，照明单元包括作为光源的LED，但是也可以使用任何其他照明单元，例如卤素灯，荧光灯等。
尽管在图1的实施例中，照明器的壳体包括作为透明部分的圆顶形部分，但是在照明器的其它实施例中，壳体的透明部分可以是平面的，例如可示例性地用作道路灯的点射灯。
尽管在上述实施例中，通常在照明器的壳体中确定水进入，但是也可以仅在壳体的一部分中，在整个壳体中，在壳体的内部结构等中确定水进入。
尽管在上述实施例中，照明系统通常仅包括一个照明器，但是照明系统还可以包括多个照明器。在这种情况下，优选地，多个照明器一起执行任务，例如，照亮路，道路等，或者例如用于在逃生或紧急出口等场合为道路使用者引导方向。此外，照明系统还可适于例如作为照明系统的网络的一部分与其它照明系统通信。在两个实施例中，优选的是，照明器的水进入确定单元适于接收多于一个照明器的功能参数，并且适于基于不同照明器的功能参数的比较来确定进入照明器的进水。
通过研究附图，公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，词语″包括″不排除其他元件或步骤，并且不定冠词″一″或″一个″不排除多个。
单个单元或装置可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的简单事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。
诸如进入照明器内的进水的确定、由一个或多个单元或装置所执行的照明器的照明单元的控制等的过程可以由任何其他数量的单元或装置来执行。这些过程可以被实现为计算机程序的程序代码装置和/或专用硬件。
计算机程序产品可以存储/分布在诸如光学存储介质或固态介质之类的适当介质上，其与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分被提供，但是也可以诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统以其他形式分布。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
本发明涉及一种照明系统，其包括：照明单元；容纳所述照明单元的至少一部分的壳体，其中所述照明单元和所述壳体是照明器的部分；以及定位在所述壳体处或所述壳体内的感测装置，其中所述感测装置适于感测指示所述照明器的功能特性的功能参数，该功能特性受进入所述照明器的至少一部分中的进水的影响。此外，所述照明系统包括水进入确定单元，所述水进入确定单元适于基于所感测的功能参数来确定进入所述照明器的至少一部分中的进水。因此，提供了一种照明系统，其允许在水可能损坏照明器之前确定进入照明器内的进水，使得照明器的持久性和安全性得到改善。

Claims (15)

1.一种照明系统(100)，包括：
照明单元(101)，其适于提供光(107)，
壳体(102)，所述壳体(102)包含所述照明单元(101)的至少一部分，其中，所述照明单元(101)和所述壳体(102)是照明器的部分，
感测装置(103)，所述感测装置(103)定位在所述壳体(102)处或所述壳体(102)内，所述感测装置适于感测指示所述照明器的功能特性的功能参数，该功能特性受进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水影响，其中所述功能特性是指照明器在功能上与所述照明器的功能相关的特性；以及
水进入确定单元(104)，其适于基于所感测的功能参数来确定进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水；其中，所述水进入确定单元还适于利用存在于所述照明器的所述内部结构中的水和/或水蒸气的量与所述功能参数之间的函数关系。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述水进入确定单元(104)适于通过将所感测的功能参数与所述参数的预定基准进行比较来确定进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水。
3.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述功能参数的所述基准是基于参数模型预先确定的，所述参数模型适于针对所述照明单元(101)的周围环境条件和/或操作状态和/或水进入状态来对所述照明单元(101)的所述功能参数进行建模。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述感测装置(103)适于在所述照明单元(101)的不同操作状态下感测所述照明器的功能参数，并且其中所述水进入确定单元(104)适于基于在所述照明单元(101)的不同操作状态下所确定的各功能参数的比较来确定进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统，其中所述功能参数指示所述照明器的所述壳体(102)的至少一部分内的压力。
6.根据权利要求5所述的照明系统，其中所述感测装置(103)定位在所述照明器的所述壳体(102)处并且适于感测作为功能参数的所述壳体(102)的至少一部分的变形，所述功能参数指示所述照明器的所述壳体(102)的至少一部分内的压力。
7.根据权利要求6所述的照明系统，其中所述壳体(102)包括至少一个柔性部分和刚性部分，其中所述柔性部分比所述刚性部分更具柔性，并且其中所述感测装置(103)适于通过感测所述壳体(102)的所述柔性部分的变形来感测所述壳体(102)的变形。
8.根据权利要求5所述的照明系统，其中所述感测装置(103)适于感测作为功能参数的施加到所述壳体(102)的至少一部分的机械力，所述功能参数指示所述照明器的所述壳体(102)的至少一部分内的压力。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统，其中所述感测装置(103)适于感测作为功能参数的指示所述照明器的温度的参数。
10.根据权利要求9所述的照明系统，其中指示所述照明器的温度的功能参数是指在所述照明单元(101)从一个操作状态到另一个操作状态的改变期间所测量的温度分布。
11.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统，其中提供了另一感测装置，所述另一感测装置适于感测指示所述照明器的所述壳体(102)的至少一部分内的湿度的湿度参数，其中所述水进入确定单元(104)适于进一步基于所述湿度参数来确定进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水。
12.根据权利要求9所述的照明系统，其中所述壳体(102)包括沉孔，提供所述沉孔以使得存在于所述壳体(102)中的水将积聚在所述沉孔中，其中，另一感测装置适于感测所述沉孔中的水的存在。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统，还包括功能参数提供单元，所述功能参数提供单元适于提供关于另一照明器的功能参数，该另一照明器为所述照明系统的一部分或在所述照明系统外部，其中所述水进入确定单元(104)适于接收所提供的功能参数并且适于基于所提供的功能参数来确定进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水。
14.一种用于确定进入照明器的内部结构的至少一部分中的进水的方法，其中所述方法(200)包括：
提供(210)对照明器的功能参数的测量，所述照明器包括照明单元和包含所述照明单元的至少一部分的壳体，其中所述功能参数指示所述照明器的功能特性，该功能特性受进入所述照明器的内部结构的至少一部分中的进水影响，其中所述功能特性指的是所述照明器在功能上与所述照明器的功能相关的特性；以及
基于所感测的功能参数确定(220)进入所述照明器的所述内部结构的至少一部分中的进水；其中所述水进入确定单元还适于利用存在于所述照明器的所述内部结构中的水和/或水蒸气的量与所述功能参数之间的函数关系。
15.一种用于确定进入照明器的进水的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品包括使计算机执行根据权利要求14所述的方法的程序代码装置。
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