CN116802429A - 照明器，路灯，系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种照明器(1)，其包括照明器壳体(3)，光模块(5)和通信模块(7)。所述光模块包括用于从所述照明器(1)发射光的光源(15)，并且其中所述光模块(5)至少部分地容纳在所述照明器壳体(3)内。所述通信模块(7)被配置成用于无线发射和/或接收通信信号，所述通信信号与所述照明器的所述5照明功能和/或所述光模块的操作无关。通信模块(7)容纳在照明器壳体(3)内。

Description

照明器，路灯，系统和方法
技术领域
本公开涉及一种照明器，特别是用于室外照明的照明器。本公开进一步涉及无线通信基础设施，特别是利用现有室外照明基础设施的无线通信基础设施。
背景技术
无线通信服务的可用性和可靠性尤其依赖于无线连接点的数量和稳健性。室外照明网格(例如，街道照明)可以提供合适的网格以部署无线连接点并且创建无线通信基础设施(诸如用于WiFi，4G/5G远程通信，无线回程和前传)，因为其提供了邻近性(与人、交通工具的邻近性)，规模性(普遍存在)，颗粒度(各灯杆之间的距离匹配射频(RF)网络设计的典型要求)和高度(用于信号覆盖的安装设备的高度)。
鉴于此，若干供应商已经开发出附接至街道灯杆的通信装置。通信装置通常可以包括以下密钥构建块：控制器板，调制解调器和天线。对于较低的频率(低于～7GHz)而言，这些构建块可以在物理上分离。对于较高频率而言，可能需要使调制解调器与天线之间的物理分离最小化。对于所有通信装置而言，这些装置的功率耗散往往需要显著的散热能力。散热的传统方法使用成型的金属块(例如，具有冷却翅片)来扩散热量并随后经由辐射和对流将热量传递到环境。因此，当前可用的装置构成了附接至灯杆的相当大的尺寸和重量。除了美学缺陷，这可能导致与灯杆的强度相关的技术问题，诸如装置上的重量(分布)和/或风载在灯杆上产生高于额定值和/或规定容限的力。
因此，需要改进。
US 9,726,360 B1公开了一种照明器，其包括限定内部体积的壳体。照明器还包括内部空间内的灯，灯被配置为发射光。另外，照明器包括定位在内部体积内的无线天线，该无线天线被配置为沿着第一方向发射或接收无线信号，并且被配置为可操作地耦合到接入点。无线天线可以完全在内部体积内。照明器可以包括内部体积内的第一反射表面，第一反射表面被配置为重定向无线信号。灯可以被配置为电耦合到为接入点供电的功率插件。
发明内容
鉴于以上考虑，提供了一种照明器，其包括照明器壳体，光模块和通信模块。所述光模块包括用于从所述照明器发射光的光源，并且所述光模块至少部分地容纳在所述照明器壳体内。通信模块被配置用于无线发送和/或接收通信信号，该通信信号与照明器的照明功能和/或光模块的操作无关。所述通信模块容纳在所述照明器壳体内。可提供至少一个电源和LED驱动器(见下文)以向光模块提供低压直流(DC)电力。相同的电源或可选的一个或多个其他电源(例如经由以太网供电(POE)的连接)可以向通信模块或外部装置提供电力。
因此，通信模块被集成到照明器中。这消除了将通信模块作为附加结构提供在用于照明器的支撑件(诸如街道灯杆)上的情况。例如，其避免了钻孔到支撑件中和/或提供其它固定装置以将通信模块安装到其上的情况。它还可以消除对电源的安装以及在支撑件上或支撑件中的相关布线。其还可允许更接近地符合用于支撑件(诸如支撑件的重量和拖拽，其照明器和可选地其它外围装置)的美学和技术设计规范。
通信模块的至少一部分可以被照明器壳体覆盖以屏蔽通信模块免受天气影响；这可以消除用于通信模块的单独壳体的至少一部分，因此减小重量和拖拽。
照明器壳体可以集成多个功能，诸如机械功能，热功能和保护功能。例如，照明器壳体可以提供机械强度，整体性，到杆的附接，内部和外部地附接装置/部件，提供电馈通和连接器等。提供该功能的结构通常由具有类似机械性质的金属或其他(复合)材料制成。作为另一示例，照明器壳体可以热分散、传导和辐射热量，但是有时还使部分或内部装置/部件与其他地方(例如照明器外部)产生的热隔绝。作为另一示例，照明器壳体可以保护照明器的内部装置/部件免受诸如天气影响的外部影响，并且可以用于美观目的，即设计目的。为此，照明器壳体可以包括多个部件，每个部件满足上述功能中的一个或多个。例如，照明器壳体可以包括保护和/或美学盖和机械框架，其中盖的至少一部分覆盖框架的至少一部分。盖可以确定照明器的外部形状和/或最终形态的至少一部分。盖可以仅部分地覆盖框架，这意味着框架的一些部分可以不被覆盖并且因此成为照明器的外部形状和/或最终形态的一部分。盖的至少一部分可以是不透明的，并且屏蔽通信模块以及可能是照明器壳体的另一部分的至少一部分以防被看见。
与两个分离装置的组合的有效投影面积(EPA)相比，在照明器中集成通信模块可以减少这种集成解决方案中的有效投影面积(EPA)的增加，并且因此减小风载，进一步增加稳健性。
同样地或可替代地，与提供分离的照明器和分离的通信装置相比，集成的解决方案可以使通信模块更不可见和/或更美观。这可以增加公众和/或市政当局对于密集型公共通信基础设施的接受度。
光源可以包括一个或多个发光二极管(LED)。与其他类型的光源相比，LED可以提供增加的耐久性和/或能量效率。而且，与常规光源相比，LED具有更小的体积和/或形状因子，因此当将这些照明器从常规光源改装成LED光源时，LED可以释放现有照明器中的被占用的空间，以允许该空间被重新用于在照明器中提供通信模块。此外，与其它类型的光源相比，LED的能量效率降低了照明器的消耗功率。这使得能够利用和/或结合其他功耗装置(诸如通信装置)的现有照明器来改装现有照明器，而不会不利地影响(诸如电压降或超出布线规范)到灯杆的干路布线。
如下文更详细地解释的，光模块还可以包括一个或多个附加部分以用于操作和/或控制光源和/或从照明器已经发射或即将发射的光，该附加部分诸如光驱动器，电源，照明控制器，照明网络模块中的一个或多个，以及与该光驱动器，电源，照明控制器和照明网络模块中的一个或多个连接以用于操作光的发射器和/或接收器。
通信模块可以形成(远程)通信网络的节点的至少一部分。通信模块可以为外部装置提供接入点，该外部装置可以是或者可以不是移动的，例如用于固定的无线接入和/或移动电话接入。通信模块可以为外部装置(例如RJ45以太连接器和/或光纤连接器)提供物理连接点。这样的连接点可以提供电力以及数据连接，就如同经由以太网供电(POE)的连接的情况。数据和电源连接可以集成在通信模块中，或者可以是集成在照明器中的分离单元。
与照明器的照明功能和/或光模块的操作无关的通信信号促进了用于其照明功能的光模块的独立优化以及用于其与照明无关的通信信号的通信模块的优化。光模块可以没有信号处理装置(例如，没有接收器和/或发射器)，或者光模块可以配置成用于接收与光模块的操作相关联的信号本身(例如，光源状态数据)和/或将其发送到来自照明管理系统的维护日志或光源设置。通信模块和光模块可以在功能上彼此完全分离。例如，光模块和/或通信模块可以独立地操作，在光模块和通信模块之间没有任何通信。然而，同样在这种情况下，通信模块和光模块可以共享配电系统的至少一部分，例如，两者都连接到单个电源和/或电源线。这可以简化通信模块到照明器中的安装和/或促进通信模块和光模块从单个安全电源的操作。
通信模块可以包括通信信号的发射器和接收器。通信模块可以具有任何合适的构造，并且可以包括例如控制器板，调制解调器和用于任何合适的波长范围的无线电信号的一个或多个天线。这样的通信模块可以例如包括一个或多个毫米波通信模块。附加地或替代地，通信模块可以被配置用于光通信信号，并且然后可以包括例如控制器，(激光器)光源，光学检测器和合适的光学器件(诸如透镜，反射镜，滤光器，调制器等)。这些通信模块可以例如用于自由空间光通信。这里需要注意的是，“光”和/或“光学”可以指可见光和/或红外光中的任何电磁波长或波长范围，例如在0.4-2.5微米的波长范围内，特别是0.7-2微米的近红外波长范围，例如1-1.7微米，例如1.2-1.5微米。
照明器可以在功能上和/或物理上划分为两个区段：发光区段和电源区段，发光区段和电源区段可以在功能上由光模块的至少一部分链接。该发光区段和电源区段也可以通过光模块的至少一部分(例如，支撑光源和/或光源驱动器的基板)物理地分离。通信模块可以容纳在发光区段内或电源区段内。当容纳在发光区段内时，通信模块可以被布置在发光区段的非发射侧中，例如在LED板的“背侧”处(背侧是LED所安装的侧的相对侧)或者在照明器的不透明照明器壳体部分的后面(即，在发光区段的光路之外)。
所述光源可以设置在所述光模块的出光侧，或者所述通信模块可以与所述光模块的出光侧相对设置，所述相对侧与所述出光侧相对。
附加地或替代地，照明器可包括限定光发射方向的光引导结构，并且通信模块可相对于光发射方向在光引导结构的相对侧处布置在照明器壳体中。
因此，优选地，通信模块不影响照明器的光发射。此外，通信模块可以至少部分地被光模块和/或光引导结构遮挡，特别是在例如路灯中的头顶照明中，从而不太可见和/或更美观。光引导结构可以由光源本身，光源安装件，透镜和反射器中的至少一个来限定和/或提供。例如，LED可能倾向于在特定的光发射方向上和/或在有限的立体角上发射光。LED可以被安装在诸如电路板的基板上，LED可以被表面安装到该电路板上。然后可以相对于基板的出光侧将通信模块适当地布置在基板的后面。同样地或替代地，通信模块和光模块的至少一部分(例如光源)可以彼此相邻地布置，该照明器包括作为光引导结构的反射器，用于在光发射方向上反射来自光源的光，并且所述通信模块相对于入射光和/或反射光布置在所述反射器的所述光路外。在一些情况下，光模块的至少一部分和/或通信模块可以被配置为在各模块之间提供热隔绝。例如，所述光模块的用于反射来自所述光源的光的反射器还可反射热辐射且因此可防止所述光模块的至少一部分与所述通信模块之间的热串扰。注意，光发射方向可以附加地或替代地由一个或多个透镜确定，所述一个或多个透镜可以至少部分地集成在光源中或至少部分地与光源集成。
照明器壳体可以包括透射壳体部分，其对于通信信号是透射的。
这可以有助于或简化对通信模块或通信模块(例如，天线或光收发器)的至少收发器部分的覆盖和保护，以免受外部影响(诸如在室外照明器的情况下的天气)。透射壳体部分可以集成在照明器壳体的盖中或形成为照明器壳体中的″窗口″，该″窗口″具有比照明器壳体的其他部分更好的透射性。例如，透射壳体部分可以比其他照明器壳体部分相对更薄和/或至少部分地与其他照明器壳体部分相比可以是另一种材料，例如，透射壳体部分可以是玻璃和/或聚合物材料，而其他照明器壳体部分是金属的。照明器壳体可以完全地(或至少大致地)由在毫米波信号的情况下对于通信信号是透射的材料(诸如聚合物)制成，在这种情况下，如果由聚合物制成，则整个照明器壳体可以提供用于发送和接收通信信号的″窗口″。
通过选择材料，厚度和表面结构中的一种或多种，可以优化透射壳体部分以用于最小的信号损失。透射壳体部分可以包括窗口，该窗口由对通信信号具有局部升高的透射率的部分所限定，该部分诸如为不同材料的一部分，比相邻材料更薄的材料的一部分和/或材料中的一个或多个孔。
透射壳体部分可以包括在信号的传播方向上的不同材料的序列，例如具有相互不同的介电性质或折射率n的材料的层压或堆叠。
对于每种材料，如果适用的话，对于材料序列中的每种材料，透射壳体部分可以具有在信号传播方向上的通过相应材料的材料厚度或平均材料厚度d，该材料厚度或平均材料厚度d是信号在该材料中的一半波长的整数倍，且偏差小于一半波长的50％：d＝m*0.5*λ+/-0.25*λ，其中m是整数，λ是材料中的通信信号的波长，d是信号传播方向上的平均厚度。优选地，偏差小于半波长的50％，例如小于0.2*λ，更优选地小于0.1*λ。附加地或替代地，透射壳体部分可以包括用于减小信号色散和/或反射的一个或多个材料组合和/或周期性或非周期性折射结构。例如，可形成透射壳体部分以符合天线形状和/或特定波前轮廓，诸如具有特定形状或轮廓。
透射性壳体部分可优选地具有优于信号功率的50％，优选地优于信号功率的75％，更优选地显著优于信号功率的90％(例如，优于信号功率的95％，或甚至优于信号功率的95％)的透射率。也应该尽可能地防止色散和/或反射。
壳体的透射部分对于可见光可以是不透明的。
因此，通信模块可以是特别不显眼的。优选地，除了一个或多个可选的窗口(即，照明器的光出射窗口)和/或透镜(从光源发出的光从该一个或多个可选的窗口和/或透镜出射)之外，整个壳体是不透明的。
通信模块可以包括信号发射器、信号导向器和信号接收器中的一个或多个，并且照明器可以包括用于将通信模块容纳在壳体内的安装件，使得信号发射器、信号导向器和信号接收器中的一个或多个中的每一个与一个或多个透射壳体部分对准。
因此，信号发射器、信号导向器和信号接收器中的一个或多个可以与照明器壳体适当地对准，以便以最小的信号损耗提供最佳的信号发送和接收。具体地，由于照明器的位置和/或取向通常相对于支撑件(例如，街道灯杆)和/或其它周围环境(例如街道)被很好地限定，因此这还可以促进将一个或多个信号发射器、信号导向器和信号接收器与照明器外部的另外的对象(例如通信网络的另外的元件，诸如另外的通信模块)对准。一个或多个信号发射器，信号导向器和信号接收器可以包括天线，反射器，传感器等中的一个或多个。
提供用于将通信模块容纳在壳体内的安装件(附加于照明器壳体且独立于照明器壳体)可相应地满足安装件和壳体的不同结构需求，这也可以允许或需要不同的材料特性，例如关于强度，可加工性和外观中的一个或多个的材料特性。
安装件可以包括透射安装部分，该透射安装部分对于通信信号是透射的。以上关于对于通信信号是透射的透射壳体部分的考虑同样适用于透射安装窗口。
所述安装件可限定对于所述通信信号是透射的一个或多个透射性安装窗口；且信号发射器、信号导向器及信号接收器中的一个或多个，所述一或多个透射性安装窗口及所述一或多个透射性壳体部分中的每一个(如果有提供的话)可继而被对准。安装件中的透射窗口可以由对于通信信号而言具有局部升高的透射率的部分来限定，诸如由不同材料的一部分，比相邻材料更薄的材料的一部分和/或材料中的一个或多个孔来限定。
这样的安装件可以有助于提供机械强度，以用于将通信模块定位和固定在照明器中，并且在安装件中的预定″窗口″处为通信信号提供了透射性。除了机械强度和通信信号的透射性之外，安装件还可以为通信模块提供散热功能。附加地或替代地，可改进通信信号的方向性。例如，所述安装件可以至少部分地围绕所述通信模块并且对于所述通信信号基本上是不透明的，从而在不期望的通信方向上屏蔽通信信号。
通信模块可包括例如若干定向收发器，每一定向收发器提供覆盖特定波束形状，方位角或立体角中的一个或多个的视线通信，以例如用于在特定方向和/或范围内与另外的通信模块进行通信，所述另外的通信模块可布置在不同位置和/或不同高度处和/或可沿不同的轨迹进行移动。特定波束形状，方位角或立体角中的一个或多个可以在空间和/或时间上是可调整的，例如，波束是变窄波束，加宽波束和重定向波束中的一个或多个。因此，定向收发器的有效空间发射分布可以被提供为较窄的往复信号束的时间平均值。附加地或替代地，可以响应于通信发射强度来调整有效发射分布，以例如“跟随”正在移动的移动通信装置或与另一通信模块“保持视距”。此调整可涉及发射器或接收器的至少一部分的物理移动，例如转动天线和/或倾斜镜，和/或其可涉及发射分布自身的调适，例如借助于波束形成技术，即用在定向信号发射或接收的传感器阵列中的信号处理技术。通过使处于特定角度的信号经历相长干涉而其它信号经历相消干涉的方式组合天线阵列中的元件来实现波束成形。可在发射端和接收端两者处使用波束成形以便实现空间选择性。例如，5G信号可以在预定方向上从由多个天线发射的多个信号的受控组合形成为窄波束。这样的多个天线可以被集成到单个装置中，例如被支撑在单个基板上或甚至形成在单个基板上。类似地，光通信模块可以包括空间光调制器，用于提供和/或调整期望的有效发射分布。
优选地，多个定向收发器的(有效)发射分布彼此重叠和/或互补，从而在通信模块周围的至少一个平面中跨越超过180度(优选地超过270度，更优选地接近360度)的视野提供基本上连续的覆盖，并且所述平面在大致水平的视场的情况下优选地是大致水平的，或者在大致竖直的视场的情况下优选地是大致竖直的。多个平面可用于指定立体角视场。例如，通信模块可以包括多个，例如为如先前段落中所描述的四个天线阵列，且每一天线阵列在水平平面中可覆盖90度的范围，且在竖直平面中可覆盖15度的范围。此外，取决于照明器相对于街道高度并且相对于另外的照明器或另外的通信模块的预期安装位置和取向，可选择定向收发器的取向以及这些收发器与安装件和照明器壳体中的透射部分的对准，以提供在各相应模块之间以及可能在通信模块与移动通信装置之间的最佳通信覆盖。
照明器可以包括用于将通信模块容纳在壳体内的安装件，其中，安装件是或包括导热体和/或金属部件，其中导热体和/或金属部件与散热元件的至少一部分热接触。
这可以促进从通信模块到散热元件的过量热的去除。热导体可以具有至少20W·m-1·K-1的热导率，优选具有至少50W·m-1·K-1的热导率，更优选地具有至少100W·m-1·K-1的热导率。此外或附加地，热导体可包括热管。散热元件可以与热导体和/或金属部件一体地形成。散热元件可以是照明器的一部分。例如，照明器壳体，通信模块，安装件和光模块中的至少一个的一部分可包括可至少部分地设置在壳体内的散热翅片。附加地或替代地，散热元件可以是照明器外部的元件的一部分，例如街道灯杆的一部分。用于将光模块容纳在壳体内的安装件可以促进从光模块到散热元件的过量热的移除。为通信模块和/或光模块提供与外部散热元件热接触的导热安装件可以有助于照明器壳体的至少一部分由具有低热导率的材料(例如塑料)制成。这样的导热安装件可以与上面针对一个或多个透射壳体部分和/或安装窗口所提及的安装件相同。
应当注意的是，两个部件的“热接触”应当被理解为：部件被配置用于最小化各部件之间的热阻，例如各部件是整体式的，对于相对较大的接触区域(优选地大约为这些部件的至少一个部件的截面尺寸)而言，各部件优选地处于直接物理接触的状态；和/或当各部件被物理地分开时，在各部件之间的空间填充有具有高热导率的材料，高热导率的材料诸如焊料，热接触膏和所谓的间隙衬垫中的一个或多个。
安装件和/或通信模块的至少一部分可以布置在照明器中并与照明器壳体间隔开，特别是与照明器的壁和/或照明器的盖间隔开，从而使得能够在作为一方面的安装件和/或通信模块与作为另一方面的照明器壳体之间形成空气流。
空气流可辅助安装件和/或通信模块的冷却。空气流可被引导使得大部分(如果不是全部的话)沿着气流路径流动的空气可与安装件和/或通信模块接触。支架还可以确保作为一方面的安装件和/或通信模块与作为另一方面的照明器壳体之间的间隔；安装件的至少一部分可以用于将照明器壳体的至少一部分支撑在距安装件或通信模块预定距离处。优选地，另外，所述光模块至少部分地与所述照明器壳体的至少一部分间隔开，从而适配所述光模块与所述照明器壳体的所述至少一部分之间的至少一些空气流，这可以实现所述光模块的冷却。分离的空气流动路径可以适配单独的冷却。注意，光模块和/或通信模块可以包括类似热管的热导体，以将热量从“更深的平卧”(deeper lying)元件传输到相应模块的外部以用于冷却。
安装件和照明器壳体可以相对于彼此设计和定位，以形成双壁结构来在其之间容纳至少部分空气流。
照明器壳体可以包括至少一个空气入口和至少一个空气出口，该至少一个空气入口和至少一个空气出口允许来自照明器外部的空气从至少一个空气入口流过位于作为一方面的安装件和/或通信模块与作为另一方面的照明器壳体之间的空间并到达至少一个空气出口。
这利用周围/室外空气促进了照明器中的结构的冷却。空气入口和/或空气出口可以至少部分地被覆盖以防止受天气影响，例如受水进入的影响。空气入口可以邻近反射器和/或光模块。
在使用中，至少一个空气入口可以定位在至少一个空气出口下方。这样的照明器可以采用穿过照明器的烟囱效应来维持空气流。特别地，通信模块和/或光模块的至少一部分可以布置在空气入口和空气出口之间，其中由相应模块提供的热量可以提供和/或增加浮力驱动的空气流。然而，附加地或可替代地，一个或多个风扇和/或其他装置可以设置在照明器壳体的外部或至少部分地设置在照明器壳体的内部，以将该空气流作为穿过照明器壳体的强制空气流来提供。
安装件，通信模块，光模块和壳体的至少一部分可以被成形以用于执行以下各项中的一种或多种：产生，引导和维持空气流的至少一部分，例如设置有空气动力学形状以促进烟囱效应。
安装件的至少一部分可以提供将通信模块的至少一部分与壳体壁分离的壁，该壁可以保护热敏感的(例如，薄塑料)壳体壁部分免受来自通信模块的辐射热的影响。该壁部分可在至少部分地暴露于空气流的情况下形成冷却翅片。壳体壁可以由照明器壳体的盖提供。
在照明器中，光源可以包括一个或多个发光二极管(LED)。附加地或替代地，光模块可包括光源驱动器，光源驱动器可操作地与光源耦合，以例如根据特定操作条件来驱动光源。
照明器可以包括用于向光模块和通信模块两者提供电力的电源。照明器，特别是其光源驱动器，可以包括一个或多个电力稳定系统，以将输入的电力(市电)稳定成受控的供电电力以用于为光源和/或通信模块供电，所述受控的供电电力是下列中的至少一个：针对输入电力供应，经变换(例如，改变电压的)的，稳定化的(噪声频率和/或波动幅度减小的)，整流的(AC到DC)或反相的(DC到AC)供电电力。
光模块可以包括控制器，在本文中也被称为照明控制器，其与光源和/或光源驱动器可操作地耦合，如果提供控制器的话，其中控制器被配置用于接收和/或发射与光模块的操作相关联的一个或多个照明通信信号，例如光源状态数据和/或光源设置，诸如由光源发射的光的功率、颜色和/或色温的设置，光源的温度，操作控制(例如，接通/关断光)和/或通信维护信息(例如，光源的电阻)。控制器可以被配置用于无线接收和/或发射照明通信信号，其中照明通信信号可以与绕过通信模块及其功能的一个或多个通信信道相关联和/或作为其一部分。
由通信模块发送或接收的通信信号是电磁波信号，并且可以包括用于根据一个或多个通信标准的4G，4G-LTE，5G，WiFi和毫米波通信中的一个或多个的射频信号、毫米波长信号和光信号中的至少一个。通信信号可以具有至少100Mbit/s的带宽，RF信号频率可以高于6GHz。注意，由如上文所描述的照明控制器所发射或接收的照明通信信号(例如用于控制照明功率和/或从光源发射的或即将从光源发射的光的颜色)可仅需要低带宽和/或可满足高等待时间(例如，慢于100ms)和/或低信噪比，而由通信模块发送或接收的通信信号可以具有和/或需要高带宽(例如＞1Gbps)，低等待时间(例如＜100ms)和高信噪比中的一个或多个，并且不同的带宽和/或信号速度通常与不同的硬件要求相关联。
通信模块还可以被配置用于基于线缆的对另外的通信信号的发射和/或接收，该另外的通信信号链接到或独立于以其它方式所提及的并且与照明器的照明功能和/或光模块的操作无关的通信信号。照明器可以具有用于将通信模块连接到有线数据网络的数据连接(诸如经由光纤)，以用于与有线网络或回程交换数据。附加地或替代地，照明器可以具有用于连接到一个或多个外部通信模块和/或接入点(例如，WiFi接入点和/或其他远程通信接入点)的数据连接。通信模块本身还可以充当接入点和/或充当通信网络节点，该通信网络节点连接到由该通信模块和另外的可能基本上相同的照明器的通信模块所提供的网络的其它节点。由通信模块提供的节点还可以使用线缆或光纤连接到物理网络。通信模块还可以连接到杆附件上的接入点，或者通信模块可以是接入点本身。特别是在后一种情况下，通信模块可以用作特定网络(例如WiFi或5G网络)的网络节点的中继器和/或范围扩展器。然后，通信模块可将远程通信信号中继到其它相同和/或类似的通信模块和/或形成具有相同和/或类似通信模块的网状网络的一部分，而不是提供中立性主机回程网络(neutralhost backhaul network)的一部分(例如，用于连接WiFi，相机，远程通信设备等)，该网状网络连接到远程通信基站，例如5G远程通信塔。
照明器可以是室外照明器。
与上文相关联且利用所呈现的益处中的任一个，提供了包括如本文中所描述的灯杆和照明器的路灯。所述杆可以具有桅杆区段和从所述桅杆区段横向延伸的臂，所述照明器由所述臂支撑。“由臂支撑”可以包括在臂上的直立支撑和/或从臂悬挂和/或在臂的纵向方向上安装。一个路灯可以包括如本文所述的多个照明器，例如，一个灯杆可以具有设置有该种照明器的多个臂。在这种情况下，照明器中的一个或多个的通信模块可以被配置用于将通信信号发射到特定方向和/或从特定方向接收通信信号，该特定方向例如与路灯上的照明器的布置相关联，这可以帮助防止无线信号路径的空间重叠、屏蔽和反射中的一种或多种。
与上文相关联且利用所呈现的益处中的任一个，提供一种系统，所述系统包括多个如本文中所描述的照明器，其中所述多个照明器中的至少一个的所述通信模块经配置以将所述通信信号中的至少一些发送到所述多个照明器中的至少一个其它照明器，和/或从所述多个照明器中的至少一个其它照明器接收所述通信信号中的至少一些。
因此，照明器中的通信模块可以彼此通信并且形成通信节点的网络。另外，一个或多个通信模块可以经由诸如光纤连接的一个或多个线缆连接到另外的通信节点或物理网络。
因此，还提供了一种包括多个照明器的照明系统，其具有能够执行(可能地公共)无线通信的集成通信基础设施。照明器中的通信模块可以向网络提供无线接入点和/或可以是用于其它无线接入点的连接点。
本文公开的系统和/或路灯可以包括另外的照明器，其具有与本文公开的一个照明器或多个照明器的设计和照明功能基本上相同的设计和照明功能，但是没有通信模块。因此，这样的另外的照明器可以包括相同的壳体，和/或所有照明器以及另外的照明器具有相同的外部和外观。
这种系统提供了上述益处，但是与其中所有照明器具有通信模块的系统相比可以降低成本。特定照明图案所期望或所需的照明器的密度可显著高于特定网络连接性、覆盖状况和数据体积所期望或所需的通信模块的密度。通过为所有照明器提供基本上相同的设计和照明功能，系统获得统一的外观，这可以有助于(预期)用户的接受。
该系统可以通过在照明器的网络中提供所公开的照明器中的至少一些来使成本有效，这例如通过将所公开的照明器添加到现有系统中来达成，和/或通过将已经存在于现有系统(现有照明器)中的至少一些照明器替换为所公开的发光器来达成，和/或通过将通信模块添加到现有照明器中的至少一些来达成，从而将现有照明器转换或改装成本文描述的照明器。这种改装可以将仅提供照明的现有照明器转换为提供照明和公共或私有无线通信功能的多功能照明器。
对包括现有光模块和照明器壳体的现有照明器所进行的改装可以包括移除现有光模块的至少一部分并且用包括至少一个基于LED的光源和可能的LED驱动器的光模块来替换该现有光模块。应注意，与具有给定光学输出功率的常规灯相比，包含作为光源的一个多个LED的可比较光模块通常可占据用于相同(或甚至更高)光学输出功率的较小体积，而不管常规灯为白炽灯，荧光灯或气体放电灯。因此，对传统光模块的代替可以在现有的照明器壳体中形成可用的空间，以用于适当地容纳通信模块。
因此，本文还包括一种改装包括照明器壳体和现有光模块的照明器的方法，该方法包括：用包括至少一个基于LED的光源的光模块来替换现有光模块；添加通信模块，所述通信模块被配置用于无线发送和/或接收通信信号，所述通信信号与所述照明器的照明功能无关和/或与所述光模块的操作无关，并且使得所述通信模块容纳在所述照明器壳体内。
作为改装的一部分，例如为了改进通信信号的发送和接收，现有的照明器壳体的至少一部分可以设置有透射式壳体部分和/或由透射式壳体部分代替，该透射式壳体部件对于通信信号是透射性的(如上面所讨论的那样)。其可以包括修改现有的照明器壳体的至少一部分，例如，移除现有照明器壳体的至少一部分和/或在现有照明器壳体的壁中形成一个或多个孔。这样的孔和/或其他修改可以随后被新的透射壳体部分和/或盖所覆盖。
附图说明
在下文中将参考附图通过进一步的细节和益处来对上述方面进行更详细的解释，这些附图以示例的方式示出了多个照明器。
图1-3示出了照明器的示例，其中图1是部分剖开的透视图，图2是分解图，并且图3是没有盖的照明器的透视图(参见下面的文字部分)；
图4-7以截面图示出了不同的示例；
图8是照明器的另一示例的透视图；
图9是图8的照明器的局部截面图；
图10是图8的照明器的局部分解图。
具体实施方式
应注意，附图是示意性的，不一定按比例绘制，并且可能省略了理解本发明所不需要的细节。除非另有说明，否则术语″向上″，″向下″，″下方″，″上方″等涉及如在附图中定向的实施例。此外，至少基本上相同或执行至少基本相同的功能的元件由相同的附图标记表示，并以百为单位增加(100，200等)。
此外，除非另有说明，否则诸如“可拆卸的”和“可移除地连接”之类的术语旨在意味着相应的部件可以基本上“断开”而不会损坏或破坏任一部分，例如排除其中各部件是一体的(例如焊接或模制为一体件)的结构，但是包括其中各部件由相配合的连接器、紧固件、可释放的自紧固结构等附接的结构，或包括其中各部件作为相配合的连接器、紧固件、可释放的自紧固结构等而被附接的结构。
图1-3示出了包括照明器壳体3，光模块5和通信模块7的照明器1的实施例。
照明器壳体3包括基部9和透镜11，来自光模块5的光通过该透镜11发射。
光模块5收容于照明器壳体3内并包括支撑光源15的基板13，这里的光源15包括多个发光二极管17。基板13与光源15限定光模块5的出光侧LS。光源15安装于基板13的组件提供了光引导结构，该光引导结构定义了光发射方向LD，光发射方向LD在附图中指向下。应注意的是，照明器可以被配置用于提供处于比用箭头所指示的情形显著更宽的立体角的光，可能高达大约π或2π的球面度。光模块5还包括光源驱动器19，光源驱动器19相对于出光侧LS在光引导结构19的相对于光发射方向LD的相对侧DS处布置在照明器壳体3中。
通信模块7还容纳在照明器壳体3中，这里在其基部9中并且在光引导结构的相对于光发射方向LD的相对侧处。通信模块7用于无线发射和/或接收通信信号。为此，通信模块7包括信号发射器，信号导向器和信号接收器中的一个或多个，信号发射器，信号导向器和信号接收器可以至少部分地集成在通信模块7的调制解调器或其它部分中，并且在图2中总体上用21指示。
作为选择，照明器壳体3的基部9被示出以作为多部件壳体部分，并且在所示实施例中包括基部结构22和外盖23。基部结构22向照明器壳体3提供结构完整性。如图所示，可以在盖部段中形成的盖23覆盖通信模块7和基部结构22的至少一部分，从而保护它们免受天气影响和/或当不透明时隐藏它们不被看见。盖23还提供对于通信信号透射的透射壳体部分24。特别地，透射壳体部分24可以是外盖23的一体部分。
在图2和图3中最佳示出，照明器包括用于将通信模块容纳在照明器壳体3内的安装件25。在示出的实施例中，安装件25形成照明器壳体3的基部结构22的一部分，安装件25限定一个或多个安装窗口27，安装窗口27对于通信信号是透射的。这里，安装窗口27形成为安装件中的孔。当被组装时，参见图3，通信模块7容纳在安装件25中，使得信号发射器、信号导向器和信号接收器中的一个或多个中的每一个与安装窗口27对准，并且当安装在照明器壳体中时与透射壳体部分24对准。因此，限定了用于通信信号的信号路径。在示出的实施例中，透射壳体部分24形成为围绕通信模块5的薄壁圆柱形部分，其中照明器壳体的可选的肋28基本上布置在通信信号的信号路径之外，以防止影响沿信号路径的信号传输的局部材料厚度变化。
安装件25可以至少部分地是金属。在照明器内使用金属支撑结构来安装照明器部件为照明器提供了稳健性，并且允许照明器壳体，尤其是透射壳体部分24在整体上不危害照明器的结构完整性和稳健性的情况下相当薄。而且，安装件可以是导热的并且提供了用于热交换的大壁表面区域。安装件25可以设置有散热翅片(未示出)。
在所示实施例中，安装件25提供照明器1的基部结构22的一部分(参见图3)。
安装件25可以安装成与照明器壳体3的可选裙部29(照明器壳体3的基部结构22d)紧密热接触，和/或可能经由照明器壳体3的可选凸缘26，顶部31。裙部29和顶部31因此可以充当散热元件。照明器可以包括另外的结构，例如提供给裙部29的隔板32。另外，照明器1可以被安装到诸如杆(未示出)的支撑件，例如作为悬垂件从照明器的顶部进行支撑(经由围绕顶部端口31的夹持机构，或经由可选的安装点34)，其中杆和/或照明器1之间固定装置(例如上述夹持机构)和/或杆的至少一部分可以充当可能的另外散热元件。因此，当安装件25中不包括通信模块7时，照明器壳体3和光模块5具有相同的外观和感观，并且除了一些通信方面之外，与包括通信模块7的照明器1具有相同的技术功能。因此，两种类型的照明器(有和无通信模块7)可以以其他方式互换。
在图1和图2中最佳示出，通信模块7布置在安装件25中并且与安装壁和照明器壳体3间隔开。由此，在通信模块7，安装件25和照明器壳体之间形成空气流，通信模块7可以通过该空气流被冷却。可以通过提供照明器壳体来进一步促进冷却，例如，所述盖具有一个或多个开口，所述一个或多个开口分别用作空气入口33和空气出口35，和/或至少部分地由薄的和/或具有高热导率的材料形成所述盖。
在一些情况下，作为现有照明器到如图1-3所示照明器3的改装的一部分，照明器壳体3的基部结构22可以已经由现有照明器壳体形成。例如，安装件25可以由其中已经形成窗口27的现有照明器壳体的一部分形成，例如由已经移除的金属壁区段形成。附加地或替代地，例如，在通信模块7不适合于现有照明器壳体的情况下，安装件25可形成为替代现有照明器壳体的一部分的新部分，而照明器的其它部分(例如，透镜11，隔板32，裙部29，顶部31)可能已经被保留。因此，诸如现有照明器机械稳定性的结构方面可以至少部分地被保持以用于适配和增强的照明器，而盖23可以用于(重新)建立(因此适配的)照明器3的防风雨特征，因此，可以提供较轻重量的盖23。因此，与提供全新的照明器3相比，可以实现节省材料、制造和/或组装时间、设计计算和成本中的一个或多个。并且可以至少部分地保留现有照明器的外观，其中可选的肋28和/或盖23上和/或中的其他装饰物可以用于盖23(轻的重量)的进一步的机械稳定性和/或美学功能，和/或用于掩藏改装时的改换，和/或用于恢复已改装的照明器3相对于现有照明器可能由于利用新部件(诸如通信模块)使照明器″臃肿″的设计纵横比。因此，可以提高对已改进的照明器3(现已包括通信模块)的公众接受度(特别是在历史名城中)。
图4-6是照明器100，200，300，400的不同实施例的截面图，其大致类似于图1-3的照明器1并且各自包括相应的照明器壳体103，203，303，403，光模块105，205，305，405和通信模块107，207，307，407。
不同的照明器1，100，200，300，400主要不同在于：相应照明器的照明器壳体103，203，303，403具有不同形状的盖，该盖覆盖通信模块并且由可透射的壳体部分24，124，224，324，424形成，每个壳体部分对于通信信号是透射的。此外，每个不同的照明器1，100，200，300，400设置有一个或多个空气入口133，233，333，433和一个或多个空气出口135，235，335，435，所述一个或多个空气入口133，233，333，433和所述一个或多个空气出口135，235，335，435布置在不同位置，以便于空气流通过相应的照明器100，200，300，400，如虚线箭头所示。在一些情况下，在光模块5和/或基部结构22中(例如其裙部29)提供有另外的孔，以促进空气流的至少一部分穿过这些孔(图5-6)。在所示的每个情况下，空气入口133，233，333，433位于相应的通信模块107，207，307，407的至少一部分下方，而相应的一个或多个空气出口135，235，335，435位于它们的上方，以利于烟囱效应。一个或多个空气入口133，233，333，433和/或一个或多个空气出口135，235，335，435和/或这些空气入口以及空气出口中的一个或多个的位置(如图所示)可以至少部分地由盖23限定；这使得为照明器1，100，200，300，400提供不同的外观得以简化(例如，比较图4-5中空气出口135，235的位置和图6-7中的空气入口333，433和肋328，428的位置)。
如上所述，应注意的是，存在照明器，其具有呈图1-3中所示出的基部结构22的大致形状的现有照明器壳体；这样的照明器可以通过以下的方法被改装和改形成如本文所提供的照明器(图1-5)：用包括至少一个基于LED的光源的光模块替换现有光模块；提供安装到包括透射窗口的安装件之中/之上的通信模块；以及用新的照明器壳体替换现有的照明器壳体，该新的照明器壳体可以具有与现有的照明器壳体相同的设计或外观和感观，但是该新的照明器壳体具有至少与通信模块安装件的透射窗口对应的透射部分。可替代地，可以对现有照明器壳体本身进行再加工或改装以包括透射部分。
图8-10示出了照明器500的进一步的实施例，照明器500包括具有相对细长的部分503A和相对粗大的部分503B的照明器壳体503。照明器500包括容纳在壳体503中的光模块505和通信模块507。
在所示实施例中，光模块505和通信模块507部分地彼此横向相邻地布置，光模块505布置在细长部分503A中，并且通信模块507布置在粗大的部分503B中，其相对于光模块505的光发射方向LD在光模块505的光引导结构的相对一侧处。
照明器500包括用于将照明器安装到灯杆(其臂部)(未示出)的连接器537。在照明器壳体503中，安装件525由金属(例如铝或铝合金)制成。在该实施例中，安装件525覆盖通信模块507的一部分，并且布置成与设置有散热翅片并且提供照明器500的外表面的一部分的散热器539紧密热接触，这可以促进对安装到安装件525上的通信模块507的冷却。可以通过布置导热物质来促进热接触，该导热物质例如位于安装件525和/或通信模块507和散热元件539之间的间隙衬垫541。
通信模块507包括一个或多个天线521。天线521布置在安装件525的外部，并且使得在安装位置，天线521与盖523中的透射壳体部分524对准，透射壳体部分524对于来自通信模块507(通信模块507的天线521)的通信信号是透射的，或者透射壳体部分524对于朝向通信模块507(通信模块507的天线521)的通信信号是透射的。天线521可以包括天线阵列，例如形成在电路板上的多个天线模块。
照明器壳体503包括空气入口533和空气出口535，空气入口533和空气出口535促进空气流通过照明器壳体503的一部分(图10中的虚线箭头)。
照明器500可以包括可选的另外的模块543，诸如传感器模块(例如，用于天气，噪声，振动，倾斜，图像捕获，空气质量，光电池或任何其他传感器功能的任何组合)，扬声器，辅助光(用于装饰，警告或信号功能)，有源冷却单元，照明控制器等。模块543可与光模块505和/或通信模块507可操作地耦合。
注意，在照明器500的一般设计的照明器中，光模块505和通信模块507的至少一部分可以分别在细长部分503A中和/或在粗大部分503B中彼此横向相邻地布置，和/或在壳体503中竖直地彼此相邻(未示出)；注意，任一个模块(505，507)可以包括或甚至共享用于功率元件和/或天线的一个或多个印刷电路板，从而允许在照明器内放置各模块中的至少部分的灵活性。
本公开不限于上述实施例，其可以在权利要求的范围内以多种方式进行变化。除非另有明确说明，否则针对特定实施例论述的或与特定实施例相关的元件和方面可适当地与其它实施例的元件和方面进行组合。

Claims (12)

1.一种照明器(1)，其包括照明器壳体(3)，光模块(5)和通信模块(7)，
其中所述光模块(5)包括用于从所述照明器(1)发射光的光源(15)，并且其中所述光模块(5)至少部分地容纳在所述照明器壳体(3)内，
其中所述通信模块(7)配置成用于无线地发射和/或接收与所述照明器的照明功能和/或所述光模块的操作无关的通信信号，并且其中所述通信模块(7)容纳在所述照明器壳体(3)内，
其中，所述照明器壳体(3)包括对于所述通信信号是透射的透射壳体部分(24)，
其中所述通信模块(7)包括信号发射器、信号导向器和信号接收器(21)中的一个或多个，并且其中所述照明器(1)包括安装件(25)，以将所述通信模块(7)容纳在所述壳体(3)内，使得所述信号发射器、信号导向器和信号接收器中的一个或多个中的每一个与所述一个或多个透射壳体部分(24)对准，并且
其中所述安装件(25)限定一个或多个安装窗口(27)，所述一个或多个安装窗口(27)对于所述通信信号是透射的，并且所述信号发射器、信号导向器和信号接收器(21)中的一个或多个中的每一个，所述一个或多个安装窗口(27)以及所述一个或多个透射壳体部分(24)被对准。
2.根据权利要求1所述的照明器(1)，其中，所述光源(15)设置在所述光模块(5)的出光侧(LS)，所述通信模块(7)设置在所述照明器壳体(3)中且与所述光模块(5)的出光侧(LS)相对，所述相对侧与所述出光侧(LS)相对；和/或
其中所述照明器(1)包括限定光发射方向(LD)的光引导结构，并且所述通信模块(7)相对于所述光发射方向(LD)在所述光引导结构的相对侧处布置在所述照明器壳体(3)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明器(1)，其中至少所述透射壳体部分(24)对于可见光是不透明的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明器(1)，其中所述照明器(1)包括用于将所述通信模块(7)容纳在所述壳体(3)内的安装件(25)，
其中，所述安装件(25)是或包括导热体和/或金属部件，并且所述导热体和/或金属部件与所述通信模块(25)的至少一部分以及散热元件的至少一部分热接触。
5.根据任何前述权利要求所述的照明器(1)，其中，所述安装件(25)的至少一部分和/或所述通信模块(7)布置在所述照明器(1)中，与所述照明器壳体(3)间隔开，从而能够在作为一方面的所述安装件(25)和/或所述通信模块(7)与作为另一方面的照明器壳体(3)之间形成空气流。
6.根据权利要求5所述的照明器(1)，其中，所述照明器壳体(3)包括至少一个空气入口(31)和至少一个空气出口(35)，以允许来自所述照明器外部的空气从所述至少一个空气入口流动通过位于作为一方面的所述安装件(25)和/或所述通信模块(7)与作为另一方面的照明器壳体(3)之间的空间，并到达所述至少一个空气出口(35)。
7.根据任何前述权利要求所述的照明器(1)，其中：
所述光源(15)中的至少一个包括一个或多个发光二极管(LED)；
所述光模块(5)中的至少一个包括与所述光源(15)可操作地耦合的光源驱动器(19)；
所述光模块(5)中的至少一个包括与所述光源(15)可操作地耦合的控制器或与所述光源(15)可操作地耦合的光源驱动器(19)，其中所述控制器被配置用于接收和/或发射与所述光模块的操作相关联的一个或多个照明通信信号。
8.根据任何前述权利要求所述的照明器(1)，其中：
所述通信信号中的至少一个包括用于4G、4G-LTE、5G、WiFi、毫米波通信的射频信号、毫米波长信号和光信号中的至少一个；
所述通信模块(7)中的至少一个配置为还用于基于线缆发射和/或接收与所述照明器(1)的照明功能和/或所述光模块(5)的操作无关的通信信号；
所述照明器(1)中的至少一个具有用于将所述通信模块(7)连接到有线数据网络的数据连接；
所述照明器(1)中的至少一个包括用于向所述光模块(5)和所述通信模块(7)两者提供电力的电源；以及
所述照明器(1)中的至少一个是室外照明器。
9.一种路灯，其包括杆和根据前述权利要求中任一项所述的照明器(1)。
10.一种系统，其包括多个根据前述权利要求1-11中任一项所述的照明器(1)，其中，多个照明器(1)中的至少一个的所述通信模块(7)配置成：用于将所述通信信号中的至少一些传送到所述多个照明器(1)中的至少一个其它照明器；和/或用于从所述多个照明器(1)中的至少一个其它照明器接收所述通信信号中的至少一些。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括另外的照明器，该另外的照明器具有与多个根据前述权利要求1-8中任一项所述的照明器(1)的设计和照明功能基本上相同的设计和照明功能，但是没有所述通信模块(7)。
12.一种改装现有照明器的方法，所述现有照明器包括照明器壳体和现有光模块，所述方法包括：
用包括至少一个基于LED的光源的光模块来替换现有光模块，
添加通信模块，该通信模块被配置成用于无线发送和/或接收与所述照明器的照明功能和/或所述光模块的操作无关的通信信号，并且使得所述通信模块容纳在所述照明器壳体内。
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