具有傳感器的用于道路照明的照明器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于道路照明的照明器，所述照明器包括外殼，該外殼包含提供有光學器件的光源，該照明器進一步包括被適配成測量照明器周圍的光學性質(zhì)的傳感器單元以及被適配成基于傳感器單元所測量的光學性質(zhì)來計算用于控制照明器的光輸出的參數(shù)的計算單元。本發(fā)明還涉及一種用于道路照明的照明器系統(tǒng)，每個照明器包括包含具有相關(guān)光學器件的光源的外殼和用于相互傳送用于照明器的光輸出的數(shù)據(jù)的通信單元，以及涉及一種測量元件，其包括適合于在照明器中使用的傳感器單元。所描述類型的照明器可以用作單獨的室外道路光照組件或者與桿結(jié)合地使用。在后一情形下，可以將傳感器單元和/或計算單元放置在桿中而不是照明器外殼中。
【背景技術(shù)】
[0002]開頭段落中所描述類型的照明器以及照明器系統(tǒng)已知為如此。例如，具有公開號W02012/159633的專利申請在其圖1中示意性地示出一種用于室外應用的智能燈，其包括傳感器單元、計算單元、通信單元以及具有光源和相關(guān)光學器件的燈外殼。該專利出版物的表I詳細描述了由傳感器測量的數(shù)種不同天氣類型和/或道路條件以及基于這些天氣類型的燈的操作模式。
[0003]然而所提到的專利出版物具有明顯的問題，因為其沒有公開各種天氣類型和/或道路條件可以如何由傳感器區(qū)分的明顯技術(shù)教導。
[0004]本發(fā)明的目的是克服或者至少減少已知照明器(系統(tǒng))中存在的技術(shù)問題。更特別地，本發(fā)明旨在提供一種測量道路相關(guān)和/或天氣相關(guān)的信息的(優(yōu)選地簡單)方式，基于所述道路相關(guān)和/或天氣相關(guān)的信息，照明器可以調(diào)整其光輸出以便以最優(yōu)方式照明道路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]利用一種用于道路照明的照明器實現(xiàn)本發(fā)明的這些和可能的其它目的，所述照明器包括包含提供有光學器件的光源的外殼，該照明器進一步包括被適配成通過測量照明器周圍的反射參考表面或道路表面所反射的光的光性質(zhì)來確定所述反射參考表面或道路表面的光學性質(zhì)的傳感器單元以及被適配成基于傳感器單元所測量的光學性質(zhì)來計算用于控制照明器的光輸出的參數(shù)的計算單元，其中光學性質(zhì)至少包括鏡面反射和漫反射。
[0006]本發(fā)明基于發(fā)明人所獲取的以下見識:測量照明器周圍的鏡面反射和漫反射性質(zhì)提供了關(guān)于照明器附近的天氣類型或者照明器周邊的道路條件的必要信息。其反射性質(zhì)被測量的所述周圍涉及道路并且可以是道路本身的表面，或者例如是靠近照明器和/或道路的參考表面。所述參考表面可以是標準化參考表面，但是優(yōu)選地具有代表道路表面的反射性質(zhì)并且進一步優(yōu)選地具有與道路表面相同的取向或傾斜。甚至進一步優(yōu)選地，所述參考表面暴露于與道路表面相同的大氣、外界條件?？梢员粶y量并且用于控制照明器的光輸出的光學性質(zhì)可以包括光性質(zhì)，諸如:
-鏡面反射和漫反射的程度； -測量的漫反射和鏡面反射光強度的比率；
-反射光強度和如由光源所輸出的光強度的比率；
-反射光的模式和偏振，例如在濕潤或結(jié)冰表面上具有銳利的反射光輪廓的偏振化窄射束，相對于如由干燥道路表面所反射的較少偏振化的稍微較窄的射束，相對于本質(zhì)上沒有具有(可能地)如由有雪表面所反射的一些陰影效果的輪廓的非常發(fā)散、非偏振化的光射束；
-對于由有雪道路表面或干燥道路表面反射之后的光顯著不同的反射光的顏色。
[0007]這些光測量性質(zhì)被測量，與外界條件有關(guān)，并且與本質(zhì)上最優(yōu)的照明條件相關(guān)聯(lián)。這些相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中并且用作用于與實際測量的光學性質(zhì)相比較的參考，并且隨后設定相關(guān)聯(lián)的最優(yōu)照明條件。為了測量這些性質(zhì)，通常使用光傳感器、偏振傳感器和/或圖像傳感器。
[0008]所述提供的信息因此可以用來調(diào)整光源/照明器的光輸出，使得道路的亮度在不同天氣和/或道路條件下可以維持相當恒定。保持亮度恒定看起來改進了道路使用者的安全性，該使用者在道路上并不面臨強烈可變的光強度。這尤其適用于轎車、卡車和其它機動車輛的駕駛員，他們對于道路亮度的變化尤其敏感。
[0009]原則上，一個傳感器足以確定所提到的鏡面反射和漫反射性質(zhì)兩者。這樣的傳感器應當能夠在至少兩個角度(它們之一基本上是鏡面反射的角度)下測量這些反射性質(zhì)；基于這些測量可以導出鏡面分量和漫射分量。如果使用兩個或更多傳感器，則可以獲得更多精確值。可以將這樣的兩個或更多傳感器放置在同一照明器或不同照明器中。本發(fā)明的照明器的優(yōu)點在于為了設定道路照明條件，與其中照明條件是基于影響道路表面的光學性質(zhì)的參數(shù)，即比如諸如降水、外界光照條件(日時)、濕度等等大氣條件的間接參數(shù)的已知系統(tǒng)相反，測量道路表面本身的光學性質(zhì)。
[0010]發(fā)明人進一步發(fā)現(xiàn)，鏡面反射和漫反射的量可以由傳感器單元容易地測量并且兩種反射類型之間的比率可以由計算單元計算?？梢韵虿煌鞖忸愋秃?或道路條件分配不同比率。因此，借助于這些測量，可以確定道路是否具有干燥、濕潤或有雪表面。為了優(yōu)化，可以在實際測量之前進行校準測量?；谶@些測量和計算，可以確定用于控制光輸出的參數(shù)并且應用其以適配照明器的光輸出。要強調(diào)的是，可以通過改變光源所發(fā)射的光射束的方向、寬度或外形(=光強度分布)以及光輸出的強度來適配照明器/光源的光輸出。在特殊條件下，也可以改變照明器/光源所發(fā)射的光的頻譜(例如顏色或色溫)和/或偏振。所測量的光可以包括源自照明器本身的光和照明器周圍的光。
[0011]按照本發(fā)明的照明器的令人感興趣的實施例具有以下特征:照明器的光輸出基于計算單元的測量而連續(xù)地適配。這意味著逐步執(zhí)行照明器的光輸出的改變。光輸出的這樣的連續(xù)改變可以跟隨道路條件的連續(xù)改變，例如在濕潤道路變干期間。因此，恒定地提供最優(yōu)光輸出。該測量進一步確保將不發(fā)生光輸出的突然改變。尤其是對于機動車輛的駕駛員而言，這樣突然的光輸出改變從道路安全性角度是不合期望的。
[0012]所發(fā)明的照明器的另一個令人感興趣的實施例示出以下特殊特性:傳感器單元與發(fā)射器元件一起工作。與傳感器單元中的傳感器元件一起工作的發(fā)射器元件的存在可以改進總體反射中所測量的鏡面反射和漫反射分量的精度。這可以引起照明器或者甚至包括按照本實施例的照明器的照明器系統(tǒng)的光輸出的調(diào)整的優(yōu)化。有了發(fā)射器元件的幫助，由于改進的信噪比的原因，可以以更高精度測量道路表面的總體反射以及其兩個分量(鏡面反射和漫反射)。這樣的發(fā)射器元件優(yōu)選地為激光發(fā)射器。發(fā)射器可以并入傳感器單元中或照明器的另一個元件中。
[0013]所發(fā)明的照明器的另一個實施例的特征在于光源與光學器件相互可移置?；谟嬎銌卧嬎愕膮?shù)，可以發(fā)生光源或者與光源相關(guān)的光學器件的機械適配。因此，要么是光學器件相對于光源和照明器外殼移置，要么是光源相對于光學器件和照明器外殼移置。在這兩個示例中，照明器外殼以及光源與光學器件之一在其相互位置方面保持不變。由光源生成并且由光學器件聚焦的光的射束寬度或射束外形通過這種類型的移置而改變。
[0014]按照本發(fā)明的照明器的甚至另一個實施例的特征在于光學器件包括若干光學元件，其可以借助于旋轉(zhuǎn)運動而單獨地放置在光源前面。在依照這種設計的實施例中，兩個或更多不同光學器件可以在光源的發(fā)射區(qū)域前面旋轉(zhuǎn)，光源可以附接在照明器的固定位置上。不同光學器件的存在可以使得從照明器發(fā)射不同射束寬度或射束外形。所述不同射束寬度可以與傳感器單元所測量的不同天氣條件和/或道路條件(諸如有雪、結(jié)冰、干燥或濕潤的道路條件)相對應。所述光學器件的旋轉(zhuǎn)可以通過電機驅(qū)動齒輪來實現(xiàn)，所述電機由計算單元的結(jié)果指引。
[0015]還令人感興趣的是具有以下特征的照明器的實施例:外殼包含具有相關(guān)光學器件的至少兩個光源，所述光源可以在照明器的操作期間單獨地加電。按照這種設計的照明器具有以下優(yōu)點:可以單獨地和連續(xù)地改變光輸出的強度以及從照明器發(fā)射的射束形狀。
[0016]很大的興趣還專注于具有以下特征的所發(fā)明的照明器的實施例:其中每一個光源包括至少一個LED。LED在室外照明器中的使用提供了不同優(yōu)點。首先，由于LED相對低的能量消耗及其極長的壽命的原因，照明器的維護成本相當?shù)?。而且，與其它類型的光源(比如鈉蒸汽燈或熒光燈)相比，可以相當簡單地適配LED的光強度?？梢酝ㄟ^改變流過LED的總體電流或者使用本技術(shù)領域中的技術(shù)人員廣泛可獲得的簡單脈沖寬度調(diào)制方案來適配LED的光輸出的強度。
[0017]所發(fā)明的照明器的另一個實施例示出以下特性:照明器進一步包括具有用于存儲鏡面反射和漫反射性質(zhì)的默認值的存儲器的控制單元以及用于比較所存儲的和所測量的性質(zhì)的比較元件。鏡面反射和漫反射的默認反射比率可以存儲在這樣的控制單元的存儲器中，所述反射比率表示特定天氣和/或道路條件。所述默認值可以表示在不同天氣類型和/或道路條件下在安裝照明器之后所測量的校準值。在這樣設計的照明器的操作期間，傳感器單元可以測量照明器周圍的光的光學性質(zhì)，所述性質(zhì)用于計算所述光的反射比率。將該比率與存儲在控制單元存儲器中的默認比率相比較。選擇最佳適合的比率并且使用相關(guān)參數(shù)來控制照明器的光輸出。
[0018]按照本發(fā)明的照明器的另一個實施例具有以下特征:照明器進一步包括被適配用于測量大氣降水的第二傳感器。有了這樣的附加傳感器，可以在其中發(fā)生這樣的大氣降水的時段期間測量雨、霧或冰雹密度的量。所測量的值可以與利用傳感器單元獲得的反射光的測量值一起用來確定道路亮度的更好畫像。所以，該組合信息可以改進維持所述道路亮度恒定的可能性。
[0019]所發(fā)明的照明器的非常令人感興趣的實施例具有以下特征:照明器進一步包括用于與其它照明器傳送數(shù)據(jù)的通信單元。因此，可以與放置在距這種設計的照明器相對短距離處的其它照明器共享借助于該照明器中所存在的傳感器單元測量的數(shù)據(jù)。因此可以借助于具有通信單元的照明器所測量的數(shù)據(jù)來控制其它照明器的光輸出。其它照明器因此可以缺少傳感器單元和計算單元。當所有照明器都具有傳感器時，照明器之間的通信減小了錯誤的可能性并且因此使系統(tǒng)更為魯棒。
[0020]本發(fā)明還涉及一種用于道路照明的照明器系統(tǒng)，每個照明器包括包含具有相關(guān)光學器件的光源的外殼以及用于相互傳送用于照明器的光輸出的數(shù)據(jù)的通信單元，由此該系統(tǒng)包括具有如先前描述的傳感器單元和計算單元的至少一個照明器。
[0021]本發(fā)明還涉及一種測量元件，其包括適合于在如先前描述的照明器中使用的傳感器單元