TW201545604A - 用於街道照明之電子式光度自適性調整方法及系統 - Google Patents

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Abstract

一種戶外照明系統被提供，其包括至少一照明陣列，其具有一或多個被建構來照明多個區域的光源。至少一控制器被操作性地耦合至該至少一照明陣列。該控制器被建構來獨立地改變該一或多個光源在每一區域內的光學輸出。

Description

用於街道照明之電子式光度自適性調整方法及系統
本發明大致上係關於一種照明器具的設計。更具體地，本發明係關於動態地改變一發光二極體(LED)陣列在預定的區域內的光線亮度。
戶外照明器具典型地具有有限的功能性，因為它只能一視同仁地靜態地降低來自該燈具的所有光線的強度或光線分佈。功能性亦因為照明器具的光學分佈只能被設定一次且再也不能改變而受到限制。
在無線通信、遙測數據服務、及車輛系統方面的進步提供了動態改變光線強度及分佈以最大程度地符合駕車者的需求之更大的可能性。
例如，許多戶外照明器具在只要透過使用一部分的光線就足夠而不必要以完整的光線分佈操作於所有被照明的區域內的時候浪費掉有用的資源。此外，許多戶外照明器具藉由不提供足夠的光線，或相反地，提供過多 光線，來實施近理想地(sub-optimally)操作。不論哪一種情況都將不利地影響道路的能見度條件。
有鑑於上述的缺點，對於能夠動態地改變 LED陣列內在多個預定的區域內的照明度的方法及系統存在著需求。
在一些情況中，一實施例提供一種戶外照明 組件，其包括至少一照明陣列，其具有多個被建構來照明多個區域的光源。至少一控制器被操作性地耦合至該至少一照明陣列。該控制器被建構來獨立地改變該一或多個光源在每一區域內的光學輸出。
在該等實施例中，每一戶外照明組件的亮度 可根據現場因素(scenic factor)、環境因素、各種遙測源(source of telemetric)因素而被選擇性的調整。例如，這些額外的因素包括無線通信數據、其它戶外照明組件數據、全球定位系統數據、道路救援數據、車輛數據、衛星數據、基地台數據、氣象數據、在場感測器(occupancy sensor)數據、及影像感測器數據等等。例如，影像感測器可測量、然後把從表面朝向駕駛導引的光變暗。
強度及分佈形態可透過無線通信動態地改 變。或者，這些特徵可藉由使用安裝在該照明器具內的感測器或藉由和裝設有遙測模組的車輛通信來改變。
本發明的其它特徵及好處，以及本發明的各種實施例的結構及操作於下文中參考附圖加以詳細描述。應指出的是，本發明並不侷限於描述於本文中的特定實施例。這些實施例只是為了舉例的目的而在本文中被提出。根據包含在本文中的教示，其它的實施例對於熟習此技藝者而言將會是很明顯的。
100‧‧‧平台
102‧‧‧照明區段
103，104，106‧‧‧模組
200‧‧‧照明陣列
202‧‧‧LED
204‧‧‧組件
206‧‧‧印刷電路板
250‧‧‧反射器
252，254，256‧‧‧部分
262，264，266‧‧‧LED(陣列)
400A‧‧‧控制組件(系統)
401‧‧‧控制訊號(控制器)
402‧‧‧控制器
403，404，405‧‧‧訊號
409，410，411‧‧‧驅動器
400B‧‧‧組件
418‧‧‧控制訊號
419‧‧‧模組
420，421，422‧‧‧訊號
500‧‧‧組件
501‧‧‧模組
503‧‧‧照明器具
505‧‧‧道路
600‧‧‧設定
601‧‧‧數值
602‧‧‧強度程度
604‧‧‧效果
700‧‧‧PCB
702‧‧‧PCB區段
710，712，713‧‧‧跨接線
706，707，708‧‧‧LED陣列
705‧‧‧連接器
714‧‧‧電導線
800‧‧‧電配置
825‧‧‧跨接線
816，817，818‧‧‧導電路徑
819，821‧‧‧PCB區段
820‧‧‧nadir(PCB區段)
822，823，824‧‧‧導電路徑
900‧‧‧方法
902，904，906‧‧‧步驟
雖然本發明在本文中係以用於特殊應用的示範性實施例來描述，但應被瞭解的是，本發明並不侷限於此。得知本文所提供的教示的熟習此技藝者將可認出在本發明的範圍內以及在本發明將有很大的實用性的領域中的額外的修改、應用、及實施例。
圖1是本發明的實施例可被使用於其內的一道路光學平台的圖式。
圖2A是圖1中的LED陣列組件的一更詳細的圖式。
圖2B是依據實施例的一多反射器LED陣列組件的圖式。
圖3是圖1中的通信模組的一更詳細的圖式。
圖4A是一依據本發明的第一實施例建構的示範性動態光線控制組件的圖式。
圖4B是一依據本發明的第二實施例建構的示 範性動態光線控制組件的圖式。
圖5是一依據該等實施例被建構來動態地控制分佈及強度程度的照明組件的圖式。
圖6是用來控制包括在圖5中的不同照明區域的示範性數值設定的表格。
圖7是用於依據實施例的LED陣列組件的動態照明控制的印刷電路板(PCB)的圖式。
圖8是多個用於依據實施例的LED陣列組件的動態照明控制的印刷電路板的圖式。
圖9是實施本發明的一實施例的示範性方法的流程圖。
雖然本發明在本文中係以用於特殊應用的示範性實施例來描述，但應被瞭解的是，本發明並不侷限於此。得知本文所提供的教示的熟習此技藝者將可認出在本發明的範圍內以及在本發明將有很大的實用性的領域中的額外的修改、應用、及實施例。
圖1是本發明的實施例可被使用於其內的一道路光學平台100的圖式。該光學平台100例如被建構來使用在道路照明系統中。該光學平台100具有一照明區段102，其包括兩個LED照明引擎模組104及106。一通信模組103例如包括一影像感測器、無線通信電路、及類此者。圖2A提供該LED陣列照明引擎模組104及106的細 節。
在圖2A中，LED照明引擎模組104及106的 每一者包括一由多個LED(如，LED202)所組成的LED照明陣列200。該LED照明陣列200亦包括一傳統的兩件式反射器組件204，用以將LED202所產生的光反射及散布於一區域上，譬如道路的表面上。該等LED202被安裝在一印刷電路板(PCB)206內。
圖2B是本發明的另一實施例。在圖2B中， 該多部件式反射器250包括一細長的中心部分252、一左端蓋部分254、及一右端蓋部分256。這三個反射器部分252，254，256分別和LED PCB組件262，264，及266相關連。
作為背景知識的是，路燈被建構來提供反射 性照明至一道路的三個不同的區域中。例如，在車輛沿著夜間的道路行進的道路例子中，一第一區域包括在該行進的車輛的前進方向上的一個區域(如，遠離駕駛的區域)。一第二區域例如是被熟習此技藝者稱為Nadir的區域：即在街燈的正下方的區域。一第三區域包括光照向駕駛的區域。這些區域大致上代表該第三個道路反射性照明區域。
該多部件式反射器250的反射器部分252， 254，256的每一者將光線反射至上述反射性照明區域的一個區域中。例如，該左端蓋部分256將光線反射至該等照明區域的第一區域(區域1)內。該細長的中心部分 252主要將光線導引至Nadir(區域2)上及該右端蓋部分256將光線反射照第三照明區域(區域3)內。
其它的實施例可使用兩個或更多個光源，其 發射光線至兩個或更多個區域內、獨立地將光源變暗、完全缺乏反射或折射原理。
圖3是圖1的通信模組103的細節的圖式。 在該通信模組103內的通信電路可被放入到和控制器的電子通信中，這將於下文中詳細描述。
圖4A是依據本發明的第一實施例建造的示範 性動態光線控制組件400A的圖式。該光線控制組件400A被建構來動態地控制多個LED或LED陣列，譬如LED陣列262，264，及266。在系統400A中，一位在設置於遠方的控制中心內的使用者可無線地傳送一被特殊格式化的控制訊號401來啟動LED陣列262，264及266的動態控制。
在圖4A中，一可程式化的控制器401被建構 來接收該被特殊格式化的控制訊號401作為一輸入。該控制器402處理該控制訊號401並產生輸出訊號403，404及405，每一輸出訊號被建構來分別控制一LED驅動器409，410及411中的一個LED驅動器。亦即，訊號403，404及405的每一者包括和LED陣列262，264及266的每一者相關之不同的特徵(如，電壓或調變程度)。
例如，訊號403，404及405的每一者可具有 一介於0~10v之間之獨一無二的電壓程度，其被分別建構來驅動LED驅動器409，410及411之一者。LED驅動器409，410及411的每一者控制照明區域1~3的一者的光線分布。以此方式，使用者可動態地及分開地控制在照明區域1、2、3的每一者的照明。
圖4B是依據本發明的第二實施例建造的示範 性動態光線控制組件400B的圖式。在圖4B中，控制器功能及多個LED驅動器功能被無縫地整合於一單一的控制器/驅動器模組419內。一控制訊號418被接收作為該控制器/驅動器模組419的輸入。該控制器/驅動器模組419處理該控制訊號418並產生輸出訊號420，421及422，每一輸出訊號被建構來控制一個別的LED陣列262，264及266。該等LED陣列262，264及266分別提供明區域1~3的光線分布。
在圖4A及4B所示的實施例中，控制訊號 401及418可根據無線通信或遙測數據，或其它遠端取得的數據來決定。控制訊號401及418亦可根據儲存在查找表內的內嵌數據，或其組合來決定。被用於控制訊號401及418的數據是被使用者手動地取得的數據，或從伺服器、電腦、或任何其它非人類界面自動取得的數據。
圖5是依據該等實施例被建構來動態地控制 光線分布及強度程度的照明組件500的圖式。該照明組件500包括一類似於圖1的模組103之可定址的(addressable)的通信模組501。該通信模組501被設置 在一照明器具503的頂上。該照明器具503包括一或多個類似上文所述的LED陣列262，264及266的LED陣列(未示出)。
在一示範性照明方案中，一在該通信模組501 內的控制器以一種上文中參考圖4A及4B所描述的方式無線地接收來自使用者的控制訊號。該控制訊號讓使用者能夠分開地且動態地控制被朝向照明區域1~3反射的光線的分布及強度。照明區域1~3被建構來以不同的角度照明一道路505的表面。雖然圖5包括3個照明區域，但本發明的實施例可同樣應用於包括例如只有2個照明區域的方案中。例如，應用於不需要Nadir區域的方案中。
圖6是一和控制朝向照明區域1~3反射的光 線有關的示範性數值設定600的表格。為了例示的目的，該等數值設定600將被應用至圖4A的動態光線控制組件400B。
在圖6的示範性方案中，使用者可根據不同 的電壓值601來程式化該控制訊號418以輸入至該控制器/驅動器模組419。每一控制訊號電壓值601調整光線強度，用以在照明區域1~3的一相對應的照明區域內產生光線強度程度602。因此，每一控制訊號電壓值601產生一相對應的道路景像(效果)604。
在圖6中，例如，如果該控制訊號418被程 式化成具有一從0~1V的數值的話，則分布至照明區域1~3的每一者的光線強度將被調整至其最大強度的10%的 數值。這些設定產生將照明區域1~3的每一者完全變暗的照明景像。
類似地，如果該控制訊號418被程式化成具 有一從6~9V的數值的話，則被分布至照明區域1~3的每一者的光強度分別被調整至其最大強度的約100%、100%及10%的強度值。因此，這些設定產生一用於向西行通過照明區域1~3的車輛的照明景像。
如上文中提到的，圖6的數值設定600只為 了示範的目的而被提供。熟習此技藝者將瞭解的是，控制訊號418可被程式化為任何適合的數值601，不論是電壓值、調變值等等，用以依據特定的照明景像的要求達到不同的光線強度程度602。
圖7是一PCB 700的圖式，其包括圖2A的 LED陣列200的示範性LED202。該PCB 700類似於該LED PCB組件陣列262，264及266。
該PCB 700包括跨接線710，712及713。 PCB區段701，702及703分別對應於照明區域1、2及3。可定址的LED陣列706，707及708分別被建構來點亮照明區域1~3。電導線714可被建構來藉由使用旁通電路(譬如，跨接線710，712及713)來獨立地啟動該等LED陣列706，707及708內的每一LED。連接器705是可操作的，用以將該PCB 700緊固至一光學平台，譬如圖1的平台100。
圖8是一包括PCB 802，804，806及808 (其每一者都類似於圖7的PCB 700)的示範性電子配置 800。跨接線825讓PCB 802，804，806及808的每一者的建構更容易。亦被顯示的是，導電路徑816，817，818，822，823及824。PCB區段819，820及821分別對應於照明區域1、2及3。更具體地，導電路徑816，817，及818使得和nadir 820(即，區域2)、駕駛(區域1)、及遠離駕駛(區域3)有關的光學輸出可被控制。
圖9是實施發明的一實施例的示範性方法900的流程圖。在該方法900中，在步驟902一訊號被接收且建構來獨立地控制一照明組件內的一或多個照明源的每一者。在步驟904，該被接收到的訊號在一控制器內被處理，該處理將該被接收到的訊號的至少一部分分別和該一或多個照明源的每一者的特徵相關連。該一或多個照明源的每一者在步驟906被啟動以回應該被接收到的訊號。
本發明已於上文中藉助於例示實施其特定的功能和關係之功能性建造層來加以描述。這些功能性層的邊界為了便於描述而在本文中被任意地界定。其它的邊界可被界定，只要其特定的功能及關係被適當地實施即可。
應被瞭解的是，〔實施方式〕(不是〔發明內容〕及〔發明摘要〕)是要被用來解讀申請專利範圍。〔發明內容〕及〔發明摘要〕係提出本發明的一或多個但不是全部被本案發明人預期到的示範性實施例，因此，其並非要用來以任何方式限制本發明及隨附申請專利範圍。
100‧‧‧平台
102‧‧‧照明區段
103，104，106‧‧‧模組

Claims (19)

  1. 一種戶外照明組件，包含：至少一照明陣列，其包括一或多個被建構來照明多個區域的光源；至少一控制器，其被操作性地耦合至該至少一照明陣列；及其中該控制器被建構來獨立地改變該一或多個光源在每一區域內的光學輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項之戶外照明組件，其中該至少一控制器包含至少一操作性的印刷電路板，用以可定址地控制多個區域。
  3. 如申請專利範圍第1項之戶外照明組件，其中該至少一或多個光源被設置成具有一nadir方向，用來照明該等多個區域內的至少一個區域以界定nadir區域。
  4. 如申請專利範圍第3項之戶外照明組件，其中該至少一控制器被建構來處理遙測數據輸入，用以控制在該等nadir區域及水平區域的至少一者內的光學輸出。
  5. 如申請專利範圍第4項之戶外照明組件，其中該等遙測數據輸入被儲存在一數據表、一基地台、一行動的自動單元、及一衛星的群組的至少一者內。
  6. 如申請專利範圍第5項之戶外照明組件，其中該至少一印刷電路板具有至少一跨接線，該至少一跨接線具有連接至該至少一或多個光源的導線；該至少一跨接線和至少一連接器形成電操作性配置； 該至少一印刷電路板具有可程式化的單元，用來控制在該等nadir區域及水平區域的至少一者內的光學輸出，用以實施改變光源特徵；其中該等可程式化的單元具有至少一第一輸入，用來控制該等該等nadir區域內在預定角度範圍內的光學輸出；其中該等可程式化的單元具有至少一第二輸入，用來控制該等該水平區域內的光學輸出，用以電地改變該水平區域內在預定的角度範圍內的光學輸出；及其中該至少一第一輸入及該至少一第二輸入操作，用以根據動態的或預先決定的景像條件來自動地或手動地控制該至少一或多個光源的光學輸出。
  7. 如申請專利範圍第6項之戶外照明組件，其中該等景像條件被轉變成可用來觸發光學輸出改變操作之電腦可讀取的數據。
  8. 如申請專利範圍第7項之戶外照明組件，其中該戶外照明組件被建構成具有射頻傳輸器，用來將遙測資訊傳送至具有遙測接收器的其它戶外照明組件，其使用接收到的遙測數據藉由觸發在該其它戶外照明組件內的亮度改變操作來改變在該其它戶外照明組件內的該等nadir區域及水平區域內的光學輸出。
  9. 如申請專利範圍第8項之戶外照明組件，其中該至少一控制器操作，用以獨立地將該至少一照明陣列定址。
  10. 一種控制戶外照明組件的光線分布的方法，該方法包含：接收一訊號，其被建構來獨立地控制該照明組件內的該一或多個光源的每一者；在一控制器內處理該被接收到的訊號，該處理將該被接收到的訊號的至少一部分分別和該一或多個光源的每一者的特徵相關連；及啟動該一或多個光源的每一者以回應該被接收到的訊號。
  11. 如申請專利範圍第10項的方法，其中該啟動包括將光線分別分布至多個照明區域的每一者。
  12. 如申請專利範圍第11項的方法，其中該照明組件包括一或多個模組，其被建構來驅動該一或多個光源。
  13. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該照明組件包括一或多個模組，其被建構來分別驅動該一或多個光源。
  14. 如申請專利範圍第13項的方法，其中該訊號是可使用者程式化的。
  15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中該處理包括決定來自一包括該訊號的電壓程度及調變程度的群組的至少一者。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該特徵包括來自一包括強度及分布角度的群組的至少一者。
  17. 如申請專利範圍第16項的方法，其中該一或多 個光源包括發光二極體(LED)。
  18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該一或多個模組是LED驅動器；及其中在該控制器內的該等LED驅動器被整合於一單一模組內。
  19. 如申請專利範圍第10項的方法，其中該啟動包括改變該一或多個光源的每一者的特徵。
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