感应灯照明器材的制作方法

专利名称：感应灯照明器材的制作方法
感应灯照明器材
相关申请
本申请是基于2009年5月5日提交的临时申请61/175，664，并要求其优先权，并且本申请涉及2008年10月9日提交的美国专利申请12/248，693和2008年11月10日提交的国际专利申请PCT/US2008/^939，在此特通过参考而全篇引入其公开内容。
背景技术：
感应荧光灯为照明应用提供了延长使用寿命、提高流明维持率和效能的潜力。
就从器材出射的通量而言，许多使用感应荧光灯的照明应用将导致非常分散的分布特性。该分布的分散性质既限制了器材的光图像的受控分布，也限制了由此产生的被照亮的诸如道路表面这样的水平面的有效面积。此外，就与被截留在器材几何结构内部的光量有关的器材效率而言，感应灯的分散性质也带来了挑战。


通过举例的方式而不是通过限制的方式在附图的各幅图中说明一个或多个实施例，其中具有相同附图标记的元件始终代表相同的元件，并且其中
图1是根据实施例的具有眼镜蛇头式照明器材的路灯的侧视图2是根据实施例的眼镜蛇头式照明器材的透视图3是图2的眼镜蛇头式照明器材的反向透视图4是图2的眼镜蛇头式照明器材的背面透视图5是图2的眼镜蛇头式照明器材的主视图6是图2的眼镜蛇头式照明器材的后视图7是图2的眼镜蛇头式照明器材的右侧视图8是图2的眼镜蛇头式照明器材左侧视图9是图2的眼镜蛇头式照明器材的俯视图10是图2的眼镜蛇头式照明器材的仰视图11是图2所述眼镜蛇头式照明器材的左后视图12是图2的眼镜蛇头式照明器材的右侧仰视图13是图2的眼镜蛇头式照明器材的左侧剖视图14是图2的眼镜蛇头式照明器材的右侧剖视图15是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的右后透视图16是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的左后透视图17是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的俯视图18是下部光学透镜被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的仰视图19是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的左侧视图20是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的主视图21是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的正面透视图22是上罩和下部光学透镜被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的主视图23是上罩和下部光学透镜被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的后视图M是上罩被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的俯视图25是下部光学透镜被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的仰视图沈是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的右透视图27是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的主视图观是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的右侧视图四是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的后视图30是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的内部俯视图31是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的外部仰视图32是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的下部背面透视图33是图2的眼镜蛇头式照明器材的下部光学透镜的下部正面透视图34是根据实施例的眼镜蛇头式照明器材的烛光分布的描述；
图35是根据实施例的眼镜蛇头式照明器材的另一烛光分布的描述；
图36是根据实施例的眼镜蛇头式照明器材的另一烛光分布的描述；
图37是下部光学透镜被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的右侧仰视透视图38是下部光学透镜被移除后的图2的眼镜蛇头式照明器材的背面仰视透视图39是根据另一个实施例的鞋盒头式照明器材的视图集合。
图40是图39的鞋盒头式照明器材的仰视图41是图39的鞋盒头式照明器材的侧视图42是图30的鞋盒头式照明器材的烛光分布的描述；以及
图43是根据实施例的车库或天蓬照明器材的侧面透视图44是根据图43的车库或天蓬照明器材的侧视图45是图43的车库或天蓬照明器材的烛光分布的描述；
图46是根据实施例的壁灯照明器材的侧面透视图47A和图47B分别是图46的壁灯照明器材的侧视图和俯视图48是图46的壁灯照明器材的烛光分布的描述；
图49是根据实施例的人行道照明器材的侧面透视图50A和图50B是图46的照明器材和根据实施例的、与图46的照明器材一起使用的基座的侧视图51是具有V型棱镜折射器光学元件的图49的人行道照明器材的烛光分布的描述；
图52是具有V型棱镜折射器光学元件的图49的人行道照明器材的英尺烛光图的描述；
图53是具有V型棱镜折射器光学元件的图49的人行道照明器材的烛光图的描述；
图M是具有III型棱镜折射器光学元件的图49的人行道照明器材的烛光分布的描述；
图55是具有III型棱镜折射器光学元件的图49的人行道照明器材的英尺烛光图的描述；
图56是具有III型棱镜折射器光学元件的图49的人行道照明器材的烛光图的描述；
图57是根据实施例的控制器的高级功能框图58是具有根据另一个实施例的眼镜蛇头式照明器材的路灯的侧视图59描述了根据实施例的照明控制系统的至少一部分的高级功能处理流程；
图60是根据另一个实施例的照明器材的俯视图61是图60的照明器材的侧视图62是图60的照明器材的侧剖视图63是图60的照明器材的等轴测视图64是图60的照明器材的另一等轴测视图65是图60的照明器材的仰视图66是与图M相近似的、根据一个实施例的眼镜蛇头式照明器材反射器的透视图；以及
图67是与图66相近似的、根据另一个实施例的眼镜蛇头式照明器材反射器的透视图。
具体实施方式
图1描述了照明设备100的透视图，该照明设备100具有根据本发明的实施例的眼镜蛇头式照明器材。照明设备100经由基座104安装在表面102上。在至少一些实施例中，表面102包括地面、道路，或其它支承面。在至少一些实施例中，基座104包括许多的支承材料诸如石头、混凝土、金属等中的任何一种。
照明设备100包括垂直延伸的支柱106。在至少一些实施例中，支柱106可水平地延伸或在垂直和水平之间的不同角度上延伸。在至少一些实施例中，支柱106是空心的；然而，在其它实施例中，也有可能是不同的结构。在至少一些实施例中，支柱106可由金属、塑料、混凝土和/或复合材料构成。
在至少一些实施例中，支柱106也提供导线管，通过该导线管供应电力给照明器材。例如，可提供与总输电线或其他电源的连接。
照明设备100包括照明器材108，即，物理连接于支柱106的眼镜蛇头式照明器材 108。眼镜蛇头式照明器材108包括用于给邻近于支柱106的区域提供光照的感应式光源。
为了提供延长了的使用寿命和/或减少光照所需的起始能量需求，照明器材108 是感应式光源。感应式光源不使用为了把电力传输到灯而通过灯进行的电连接。无极灯依靠电磁场传输电力以便产生光亮。在感应式光源内，从电子镇流器产生的电流频率被用于传输电力至灯内的天线线圈。根据至少一些实施例，照明器材108相对于其他类型的光源而言，比如有电极的白炽灯和/或荧光灯光源，可具有延长了的使用寿命。根据至少一些实施例，照明器材108可具有降低了的用于启动光源的起始能量需求。在至少一些实施例中， 照明设备100从M伏特电源接受电力以将其供应到照明器材108。在至少一些其他方式中，照明设备100从电力网供电接受电力并将所接受的电力转换为M伏特功率电平供照明器材108使用。
在至少一些实施例中，照明器材108直接或间接地电连接于电源。在至少一些可选的实施例中，照明设备100可包括一个以上的照明器材。在至少一些实施例中，就光源的方向而言，可将照明器材108布置成以定向的方式(即，向上、向下等等)提供照明。在至少一些实施例中，照明设备100可包括在支柱106周围以不同高度和/或以不同角度间隔布置的多个照明器材。
在至少一些实施例中，感应式照明器材108包括被布置来基于所探测的亮度级触发感应式光源的激活的光传感器。在至少一些实施例中，关于邻近于支柱106的特定区域确定所探测的亮度级。
在至少一些实施例中，感应式照明器材108包括控制器，该控制器与照明器材一体形成，用于控制照明器材激活和/或工作。在至少一些其他实施例中，照明设备100包括控制器，该控制器与照明设备100 —体形成，例如，安装在支柱106上或支柱106内，该控制器用于控制照明器材激活和/或工作。在至少一些另外的实施例中(例如，如图58中所描绘)，照明设备100连接于外部控制器5800，该外部控制器5800设置成控制照明器材108 和/或照明设备100的激活和/或工作。
具有横向且大致向外的分布特性的眼镜蛇头式照明器材通过使被有效照明的道路表面的面积最大化，显著地提高了其在道路应用方面的实用性和效率。具体而言，减少了最低点的通量同时增强了 45°到90°之间的通量的强化后的器材几何结构为道路和室外照明应用带来了更有效和更高效的分布特性。此强化带来了显著较低的调制级并有助于在水平面上和道路上照度分布特性的均勻性，其中，调制级被定义为器材头之间的最大和最小亮度级的比率。
减少调制，在至少一些实施例中，减少了在规定区域所需的、为保持规定的照度级所需的器材数量，由此减少了资金和能量消耗。
其次，在至少一些实施例中，感应式器材具有相对低的器材效率，这是因为与器材内的主反射表面的尺寸相比典型感应灯的管状几何结构尺寸相对大。由于内部截光，此比率限制了从器材出射的通量的量。内部的器材损失主要是因为在灯的器材几何结构内相互反射的封闭(occlusion)。在这种情况下，器材效率被定义为从器材出射的通量的总量与由灯产生的光照总量相比的比率。在能量效率范畴内，对于节能而言，使器材效率最大化极其重要，尤其是在道路应用中。
在我们照亮道路和包括停车场、人行道和小路应用在内的相关外部照明应用方式中，为了获得功率效率的增加，在至少一些实施例中，针对眼镜蛇头式的应用开发更宽的分布特征并提高器材效率显得尤其重要。
本发明的一个或多个实施例描述了新颖的感应式眼镜蛇头式器材的几何结构，该结构采用了多重的内部光学元器件和用于增强分布特性和器材效率特性的灯的设置。
被强化的光学元器件包括以下具体实施例的一个或多个
1)凹形光学器件一放射状对称的、凹形重入式凸面反射器(concave and reentrant convex reflector)被设置在感应灯的圆形几何结构的上方，它增强离开器材本体的内腔反射。凹面对称地设置在与感应灯中心轴线对准的重入式凸锥周围。此放射状对称的凹面起主反射器的作用并增强化内反射处理。被向上和向器材凹腔的中央引导的通量被向外引导，由此增强整个器材的光学效率。此内凹度(internal concavity)减少了使用传统的平面或简单曲线的光学元件所发生的截光损失的量。
被设置于感应灯的圆形几何结构上方的呈放射状对称的反射器通过使内反射的有效性最大化来增强整体器材效率。向上出现的通量的较大部分经历单次或二次反射离开器材腔。此新颖的、呈放射状对称的内部反射器增强了感应类型灯的几何结构的整体器材效率。
2)灯的位置设置一该眼镜蛇头式采用在器材腔的几何构造内强化灯的位置设置以增加有助于更宽分布的向前的通量分布。这一点在至少一些对使从实际安装在柱子上的器材头部向前的光照分布最大化感兴趣的实施例中的道路应用上尤其重要。被设置在感应灯的前部的上部反射器的前表面被设计成从眼镜蛇头式几何结构提供增强的向前分布。以 90°到大约120°从灯的几何结构出射的通量将在该前部安装的反射器上经历单次反射。
此灯以独特的方式被设置在反射和透射光学元件内，以至于没有直接分量以90° 以上的角度从该器材出射，由此增强了此几何结构对黑暗夜空的友善程度。在至少一些实施例中，最小量的直接分量以90°以上的角度从该器材出射。
3)透明光学镜片一眼镜蛇头式器材的下半部分被封装在单一的透明光学装置内。 该封装既考虑到了来自灯的通量的直接透射(direct transmission)也考虑到了来自上部反射器的内反射的直接透射。
该透明封装件的四周的面以一定的尺寸和角度形成以产生尽可能多的垂直于出射通量的面。该透明表面的垂直设置减少了所发生的表面损失的量。封装围绕物的垂直设置也增强了该器材外的横向分布特性。该透明材料的大的几乎垂直的侧面考虑到了被强化的横向分布，该被强化的横向分布有助于水平表面上的通量分布更宽，由此减少了调制并增强了道路表面照度的均勻性。
4)折射器光学元件一放射状对称的折射器几何结构被模制到下部封装件内作为整体元件。该折射器几何结构被明确地设计来使从该器材出射的通量的横向分布最大。在离开最低点30°到40°的范围内直接从感应灯向下出射的通量在通过被封装的透镜几何结构时被折射。该整体模制的折射器几何结构减少了最低点的通量并增强了通量的向外改向，有助于从眼镜蛇头式器材的更宽的分布。
图2描述了根据实施例的眼镜蛇头式照明器材200的正面透视图，例如，照明器材 108(图1)可以是如图2中所描述的眼镜蛇头式照明器材。照明器材200包括连接在一起的上罩202、下罩204及透镜206。在至少一些实施例中，上罩202被直接连接于至少下罩 204。透镜206罩住感应式光源，例如，感应式灯泡，并引导来自照明器材200的光源所提供的照明。
在至少一些实施例中，照明器材200包括针对感应灯几何结构被最优化的镜面反射器。在至少一些实施例中，透镜206是具有III型、中射程有屈光度的光学器件(medium throw prescription optics)的丙烯酸透镜。
由于感应式光源的使用，上罩202和/或下罩204可由聚碳酸酯材料构成。在至少一些实施例中，上罩202可拆装地连接于下罩204。在至少一些实施例中，透镜206可拆装地连接于下罩204。
在至少一些实施例中，透镜206是透明的。在至少一些其他方式中，透镜206是至少部分透明的。
图3描述了根据实施例的眼镜蛇头式照明器材200的背面透视图。下罩204包括用于将照明器材200连接于支柱106(图1)的连接点300。连接点300包括通向照明器材 200内部的通孔302。通孔302包围铸件306的套筒部分304，下文将更详细地描述。
图4描述了照明器材200的右后侧透视图。
图5描述了照明器材200的主视图。
图6描述了照明器材200的后视图。在图6中可以看到下罩204的通孔302。
图7描述了照明器材200的右侧视图，图8描述了该照明器材的左侧视图。
图9描述了照明器材200的俯视图，图10描述了该照明器材的仰视图。
如图10中所示，如上所述，透镜206包括集成的折射器光学部分1000。并且，在图 10中可以看到集成的散热件1002。在至少一些实施例中，散热件1002作为铸件306的整体部分而形成(图3)。在至少一些实施例中，铸件306在结构上将照明器材200连接于支柱106(图1)和下罩204。另外，铸件306包括照明器材200用散热件1002。在至少一些实施例中，集成类散热件1002能使系统使用寿命延长。
图11描述了照明器材200的左后透视图，图12描述了该照明器材的右侧仰视透视图，其中可以看到折射器光学部分1000。
图13描述了照明器材200的左侧剖视图。在图13中可以看到与透镜206相连接并在下罩204和部分上罩202内的反射器1300。在至少一些实施例中，反射器1300与下罩 204连接并且不连接于透镜206。反射器1302被布置来反射通过透镜206接受的来自感应式光源1302的光照。
图14描述了照明器材200的右侧剖视图。
图15描述了上罩202被移除后的照明器材200的右后透视图。可以看到照明器材200内的反射器1300的上部外表面。反射器1300的从顶部观察时呈凸状的中央半球状 (半环形)部分1500对应于该反射器的在其下侧设置有感应式光源的区域。在至少一些实施例中，中央半球状部分1500小于由一个半球体的中心切片(cord slice)所构成的球体部分。
从顶部观察时呈向上延伸状的周围区域1502从中央半球状部分1500的环形边缘延伸出来。周围区域1502形成放射状延伸的反射器，其具有环绕中央半球状部分1500呈放射状分隔的多个内部反射板1504。在至少一些实施例中，反射板1504包括位于远离中央半球状部分1500的边缘的端部的弯曲部分。
在至少一个实施例中，周围区域1502包括水平延伸部分1505。水平延伸部分1505 沿着周围区域1502的周边的一部分从周围区域1502水平延伸并包括一个或多个类似于内部反射板1504的反射板。在至少一些实施例中，水平延伸部分1505的反射板使一个或多个内部反射片1504从中央半球状部分1500向外呈放射状地延伸。
从顶部观察时呈向下延伸状的环绕区域1506从周围区域1502的边缘延伸出来。 环绕区域1506朝下罩204和透镜206延伸。在至少一些实施例中，反射器1300进一步包括围绕环绕区域1506周边延伸的凸缘，该凸缘用于将该反射器安装在下罩204和/或透镜 206中的任意一个或两者上。
也可以看到和光源1302结合使用的驱动器1510和变压器1512。驱动器1510与铸件306(图幻连接并被设置于散热件1002顶上。变压器1512也与铸件306连接。驱动器1510和变压器1512彼此电连接在一起。
图16描述了照明器材200的左后透视图。
图17描述了上罩202被移除后的照明器材200的俯视图。可以看到驱动器1510 和变压器1512的位置。而且，可以看到反射器1300的形状。反射器1300是带有中央突起部分和从中央突起部分向外辐射的光学反射板的大致椭圆体。
图18描述了透镜206被移除后的照明器材200的仰视图。可以看到散热件1002 的位置。散热件1002被对应于驱动器1510设置。
图19和图20是上罩202被移除后的照明器材200的左侧视图和正视图。
图21-25分别是反射器1300的前透视图、主视图、后视图、俯视图和仰视图。
图沈-33分别是透镜206的右透视图、主视图、右侧视图、后视图、内部俯视图、外表面仰视图、下部背面透视图及下部正面透视图。
图34-36分别为与70瓦、100瓦及120瓦的不同瓦数光源对应的照明器材200照度级的数据点和图表。在至少一些其他方式中，照明器材200包括40瓦、55瓦或80瓦的光源瓦数。
图37描述了透镜206被移除后的照明器材200的右侧仰视透视图。
图38描述了透镜206被移除后的照明器材200的背面仰视透视图。
图39描述了根据另一个实施例的鞋盒头式照明器材的视图集。在至少一些实施例中，鞋盒头式照明器材取代与支柱106(图1)连接的照明器材200。
图40描述了图39的鞋盒头式照明器材3900的仰视图。透镜4000导致了来自照明器材3900的照度分布而散热件4002导致来自该装置的热量的消散。
图41描述了图39的鞋盒头式照明器材3900的侧视图，图42描述了鞋盒头式照明器材3900的灯光照度分布图。
在至少一些实施例中，照明器材200包括用于该照明器材的自动开/关的扭锁光电兀件(twist lock photocell)。
图43是根据一个实施例的车库或天蓬(canopy)照明器材4300的侧面透视图。在至少一些实施例中，车库照明器材4300包括具有用于照明器材的照度分布的五个侧面的透镜4302。在至少一些实施例中，车库照明器材4300被连接于天花板或顶置安装机构。
照明器材4300也包括被设置在照明器材底部的传感器4304。在至少一些实施例中，传感器4304是低电压，例如M伏，占用传感器。在至少一些另外的实施例中，传感器 4304包括密封的、可拆装的透镜，该密封的、可拆装的透镜用于防止水或其他元素进入传感器内部和/或使水或其他元素进入传感器内部的程度最小。在至少一些实施例中，传感器 4304包括为一个装置配置的透镜，该透镜被安装在使其性能达到峰值(或最佳)的高度并且至少部分被遮蔽以用作定向感知。在至少一些实施例中，传感器4304相当于传感器 5707(图 57)。
如所描述的照明器材4300也包括在器材顶(其在至少一些实施例中容纳电源或镇流器系统)和灯腔之间的气隙4306，例如，壳体和/或透镜432的下部。气隙4306防止由照明器材4300内的感应式光源产生的热量使最大电源例如镇流器的温度升高，从而延长了电源系统，例如，镇流器的预期寿命。
图44是车库或天蓬照明器材4300 (图43)的侧视图，它描述了至少一个实施例中的器材的特定尺寸。
图45是车库照明器材4300(图43)的烛光分布(candle distribution)图的描述。照明器材4300内的感应式光源被垂直设置于透镜4302内以便得到如在图45的极坐标烛光曲线(polar candela graph)中所看到的均勻的IV型分布。在至少一些实施例中， 如何关于内部反射器和透镜设置光源在产生所期望的器材光照分布类型中是关键性的决定因素。
图46是根据实施例的壁灯(wall pack)照明器材4600的侧面透视图。在至少一些实施例中，壁灯照明器材4600包括具有用于来自照明器材的照度分布的四个侧面的透镜4602。在至少一些实施例中，壁灯照明器材4600被连接于墙或其他侧面安装机构。在至少一些实施例中，为了使通过透镜的光输出最大化，照明器材4600内的感应式光源和内部镜面铝反射器以大约45度角度安装于器材之内。壁灯照明器材4600也包括类似于传感器 4304(图43)的传感器4604。
图47A和图47B分别是壁灯照明器材4600 (图46)的侧视图和俯视图，它们描述了在至少一个实施例中的器材的特定尺寸。
图48是壁灯照明器材4600(图46)的烛光分布图的描述。如以上关于照明器材 4300所作的描述那样，适用类似的考虑。
图49是根据实施例的人行道照明器材4900的侧面透视图。人行道照明器材4900 包括具有环形水平横截面的透镜4902。在至少一些实施例中，透镜4902由配合在一起的两个分开的部分组成。在至少一些其他实施例中，透镜4902由单个半透明的和/或全透明的材料构成。
图50A和图50B是照明器材4900 (图49)和根据实施例的与照明器材4900 —起使用的基座5000的侧视图。在使用中，器材4900被连接于基座5000顶上。
图51是具有V型棱镜折射器光学元件的人行道照明器材4900 (图49)的烛光分布图的描述。III型分布包括这样的照明器材，其中，最大光强所在的纵向区域内50%最大光强等光强路线(iso intensity trace)的街道侧区段部分地或整个超出1.75X安装高度的街道侧纵向车道，但不超过2. 75X安装高度的街道侧纵向车道。
V型分布包括这样的照明器材，其中，光分布具有圆对称、在围绕光源或照明器材的所有横向角度上基本相同。
每一个照明器材包括特定的用来获得III型或V型分布的反射器设计。
图52是具有V型棱镜折射器光学元件的人行道照明器材4900 (图49)的英尺烛光图的描述。
图53是具有V型棱镜折射器光学元件的人行道照明器材4900 (图49)的烛光图的描述。
图M是具有III型棱镜折射器光学元件的人行道照明器材4900(图49)的烛光分布图的描述。
图55是具有III型棱镜折射器光学元件的人行道照明器材4900(图49)的英尺烛光图的描述。
图56是具有III型棱镜折射器光学元件的人行道照明器材4900(图49)的烛光图的描述。
图57描述了与实施例结合使用的控制器5700的高级功能框图，例如，作为控制器 5800或被集成为诸如眼镜蛇头式、车库、壁灯或人行道照明器材的一部分的控制器。控制器5700包括均与总线5708通信连接的处理器或基于控制器的设备5702、输入/输出设备 (I/O) 5704、存储器5706以及传感器5707。存储器5706 (其也可被称为计算机可读介质) 连接于总线5708以存储待由处理器5702执行的数据、信息和指令。在待由处理器5702执行的指令执行期间存储器5706也可被用来存储临时变量或其他中间信息。存储器5706也可包括只读存储器(ROM)或连接于总线5708、用于存储用于处理器5702的静态信息和指令的其他静态存储设备。存储器5706可包括用于存储的静态和/或动态的设备，例如，光学的、磁的和/或电的介质和/或其组合。
I/O设备5704可包括用于显示信息的显示器，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或其他照明设备(诸如发光图像或预先布置的发光二极管)；用于向处理器5702传达信息和命令选择的字母数字键和/或功能键；用于向处理器传达方向信息和命令选择并控制显示器上的光标的运动的光标控制设备，诸如鼠标、跟踪球或光标方向键、或者其组合。 该输入设备典型地具有两个轴(即第一轴(例如χ)和第二轴(例如y))的两个自由度，从而允许设备在平面内确定位置。在至少一些实施例中，I/O设备5704是可选的。
传感器5707响应在预定的邻近照明设备100的区域内检测到生物的运动和/或占用而生成运动和/或占用检测信号。在至少一些实施例中，传感器5707是被设置来检测预定区域内的运动的运动传感器。在至少一些实施例中，传感器5707是被设置来检测预定区域内的生物占用的占用传感器。在至少一些实施例中，传感器5707朝向预定区域生成无线电频率发射，例如红外线和/或微波或其他发射，并且响应来自预定区域的返回信号中检测到的变化而生成检测信号。在由处理器5702执行期间传感器5707生成供照明控制系统5710使用的检测信号。
存储器5706包括根据一个或多个实施例的照明控制系统5710，用于确定感应式照明器材108(图1)的照度。照明控制系统5710包括一套或多套在由处理器5702执行时使处理器完成特定功能性的指令。在至少一些实施例中，照明控制系统5710基于至少如下信号确定照明器材108应该被点亮多久例如，从连接于控制器的诸如占用传感器和/或运动传感器的传感器5707接收的信息和/或数据。
在至少一些另外的实施例中，照明控制系统5710基于如下监测信息确定照明器材108应该何时被点亮和/或被点亮多久监测到的能量存储设备的电压；监测到的例如， 与太阳能电池板和/或风力涡轮机中的一个或两个相关的发电模式；和/或基于日期的信息；或其组合。
在至少一个实施例中，照明控制系统5710响应接收到的来自传感器5707的运动 /占用检测信号来确定照明器材108是否应该被点亮。基于将检测信号值(如果可用)与存储于存储器5706中的传感器阈值5712比较，照明控制系统5710确定照明器材108是否应该被点亮。如果检测信号值达到或超过传感器阈值5712，控制器5710使照明器材108激活。
在至少一些实施例中，传感器阈值5712可指定一个或多个不同的阈值。根据这样一个实施例，如果检测信号超过最低阈值且不超过下一个较高的阈值，照明器材108可以以减少的或暗淡的照度级被激活。如果检测信号超过了每一个阈值，照明器材108可以以全照度级被激活。
在至少一些实施例中，照明控制系统5710结合对检测信号的监测执行计时器功能以便在邻近于照明设备的预定区域内的不活动期间降低照明设备100的照度级。例如， 如果计时器已经超过预定的不活动阈值5720(存储于存储器5706)，照明控制系统5710促使照明器材108将照度级降低至暗淡级，例如，设备的满输出级(full output level)的预定百分比。在至少一些实施例中，照明控制系统5710响应接收的来自传感器5707的检测信号而重置或重新启动计时器。
在至少一个实施例中，基于存储于能量存储设备的能量电压与存储于存储器5706 中的能量存储电压阈值5714的比较，照明控制系统5710确定照明器材108应该被点亮多久。在至少一些实施例中，能量存储电压阈值5714包括一组对应于照明器材108可被点亮的不同持续时间的值。例如，在第一阈值电压，控制器5700可使照明器材108照明4小时， 在第二阈值电压，控制器可使光源照明2小时，等等。在至少一些实施例中，能量存储电压阈值5714包括单一值，能量存储电压必须超过该值控制器5700才能使光源照明。能量存储电压阈值5714可以是预定的和/或使用者输入到控制器5700中的。
在至少一个实施例中，照明控制系统5710基于比较存储于存储器5706的发电历史5716确定照明器材108应该照明多久。发电历史5716可包括单一值或一组值，该单一值或一组值对应于由太阳能电池板和风力涡轮机中的一个或两个或每一个所产生的电能的基于时间和/或日期的历史。例如，照明控制系统5710可将多日移动平均数应用到太阳能电池板和风力涡轮机中的一个或两个或每一个的发电历史中，以便确定随后周期的发电电压并基于此判断在当前周期期间可被用来点亮照明器材108的电量。在至少一个实施例中，照明控制系统5710将三C3)天移动平均数应用到太阳能电池板和风力涡轮机中的一个或两个的发电历史。
在至少一个实施例中，照明控制系统5710基于存储于存储器5706的基于日期的发电判断5718确定照明器材108应该被点亮多久。例如，根据照明设备100(图1)的地理安装位置，控制器5700可基于对特定位置预计的日光量确定照明器材108的照明，例如，极地位置冬季期间更长的黑夜周期，而赤道位置则相反。在至少一些另外的实施例中，可基于来自能量存储电压阈值5714、发电历史5716和/或基于日期的发电判断5718中的一个或多个的信息，布置控制器5700来使照明器材108照明预定的时间周期，并在预定周期终止之后，布置控制器5700来使光源响应来自运动传感器的信号照明第二预定时间周期。
在至少一些另外的实施例中，照明控制系统5710基于接收到来自占用或交通检测器(例如，与控制器5700可操作地结合的运动传感器)的信号，来确定照明器材108应该何时被点亮。
在至少一些实施例中，控制器5700也包括与电力网供电设备的电连接。如果太阳能电池板、风力涡轮机或能量存储设备都不能够提供足够的电压给照明器材108供电，可在备用/紧急情况下使用电力网供电连接。在另一个实施例中，可使用电力网供电连接将照明设备100发的电力返还到供电网。在至少一些实施例中，返还的电能可免费或以预定的价格返还。
在至少一些实施例中，控制器5700调节向照明器材108的供电。通过调节被供给的电，控制器5700可防止供给到照明器材108的电压的意外峰值或电压降和/或使其最小化。在至少一些实施例中，控制器5700也可指示照明器材108从例如，能量存储设备接收电流或直接从风力涡轮机、太阳能电池板等等接收电流。
在至少一些实施例中，控制器5700可包括光传感器以确定是否已达到预定阈值从而将电流传输到照明器材108来激活光源并进行照明。在至少一些可选的实施例中，照明器材108包括光传感器。该光传感器是由检测到的亮度级控制的开关，例如，如果亮度级在预定阈值等级以下，该开关闭合则电流流向照明器材108。
图58描述了具有根据另一个实施例的眼镜蛇头式照明器材的路灯的侧视图，该路灯包括连接于路灯、用于对灯进行控制的控制器5800。
图59描述了根据一个实施例的照明控制系统5710的至少一部分的高级功能处理流程5900。
处理流程以激活照明设备功能性5902或不激活照明设备功能性5904开始。在至少一些实施例中，在启动照明设备100时，设备以对应于激活照明设备功能性5902的激活或被点亮状态自动开始工作。在至少一些其他方式中，设备100以对应于不激活照明设备功能性5904的黑暗或未被点亮的状态自动开始工作。
假定起始状态为激活照明设备功能性5902，在由控制系统5710(图57)设定的第一计时器计时结束之后，这在至少一些实施例中固有的含义是未曾从传感器5707接收到检测信号，控制流程进入到使照明设备变暗功能性5906。在执行使照明设备变暗功能性 5906期间，控制系统5710使光源108提供给邻近照明设备100的区域的照度级减弱或降低预定的量。
响应接收到来自传感器5707检测信号(表示邻近照明设备100的预定区域内的运动和/或占用)，控制流程返回到激活照明设备功能性5902。
如果在执行使照明设备变暗功能性5906期间没有接收到来自传感器5707的检测信号并且第二计时器的计时结束，控制流程进入到不激活照明设备功能性5904。在执行设备照明功能性5904期间，照明控制系统5710的执行使照明器材108结束照明，也就是关掉光源。类似于使照明设备变暗功能性5906，响应接收到来自传感器5707的检测信号，控制流程返回到激活照明设备功能性5902。
在至少一些实施例中，上述器材被安装于户外应用，也就是建筑物或其他封闭结构的外部。例如，照明设备100可被沿着行人沿其移动的人行道或小路安装。在至少一些实施例中，照明设备100安装于户外应用，室内应用除外。即，在至少一些实施例中，照明设备100不被安装于建筑物或其他封闭结构内。
图60是根据另一个实施例的感应式照明器材6000的顶视平面俯视图。照明器材6000包括连接于器材周边、用于接入电源，例如，安装于照明器材基座内的镇流器，的铰链6002。照明器材6000也包括位于照明器材的铰链6002的相反侧周边、用于保持照明器材透镜处于闭合位置的闩6004或其他闭锁或保持机构。照明器材6000也包括被设置并被构成来把由感应式光源产生的光亮朝向邻近于照明设备100(图1)的预定区域引导的透镜 6006。在至少一些其他方式中，照明器材6000包括用于进入被封闭光源的不同的打开和/ 或关闭机构。在至少一些其他方式中，打开和/或关闭机构可通往照明器材6000内的感应式光源。
在图60中，对照明器材6000的描述是以可以看到照明器材的基座6008的方式进行的。在至少一些实施例中，基座6008可用于将照明器材6000安装于天花板或照明器材的其他支撑机构。
图61是包括透镜6006的图60的照明器材的侧视图。透镜6006的形状大致呈分段的或平顶的圆锥形。如图所描述的那样，照明器材6000进一步包括基座安装板6010，该基座安装板用于将基座6008封闭起来并与铰链和R 6004配合提供通往基座内部的通道。 照明器材6000进一步包括透镜安装板6012，透镜6006被连接于该透镜安装板，并且进而， 透镜安装板通过间隔分布的连接片6014连接于基座安装板6010。在至少一些实施例中，透镜安装板6012和透镜6006通过一个或多个围绕透镜和透镜安装板圆周间隔分布的弓形安装片连接。在至少一些实施例中，有三个安装片，其中，每一个都包括内部通道，该内部通道用于保持透镜6006的周边边缘与透镜安装板6012的边缘接触。
在至少一些实施例中，安装片6014所具有的长度足够使由基座6008内的电源和透镜6006里面的感应式光源中的任何一个所产生的热量消散。在至少一些实施例中，使用较多或较少数量的安装片6014。
图62是图60的照明器材的侧剖视图，它描述了设置于基座6008内部的电源6200 和设置于透镜6006内部的感应式光源6200。此外，还描述了保持线圈6202位于透镜6006 内部并围绕光源6200。为求简明，未示出保持线圈6202和电源6200之间的电连接以及电源6200和电力网供电或其他供电电源之间的电连接。
图63是图60的照明器材6000的等轴测视图。图64是图60的照明器材6000的另一个等轴测视图。图65是图60的照明器材6000的仰视图。
图66是类似于图M的、根据一个实施例的眼镜蛇头式照明器材反射器6600的透视图。如所描述的那样，反射器6600设置用于具有圆形横截面的管状布置的40瓦感应式光源。反射器6600的内缘与感应式光源中心之间的距离A是8. 34英寸以达到所期望的照度分布。在至少一些实施例中，所描述的反射器6600的设计与如所描述的那样被布置的40 瓦感应式光源的组合产生了最佳的照度分布。在至少一些其他方式中，使用较大的或较小的尺寸规格。
图67是类似于图66的、根据一个实施例的眼镜蛇头式照明器材反射器6700的透视图。如所描述的那样，反射器6700设置用于具有圆形横截面的管状布置的70瓦感应式光源。反射器6700的内缘与靠近感应式光源中心的部分之间的距离B是6. 18英寸以达到所期望的照度分布。在至少一些实施例中，所描述的反射器6700的设计与如所描述的那样被布置的70瓦感应式光源的组合产生了最佳的照度分布。在至少一些其他方式中，使用较大的或较小的尺寸规格。
在至少一些实施例中，计时器的计时结束与积累到预设时间是可互换的，也就是说，计数到预设时间与从该预设时间的倒计时是相对的。
如上所述的感应灯在把能量转换为光照方面效率非常高。在本公开文件中描述的灯、反射器和折射元件的实施例的附加效益使得这些灯效率更高。这使得消耗更少的电力能产生相同的光输出。此外，允许灯检测人和物的存在与否的附加特征允许当不需要满照度时使灯熄灭或暗淡。这样进一步降低了在延长的周期，例如，一天或一周期间灯所消耗的平均功率。
该较低的电力消耗使得许多在其他情况下不可能的改变能够运用到照明系统。例如，能量收集设备，诸如但不限于太阳能电池板和风力涡轮机可被用于提供照明设备所需的全部(或至少在一些实施例中是大部分)电力。在至少一些实施例中，这只在由能量收集设备收集的时间平均功率超过由照明设备消耗的时间平均功率时才是可能的。在至少一些实施例中，由太阳能电池板和风力涡轮机收集的能量与收集设备的尺寸成比例的，该收集设备的尺寸局限于与灯外罩相似的尺寸或面积。
能量收集设备，诸如太阳能电池板和风力涡轮机通常不能一直收集能量。因此，需要能量存储设备来存储所收集的能量供以后灯接通或工作时使用。能量存储设备可包括但不限于诸如铅酸、镍镉(NiC)、镍氢(NiMH)和锂离子电池。收集设备和电池通常产生和存储低电压能量，例如24V或更低。由此，灯在低压工作有助于避免为了驱动灯而对收集器或电池的电压进行不必要的和浪费的增频变频(up-conversion)。
此外，用于公共场所的灯典型地由高压线供电，例如110-240V，因为高压线能够以较低的损耗在较长的距离上传输电力。如果灯的平均功率消耗显著降低，就像这里所公开的灯的情况，则以较低的电压高效地给灯供电即成为可能，这是因为电力线中的电流损耗变低了。这使得灯控制器和电子元器件变得便宜得多，这是因为不需要高压到低压的转换器，并且不再需要为了满足对于较高电压日益提高的安全要求而设置外罩和电子设备。
因此，被点亮的灯的功率降低、灯的平均功率消耗降低、低的灯驱动电压以及在整个系统结构的改变这几个方面的组合可以产生远远大于和超出任何一个单独应用所预期的益处。
本领域普通技术人员将会容易地明白，被公开的实施例实现了上文所陈述的一个或多个优点。在阅读先前的说明书之后，普通技术人员将能够实现各种变化、等同替换以及各种其他的如在这里充分公开的实施例。因此，在此被授权的保护范围应仅由包含在所附权利要求书中的定义及其等同物所限定。
权利要求
1.一种用于感应式光源的照明器材，包括上罩；连接于所述上罩的下罩；连接于所述下罩的透镜；被设置在所述透镜后面的反射器；以及被设置在所述透镜和所述反射器之间的感应式光源，其中所述反射器被设置在与所述感应式光源相关的位置。
2.如权利要求1所述的照明器材，进一步包括连接于所述感应式光源、用于控制所述感应式光源工作的控制器。
3.如权利要求2所述的照明器材，进一步包括连接于所述控制器的传感器，所述传感器为运动传感器或占用传感器中的至少一个。
4.如权利要求3所述的照明器材，其中，所述传感器被设置为响应邻近于所述照明器材的预定区域内的生物的检测或响应邻近于所述照明器材的预定区域内的生物的运动的检测而生成检测信号。
5.如权利要求2所述的照明器材，其中，所述控制器被设置成响应计时器的计时结束而使所述感应式光源变暗。
6.如权利要求2所述的照明器材，进一步包括用于将所接收到的电力网供电转换至 24伏电压的电源；并且，其中所述感应式光源被设置成由所述M伏电压驱动。
7.如权利要求6所述的照明器材，其中，所述控制器与所述电源相连并被设置成由所述M伏电压驱动。
8.如权利要求6所述的照明器材，其中，所述照明器材的所有电气组件均被设置成由所述M伏电压驱动。
9.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述照明器材适于户外设备。
10.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述照明器材是眼镜蛇头式照明器材、鞋盒照明器材、壁灯照明器材或人行道照明器材中的至少一种。
11.如权利要求1所述的照明器材，进一步包括连接于所述下罩的铸件；以及连接于所述铸件的支柱。
12.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述透镜包括设置在所述感应式光源前面的折射器光学部分。
13.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述反射器包括设置在所述感应式光源后面的中央半球状部分。
14.如权利要求6所述的照明器材，其中，所述反射器包括具有呈放射状延伸的内部反射片的周围区域。
15.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述反射器包括具有呈放射状延伸的内部反射片的周围区域。
16.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述反射器为呈放射状对称的、凹形的重入式凸面反射器，所述反射器的凹面围绕与所述感应式光源的中心轴线对准的重入式的凸锥设置。
17.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述照明器材被设置成由所述光源产生的、 在90度和120度之间离开所述光源从所述灯的几何结构出射的光线经历单次反射。
18.如权利要求1所述的照明器材，其中，所述透镜包括单个透明光学单元，所述光学单元允许来自所述光源的光照通量直接传输并且允许来自所述反射器的相互反射直接传输。
19.如权利要求1所述的照明器材，进一步包括被设置为以放射状对称的几何结构模制到下部封装件作为整体元件的折射器，所述折射器被设置成在离开所述光源的最低点 30度到40度的范围内直接向下出射的通量在通过所述透镜几何结构而传输期间被折射。
20.一种用于感应式光源的照明器材，包括外罩；适于连接到所述外罩的透镜，被设置在所述外罩内的反射器；以及被设置在所述反射器和所述透镜之间的感应式光源，其中所述反射器和所述光源被彼此相关地布置以便在邻近于所述照明器材的预定区域上方产生预定量的光照；传感器，所述传感器响应邻近于所述照明器材的预定区域内的生物或邻近于所述照明器材的预定区域内的生物的运动中的至少一个的检测而生成检测信号；以及连接于所述光源和所述传感器的控制器，所述控制器被设置成响应所述检测信号使所述光源变暗，其中所述控制器、所述传感器以及所述感应式光源中的每一个都被设置成由MV电源驱动。
全文摘要
本发明描述了一种用于感应式光源的照明器材。所述照明器材包括上罩；连接于所述上罩的下罩；连接于所述下罩的透镜；被设置在所述透镜后面的反射器；以及被设置在所述透镜和所述反射器之间的感应式光源，其中，所述反射器被与所述感应式光源相关地配置。
文档编号F21V17/00GK102483221SQ201080030232
公开日2012年5月30日 申请日期2010年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者迈克尔·奥伦·内文斯 申请人:迈克尔·奥伦·内文斯