安全照明系统和方法及其控制单元 【技术领域】
本发明总体上涉及用光影响和/或驱散人类和/或非人类动物。
出于安全或其它原因，通常希望警告人们不要靠近某些建筑物、工厂或其它物体。示例有工业区，如化学工厂、油井和炼油厂、发电和配电场所和广播系统以及交通设施，如跑道、地铁、铁路、隧道、港口和市政设施，如下水道、饮用水贮水池等等。警告的原因可包括避免犯罪活动如盗窃行为、损坏、麻醉剂施放、骚乱、流浪以及总体上的伤害或危险。类似的原因还有驱散动物，如避免有害的甚至是致命的动物与人类的相互作用，但也包括破坏庄稼或侵入村庄等等。
本发明一方面涉及安全照明系统，这种安全照明系统设计用于并布置成影响和/或驱散人类和/或非人类动物并包括至少一个光源、电气连接件和控制单元，这种光源能够发射刺激施感光(stimulli inducinglight)，电气连接件用于将光源连接到电源。在本说明书中，表达方式“刺激施感光”涉及在人类和/或非人类动物引起生理刺激从而导致其行为受到影响的红外、可视或紫外辐射。
背景技术
通常所知的是防盗警报灯，这种灯发出(慢的)闪动作为已探测到盗窃行为的警示并驱散窃贼。此外，从专利文件US 5969593中可知安装在车辆上的动物警告系统，这种系统发出多个紫外或红外闪动并结合枪响声，以驱散动物。
已知的文件中没有任何一个提供这些闪动的有效性方面的信息。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种前面所提及的类型的安全照明系统，这种安全照明系统具有改进的影响和/或驱散效率。
这种目的通过如权利要求1所述的安全照明系统来实现，在这种安全照明系统中，控制单元能够用介于5至75Hz之间的切换频率改变由光源发射的光的至少一种特性。
发明人已发现，照明中带有这些频率的变化尤其适用于阻止人类和/或动物。特别地，现已发现这些变化直接引起负面心理和生理作用，如受试人群的恶心、定向力障碍或更糟的感觉。从总体上来讲，发现这种照明非常令人不快并且是离开如此照明的地点的动机，或至少感到极度心烦意乱或精神混乱。这种感觉大大强于得知受到探测，如用缓慢闪动的防盗警报。用在本发明的上下文中的所有这些令人不快的感觉的总体表达方式是影响或驱散。
这种机理尚不清楚，但可能与所知的感光癫痫现象有关，在这种现象中，可通过闪动光或图案引起癫痫症状。相信每个人都有自己本身对感光癫痫的敏感度阈限，并因此而也对明确受到本发明的照明的影响有敏感度阈限。因此，对照明的某种设定不可能总是提供100％的功效。不过，这种效果通过根据本发明的系统和照明得到改进。此外，考虑到感光癫痫可能的负面影响，其在具有社会影响力(如恐怖分子)的活动范围内的诱导作用可提供有效的手段。
还应注意，前面所进行的讨论主要涉及对人类的影响。为了驱散非人类动物，还可能会希望按照受到影响或被驱散的动物的种类来设定切换频率，因为动物可能会有不同的敏感度。例如，相信鸟类对可达约75Hz的略高的频率敏感，而人类对这些频率不同敏感。在有利实施例中，对切换频率进行选择，以使人类的不快感觉相对温和，而对目标非人类动物有效，如鸟类、食肉动物或(其它)大形动物，如大象。特别地，认为至少50Hz且可达约75Hz的频率在大多数人中仅引起微弱的反应，而对鸟类等的影响非常强烈。
在特殊实施例中，光的特性包括强度。这种特性对大多数人和动物有着非常直接的影响，并且已证明非常有效。这种特性可包括闪耀、对比度和图案等。
在安全照明系统的特殊实施例中，设计并布置用于影响和/或驱散人类的切换频率介于5至35Hz之间，优选介于15至20Hz之间。现已发现，介于5至35Hz之间的频率对人类非常有效，且最佳频率介于15至20Hz之间。较低或较高的频率可能仍对某些人有效，但所指明的切换频率范围分别提供所希望的效果的更高的最佳影响方式。
在有利实施例中，切换频率可以调节。利用可调切换频率就可将系统设定到受驱或受影响的人或动物的某种类型。此外，可选择切换频率带有在实践中所确定的最佳试验结果，如用于特定动物的试验结果。可在切换频率扫描时由操作人员对切换频率进行手动调节，或由控制单元自动调节，且控制单元可包括适当的扫描电路。这种切换频率扫描确保人或动物更难以适应这种照明。优选切换频率可及时随机变化以进一步提高驱散功效。因此，控制单元可包括随机发生器，如噪声发生器。注意，切换频率不必总是在5至约75Hz的范围内。切换频率仅需在大部分时间内在该范围内，即在系统在有效地改变照明的时间的至少50％期间。当然，切换频率也可总是在5至约75Hz的范围内。
在某些实施例中，可认为根据本发明的系统提供“闪动”。这些闪动可以是在严格意义上的闪动，因为有发光时间段，在这些时间段中交替完全黑暗的时间段。不过，这并不是必要的，所发射的光的强度水平与所指明的切换频率略微有所差异就足够了。在特别实施例中，将控制单元设计成在具有至少1∶5的强度比的至少两个水平之间改变所发射的光的强度。可通过改变相应的水平之间的功率来引起强度水平的这种变化。特别地，功率比至少为1∶10，即在相对较低的强度的时间段与相对较高的强度的时间段之间。不过注意，1∶1.2以及更高的比率也起作用，且认为更高的比率更有效。注意，所发射的有效的(光学)功率确实是有作用的，因为这与强度直接相关。例如，用普通的交流驱动的白炽灯具有在零与最大功率之间平稳变化的电源功率(并因此而具有无限比)，并具有双电源频率。不过，由于灯丝的冷却时间相当长，所以所发射的强度比非常非常地小，以至于到了无感官适应性调节的程度，出于本发明的目的的原因，认为白炽灯本身几乎无用。或者，与电源功率无关，所发射的(光学)功率可受到衰减器等的影响。这样就甚至可以发射的功率之间获得实质上无限的比率。
出于类似的原因并带有相应的移动，优选在高的和低的强度之间的发射的强度的变化实质上不平稳，即不像正弦，而是更像梯级，但更平稳的变化可导致令人不快的结果，尤其是在这些强度足够地强时，如至少在1∶1.2的比率。
在特殊实施例中，这种特性包括光源的光的色谱。换言之，色谱是可调的，尤其是在高强度情况下的色谱不同于低强度情况下的色谱时。认为由色谱中的这种变化所引起的改变色彩印象增强定向力障碍、不适等不愉快感觉。这些变化可由如滤色镜引起。因此，控制单元或通常是这种系统可包括一个或多个滤色镜，可相对于光源确定滤色镜的位置，以具有所希望的效果。或者，可利用一个或多个光源的特性。例如，在改变提供给高压钠灯的电功率时，钠蒸汽所占的功率与汞蒸汽所占的功率之比可以变化。在此情况下，色谱也会变化。特别地，当汞放电中的功率与钠放电中的功率之间的比率增加时，可出现“蓝色闪动”(blue flash)。这种蓝色闪动具有相对较高的蓝色光份额和少得多的红色光，红色光是可以清楚地看到的。
所发射的光的色谱并不特别受限。实际上，这种色谱可包括人类看不到的波长，如某些种类的动物可看到的紫外和/或红外波长。有利的是，将所发射的光限制到这些不可视波长提供了将动物驱散开的可能性，而并不干扰人类的活动。
虽然所发射的光的色彩并不特别受限，但在特殊实施例中，由光源发射的光的至少约5％具有红色，即具有在红色区域中的波长。现已发现，特别快速地变化的红色光对人类有强烈的影响，且百分比越高越有效。特别地，在基本上所有的可见光即可见光的至少50％具有在红色区域中的波长时获得非常强烈的效果。
或者，若大量的所发射的可见光即至少5％优选至少25％最优选50％具有介于约450至600nm之间的波长则是有利的，更有利的是介于约450至550nm之间。视网膜在这些波长对光的敏感度最高。特别地，在低的光水平时最活跃的视网膜杆在约450至550nm即蓝色与绿色之间时具有最高敏感度。通过提供带有蓝色与绿色之间的(主)色彩但强度足以激活视网膜视锥的闪动，视觉和相应的刺激快速变化。认为这会增强人类的不愉快感。提供相对较高百分比的带有在最大眼睛敏感度的波长的光的另一种优点在于通常要求光源的极少量的功率，并因此而提供最大的能效。
特殊实施例还包括耦合到控制单元的临近探测器，以使控制单元在临近探测器探测到并不理想的存在时开始用切换频率改变光的特性。换言之，仅在临近探测器探测到需要光源时使光源改变光源的光发射。改变特性可包括如前面所提及的改变强度和/或色谱。这可由控制单元进行，如通过改变提供给光源的功率。作为选择或作为附加，在气体放电灯的情形中，由控制单元改变灯电流的占空比还可能引起色彩偏移，如在WO03/098659中所描述的那样，该申请的申请人与本申请的申请人相同。此外，还可通过其它方式导致特性的变化，如可移动滤色镜或由控制单元控制的其它衰减装置。
注意，可将控制单元和/或临近探测器设置成使光的发射的变化在探测器停止探测并不理想的存在之后的时间段期间继续。可预先确定这个时间段，如介于10至500秒之间。
出于本发明的目的，认为临近探测器包括移动探测器、热(红外)探测器和能够探测并不理想的存在的其它探测器。或者，临近探测器或控制单元可设有图像识别软件，以避免虚假报警。或者，临近探测器或控制单元可以调节到受到影响或被驱散的人类或非人类动物的类型，如以尺寸和总体形状为基础。
注意，提供临近探测器并不是必要的。例如，在保护物体、房间或空间时，以连续方式简单地激活本系统就已足够。或者，在用于特定动作的系统中，当系统可由操作人员激活以平定或驱散动物群或人群时就已足够，如在根据本发明的系统中，这在下面进行描述。
不过，认为提供临近探测器可带来多种有利的可能性。首先，仅在探测并不理想的存在时激活系统不但增加对所探测的存在的意外的且不愉快的效果，而且非常有能效。此外，闪耀或其它变化的照明尤其是突然间启动的闪耀或其它变化的照明有效地吸引注意力，而闪耀或其它变化的照明本身尤其对人类具有驱散效果。
或者，在根据本发明的系统的特殊实施例中，控制单元能够向光源提供基本上连续的功率，以在非零强度水平发光。这尤其与临近探测器不探测并不理想的存在时的情形有关。不过，即便是在这种时候控制单元也可在如出于检查目的而受到要求时对临近探测器的信号进行控制。因此，系统可包括将系统切换到一种模式的切换装置，在这种模式中，控制单元向光源提供基本上连续的功率，以在非零强度水平优选标称强度水平发光。例如，系统包括遥控装置、电子激活开关等等。这种控制装置或开关可体现为由如执法人员、操作人员、技术人员或不被驱散的其它人员所使用的特定标记等。
提供这种基本上连续的照明带来物体、空间等的普通照明的优点。这就提供了如视觉检查和增加的安全性等可能性，同时也提供了理想的装饰性照明的可能性。以这种方式受到保护的可能的物体可以是如监狱、电厂、军事或研究设施和博物馆等等，这些地方通常不允许指定入口之外的人员进入。而且，用相同的照明系统提供普通的如连续的照明的可能性还带来另外的优点，即在探测到闯入且闯入者已受到警告、驱散或以其它方式受到影响之后，可对该区域在最佳照明时进行搜索，而并不对搜索方造成影响。
作为选择或作为替代，控制单元可包括能够用所希望的切换频率衰减所发射的光的衰减器。因此，可利用任何类型的照明，甚至是前面所描述的白炽灯，而仍可获得所希望的影响人类和动物的效果。这种衰减器可包括机械、电光等光闸或类似的装置。特别是在与改变提供给光源的功率结合时，可实现另外的随机化效果，从而提高效率。
在根据本发明的系统的特殊实施例中，光源包括气体放电灯。气体放电灯往往提供强照明，可在高强度与低强度之间相当快速地切换这种照明的强度。
在特别实施例中，气体放电灯包括高压汞蒸汽灯，且这种高压汞蒸汽灯可选择带有附加金属卤化物。这种高压汞蒸汽灯可在稳健设计中提供高强度。可选择加上金属卤化物以在所希望的波长范围内提高强度。例如，可加上锂卤化物以在红色波长区域中提高强度，在纯汞放电中基本上没有这种红色波长范围。
注意，认为表达方式“高压”包括所有的低压汞蒸汽放电灯，如中压、高压或超高压汞蒸汽放电灯。低压汞蒸汽放电灯(“管灯”)似乎不太适合于本发明的目的，因为低的光强度水平、许多发光材料的缓慢等等。不过，在某些情形中，如在在建筑物的内部照明中，可实现的强度足以满足影响闯入者的目的。此外，现已发现，并不仅有强度会起作用。照明表面区域似乎也重要，因为展示变化照明的较大区域比较小区域影响更大。由于低压灯可有效地照明大的区域，如大的屏幕，所以它们适用于具有大的表面区域的实施方式。它们甚至更适合于提供这些大的区域如大的屏幕的图案化照明。
在另一个特别实施例中，光源包括高压钠灯，这种高压钠灯可选择带有至少一个附加金属卤化物。钠灯具有比汞蒸汽灯更高的效率、主要在眼睛最敏感的波长区域中发射、还在红色区域中发射并且也是稳健的设计。此外，钠灯对环境危害较小，因为(几乎)无汞。钠灯更多地用于大的物体的总体照明，不仅因为有能效，而且也因为钠灯提供令人愉快的“温暖的”金色光。注意，这种愉快与根据本发明改变照明的特性时有很大的不同。此外，当在高强度与低强度之间切换这种钠灯时，所发射的光的色彩被偏移，从而增加了不快。这种色彩偏移不仅是因为不同的情形中等离子体的特性有所不同，而且也认为由于汞或其它支持气体的作用增加而得到增强，汞或其它支持气体在发射时带有不同于钠的光谱。
作为选择或作为附加，光源包括LED。LED的优点往往在于可在任何所希望的和适当的切换频率被容易地切换，而对它们的预期寿命无实质影响。此外，LED产生许多不同的色彩，如所希望的红色，或者甚至可根据电源电压或电流发射不同的色彩。此外，LED非常小而且紧凑。因此，可将LED嵌入许多不同的设备或装置中。还可利用简单的光学装置将光聚焦到集中的高强度光束，甚至带有相对较小的总发射光功率，这种集中的高强度光束可对相对较大的距离有效。
替代实施例包括激光源。激光可在许多不同的和容易改变的频率以许多色彩提供非常高的强度。若有要求，系统包括用于将所发射的激光束的强度较低到一种强度的光学系统，这种强度对闯入者的视网膜或身体的其它部分无害。这种光学系统可包括光束扩展器，这种光束扩展器仍允许以大的距离的系统照明的使用。或者可使用透镜、散射体等等。
特殊实施例包括多个光源。提供多个光源有许多优点。例如，易于提供较高强度或更多地照明的安全区域。还可提供改变照明的更多的可能性。例如，这种变化可以是一致的，从而在如强度中提供最大可能的差异。或者，可提供变化的不同图案，如根据每个光源的照明的切换频率的“流动”照明和随机变化照明等等。所有的这些变化均可增加系统的效率。
根据本发明的系统可包括多个一种特定类型的光源，这些特定类型的光源便于对不同的光源进行控制。或者，还可提供不同类型的光源，如钠灯和LED。特别地，还可提供如LED组件，在这种组件中包括多于一个的LED。这种LED组件可包括一个或多个LED类型。提供一种类型可简单地增加总的光输出，而在一个组件中提供不同类型的LED增加改变照明的可能性的数量，如通过激活不同的LED改变所发射的光的色彩。
为了实现前面所概述的可能性的至少一部分，构思出提供根据本发明的系统，其中，多个光源中的至少一个独立于其它光源之外而受控，例如，用于一次照明不同的光源，以提供变化图案。或者，当然也可使所有的光源相互独立受控，例如，在同时受控。这就允许有非常简单的控制单元。
在特殊实施例中，系统包括用于光源的电源。在本说明书中，在下面的全部描述中，更多的光源选择也视为包括在内。通过提供用于光源的电源，系统可以成为独立系统，这种独立系统可用于远程区域，或者用于移动用途等等。方便的电源可以是电池、发电机等等。
本发明还涉及用在根据本发明的安全照明系统中的控制单元，这种控制单元包括用于电源的电气连接件、用于至少一个光源的馈电连接件和电路装置，这种电路装置能够用介于5至70Hz之间的切换频率改变由光源所发射的光的特性。这种控制单元尤其提供向现有照明设备提供驱散和/或影响功能的可能性。
前面所提及的类型的控制单元可包括如用于改变提供给光源的功率的电路，如以至少1∶1.2的适当比率，更适当地以至少1∶5的比率，优选至少1∶5。注意，在如气体放电灯这样的情形中，希望提供适当的比率，以使灯在最低功率水平时并不熄灭。这可根据特定类型的灯而受到本领域中熟练的技术人员所公知的各种因素的影响。
而且，还可提供电路来以变化图案和/或用变化频率或强度水平等激活不同的光源。简而言之，前面所提及的实施例中的大多数方案也可在控制单元中体现出来。为了简要起见，对此不再进行重复，但应理解是本发明的一部分。
不过，控制单元尤其还包括临近探测器，这种临近探测器能够在探测并不理想的存在时开始控制单元的变化运行。在本说明书中，变化运行旨在指改变光源的运行。正如已在前面提及的那样，将临近探测器包括在内极大地增强了总系统的可能性，并能够因此而在现有的照明系统中提供这些可能性。
本发明还涉及在前面提及和描述的根据本发明的系统的用途。作为一般说明，在此强调，在公知的照明产业中，最重要的研究目的之一是减少光源的闪耀和其它变化，因为这会使消费者感到不快。因此，适当地强调这种闪耀或其它变化是新的重要见解，这一点可得到很好的利用。
特别地，本发明还涉及影响和/或驱散人类和/或非人类动物的方法，这种方法包括提供能够发射刺激施感光的光源和用介于5至70Hz之间优选介于5至35Hz之间最优选介于15至20Hz之间的切换频率改变由光源发射的光的特性。注意，这种方法视为包括“在静止时”光源根本不发射光而是仅在需要时将其激活的情况。
而且，在前面结合根据本发明的系统所描述的基本上所有的实施例均可类似地体现在根据本发明的方法中，因此在此不再进行描述，但视为本发明的一部分。
不过，特别地，这种特性包括所发射的光的强度，优选这种光的强度具有至少1∶1.2优选至少1∶5的强度比。
有利的是，对切换频率进行变化，优选随机及时进行变化。
作为选择或作为附加，对光的色谱进行变化。
优选利用根据本发明的系统。
【附图说明】
在参考附图阅读了对某些特定实施例的描述之后就可更好地理解前面所公开的本发明，在这些图中：
图1非常概略地示出了根据本发明的安全照明系统；以及
图2概略性地示出了根据本发明的安全照明系统的另一个实施例。
【具体实施方式】
在图1中，安全照明系统包括电源10、控制单元12、多个光源14a、14b和多个临近探测器16a、16b。这些临近探测器分别具有视野18a、18b。用附图标记20概略性地表示闯入动物。
电源10也可以是至电源或其它外部电源的电源连接件。换言之，实际上的电源是可以选择的。在所示出的实施例中，电源是电池。电源10连接到控制单元12，如计算机或其它适当的电路。
多个光源14a、14b...通过控制单元12连接到电源10。图中示出的多个光源14a、14b...为两个，但也可以是其它任何数量，如一个或三个或更多。在所示出的实施例中，光源包括气体放电灯，如高压钠灯，高压钠灯如Philips SON灯。这些灯非常适合于照明，并且可在高功率水平和低功率水平运行。换言之，这些灯非常适合于闪动运行。
临近探测器16a、16b...也连接到控制单元12，这些探测器可探测并不希望的物体如闯入动物20的存在和/或移动。并不希望的闯入动物的示例包括狮子、老虎、狐狸、蛇等等。临近探测器16a、16b当然也应适于探测这些动物的存在。该图所示出的实施例示出了用于每个光源的一个临近探测器。不过，还可向观察人员提供更多的临近探测器，如一个临近探测器用于两个或更多的灯，或者两个或更多的临近探测器用于每个灯，等等。
每个临近探测器16a、16b分别有其自身的视野18a、18b。在实践中，基本上所有的相关区域应由附加的视野所覆盖，或至少提供附加的视野的适当试样，如栅极。
在图1中，并不希望的动物20出现在第二临近探测器16b的视野18b中。临近探测器16b下控制单元12发出信号，控制单元12随即运行以使电源10向光源14b提供间歇功率，光源14b就会开始闪动。根据本发明，提供给光源14b的功率会随着切换频率变化，这种切换频率对驱散并不希望的动物20有效，如用介于5至70Hz之间的切换频率。
为了提高功效，可对控制单元12进行改装，以使除了光源14b之外的其它光源会开始闪动，如基本上所有的光源14a、14b...。或者，光源会开始闪动所利用的切换频率根据不同的光源而变化。作为选择或作为附加，由光源所发射的光的特性如色彩也可由控制单元12改变，如在光源14a、14b为LED组件时。
图2概略性地示出了根据本发明的安全照明系统的另一个实施例。
总体上由附图标记100标示出系统。总系统100包括车辆110和光源116，车辆110带有电源112和控制单元114，光源116通过光学系统118提供光束120。通常用122表示操作人员，且通常用130表示暴徒。
系统100适于由操作人员122使用，如执法人员，并因此而可不设有临近探测器。
电源112可以是汽车电池或分立的能量源，这种能量源能够在控制单元114的控制之下向光源116提供功率。
光源116可以是任何适当的光源，如气体放电灯、高功率LED组件或激光器。
光学系统118可用于各种用途。在光源116是气体放电灯或LED组件的情形中，光学系统118可以是将所发射的光聚焦成光束120的集光透镜。在较大距离时，这种光束可更有效。作为选择或作为附加，在光源116包括激光器的情形中，光学系统118可包括光束扩展器，以将光束120的最大强度/功率较低到不会导致如对视网膜的物理伤害的水平，但会引起恶心、定向力障碍的感觉，并在总体上会影响暴徒130。
因此，利用适当的方案，操作人员120就可以提供控制单元114激活光源116，以在光束120中提供变化照明，例如，这种变化照明带有随着介于15至20Hz之间的切换频率变化的强度。现已发现这些频率可造成人类的极大不安。可能的用途可以是将人平定或驱散，如暴徒130。
虽然已对各种实施例进行了说明和描述，但认为这些实施例仅是示范性的，而不应解释为对本发明进行限制。而本发明的范围由所附的权利要求书限定。