光输出系统和设计方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于向关注区域输送光的光输出系统，用于向整个关注区域至少提供最小光强度

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光输出系统和设计方法


[0001]本专利技术涉及用于将光
(
可见光或不可见光
)
输送到关注区域的光输出系统，例如用于可见光照明目的或用于表面处理目的，比如用于防生物污染
。

技术介绍

[0002]许多光输出系统使用一组分布式光源，以覆盖较大的区域
。
通常情况下，离光源最近的地方强度最高，而随着离光源的距离增加，强度下降
。
这是由于两个主要原因造成的：
[0003](i)
离光源越远，被覆盖的区域越大，因此强度下降
。
这导致典型的
1/r2行为
(
其中
r
是与光源相距的距离
)。
[0004](ii)
在许多应用中，光行进穿过的介质会吸收部分光线
。
这导致强度随距离呈指数下降
。
[0005]其结果是，来自一组光源的组合光分布在关注区域内具有不均匀的光强度
。
光学部件可被用于在区域内产生更恒定的强度分布，但要避免不均匀性是很困难的，或者甚至是不切实际的
。
[0006]分布式照明系统的一个示例是街道照明
。
组合光输出分布需要确保街道
(
和
/
或人行道
)
的需要照明的区域
(
即，关注区域
)
在所有位置都达到最小光强度
。
[0007]分布式照明系统的另一个示例是防污染照明系统
。
同样，在需要处理的区域或体积
(
即，关注区域
)
的所有位置都需要达到最小强度，以保证适当的防污染效果
。
[0008]在这两种情况下，为了实现这一共同目标，通常会在较大的区域内分布多个光源
。
在一定的光源功率的情况下，可以计算出光源之间的允许距离，以刚好达到光源之间合适的
(
最小
)
强度，在这种情况下组合强度将最低
。
将光源定位成彼此更远地远离，将使光源之间出现暗点，而使光源彼此更靠近，将不必要地增加所需的光源数量，因此增加成本
(
材料账单和运行成本
)。
[0009]对于大多数应用来说，光输出系统的一个问题是光源具有有限的寿命
(
对于
UV LED
和可见光
LED
两者来说一般为大约
10000
小时；且对于荧光灯来说也是如此
)。
例如，对于用在比如道路
、
隧道
、
航运等具有较长寿命的基础设施中的光输出系统来说，光输出系统的较长的寿命是所期望的
。
[0010]延长寿命的一种选择是提供比用于提供所期望的照明性能所需更多的光源，例如在其寿命内使用一组光源，然后在更进一步的寿命内
(
远程地
)
切换到另一组光源
。
这将降低维修和更换成本，但增加了初始设施成本
。
此外，在运行成本上也没有任何益处
。
[0011]EP2765348
公开了一种照明方法，其中不同的
LED
利用不同的照明角度和辐射角度来照亮道路的不同区域，以提供均匀的整体照明
。
[0012]US5451979
公开了一种
LED
显示标志，其中根据通电的
LED
的数量来控制工作周期，以便不使电源过载
。

技术实现思路

[0013]本专利技术由权利要求来限定
。
[0014]根据本专利技术的一个方面的实施例，提供了一种用于向关注区域输送光的光输出系统，用于向整个关注区域至少提供最小光强度，该系统包括：
[0015]第一数量的光源，每个光源输送各自的工作光输出通量，其中较小的第二数量的所述光源在以所述工作光输出通量和
100
％的工作周期
(duty cycle)
工作时，将足以向整个关注区域提供所述最小光强度，且第一数量是第二数量的
α
倍；以及
[0016]控制器，其用于在光输出时段期间使第一数量的光源中的每一光源以一定的工作周期工作，从而使在关注区域内提供的最低光强度朝着最小光强度减小，其中工作周期的比率
β
小于
1/
α
。
[0017]术语“光”被用于总体上指的是电磁辐射，且并不旨在限于可见光
。
本专利技术主要关注的是可见光输出系统和
UV
光输出系统，这一点从下面的示例中可以清楚地看出，但本专利技术的原理可应用于电磁波谱中的任何波长
。
[0018]术语“在光输出时段期间
(during a light output period)”旨在指的是所有光源在可被视为单个照明周期的时间段内使用
。
例如，包括夜间开启和白天关闭的用于室外照明的工作周期，不是在本申请的情形中的工作周期“在光输出时段期间”，因为在光输出时段期间照明是连续的
。
因此，工作周期的时段足够短，照明效果是在工作周期内进行平均，且对于在工作周期的时段期间输送的给定总光通量来说，照明效果是相同的
。
因此，一个光输出时段包含多个工作周期，每个工作周期足够短，只有工作周期内的平均光强度与提供的照明效果有关
。
例如，对于可见光照明，小于约
10ms
的工作周期时段将提供被感知为连续的照明，而“照明效果”就是被眼睛感知为连续的照明
。
[0019]术语“工作光输出通量
(operational light output flux)”旨在指的是当光源在预期功率水平下永久开启工作时的光输出通量
。
因此，它是光源的光输出能力
。
因此，当以一定的工作周期工作时，瞬时光输出通量是相同的，但随时间平均的光输出通量以工作周期的比率
(
即，工作周期波形的开启时间与关闭时间之间的比率
)
减小
。
[0020]本专利技术使用比提供最小光强度所需的更多的光源，比率为
α
(
其不需要是整数
)。
通过使光源以一定的工作周期工作，每个光源的寿命延长
。
这降低了更换和维护的成本
。
然而，不是简单地增加光源的数量并按比例降低工作周期的比率
(
例如，光源的数量增加一倍，工作周期的比率为
50
％
)
，而是进一步降低工作周期的比率，且优选地降低得更多
。
这样降低了运行成本，因为能耗减少了，从而补偿了光源的初始附加成本
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于向关注区域输送光的光输出系统，用于向整个所述关注区域至少提供最小光强度，其特征在于，所述系统包括：第一数量的光源
(10
，
24)
，每个光源输送各自的工作光输出通量，其中较小的第二数量的所述光源在以所述工作光输出通量和
100
％的工作周期工作时，将足以向整个所述关注区域提供所述最小光强度，并且所述第一数量是所述第二数量的
α
倍；以及控制器
(12)
，其用于在光输出时段期间使所述第一数量的光源中的每一光源以一定的工作周期工作，从而使在所述关注区域内提供的最低光强度朝着所述最小光强度减小，其中所述工作周期的比率
β
小于
1/
α
。2.
根据权利要求1所述的光输出系统，其中，所述第一数量的光源被分布在一定区域内或整个体积内，使得在所述关注区域内的所述最低光强度产生于与所述光源之间的空间相对应的一个或多个位置处
。3.
根据权利要求1或2所述的光输出系统，其中，所述光输出系统包括工业光输出系统
。4.
根据权利要求1至3中的任一项所述的光输出系统，其中：所述工作周期的比率小于
1/2
α
或小于
1/5
α
或小于
1/10
α
；和
/
或倍数
α
在
1.1
至2的范围内
。5.
根据权利要求1至4中的任一项所述的光输出系统，其中，所述光输出系统用于向浸没在水中的关注表面提供防生物污染光
。6.
根据权利要求5所述的光输出系统，其中，所述工作周期的时段在1秒至1周的范围内
。7.
根据权利要求1至4中的任一项所述的光输出系统，其中，所述光输出系统用于向关注区域提供可见光，例如，所述光输出系统包括路灯输出系统
。8.
根据权利要求7所述的光输出系统，其中，所述工作周期的时段低于
10ms。9.
一种向关注区域输送光的方法，其用于向整个所述关注区域至少提供最小光强度，其特征在于，所述方法包括：使第一数量的光源的工作，每个光源输送各自的工作光输出通量，其中较小的第二数量的所述光源在以所述工作光输出通量和
100
％的工作周期工作时，将足以向整个所述关注区域提供所述最小光强度，并且所述第一数量是所述第二数量的

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：