用于沿或逆交通方向选择性地发射光的照明装置和控制该照明装置的方法

摘要

本发明提出一种照明装置（250）。用于道路照明的照明装置（250）包括照明模块和控制模块，控制模块耦合到照明模块并且被配置成在满足第一预定条件时，控制照明模块辐射朝向第一方向的第一光束（221）以生成道路表面（B）上的第一照明图案，并且在满足第二预定条件时，控制照明模块辐射朝向第二方向的第二光束（231）以生成道路表面（A）上的第二照明图案，其中第一方向被取向为沿交通方向行进，并且第二方向被取向为与交通方向相反行进。

说明书

技术领域

本发明涉及照明，并且尤其涉及一种照明装置、一种包括照明装置的照明设备、一种包括多个照明设备的照明系统以及一种控制照明装置的方法。

背景技术

随着快节奏的城市化和良好的道路建设，道路照明在整个城市照明系统中发挥重要的作用。当开发用于道路照明的照明装置时，必须满足不同的要求。首先，道路照明的最重要目标是确保道路交通安全，并且为了达到该目标，应当考虑诸如道路表面照度、无炫光、对象的可见性等等的因素。然而，在这些因素当中，道路照明设计总是忽略对象的可见性。

其次，应当考虑照明装置的节能。为了降低能耗，一些智能照明控制系统通过以平均照度等级的牺牲而在午夜降低道路照明的功率来采取节能方法。这样的方法基于以下假设：在午夜，车流量速率相对较低，因此司机的视觉任务较容易，并且较低的照度等级仍然可以是足够的。然而，在午夜，司机往往是疲劳并且困倦的；因此，降低照明等级可能导致交通事故的风险。

发明内容

基于发明人实施的实验，已经得出两个结论。第一个是，对于对象的可见性而言，主要促成因素是与观察者相反的光束而不是朝向观察者的光束。具体而言，参考图1，车辆110（即，对象）沿箭头160表示的方向移动，并且为了确保车辆110的可见性，与观察者140相反的光束121胜过朝向观察者140的光束131。

第二个是，对于照亮道路表面的区域而言，使用朝向观察者的光束可以比使用与观察者相反的光束节省多得多的能量。具体而言，参考图2，照明装置250的光束221（即，与观察者240相反的光束）用于照亮道路表面的区域B，并且光束231（即，朝向观察者240的光束）用于照亮道路表面的区域A。发明人实施的实验显示观察者240对区域A所感知的照度比区域B的那个高3倍；因此，为了达到道路表面上的相同照明等级，照亮区域A可以比照亮区域B节省大约三倍的能量。

典型地，在高峰时段，交通流量巨大，并且因此前方对象的可见性对于确保道路交通安全而言是相当重要的；在非高峰时段，交通流量相对低，并且因此司机的视觉任务容易得多。基于这些关心问题和发明人得出的以上两个结论，实现一种可以在高峰时段增加对象的可见性以确保交通安全和/或在非高峰时段节省能量同时保持与正常情况相同的照明等级的照明装置将是有利的。

在一个方面中，本发明的一个实施例提供一种照明装置。用于道路照明的照明装置包括照明模块：以及控制模块，其耦合到照明模块，并且被配置成在满足第一预定条件时，控制照明模块辐射朝向第一方向的第一光束以生成道路表面上的第一照明图案，并在满足第二预定条件时，控制照明模块辐射朝向第二方向的第二光束以生成道路表面上的第二照明图案，其中第一方向被取向为沿交通方向行进，并且第二方向被取向为与交通方向相反行进。

有利地，第一预定条件包括以下当中的任一项或多项：

- 道路表面的当前交通流量处于第一流量范围内；

- 当前时间处于第一时间范围内；

- 第一触发信号被接收；

并且，第二预定条件包括以下当中的任一项或多项：

- 道路表面的当前交通流量处于第二流量范围内；

- 当前时间处于第二时间范围内；

- 第二触发信号被接收。

本发明的照明装置可以在满足第一预定条件时，生成朝向沿交通方向行进的第一方向的第一光束，并且在满足第二预定条件时，生成朝向与交通方向相反行进的第二方向的第二光束。例如，在当前交通流量处于第一流量范围内（例如，在高峰时段）时，照明装置被控制为生成朝向第一方向的第一光束。由于第一方向被取向为沿交通方向行进，因而照明装置的几乎所有光束被引导在前方对象的尾部处，并且因此前方对象的可见性得以增加。因此，与具有相同功率的常规照明装置相比较，本发明的照明装置可以增加道路表面上的前方对象的可见性同时降低炫光，并且因此更好地确保交通安全。

在当前交通流量处于第二流量范围内（例如，在非高峰时段）时，照明装置被控制为生成朝向第二方向的第二光束。由于第二方向被取向为与交通方向相反行进，因而由照明装置照亮的道路表面上的照度比具有相同功率的常规照明装置的那个高得多。就这一点而言，为了达到与正常情况相同的照明等级，可以降低第二光束的功率，并且从而达到照明装置的节能。

在另一方面中，本发明的一个实施例提供一种照明设备。照明设备包括安装在道路表面上的支架和根据该发明的第一方面的照明装置，所述照明装置安装在支架上并且相对于道路表面进行取向，使得照明设备在满足第一预定条件时辐射朝向第一方向的第一光束以生成道路表面上的第一照明图案，并且在满足第二预定条件时辐射朝向第二方向的第二光束以生成道路表面上的第二照明图案。

在又一方面中，本发明的一个实施例提供一种照明系统，其包括根据该发明的第二方面的多个照明设备，其中多个照明设备中的每一个的支架被配置成安装在道路表面上并且相互隔开，使得多个照明设备的第一照明图案覆盖整个道路表面，并且多个照明设备的第二照明图案覆盖整个道路表面。

在又一方面中，本发明的一个实施例提供一种控制根据权利要求1的照明装置以生成道路表面上的照度的方法，所述方法包括以下步骤：

- 确定是满足第一预定条件还是满足第二预定条件；

- 当满足第一预定条件时，控制照明装置辐射朝向第一方向的第一光束以生成道路表面上的第一照明图案，并且当满足第二预定条件时，控制照明装置辐射朝向第二方向的第二光束以生成道路表面上的第二照明图案。

附图说明

本发明的以上及其它目标和特征从结合附图考虑的以下详细描述将变得更加显而易见，其中：

图1示出了常规照明装置所应用到的应用场景的侧视图；

图2示出了由常规照明装置生成的照明图案的透视图；

图3示出了常规照明系统所应用到的应用场景的侧视图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的框图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的照明模块的透视图；

图6示出了根据本发明的另一实施例的照明模块的透视图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的照明系统所应用到的应用场景的侧视图，其中满足第一预定条件；

图8示出了根据本发明的一个实施例的照明系统所应用到的应用场景的侧视图，其中满足第二预定条件；

图9示出了控制根据本发明的照明装置的方法的流程图。

具体实施方式

现在将对本发明的实施例进行参考，在附图中图示了其一个或多个示例。实施例通过对本发明的解释的方式来提供，并且不意指为对本发明的限制。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用以得到又一实施例。本发明旨在包含这些及其它修改和变型，只要其落在本发明的范围和精神内。

图3示出了常规照明系统所应用到的应用场景的侧视图。仅出于说明性目的，在图3中示出了三个常规照明装置350a、350b和350c。

参考图3，三个常规照明装置350a、350b和350c中的每一个具有对称的光分布并且生成道路表面上的两个照明图案A和B。照明图案A和B关于照明装置350a、350b、350c安装于其上的支架370a、370b、370c是对称的。

本发明的实施例的照明装置、照明设备和照明系统是常规照明装置、常规照明设备和常规照明系统的改进。

图4示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的框图。用于道路照明的照明装置450包括照明模块451和耦合到照明模块451的控制模块455。控制模块455被配置成在满足第一预定条件时，控制照明模块451辐射朝向第一方向的第一光束以生成道路表面上的第一照明图案，并且在满足第二预定条件时，控制照明模块451辐射朝向第二方向的第二光束以生成道路表面上的第二照明图案。第一方向被取向为沿交通方向行进，并且第二方向被取向为与交通方向相反行进。

可以在各种场景中实现第一预定条件和第二预定条件。在一个示例中，第一预定条件可以是道路表面的当前交通流量处于第一流量范围内，并且第二预定条件可以是道路表面的当前交通流量处于第二流量范围内。在这种情况下，控制模块455可以包括传感器和耦合到传感器的处理器。传感器测量当前交通流量并且将结果提供给处理器。处理器接收来自传感器的结果并且基于所接收的结果来确定当前交通流量是处于第一流量范围内还是第二流量范围内。如果结果指示当前交通流量处于第一流量范围（例如，从300pcu/min到2000pcu/min）内，那么处理器控制照明模块451辐射朝向第一方向的第一光束。如果结果指示当前交通流量处于第二流量范围（例如，从0到300pcu/min）内，那么处理器控制照明模块451辐射朝向第二方向的第二光束。有利地，传感器周期性地（例如，每5分钟）测量当前交通流量。

在另一示例中，第一预定条件可以是当前时间处于第一时间范围内，并且第二预定条件可以是当前时间处于第二时间范围内。在这种情况下，控制模块455可以包括计时器和耦合到计时器的处理器。处理器从计时器获得时间值并且确定当前时间是处于第一时间范围内还是第二时间范围内。如果时间值指示当前时间处于第一时间范围内（例如，处于从18:00到21:00的时间范围内），那么处理器控制照明模块451辐射朝向第一方向的第一光束。如果时间值指示当前时间处于第二时间范围内（例如，处于从21:00到5:00的时间范围内），那么处理器控制照明模块451辐射朝向第二方向的第二光束。

在又一示例中，第一预定条件可以是第一触发信号被接收，并且第二预定条件可以是第二触发信号被接收。在这种情况下，第一和第二触发信号可以由手动开关来生成并且然后被提供到照明装置450的控制模块455。

可以通过各种方法来达到本发明的照明模块。在一个示例中，照明模块551可以包括两个照明单元552和553，如图5中所示。当满足第一预定条件时，第一照明单元552被控制为辐射朝向第一方向的第一光束；当满足第二预定条件时，第二照明单元553被控制为辐射朝向第二方向的第二光束。

在另一示例中，照明模块651可以包括一个照明单元652和驱动单元654，如图6中所示。当满足第一预定条件时，驱动单元654被控制为调节照明模块651的取向以辐射朝向第一方向的第一光束；当满足第二预定条件时，驱动单元654被控制为调节照明模块651的取向以辐射朝向第二方向的第二光束。驱动单元可以是例如电机。

图4的照明装置450可以适于任何合适的照明场景。例如，照明装置450可以安装在支架上以构成照明设备。多个照明设备可以安装在道路表面上并且相互隔开以形成道路照明系统，如图7和图8中所示。

在下文中，将使用当前时间处于第一时间范围内作为第一预定条件的示例以及当前时间处于第二时间范围内作为第二预定条件的示例来详细地描述本发明的一个实施例的道路照明系统700。

在当前时间处于第一时间范围内（例如，处于从18:00到21:00的时间范围内）时，这意指当前交通流量巨大，那么照明系统700的所有照明装置750a、750b和750c被控制为辐射朝向第一方向（即，沿交通方向760行进的方向）的第一光束720a、720b和720c，如图7中所示。由于照明装置750a、750b和750c的几乎所有光束被引导在前方对象的尾部处，并且因此前方对象的可见性得以增加。具体而言，例如，对于车辆717的司机而言，来自照明装置750c的光束720c被引导在前方车辆716的尾部处，并且因此前方车辆716的可见性得以增加。

因此，与具有相同功率的图3中图示的常规照明系统相比较，本发明的照明系统700可以增加对于后面司机而言的前方车辆的可见性同时降低炫光，并且因此更好地确保交通安全。

在当前时间处于第二时间范围内（例如，处于从21:00到5:00的时间范围内）时，这意指当前交通流量低，那么照明系统700的所有照明装置750a、750b和750c被控制为辐射朝向第二方向（即，与交通方向760相反行进的方向）的第二光束730a、730b和730c，如图8中所示。由于照明装置750a、750b和750c的几乎所有光束被引导到与交通方向760相反行进的第二方向，因而为了生成相同的照明等级，照明系统700的照明装置750a、750b和750c可以比图3的常规照明系统的那个消耗更少的能量。使用图5的照明模块551的配置作为示例，第二照明单元553的功率可以设定为比第一照明单元552的那个更小。这样，达到照明系统700的节能。

有利地，照明系统700的照明装置750a、750b和750c关于道路表面进行取向，使得道路表面上的照明图案A₁、A₂和A₃彼此连续并且道路表面上的照明图案B₁、B₂和B₃彼此连续，这意指照明系统700的照明图案覆盖整个道路表面。这样，在道路表面上可以达到一致的照度。

图9示出了控制根据本发明的照明装置的方法的流程图。

图9的方法包括：步骤910，其确定是满足第一预定条件还是满足第二预定条件；以及步骤920，其在满足第一预定条件时，控制照明装置辐射朝向第一方向的第一光束以生成道路表面上的第一照明图案，并且在满足第二预定条件时，控制照明装置辐射朝向第二方向的第二光束以生成道路表面上的第二照明图案。

第一预定条件可以包括以下当中的任一项或多项：

- 道路表面的当前交通流量处于第一流量范围内；

- 当前时间处于第一时间范围内；

- 第一触发信号被接收。

第二预定条件包括以下当中的任一项或多项：

- 道路表面的当前交通流量处于第二流量范围内；

- 当前时间处于第二时间范围内；

- 第二触发信号被接收。

在一个示例中，当第一预定条件是道路表面的当前交通流量处于第一流量范围内，并且第二预定条件是道路表面的当前交通流量处于第二流量范围内时，步骤910可以包括以下步骤：确定当前交通流量是处于第一流量范围内还是第二流量范围内；并且步骤920可以包括以下步骤：在当前交通流量处于第一流量范围内时，控制照明装置辐射朝向第一方向的第一光束，并且在当前交通流量处于第二流量范围内时，控制照明装置辐射朝向第二方向的第二光束。

在另一实施例中，当第一预定条件是当前时间处于第一时间范围内，并且第二预定条件是当前时间处于第二时间范围内时，步骤910可以包括以下步骤：确定当前时间是处于第一时间范围内还是第二时间范围内；并且步骤920可以包括以下步骤：在当前时间处于第一时间范围内时，控制照明装置辐射朝向第一方向的第一光束，并且在当前时间处于第二时间范围内时，控制照明装置辐射朝向第二方向的第二光束。

应当指出，以上描述的实施例是出于描述而不是限制本发明而给出的，并且要理解，可以在不脱离如本领域技术人员容易地理解的本发明的精神和范围的情况下进行修改和变型。这样的修改和变型被认为处于本发明和所附权利要求的范围内。本发明的保护范围由所附权利要求来限定。此外，权利要求中的任何参考数字不应解释为对权利要求的限制。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除权利要求中陈述的那些之外的元件或步骤的存在。在元件或步骤前面的不定冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件或步骤的存在。