戶外照明器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種戶外照明器。所述戶外照明器包括：包括至少一個LED單元的燈模塊；其中所述燈模塊被配置成使得由該燈模塊發(fā)射的光在第一角度（γ1）處具有不小于10cd/klm的第一發(fā)光強度數(shù)值，所述第一角度（γ1）是從照明器指向正下方的方向往上的90度的垂直角度。按照這種方式，保證了所述戶外照明器在90度的垂直角度處的發(fā)光強度不小于10cd/klm。由于終端用戶不論與戶外照明器相距多遠都看得到以90度的垂直角度發(fā)射的光，因此終端用戶始終感知到特定亮度水平。這樣的“特定亮度水平”有助于提高終端用戶的適應(yīng)水平，并且可以有效地減少終端用戶對于眩光的感知。
【專利說明】戶外照明器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明，特別涉及戶外LED照明器。
【背景技術(shù)】
[0002]對于戶外照明器，重要的是解決眩光問題，這是因為眩光導致許多道路安全問題。當前，通過限制特定方向上的發(fā)光強度來控制例如道路照明器之類的戶外照明器的眩光效應(yīng)。舉例來說，發(fā)光強度被限制成在大發(fā)射角度(例如大于80度的發(fā)射角度)處保持低于特定水平。所述發(fā)射角度被定義成從戶外照明器指向正下方的方向往上的垂直角度。在后文中，從照明器指向正下方的方向往上的垂直角度也被簡稱作垂直角度。
[0003]近年來，隨著高功率LED的發(fā)光效率的持續(xù)提高，已經(jīng)設(shè)置了越來越多的戶外LED照明器以用于道路或城市照明。
[0004]在圖1中描繪出典型的用于道路照明的LED照明器。LED照明器100的外觀與例如普及的HID照明器之類的用于道路照明的傳統(tǒng)照明器顯著不同。傳統(tǒng)照明器通常具有彎曲蓋板，這首先是因為其光源的尺寸大并且彎曲蓋板可以提供用于布置光源的充足空間，其次是因為其光源產(chǎn)生大量熱量并且蓋板應(yīng)當與光源保持一定距離以避免過熱。與此相反，LED光源110的尺寸小，因此所需的空間較小，并且由光源產(chǎn)生的熱量大部分從光源的背面耗散。因此，彎曲蓋板對于LED照明器并不必要。因此，對于LED照明器使用平坦蓋板120，這是因為與彎曲蓋板相比，平坦蓋板更容易制造并且成本更低。此外，平坦蓋板120在大發(fā)射角度處限制發(fā)光強度方面也是有利的。
[0005]如前所述，LED照明器具有比傳統(tǒng)照明器更高的發(fā)光效率。但是對于戶外LED照明器，例如用于道路或城市照明的LED照明器，包括車輛駕駛員和行人在內(nèi)的終端用戶較多地抱怨其導致眩光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是在現(xiàn)有的戶外LED照明器上的改進。
[0007]有利的將是提供一種能夠有效地減少或消除所述眩光的戶外LED照明器。
[0008]眩光通常被定義成失能眩光和不適眩光。已經(jīng)基于人眼的生理機能以及光在進入眼介質(zhì)時的行為相當好地定義了失能眩光；不適眩光被定義成導致觀察者感到不適的眩光源。CIE.TC3-4的技術(shù)委員會已經(jīng)報告，如果不適眩光的問題得到解決，則失能眩光不再是問題。換句話說，如果有效地控制了來自照明器的不適眩光，則可以很好地控制失能眩光。
[0009]因此，還有利的將是提供一種能夠有效地減少或消除負面的不適眩光的戶外LED照明器。
[0010]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認識到，對于戶外LED照明器，限制在大發(fā)射角度處的發(fā)光強度會加強終端用戶對眩光的感知。隨著終端用戶逐漸地接近戶外LED照明器，最初他幾乎感知不到亮度，這是因為他只看到大發(fā)射角度處的光，而大發(fā)射角度處的發(fā)光強度被極大地限制；隨后當他與戶外LED照明器足夠接近時感知到高亮度，這是因為小發(fā)射角度處的發(fā)光強度高。這樣的在大發(fā)射角度與小發(fā)射角度之間的發(fā)光強度方面的大差異增強了終端用戶對小發(fā)射角度處的亮度的感知。此外，LED光源的相對小的發(fā)射表面進一步提高了LED光源朝向終端用戶的亮度，因此增強了對眩光的感知。
[0011]因此，在本發(fā)明中提出通過提高終端用戶的適應(yīng)水平來解決不適眩光問題。
[0012]為了更好地解決這些關(guān)注點中的一個或多個，提供一種戶外照明器，其包括: 包括至少一個LED單元的燈模塊；
其中，所述燈模塊被配置成使得從該燈模塊發(fā)射的光在第一角度YI處具有不小于lOcd/klm的第一發(fā)光強度數(shù)值，所述第一角度Y I是從照明器指向正下方的方向往上的90度的垂直角度。
[0013]按照這種方式，保證了所述戶外照明器在90度的垂直角度處的發(fā)光強度不小于10cd/klmo由于終端用戶不論與戶外照明器相距多遠都看得到以90度的垂直角度發(fā)出的光，因此終端用戶始終感知到特定亮度水平。這樣的特定亮度水平有助于提高終端用戶的適應(yīng)水平，并且可以在終端用戶接近戶外照明器從而看到以較小的垂直角度(即以較小的發(fā)射角度)發(fā)射的相對強的光時有效地減少用戶對于眩光的感知。
[0014]優(yōu)選的是，第一發(fā)光強度數(shù)值不小于20cd/klm。通常來說，只要第一發(fā)光數(shù)值沒有高到導致眩光的感知，則第一發(fā)光強度數(shù)值越大，終端用戶與戶外照明器相距不同距離時的亮度差異就越小，因此終端用戶的適應(yīng)水平也將越好。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從所述燈模塊發(fā)射的光在第二角度Y 2處具有不小于40cd/klm的第二發(fā)光強度數(shù)值，所述第二角度Y 2是從照明器指向正下方的方向往上的80度的垂直角度。
[0016]此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從所述燈模塊發(fā)射的光在第三角度Y 3處具有第三發(fā)光強度數(shù)值，所述第三角度Y 3是從照明器指向正下方的方向往上的小于80度的垂直角度；所述第三發(fā)光強度數(shù)值不小于第二發(fā)光強度數(shù)值；所述第二發(fā)光強度數(shù)值不小于第一發(fā)光強度數(shù)值。
[0017]隨著終端用戶逐漸接近戶外照明器，他所看到的光的垂直角度也會減小。也就是說，他最初可能只看到以90度的第一垂直角度Y I發(fā)射的光，隨后看到以80度的第二垂直角度Y 2發(fā)射的光，并且隨后看到以小于80度的第三角度Y 3發(fā)射的光。按照這種方式，進一步提高了用戶的適應(yīng)水平，并且可以進一步減少終端用戶對于由以小垂直角度發(fā)射的光所導致的眩光的感知。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一和第二發(fā)光強度數(shù)值當中的每一個都不大于100cd/klm。
[0019]按照這種方式，以包括80度和90度在內(nèi)的大垂直角度發(fā)射的光的亮度被限制，從而不會成為眩光的來源。
[0020]可以通過許多不同方式來獲得以例如80度或90度之類的大垂直角度發(fā)射的光。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述燈模塊包括第一 LED燈單元；所述燈模塊還包括布置在所述第一 LED燈單元前方的第一光學元件；并且所述第一光學元件被配置成對從所述第二垂直角度Y2到所述第一垂直角度Yl的第一角度范圍上的來自所述第一 LED燈單元的光的一部分進行變換。
[0022]所述第一光學元件可以包括由透明材料制成的彎曲蓋板。[0023]所述透明材料將入射在其上的相對小數(shù)量的光漫射。當?shù)谝?LED燈單元在所述第一角度范圍上不發(fā)光或者發(fā)光不足時，所述板的彎曲可以對以超出所述第一角度范圍的小垂直角度(即小于Y 2的垂直角度)發(fā)射的光的一部分進行變換。此外，不同的透明材料漫射不同數(shù)量的光。因此，通過選擇適當?shù)耐该鞑牧?，可以對所期望的?shù)量的光進行變換。
[0024]可替換地，所述第一光學元件可以包括由漫射材料制成的彎曲線柵格。
[0025]借助于這樣的彎曲線柵格，由第一 LED單元發(fā)射的光的第一部分被由漫射材料制成的線柵格漫射，并且由第一 LED單元發(fā)射的光的第二部分不受線柵格的影響，這是因為所述線柵格不與其傳播路徑相交。一般而言，與戶外照明器的總體照度相比，所期望的第一和/或第二垂直角度處的發(fā)光強度較小。因此，由第一 LED單元發(fā)射的光的大部分將不受線柵格的影響，從而使得設(shè)計所述燈模塊的光分布更加便利。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述燈模塊包括第一 LED燈單元和第二燈單元；所述第一 LED燈單元被配置成使得從所述第一 LED燈單元發(fā)射的光在所述第一角度Y I處具有小于所述第一發(fā)光強度數(shù)值的發(fā)光強度數(shù)值，并且在所述第二角度Y 2處具有小于所述第二發(fā)光強度數(shù)值的發(fā)光強度數(shù)值；并且所述第二燈單元被配置成至少在從所述第二角度Y2到所述第一角度YI的第二角度范圍上發(fā)光。
[0027]優(yōu)選的是，所述第二燈單元是LED燈單元。
[0028]在一個實施例中，所述第二燈單元被布置在所述戶外照明器的側(cè)表面上。
[0029]在另一個實施例中，所述第二燈單元被布置在所述第一 LED燈單元的上方。按照這種方式，從所述第二燈單元發(fā)射的光減小了夜空與戶外照明器之間的亮度差異，因而進一步提高了終端用戶的適應(yīng)水平。
[0030]根據(jù)一個實施例，所述第二燈單元包括燈陣列和燈帶中的至少一個。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]通過下面結(jié)合附圖的非限制性的示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點將變得更加顯而易見。
[0032]圖1圖示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型戶外LED照明器的圖；
圖2圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的戶外LED照明器的圖；
圖3圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括彎曲蓋板的戶外LED照明器的圖；
圖4圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的包括彎曲線柵格的戶外LED照明器的圖； 圖5圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在側(cè)面包括燈陣列的戶外LED照明器的
圖；
圖6圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在側(cè)面包括燈面板的戶外LED照明器的圖；以及
圖7圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在頂部包括燈面板的戶外LED照明器的圖。
[0033]相同或類似的附圖標記表示相同或類似的設(shè)備(模塊)。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的詳細描述。[0035]圖2圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的戶外LED照明器的圖。
[0036]眾所周知，可以通過處于從照明器指向正下方的方向往上的不同垂直角度處的發(fā)光強度數(shù)值來描述戶外照明器的照明量。通常用來自照明器中的所有光源的坎德拉每千流明(cd/klm)來表示發(fā)光強度。從照明器指向正下方的方向也被稱作照明器的第一軸，并且從照明器指向正下方的方向往上的垂直角度也被稱作(光路的)垂直測光角(verticalphotometric angle),該垂直測光角被定義為光路與照明器的第一軸之間的角度。
[0037]參照圖2，從照明器200指向正下方的方向被描繪為軸210，并且由照明器200沿著光路220發(fā)射的光的垂直角度被描繪為角度Y。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，照明器200包括燈模塊，所述燈模塊包括至少一個LED單元。所述燈模塊被配置成使得從該燈模塊發(fā)射的光在第一角度Y I處具有不小于IOcd/klm的第一發(fā)光強度數(shù)值，所述第一角度Y I是從照明器指向正下方的方向往上的90度的垂直角度。在另一個實施例中，第一發(fā)光強度數(shù)值可以不小于20cd/klm。
[0039]此外，從所述燈模塊發(fā)射的光在第二角度Y 2處具有不小于40cd/klm的第二發(fā)光強度數(shù)值，所述第二角度Y 2是從照明器指向正下方的方向往上的80度的垂直角度。
[0040]進一步參照圖2，從照明器200沿著光路220發(fā)射的光照亮在給定高度h處從照明器延伸距離d的空間，并且垂直角度Y越小，距離d就越小。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，較小垂直角度處的發(fā)光強度數(shù)值被設(shè)定成相對大以便充分地照亮戶外照明器周圍的空間，并且較大垂直角度處的發(fā)光強度數(shù)值被設(shè)定成相對小以避免導致眩光。
[0042]在一個示例中，戶外照明器200的燈模塊在第三角度Y3處具有第三發(fā)光強度數(shù)值，所述第三角度Y 3是從照明器指向正下方的方向往上的小于80度的垂直角度。第三發(fā)光強度數(shù)值不小于第二發(fā)光強度數(shù)值，并且第二發(fā)光強度數(shù)值不小于第一發(fā)光強度數(shù)值。舉例來說，不同垂直角度處的發(fā)光強度數(shù)值可以隨著所述垂直角度的減小而增大。
[0043]在另一個示例中，第一和第二發(fā)光強度數(shù)值當中的每一項都不大于100 cd/klm。
[0044]圖3圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括彎曲蓋板的戶外LED照明器的圖。
[0045]參照圖3，戶外照明器300包括外罩310以及布置在外罩310內(nèi)部的第一 LED燈單元。戶外照明器300還包括由透明材料制成的彎曲蓋板320。彎曲蓋板320被布置在第一LED燈單元的前方。
[0046]第一 LED燈單元被配置成在從80度到90度的第一垂直角度范圍上不發(fā)光或者發(fā)光不足，例如在90度的垂直角度處，具有小于第一發(fā)光強度數(shù)值的強度數(shù)值，和/或在80度的垂直角度下具有小于第二發(fā)光強度數(shù)值的強度。
[0047]所述板的彎曲對超出第一垂直角度范圍的小垂直角度(即小于80度的垂直角度)發(fā)射的光的一部分進行變換，從而使得從戶外照明器200發(fā)射的光在第一垂直角度范圍內(nèi)具有所期望的發(fā)光強度數(shù)值。舉例來說，所期望的發(fā)光強度數(shù)值包括90度的垂直角度處的第一發(fā)光強度數(shù)值，以及80度的垂直角度處的第二發(fā)光強度數(shù)值。
[0048]不同的透明材料漫射不同數(shù)量的光。因此，通過選擇適當?shù)耐该鞑牧?，可以變換所期望的數(shù)量的光。
[0049]圖4圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的包括彎曲線柵格的戶外LED照明器的圖。[0050]參照圖4，戶外照明器400類似于圖3的戶外照明器300，不同之處在于，彎曲蓋板320被彎曲線柵格420所取代。彎曲線柵格420由漫射材料制成，并且可以至少漫射大部分入射光。因此，類似于彎曲蓋板320，彎曲線柵格420可以對從80度到90度的第一垂直角度范圍上的由第一 LED單元發(fā)射的光的一部分進行變換。
[0051]圖5圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在側(cè)面包括燈陣列的戶外LED照明器的圖。
[0052]參照圖5，戶外照明器500包括燈模塊以及所述燈模塊被安裝在其上的支桿540。戶外照明器500的燈模塊包括外罩510以及布置在外罩510內(nèi)部的第一 LED燈單兀。所述燈模塊還包括布置在外罩410的側(cè)面的第二燈單元530。優(yōu)選的是，第二燈單元530也是LED燈單元。
[0053]為了實現(xiàn)從所述燈模塊發(fā)射的光在第一角度Y I (即90度的垂直角度)處具有第一發(fā)光強度數(shù)值并且在第二角度Y2(即80度的垂直角度)處具有第二發(fā)光強度數(shù)值，第一LED燈單元和第二燈單元可以被如下配置:第一 LED燈單元被配置成使得從所述第一 LED燈單元發(fā)射的光在所述第一角度YI處具有小于第一發(fā)光強度數(shù)值的發(fā)光強度數(shù)值，并且在所述第二角度Y2處具有小于第二發(fā)光強度數(shù)值的發(fā)光強度數(shù)值。此外，第二燈單元被配置成至少在從所述第一角度Y2到第一角度YI的第二角度范圍上發(fā)光。
[0054]如圖5中所示，第二燈單元530可以是燈陣列。可替換地，如圖6中所示，第二燈單元530可以是燈面板630。
[0055]圖7圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的在頂部包括燈面板的戶外LED照明器的圖。
[0056]類似于圖5的戶外照明器500，戶外照明器700包括燈模塊以及所述燈模塊被安裝在其上的支桿740 ;戶外照明器700的燈模塊包括外罩710以及布置在外罩710內(nèi)部的第一 LED燈單元；所述燈模塊還包括第二燈單元730。
[0057]與圖5的戶外照明器500不同，第二燈單元730被布置在外罩710的頂部。
[0058]類似于戶外照明器500的第二燈單元530，戶外照明器700的第二燈單元730可以至少在從所述第二角度Y2到第一角度Yl的第二角度范圍上發(fā)光。
[0059]如圖7中所示，第二燈單元730可以是燈面板?？商鎿Q地，第二燈單元730可以是燈陣列等等。
[0060]本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到，本發(fā)明絕不限于前面所描述的優(yōu)選實施例。相反，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可能有許多修改和變型。應(yīng)當注意的是，前面提到的實施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在不背離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計出替換實施例。在權(quán)利要求書中，置于括號間的任何附圖標記不應(yīng)當被解釋成限制該權(quán)利要求。“包括”一詞不排除未在權(quán)利要求中列出的元件或步驟的存在。元件之前的詞語“一個”或“一項”不排除存在多個這樣的元件。使用第一、第二和第三等詞語并不表明任何排序。這些詞語應(yīng)當被解釋成名稱。除非明確地聲明，否則不意圖要求特定的動作序列。
【權(quán)利要求】
1.一種戶外照明器，其包括: 包括至少一個LED單元的燈模塊； 其中，所述燈模塊被配置成使得從該燈模塊發(fā)射的光在第一角度(Y O處具有不小于10cd/klm的第一發(fā)光強度數(shù)值，所述第一角度(Y I)是從照明器指向正下方的方向往上的90度的垂直角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的戶外照明器，其中，從所述燈模塊發(fā)射的光在第二角度(Y2)處具有不小于40cd/klm的第二發(fā)光強度數(shù)值，所述第二角度(Y 2)是從照明器指向正下方的方向往上的80度的垂直角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的戶外照明器，其中，從所述燈模塊發(fā)射的光在第三角度(Y3)處具有第三發(fā)光強度數(shù)值，所述第三角度(Y 3)是從照明器指向正下方的方向往上的小于80度的垂直角度； 所述第三發(fā)光強度數(shù)值不小于第二發(fā)光強度數(shù)值； 所述第二發(fā)光強度數(shù)值不小于第一發(fā)光強度數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的戶外照明器，其中，第一和第二發(fā)光強度數(shù)值當中的每一個不大于 100cd/klm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的戶外照明器，其中， 所述燈模塊包括第一 LED燈單元； 所述燈模塊還包括布置在所述第一 LED燈單元前方的第一光學元件；并且所述第一光學元件被配置成對其范圍從所述第二角度(Y 2)到所述第一角度(Y I)的第一角度范圍上的來自所述第一 LED燈單元的光的一部分進行變換。
6.如權(quán)利要求5中所述的戶外照明器，其中， 所述第一光學元件包括由透明材料制成的彎曲蓋板。
7.如權(quán)利要求5中所述的戶外照明器，其中， 所述第一光學元件包括由漫射材料制成的彎曲線柵格。
8.如權(quán)利要求2所述的戶外照明器，其中， 所述燈模塊包括第一 LED燈單元和第二燈單元； 所述第一 LED燈單元被配置成使得從所述第一 LED燈單元發(fā)射的光在所述第一角度(Y I)處具有小于所述第一發(fā)光強度數(shù)值的發(fā)光強度數(shù)值，并且在所述第二角度(Y2)處具有小于所述第二發(fā)光強度數(shù)值的發(fā)光強度數(shù)值；并且 所述第二燈單元被配置成至少在其范圍從所述第二角度(Y 2)到所述第一角度(Y I)的第二角度范圍上發(fā)光。
9.如權(quán)利要求8中所述的戶外照明器，其中，所述第二燈單元是LED燈單元。
10.如權(quán)利要求8中所述的戶外照明器，其中，所述第二燈單元被布置在所述戶外照明器的側(cè)表面上。
11.如權(quán)利要求8中所述的戶外照明器，其中，所述第二燈單元被布置在所述第一LED燈單元上方。
12.如權(quán)利要求8或9中所述的戶外照明器，其中，所述第二燈單元包括燈陣列和燈帶中的至少一個。
【文檔編號】F21S8/08GK103998855SQ201280063925
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】鄧詩濤, 朱曉燕, I.E.J.R.赫德里克斯, A.范登布羅伊克-庫爾斯 申請人:皇家飛利浦有限公司