ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СВЕТИЛЬНИК ДОРОЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЙ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
LIGHTING DEVICE AND ROAD LIGHTING FIXTURE, CONTAINING LIGHTING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к дорожному освещению, особенно к осветительному устройству и светильнику дорожного освещения, содержащему осветительное устройство.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Из-за скорости урбанизации все больше и больше путепроводов или эстакад создаются над первоначальными транспортными дорогами. Имеются различные специальные характеристики или требования, предъявляемые к освещению, используемому в таких местах, например простота установки и обслуживания, соответствие общему эстетическому дизайну конструкции, противовибрационные факторы. В то же время, должны удовлетворяться общие требования освещения дороги, например отсутствие бликования, однородность яркости, средний уровень яркости и т.д.
Некоторые световые решения доступны для применения в путепроводах и эстакадах, включая высокомачтовое освещение и встроенные в боковую стенку светильники.
Высокомачтовое освещение до настоящего времени широко и повсеместно используется для освещения эстакад, но оно имеет некоторые недостатки, включая сильное бликование, вызванное крайне высокой отдачей светового потока, трудную и дорогостоящую установку и обслуживание, неизбежную невидимую область на земле из-за затенения путепроводом, низкий коэффициент использования для применения путепровода. Дополнительно, имеется жалоба от водителей и администратора дорожного освещения, что разросшиеся придорожные деревья блокируют свет от светильника дорожного освещения на столбе и имеют негативное влияние на общий уровень яркости и однородность яркости, что соответственно уменьшает безопасность вождения.
Встроенный в боковую стенку светильник является другим обычно используемым вариантом освещения. Обычно он использует флуоресцентные лампы в качестве источника света и встроен в боковую стенку ограждения на низкой высоте установки. Он имеет несколько недостатков, включая недостаточный для безопасности вождения уровень освещенности и плохую однородность освещенности.
Недавно компания Thorn Lighting Co. Ltd. выпустила устанавливаемый на малой высоте светильник, носящий торговое название Orus, который предназначен для обеспечения антибликового светового решения площадок или мостов. Светильник использует керамическую металлогалогенную лампу как источник света, и его оптическая структура главным образом составлена из цилиндрического отражателя, который предназначен для достижения однородной освещенности на поверхностях дороги.
Однако авторы настоящего изобретения обнаружили следующие недостатки такого светильника:
Как источник света керамическая металлогалогенная лампа является большой по размеру и форме, усложняя управление оптической конструкции интенсивностью света и/или распределением света. Более того, излучающая поверхность является очень яркой. В связи с этим прямое, сильное излучение света от светильника на водителя автомобильного транспортного средства является неизбежным, что вызывает визуальное неудобство глазам водителя, например мерцание, и, в результате, вызывает проблемы безопасности.
В практических применениях светильник не может обеспечивать удовлетворительный уровень однородности яркости на поверхностях дороги.
Дополнительно, весь светильник является относительно большим по размеру и выступает из боковой стенки ограждения, что приводит к негативному влиянию на пешеходов и/или проходящие транспортные средства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет собой улучшение по сравнению с доступным в настоящее время светильником дорожного освещения.
Предпочтительно обеспечение светильника дорожного освещения с возможностью эффективного уменьшения или исключения негативного влияния бликования. Дополнительно предпочтительно обеспечение светильника дорожного освещения с возможностью достижения удовлетворительной однородности наложения на поверхность дороги. Предпочтительно обеспечение светильника дорожного освещения с возможностью уменьшения или исключения негативного влияния затенения, вызванного деревьями на улице. Также необходимо обеспечение такой подходящей оптической и/или механической конструкции для светильника дорожного освещения, чтобы достигать вышеупомянутые преимущества.
Для лучшего решения одной или более из этих проблем в первом аспекте изобретения обеспечено осветительное устройство для светильника дорожного освещения. Осветительное устройство содержит отражатель. Отражатель содержит отражающую поверхность, образованную вращением параболической кривой вокруг первой оси на заданный угол, причем указанная параболическая кривая имеет отверстие в ее вершине, причем указанная первая ось является копланарной с указанной параболической кривой, продолжается по существу перпендикулярно оси симметрии указанной параболической кривой и расположена в или снаружи указанного отверстия указанной параболической кривой. Осветительное устройство дополнительно содержит СИДный источник света. СИДный источник света расположен на входе указанной отражающей поверхности, который соответствует указанному отверстию указанной параболической кривой. То есть при вращении параболической кривой на заданный угол для образования отражающей поверхности, отверстие параболической кривой образует вход отражающей поверхности.
Посредством такой отражающей поверхности свет может регулироваться таким же образом в любой плоскости, содержащей первую ось в пределах диапазона заданного угла, так как пересечение отражающей поверхности и любой плоскости, содержащей первую ось, представляет собой такую же параболическую кривую. Более того, так как источник света расположен смежно с вершиной параболической кривой, почти идентичное управление светом может быть достигнуто в любом положении вдоль направления вращения в пределах диапазона заданного угла.
Более того, распределение света в любой плоскости, содержащей первую ось, может регулироваться как требуется проектированием параболической кривой соответственно. Например, ширина выходного пучка вдоль первой оси зависит от максимального угла выхода параболической кривой.
Параболическая кривая относится к любой кривой или подобной параболе. Предпочтительно параболическая кривая содержит один или более сегментов конической кривой. Сегмент конической кривой может быть сегментом параболы, гиперболы, окружности, эллипса и т.д. В варианте выполнения параболическая кривая представляет собой так называемый составной параболический концентратор (CPC).
Согласно варианту выполнения заданный угол находится в диапазоне [90°, 180°]. Чем больше заданный угол, тем шире диапазон, в котором может быть достигнуто идентичное управление светом. В варианте выполнения заданный угол составляет 180°.
Согласно варианту выполнения максимальный угол выхода указанной параболической кривой находится в пределах 5°. Максимальный угол выхода параболической кривой относится к максимальному углу выхода света от источника света, расположенного на вершине параболической кривой относительно оси симметрии указанной параболической кривой.
Таким образом, ширина выходного пучка вдоль первой оси может регулироваться, чтобы быть относительно небольшой. Другими словами, выходной пучок достигает хорошую направленность.
По сравнению с источниками света, такими как SON, флуоресцентные лампы, керамические металлогалогенные лампы, СИДные источники света являются небольшими по размеру и имеют долгий срок службы.
За счет небольшого размера СИДного источника света, СИДный источник света может быть расположен на входе отражающей поверхности, даже когда размер отражателя является небольшим. Как отмечено выше, когда источник света расположен на входе отражающей поверхности, а именно в вершине параболической кривой, почти идентичное управление светом может быть достигнуто в любом положении вдоль направления вращения в пределах диапазона заданного угла. Соответственно, поскольку СИДный источник света обеспечивает хорошую однородность освещенности, выходной пучок светового модуля имеет хорошую однородность освещенности вдоль направления вращения в пределах диапазона заданного угла. Более того, блестящая излучающая поверхность источника света может быть также хорошо скрыта в отражателе за счет небольшого размера излучающей поверхности, тем самым уменьшая нарушающее влияние бликования.
В варианте выполнения СИДный источник света содержит многокристальный СИД. По сравнению с однокристальным СИДом многокристальный СИД может достигать высокий световой поток, и, таким образом, осветительное устройство может обеспечивать достаточную для безопасности вождения интенсивность яркости.
В варианте выполнения СИДный источник света содержит более чем один СИДный модуль. Таким образом, осветительное устройство является надежным, так как отказ одного модуль не будет приводить к отказу всего осветительного устройства.
Согласно другому варианту выполнения осветительное устройство дополнительно содержит основание и удерживающий блок для удержания указанного отражателя и указанного СИДного источника света. Указанный удерживающий блок соединен с возможностью вращения с указанным основанием так, что указанный удерживающий блок является вращающимся вокруг второй оси, которая является перпендикулярной к оптической оси пучка, создаваемого указанным осветительным устройством, и указанной первой оси.
Таким образом, посредством вращения удерживающего блока вокруг второй оси, направление оптической оси пучка, создаваемого осветительным устройством, регулируется относительно основания.
Во втором аспекте изобретения обеспечен светильник дорожного освещения. Светильник дорожного освещения содержит: опору, устанавливаемую вдоль дороги, и вышеупомянутое осветительное устройство, установленное в указанную опору так, что вторая ось указанного осветительного устройства является параллельной обочине указанной дороги, причем указанная вторая ось является перпендикулярной и оптической оси пучка, создаваемого указанным осветительным устройством, и указанной первой оси.
Как отмечено выше, осветительное устройство может обеспечивать хорошую однородность освещенности вдоль направления вращения. Другими словами, осветительное устройство может обеспечивать хорошую однородность освещенности вдоль второй оси. Так как осветительное устройство устанавливается так, что вторая ось является параллельной обочине дороге, светильник дорожного освещения может обеспечивать хорошую однородность освещенности вдоль обочины дорога, тем самым обеспечивая хорошую однородность освещенности на поверхности дороги на большой ширине.
В варианте выполнения указанное осветительное устройство установлено на заданном расстоянии от поверхности указанной дороги, причем указанное заданное расстояние не превышает 1,2 м. Предпочтительно заданное расстояние составляет приблизительно 1,0 м.
Таким образом, осветительное устройство устанавливается ниже типичной высоты уровня глаз водителя. Более того, свет может хорошо регулироваться под линию видимости водителя при условии, что осветительное устройство устанавливается так, что оптическая ось пучка, создаваемого осветительным устройством, не направлена выше горизонтального направления. Соответственно негативное влияние прямого бликования может быть устранено.
В другом варианте выполнения указанное осветительное устройство установлено так, что оптическая ось пучка, создаваемого указанным осветительным устройством, направлена по направлению к центру указанной дороги.
Таким образом, поверхность дороги может быть эффективно освещена.
В третьем аспекте изобретения обеспечен способ установки осветительного устройства, которое отмечено выше, который содержит этап, на котором устанавливают указанное осветительное устройство на край дороги так, что вторая ось указанного осветительного устройства является параллельной обочине указанной дороги, причем указанная вторая ось является перпендикулярной к оптической оси пучка, создаваемого указанным осветительным устройством, и указанной первой оси.
В варианте выполнения способ дополнительно содержит этап, на котором устанавливают указанное осветительное устройство на высоту ниже 1,2 м от поверхности указанной дороги. Предпочтительно осветительное устройство устанавливается на высоте около 1,0 м от поверхности дороги.
В другом варианте выполнения способ дополнительно содержит этап, на котором направляют оптическую ось пучка, создаваемого указанным осветительным устройством, по направлению к центру указанной дороги.
В другом варианте выполнения способ дополнительно содержит этап, на котором устанавливают указанное осветительное устройство на боковую стенку ограждения указанной дороги.
Отметим, что изобретение относится ко всем возможным совокупностям признаков, перечисленным в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие признаки, цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего далее подробного описания неограничивающих примерных вариантов выполнения, приведенных в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых
Фиг. 1 иллюстрирует схему для параболической кривой как основной кривой отражающей поверхности отражателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 2 иллюстрирует схему для составного параболического концентратора (CPC) как основной кривой согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
Фиг. 3-5 иллюстрируют осветительное устройство для светильника дорожного освещения согласно варианту выполнения настоящего изобретения, причем Фиг. 3 иллюстрирует вид сбоку осветительного устройства, Фиг. 4 иллюстрирует вид сверху осветительного устройства, Фиг. 5 иллюстрирует вид в перспективе осветительного устройства; и
Фиг. 6 иллюстрирует схематичный вид для установки осветительного устройства согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
Идентичные или подобные ссылочные позиции обозначают идентичные или подобные устройства (модули).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Подробное описание настоящего изобретения приводится ниже с использованием сопровождающих чертежей.
Фиг. 1 иллюстрирует схему для основной кривой отражающей поверхности отражателя согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
Согласно варианту выполнения настоящего изобретения обеспечено осветительное устройство для светильника дорожного освещения. Осветительное устройство содержит отражатель, имеющий отражающую поверхность, образованную вращением основной кривой вокруг первой оси y на заданный угол. Основная кривая представляет собой параболическую кривую 1, которая показана на Фиг. 1.
мах
На Фиг. 1 параболическая кривая 1 имеет отверстие 101 в ее вершине в дополнение к отверстию 102. Обычно отверстие 101 меньше, чем отверстие 102. Далее отверстие 101 на вершине отверстия называется входное отверстие, а отверстие 102 называется выходное отверстие, а угол θ называется максимальный угол выхода параболической кривой 1.
Первая ось y является копланарной с параболической кривой, т.е. расположена в той же плоскости, содержащей параболическую кривую 1. Первая ось y является по существу перпендикулярной оси x, которая представляет собой ось симметрии параболической кривой 1. Более того, первая ось у расположена в или снаружи отверстия 101. В одном примере первая ось y может быть расположена точно в отверстии 101, как показано на Фиг. 1. В другом примере первая ось y может быть расположена снаружи отверстия 101, а именно на левой стороне отверстия 101 на Фиг. 1.
В некоторых других вариантах выполнения параболическая кривая 1 необязательно является полностью симметричной относительно оси x. Например, верхняя половина 103 параболической кривой 1 может быть выполнена с возможностью отличаться от нижней половины 104 так, чтобы соответствовать желаемым оптическим требованиям.
Как хорошо известно, параболическая кривая относится к любой кривой или подобной параболе. Параболическая кривая содержит один или более сегментов конической кривой. Сегмент конической кривой может быть сегментом параболы, гиперболы, окружности, эллипса и т.д. В варианте выполнения параболическая кривая 1 представляет собой так называемый составной параболический концентратор (CPC).
Фиг. 2 иллюстрирует схему для составного параболического концентратора (CPC) как основной кривой согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
мах
мах
a
a
На Фиг. 2 CPC 2 содержит две наклонные параболы 203 и 204 и имеет два отверстия, а именно входное отверстие 203 и выходное отверстие 202. CPC характеризуется его углом восприятия θ и его боковым фокальным смещением . В полярной системе координат, показанной на Фиг. 2, CPC 2 может быть выражен как функция от угла восприятия θ и его бокового фокального смещения , т.е.
где
мах
a
Как может быть видно из Фиг. 2, максимальный существующий угол параболической кривой 2 является равным углу восприятия θ, а ширина входного отверстия 201 является равной 2.
Фиг. 3-5 иллюстрируют осветительное устройство для светильника дорожного освещения согласно варианту выполнения настоящего изобретения, причем Фиг. 3 иллюстрирует вид сбоку осветительного устройства, Фиг. 4 иллюстрирует вид сверху осветительного устройства, Фиг. 5 иллюстрирует вид в перспективе осветительного устройства. Ориентация осветительного устройства проиллюстрирована осями x', y и z. В частности ось y представляет собой первую ось параболической кривой для образования отражающей поверхности отражателя в осветительном устройстве, ось x' представляет собой оптическую ось выходного пучка (т.е. пучка, создаваемого осветительным устройством), а ось z представляет собой ось, перпендикулярную обеим оси x' и оси y.
На Фиг. 3-5 осветительное устройство 3 содержит отражатель 301, имеющий отражающую поверхность 3011 и СИДный источник 302 света. Отражающая поверхность 3011 образована вращением параболической кривой, которая показана на Фиг. 1, вокруг первой оси у на заданный угол Ω. СИДный источник 302 света расположен на входе указанной отражающей поверхности, при этом вход соответствует входному отверстию параболической кривой.
В этом варианте выполнения заданный угол Ω составляет 180°, как показано на Фиг. 4. В некоторых других вариантах выполнения заданный угол Ω может иметь другие значения. Предпочтительно заданный угол Ω находится в диапазоне [90°, 180°], например 120°, 150°.
Как показано на Фиг. 3 или Фиг. 5, посредством отражающей поверхности 3011 свет от СИДного источник света управляется таким же образом в вертикальной плоскости, которая относится к любой плоскости, содержащей первую ось y, в пределах диапазона заданного угла Ω. Причина состоит в том, что пересечение отражающей поверхности и вертикальной плоскости представляет собой такую же параболическую кривую.
Соответственно угол выхода пучка выходного пучка в вертикальной плоскости зависит от максимального угла выхода параболической кривой. Чем больше максимальный угол выхода параболической кривой, тем больше угол выходного пучка в вертикальной плоскости. Например, угол выходного пучка может быть установлен в пределах ±5°.
Дополнительно выходной пучок светового устройства 3 следует распределению Ламберта в горизонтальной плоскости, которая относится к плоскости, перпендикулярной первой оси y.
2
СИДный источник 302 света может содержать один или более СИДных модулей, каждый из который может быть либо однокристальным СИДом, либо многокристальным СИДом. В варианте выполнения СИДный источник 302 света может содержать многокристальный СИД так, чтобы достигать высокий световой поток с помощью одного СИДного модуля. Например, многокристальный СИД с эффективной излучающей площадью 6×6 мм может поддерживать световой поток свыше 3000 люкс при приведении в движение мощностью 30 Вт.
Дополнительно на Фиг. 3-5 осветительное устройство 3 дополнительно содержит ящик 303, служащий в качестве теплоотвода и электрического ящика. Ящик 303 расположен сзади СИДного источника 302 света.
В некоторых других вариантах выполнения отражатель 301 может содержать другие отражающие поверхности в дополнение к отражающей поверхности 3011. Например, отражатель 301 может содержать дополнительную отражающую поверхность 3012. Отражающая поверхность 3012 содержит две части 3012a, 3012b, одна из которых является копланарной с параболической кривой 1 в месте, где начинается вращение, а другая является копланарной с параболической кривой 1 в месте, где вращение заканчивается. Более того, СИДный источник 302 расположен спереди отражающей поверхности 3012, как показано на Фиг. 5.
Фиг. 6 иллюстрирует схематичный вид для установки осветительного устройства согласно варианту выполнения настоящего изобретения. Ориентация осветительного устройства проиллюстрирована осью x', y и z, которые являются такими же, как на Фиг. 3-5.
На Фиг. 6 осветительное устройство 41 используется для освещения дороги, имеющей ширину W. Осветительное устройство 41 установлено на опоре 42 на краю дороги. Опора 42 может быть столбом или боковой стенкой ограждения. Как показано на Фиг. 6, осветительное устройство 41 устанавливается в такой ориентации, что ось z осветительного устройства 41 параллельна обочине дороги.
Предпочтительно осветительное устройство 41 установлено на высоте h менее 1,2 м над поверхностью 43 дороги. Например, высота h установки может составлять 1 м от поверхности 43 дороги.
Дополнительно, осветительное устройство 41 наклонено на такой угол γ, что оптическая ось x' выходного пучка направлена в центр дороги.
Для того чтобы облегчать такой наклон, световое устройство может дополнительно содержать средства регулирования с возможностью регулирования угла γ наклона. Например, световое устройство может дополнительно содержать удерживающий блок для удержания отражателя и СИДного источника света и основание, причем удерживающий блок соединен с возможностью вращения с основанием так, что указанный удерживающий блок является вращаемым вокруг оси z.
Согласно варианту выполнения настоящего изобретения обеспечен светильник дорожного освещения. Светильник освещения содержит опору для установки вдоль дороги и осветительное устройство, установленное в опору так, что ось z осветительного устройства параллельна обочине дороги. Дополнительно, осветительное устройство установлено на высоте, не превышающей 1,2 м от поверхности указанной дороги. Осветительное устройство может быть установлено так, что оптическая ось x' осветительного устройства направлена к центру указанной дороги.
Специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено предпочтительными вариантами выполнения, описанными выше. Наоборот, многие преобразования и изменения являются возможными в пределах объема охраны приложенной формулы изобретения. Следует отметить, что вышеупомянутые варианты выполнения иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалист в данной области техники будет способен разрабатывать альтернативные варианты выполнения без отклонения от объема охраны приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные в скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие формулу изобретения. Слово "содержит" не исключает наличие элементов или этапов, не указанных в формуле изобретения. Использование слов «первый», «второй» и «третий» и т.д. не обозначает какой-либо порядок. Эти слова интерпретируются как названия. Определенная последовательность действий не является требуемой, помимо конкретно обозначенной.