Осветительное устройство с первой и второй связанными и взаимоподвижными антеннами - RU2653572C1
Код документа: RU2653572C1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области осветительных устройств, и, более конкретно, к осветительному устройству с первой и второй антеннами, подходящими для передачи радиочастотных (РЧ) сигналов.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Умное освещение стало повсеместным, а радиочастотная связь является технологией, широко используемой для дистанционного управления осветительными устройствами. Вместо управления электропитанием (например, источником электропитания 220В) осветительного устройства последние тенденции сместились в сторону непосредственного управления источником света или осветительным устройством (т.е. осветительным устройством со сменным осветительным элементом), посредством отправки радиочастотного управляющего сигнала на осветительное устройство.
Предпочтительно, чтобы эффективность радиочастотной антенны в таком осветительном устройстве не нарушалась другими компонентами лампы, выполненными из электрически проводящих материалов (или непроводящих материалов, которые могут уменьшить добротность или частоту резонанса), которые, например, могут экранировать радиочастотный сигнал в некоторых направлениях или изменить резонансную частоту радиочастотной антенны и, таким образом, существенно повлиять на радиочастотную связь со средствами дистанционного управления или другими осветительными устройствами. Таким образом, предпочтительно, чтобы радиочастотная антенна излучала со значительным коэффициентом усиления в большом пространственном (телесном) угле.
WO2013153522 описывает осветительное устройство с первой антенной конструкцией и второй антенной конструкцией. Причем теплоотвод и основание лампы образуют вторую антенную конструкцию, и вторая антенная конструкция устанавливает связь со средством дистанционного управления. Первая антенная конструкция соединяется с блоком управления в лампе и расположена в непосредственной близости от второй антенной конструкции для обеспечения возможности передачи в ближней зоне радиочастотного сигнала, выдаваемого второй антенной, для управления упомянутым по меньшей мере одним источником света.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы также выгодно, чтобы эффективность антенны могла гибко регулироваться для достижения оптимизации.
Согласно одному аспекту этого изобретения обеспечено осветительное устройство, содержащее: цепь радиочастотной связи; первую антенну, электрически соединенную с цепью радиочастотной связи и поддерживаемую первым участком осветительного устройства; и вторую антенну, электромагнитно связанную с первой антенной, благодаря чему вторая антенна приспособлена возбуждаться первой антенной и возбуждать первую антенну, причем вторая антенна поддерживается вторым участком осветительного устройства, причем второй участок осветительного устройства является подвижным относительно первого участка осветительного устройства.
Перемещение второго участка относительно первого участка может быть использовано для улучшения эффективности антенны различными способами.
Во-первых, оно может быть использовано для изменения электромагнитной связи между первой и второй антеннами.
Предложена концепция осветительного устройства с антенной конструкцией, подходящей для надежной передачи радиочастотных сигналов в широкой диаграмме направленности. При использовании первой и второй антенн первая антенна может быть спроектирована с компактными размерами (для установки в пределах заданных размеров корпуса, например) и использована для возбуждения второй антенны, которая может быть большей (для обеспечения увеличенных эффективности и полосы пропускания антенны) и/или может быть выполнена с возможностью обеспечения улучшенной всенаправленной диаграммы излучения. Таким образом, варианты осуществления могут обеспечить улучшенную совместимость и/или улучшенный пространственный диапазон связи. Кроме того, первая и вторая антенны, связанные электромагнитно, могут обеспечить разнесение антенн.
Таким образом, осветительное устройство, согласно одному варианту осуществления, может быть спроектировано с компактными размерами. В результате варианты осуществления могут быть пригодными для сменных ламп с низким энергопотреблением, которые могут иметь прямое дистанционное управление в отношении, например, включения/выключения, интенсивности, цвета, ширины луча, и ориентации света.
Дополнительно предложена концепция изменения электромагнитной связи между первой и второй антеннами при поддержке первой и второй антенн на соответствующих участках осветительного устройства, которые являются подвижными относительно друг друга. При выполнении второй антенны, подвижной относительно первой антенны, электромагнитная связь между первой и второй антеннами может быть, например, модифицирована/ изменена и настроена на оптимальное значение. Другими словами, связь между первой и второй антеннами может быть изменена при перемещении второго участка осветительного устройства (на котором обеспечена вторая антенна) относительно первого участка осветительного устройства (на котором обеспечена первая антенна).
В одном варианте осуществления первый участок осветительного устройства может содержать корпусную деталь, расположенную в корпусе осветительного устройства, а второй участок осветительного устройства может содержать крышечную деталь, установленную на корпусе осветительного устройства. В качестве примера крышечная деталь может быть установлена с возможностью поворота на корпусе таким образом, что она может поворачиваться относительно корпуса. Такой поворот крышечной детали, на которой поддерживается вторая антенна, может таким образом привести к перемещению второй антенны относительно первой антенны, тем самым изменяя электромагнитную связь между первой и второй антеннами. Таким образом, варианты осуществления могут обеспечить возможность простой, быстрой и/или легкой модификации (например, настройки) связи между первой и второй антеннами при повороте крышки относительно корпуса. Такой поворот крышки может быть обеспечен вручную или с помощью электромеханического устройства (которым можно управлять, например, согласно заданным требованиям).
Крышечная деталь может содержать оптически пропускающую деталь, через которую может проходить свет от источника света. Другими словами, крышечная деталь может содержать прозрачную или полупрозрачную деталь, выполненную с возможностью обеспечения прохождения через нее света от источника света. Кроме того, вторая антенна может находиться на периферийном крае оптически пропускающей детали или вблизи него. Следовательно, вторая антенна не будет блокировать оптически пропускающую деталь, таким образом, не влияя на излучение света. Дополнительно, периферийный край может быть непрозрачным, с тем, чтобы скрыть вторую антенну.
В одном варианте осуществления корпусная деталь может содержать: боковую стенку в виде чаши, содержащую теплоотводящий материал, причем верхний проем чаши предназначен для сцепления с крышечной деталью; поддерживающую пластину, размещенную в середине чаши для поддержки упомянутого источника света и содержащую теплораспределяющий материал, термически связанный с упомянутым источником света и упомянутой боковой стенкой в виде чаши; и печатную плату (PCB) поверх упомянутой поддерживающей пластины, содержащую напечатанную на ней дорожку в качестве упомянутой первой антенны. Этот вариант осуществления обеспечивает более подробную конструкцию для лампы.
В одном варианте осуществления осветительное устройство может содержать источник света, который ориентирован обращенным к крышечной детали и выполнен с возможностью генерации света вдоль оптической оси, а вторая антенна может поддерживаться крышечной деталью так, чтобы располагаться поверх виртуальной плоскости, построенной перпендикулярно оптической оси и проходящей через первую антенну. Следовательно, вторая антенна может быть расположена так, чтобы быть пригодной для надежной передачи радиочастотных сигналов в широкой диаграмме направленности. Такое расположение может также обеспечить возможность реализации второй антенны с большими размерами, чем у первой антенны, например, вследствие ограничений по размерам, налагаемых на антенну, расположенную в пределах корпуса осветительного устройства. Кроме того, расположение второй антенны поверх первой антенны может обеспечить возможность расположения второй антенны таким образом, чтобы она меньше заслонялась или экранировалась, например, компонентами и/или корпусом осветительного устройства. Следовательно, вторая антенна может обеспечить улучшенную или оптимизированную всенаправленную диаграмму излучения.
Второй участок может быть поворотным относительно упомянутого первого участка для регулировки угла между упомянутой второй антенной и упомянутой первой антенной. Следовательно, угол, и, таким образом, связь между первой и второй антеннами могут быть регулируемыми.
Второй участок осветительного устройства может быть смещаемым вверх и вниз относительно упомянутого первого участка осветительного устройства для регулировки вертикального расстояния между упомянутой второй антенной и упомянутой первой антенной. Следовательно, вертикальное расстояние и, таким образом, связь между первой и второй антеннами могут быть регулируемыми.
Второй участок осветительного устройства может содержать углубления, расположенные в разных радиальных местоположениях, для размещения упомянутой второй антенны таким образом, чтобы радиальное расстояние между второй антенной и первой антенной было регулируемым. Следовательно, связь между первой и второй антеннами может быть регулируемой.
Следовательно, варианты осуществления могут обеспечить осветительное устройство, такое как миниатюрная сменная лампа, которое, тем не менее, обеспечивает широкий пространственный диапазон беспроводной радиочастотной связи с осветительным устройством, несмотря на небольшой общий размер.
Первая антенна может быть одной из: IFA-антенны; PIFA-антенны; Yagi-антенны; и рамочной антенны. В последнем случае может быть ненужной цепь симметрирующего устройства, поскольку может требоваться только симметричный (балансный) выход.
Вторая антенна может содержать металлический компонент, имеющий протяжение не более ½ длины волны радиочастотных управляющих сигналов, передаваемых первой антенной. Варианты осуществления могут использовать радиочастотный сигнал с частотой 2,4 ГГц, так что в воздушном пространстве общая длина волны такого сигнала составляет 12,5 см. С помощью использования антенны надлежащего типа, такой как симметричная вибраторная антенна, длина второй антенны может быть укорочена в длину до ½ длины волны (6,25 см) или ¼ длины волны (3,13 см), при условии воздушного пространства без возмущений. Однако вторая антенна может быть закрыта (огорожена) вторым участком, который может быть выполнен, например, из пластмассы, которая может влиять на ее характеристики таким образом, что будут необходимы некоторые регулировки (или элементы «согласования антенн»). Например, физическая длина второй антенны может быть выполнена немного меньше чем 6,25 см или 3,13 см. Соответственно, следует понимать, что отрегулированная длина второй антенны может зависеть от типа и количества окружающего ее материала. При расположении второй антенны таким образом могут быть получены увеличенные эффективность антенны и полоса пропускания по сравнению с первой антенной. Следовательно, варианты осуществления обеспечивают возможность радиочастотной связи и, таким образом, радиочастотного управления осветительным устройством в широком диапазоне углов.
Альтернативно, перемещение второго участка относительно первого участка может быть использовано для изменения диаграммы излучения второй антенны относительно первого участка. Например, если вторая антенна является направленной антенной, такое перемещение может изменить направление основного излучения второй антенны относительно первого участка. В реальных случаях, после установки осветительного устройства, первый участок, такой как основной корпус лампы, является неподвижным, и оператор может переместить, например повернуть, второй участок для настройки направления второй антенны для установления лучшей связи с внешним беспроводным приемопередатчиком.
Варианты осуществления могут дополнительно содержать цепь управления, выполненную с возможностью управления функцией осветительного устройства согласно данным, получаемым в радиочастотном сигнале, принимаемом через первую и вторую антенны, и цепь радиочастотной связи. Например, функция может быть одной или более из: включения/ выключения, интенсивности, цвета, ширины луча и ориентации света.
Варианты осуществления могут обеспечить осветительное устройство, имеющее такой разъем питания стандартной формы для получения электрической энергии для питания источника света, как разъем питания, являющийся одним из: E27, E14, E40, B22, GU-10, GZ10, G4, GY6.35, G8.5, BA15d, B15, G53 и GU5.3. Таким образом, может быть обеспечено осветительное устройство, которое может быть сменной лампой с низким энергопотреблением для замены галогенных ламп или ламп накаливания.
Источник света может содержать по меньшей мере одно из: CF (компактного флуоресцентного) источника света, источника света с люминесцентной фольгой и светодиода (LED), такого как OLED (органический светодиод) или PolyLED (светодиодный экран), или набор светодиодов разных цветов свечения. Светодиод(ы) могут быть светодиодами любого типа, такими как светодиоды типа «перевернутого кристалла» (тонкопленочного перевернутого кристалла), типа структурированной сапфировой подложки, типа верхнего подключения/верхнего излучения, верхнего-нижнего подключения.
Секция выхода света (или область излучения света) источника света относится к области, по направлению к которой или через которую выводится (или излучается) свет от источника света. Соответственно, направление выхода света может быть обращено на вертикальное направление (например, вверх на фигурах), вдоль которого свет выводится из секции выхода света источника света. Однако следует понимать, что не весь световой поток из секции выхода света может быть выведен точно вертикально. Таким образом, следует понимать, что направление выхода света (или оптическая ось) относится к общему направлению, простирающемуся вверх, по которому свет может быть выведен из источника света и которое простирается, например, от поверхности секции выхода света источника света.
Варианты осуществления могут быть использованы в сочетании с новыми или существующими лампами. Например, один вариант осуществления может быть модернизацией обычной лампы, в то время как другой вариант осуществления может относится к встраиванию в новую лампу во время изготовления. Соответственно, один аспект изобретения может обеспечить лампу, содержащую осветительное устройство согласно одному варианту осуществления.
Варианты осуществления могут быть использованы в области автомобильного освещения, освещения стадионов, домашнего/ жилищного освещения, временного освещения и в других областях/ применениях, где желательно дистанционно управляемое освещение.
Варианты осуществления могут быть использованы в сочетании с блоком дистанционного управления для беспроводного радиочастотного управления осветительным устройством. Соответственно, один аспект изобретения может обеспечить осветительную систему, содержащую осветительное устройство согласно одному варианту осуществления и блок дистанционного управления, выполненный с возможностью передачи радиочастотного сигнала для управления по меньшей мере одним параметром осветительного устройства.
Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными из и разъяснены со ссылкой на описанные здесь ниже вариант(ы) осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Примеры согласно аспектам изобретения теперь будут подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает эскиз разреза модернизированной точечной лампы согласно одному варианту осуществления;
Фиг. 2 является изометрическим видом осветительного устройства согласно альтернативному варианту осуществления, в котором передняя крышечная деталь выполнена прозрачной, так что установленная на ней дугообразная антенна является видимой (вместе с компонентами, расположенными внутри корпуса осветительного устройства);
Фиг. 3 является изометрическим видом осветительного устройства на фиг. 2, причем его передняя крышечная деталь удалена;
Фиг. 4 является изометрическим видом передней крышечной детали осветительного устройства на фиг. 2;
Фиг. 5 показывает относительное расположение компонентов, которые находятся внутри осветительного устройства на фиг. 2;
Фиг. 6 является видом в поперечном сечении осветительного устройства на фиг. 2;
Фиг. 7 является видом сбоку осветительного устройства на фиг. 2, причем осветительное устройство оснащено соединителем питания стандарта GU 10;
Фиг. 8 является изометрическим видом осветительного устройства на фиг. 2, в котором крышечная деталь скрывает вторую антенну;
Фиг. 9 показывает измеренные диаграммы излучения для разных плоскостей лампы согласно одному варианту осуществления изобретения; и
Фиг. 10 показывает обратные потери S11 согласно одному варианту осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В первом аспекте изобретения предложена конкретная конструкция первой антенны и второй антенны в лампе, причем вторая антенна, которая устанавливает связь с внешними устройствами, расположена далеко от нагревательного элемента. Более конкретно, она обеспечивает осветительное устройство с источником света и теплорассеивающим элементом, содержащее: цепь радиочастотной связи; первую антенну, электрически соединенную с цепью радиочастотной связи и поддерживаемую первым участком осветительного устройства; и вторую антенну, выполненную с возможностью установления связи с внешними устройствами и электромагнитно связанную с первой антенной, благодаря чему вторая антенна приспособлена возбуждаться первой антенной и возбуждать первую антенну, причем вторая антенна поддерживается вторым участком осветительного устройства, причем упомянутый второй участок смещен от упомянутого теплорассеивающего элемента. Более конкретно, теплорассеивающий элемент содержит теплораспределитель 115 и теплоотводящую стенку 120, которые будут обсуждаться ниже.
Во втором аспекте изобретение обеспечивает осветительное устройство, содержащее две антенны, которые являются подвижными относительно друг друга. Одной целью является изменение электромагнитной связи между антеннами. Варианты осуществления могут иметь конкретное отношение к применениям, которые требуют радиочастотного управления осветительным устройством в широком диапазоне углов.
В нижеследующем разъяснении описания первый аспект и второй аспекты разъясняются вместе, и следует понимать, что первый и второй аспекты могут быть также независимыми новшествами.
Варианты осуществления используют концепцию обеспечения осветительного устройства с антенным устройством, подходящим для надежной передачи радиочастотных сигналов в широкой диаграмме направленности. При использовании первой и второй антенн первая антенна может быть выполнена компактной, например, для установки в пределах заданных размеров корпуса. Эта первая антенна может быть выполнена с возможностью возбуждения второй антенны (или выполнена с возможностью возбуждаться второй антенной), которая может быть выполнена большей для обеспечения увеличенных эффективности и полосы пропускания антенны и/или может быть выполнена с возможностью обеспечения улучшенной всенаправленной диаграммы излучения.
Варианты осуществления также используют концепцию поддержки первой и второй антенн на соответствующих участках осветительного устройства, которые являются подвижными друг относительно друга. При выполнении второй антенны подвижной относительно первой антенны электромагнитная связь между первой и второй антеннами может быть, например, модифицирована/изменена и настроена на оптимальное значение. Другими словами, связь между первой и второй антеннами может быть изменена при перемещении второго участка осветительного устройства (на котором обеспечена вторая антенна) относительно первого участка осветительного устройства (на котором обеспечена первая антенна).
Термин «вертикальный», используемый здесь, означает «по существу перпендикулярный» поверхности подложки. Термины «поперечный» или «горизонтальный», используемые здесь, означают «по существу параллельный» поверхности подложки. Кроме того, термины, описывающие расположение или местоположения (такие как «поверх», «снизу от», «верх», «низ» и т.д.), следует толковать в сочетании с ориентацией структур, показанных на схемах.
Схемы являются исключительно схематичными и, таким образом, следует понимать, что размеры элементов приведены не в масштабе. Соответственно, показанная толщина и/или разделение любых из слоев не должны рассматриваться как ограничивающие. Например, первый слой, показанный толще второго слоя, может быть на практике тоньше второго слоя.
Фиг. 1 показывает эскиз разреза модернизированной точечной лампы согласно одному варианту осуществления, причем модернизированная точечная лампа имеет соединитель PCN питания стандарта GU 10. Точечная лампа содержит источник LS света, включающий в себя набор светодиодов, например цветных светодиодов красного, зеленого, синего свечения. Внешняя оболочка лампы содержит первый и второй участки.
Первый участок (внешней оболочки) содержит заднюю деталь BP, сформованную из пластмассы, и среднюю деталь в виде металлического корпуса HS с ребристой внешней структурой, соединенного с теплоотводом для эффективного отвода тепла от источника LS света. Здесь металлический корпус HS выполнен из алюминия. Соединитель PCN питания проходит сквозь первый участок.
Второй участок (внешней оболочки) обеспечен в виде пластмассовой передней крышки FC и установлен с возможностью перемещения на первый участок внешней оболочки. Следовательно, пластмассовая передняя крышка FC может перемещаться (например, поворачиваться или вдвигаться/выдвигаться) относительно первого участка внешней оболочки.
Внутри внешней оболочки обеспечена цепь DRV драйвера. Цепь драйвера включает в себя инвертор сетевого напряжения, драйвер для источника LS света и дополнительный источник питания для управляющего кристалла. Источник LS света расположен на печатной плате (PCB), которая также поддерживает компоненты цепи CC управления. Печатная плата PCB установлена на металлическом корпусе HS первого участка внешней оболочки. PCB может поддерживаться металлическим теплораспределителем, показанным с помощью горизонтальной шины снизу от PCB и поверх платы DRV драйвера. Металлический теплораспределитель термически связан с теплоотводом HS. Это помогает передавать тепло от источника LS света к теплоотводу.
Полая шестиугольная смешивающая трубка МТ с отражающим и электрически проводящим материалом на ее внутренней поверхности служит для направления света от источника LS света к пластмассовому коллиматору CLM. Между коллиматором и смешивающей трубкой расположен рассеиватель DFF для дополнительного смешения цветов.
Первая радиочастотная антенна A1 установлена на печатной плате PCB. PCB является кольцеобразной, что дает возможность свету проходить таким образом от источника LS света к коллиматору CLM через отверстие в кольцеобразной PCB. В одной версии первая антенна А1 обеспечена в виде IFA-антенны, а кристалл радиочастотного приемопередатчика, микропроцессор и согласующая цепь, служащая для согласования минимального коэффициента шума и максимальной передачи энергии (например, согласование на 50 Ом), установлены на той же самой PCB. Непосредственная близость антенны А1 к металлическому теплораспределителю и теплоотводу обусловливает то, что антенна А1 имеет низкое полное сопротивление и низкий уровень излучения.
Вторая радиочастотная антенна А2 установлена на нижней стороне пластмассовой передней крышки FC, благодаря чему она приспособлена возбуждаться первой антенной А1 и возбуждать первую антенну А1.
При использовании первой А1 и второй А2 антенн первая антенна А1 спроектирована с компактными размерами для установки в пределах металлического корпуса HS первого участка внешней оболочки. Первая антенна А1 используется, чтобы возбуждать вторую антенну А2 (и чтобы возбуждаться второй антенной А2), которая больше, поскольку она не ограничена установкой в пределах металлического корпуса HS. Следовательно, могут быть обеспечены увеличенные эффективность и полоса пропускания антенн. Кроме того, вторая антенна А2 расположена для обеспечения улучшенной всенаправленной диаграммы излучения (поскольку, например, вторая антенна А2 не экранируется металлическим корпусом HS).
Пунктирная линия VP указывает на виртуальную плоскость через вторую радиочастотную антенну А2. Как можно увидеть из иллюстрации по фиг. 1, основные металлические объекты, которые обычно мешают беспроводным радиочастотным сигналам достигать второй радиочастотной антенны или покидать ее, такие как металлический корпус HS, расположены снизу от виртуальной плоскости VP через вторую радиочастотную антенну А2. Даже небольшие металлические объекты, например припой и т.д., связанные со схемами, установленными на PCB, расположены снизу от виртуальной плоскости VP через вторую радиочастотную антенну А2, поскольку предпочтительно такие схемы устанавливаются на нижней стороне PCB, в то время как элементы первой антенны А1 расположены на верхней стороне PCB.
Преимущество этой конструкции состоит в том, что деталь DRV силовой электроники экранирована от радиочастотной детали металлом в промежутке между ними. Если будет обеспечиваться связь, то коэффициент ошибок пакетов будет увеличиваться вследствие модуляции частоты переключения источника питания на схеме приемопередатчика.
Поскольку передняя крышка FC прикреплена к первому участку внешней оболочки с возможностью перемещения, а вторая радиочастотная антенна А2 установлена на передней крышке FC, вторая радиочастотная антенна А2 может быть перемещена (например, повернута) относительно первого участка внешней оболочки. Перемещение второй антенны А2 относительно первой антенны А1 модифицирует/изменяет электромагнитную связь между первой А1 и второй А2 антеннами. Другими словами, связь между первой А1 и второй А2 антеннами может быть изменена при перемещении (например, повороте) передней крышки FC (на которой установлена вторая антенна А2) относительно металлического корпуса HS и PCB (которая поддерживает первую антенну А1).
Следовательно, точечная лампа по фиг. 1 обеспечивает возможность простой, быстрой и легкой модификации (например, настройки) связи между первой А1 и второй А2 антеннами при повороте передней крышки FC относительно PCB. Такой поворот крышки может быть обеспечен вручную или с помощью электромеханического устройства (например, управляемого согласно заданным требованиям).
Следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы различные модификации и/или альтернативные компоненты. Например, первая антенна может быть одной из: IFA-антенны; PIFA-антенны; Yagi-антенны; и рамочной антенны. В последнем случае цепь симметрирующего устройства может быть ненужной, поскольку может требоваться только симметричный выход.
Источник света может содержать по меньшей мере одно из: CF (компактного флуоресцентного) источника света, источника света с люминесцентной фольгой и светодиода (LED), такого как OLED или PolyLED или набора светодиодов разных цветов свечения. Светодиод(ы) могут быть светодиодами любого типа, такими как светодиоды типа «перевернутого кристалла» (тонкопленочного перевернутого кристалла), типа структурированной сапфировой подложки, типа верхнего подключения/верхнего излучения, верхнего-нижнего подключения.
Фиг. 2-8 показывают осветительное устройство согласно другому варианту осуществления. Более конкретно: фиг. 2 является изометрическим видом осветительного устройства, в котором передняя крышечная деталь показана прозрачной, так что установленная на ней дугообразная антенна является видимой (вместе с компонентами, расположенными внутри корпуса осветительного устройства), однако в реальном случае крышечная деталь поверх второй антенны может быть непрозрачной для сокрытия второй антенны, как будет обсуждаться ниже; фиг. 3 является изометрическим видом осветительного устройства, причем его передняя крышечная деталь удалена; фиг. 4 является изометрическим видом передней крышечной детали осветительного устройства; фиг. 5 показывает относительное расположение компонентов, которые находятся внутри осветительного устройства; фиг. 6 является поперечным сечением осветительного устройства; и фиг. 7 является видом сбоку осветительного устройства по фиг. 2, причем осветительное устройство оснащено соединителем питания стандарта GU 10.
Осветительное устройство 100 содержит цепь 102 радиочастотной связи в виде PCB. Первая антенна 105 электрически соединена с цепью 102 радиочастотной связи и поддерживается первым участком осветительного устройства. Здесь первый участок содержит плоскую поддерживающую поверхность 115, которая неподвижно установлена на внутренней поверхности внешнего корпуса 118 осветительного устройства 100. Эта поддерживающая поверхность 115 может быть теплораспределителем.
Осветительное устройство 100 дополнительно содержит вторую антенну 125, электромагнитно связанную с первой антенной 105, благодаря чему вторая антенна приспособлена возбуждаться первой антенной 105 и возбуждать первую антенну 105. Вторая антенна 125 поддерживается нижней стороной передней крышечной детали 130 осветительного устройства 100 таким образом, что вторая антенна 125 расположена по вертикали поверх первой антенны 105 и находится на расстоянии от нее.
Передняя крышечная деталь 130 установлена с возможностью поворота на внешнем корпусе 118 таким образом, что она является подвижной (например, поворачиваемой) относительно внешнего корпуса 118 (и поддерживающей поверхности 115, которая поддерживает первую антенну 105). Следовательно, следует понимать, что перемещение передней крышечной детали 130 относительно внешнего корпуса 102 приводит к перемещению второй антенны 125 относительно первой антенны 105, посредством чего изменяется электромагнитная связь между первой 105 и второй 125 антеннами. Конкретно, поворот передней крышечной детали 130 относительно внешнего корпуса 102 приводит к радиальному сдвигу второй антенны 125 от первой антенны 105.
Следовательно, осветительное устройство 100 использует концепцию, которая обеспечивает возможность изменения электромагнитной связи между первой 105 и второй 125 антеннами. При поддержке первой 105 и второй 125 антенн на соответствующих участках осветительного устройства 100, которые являются подвижными относительно друг друга, вторая антенна 125 приспособлена перемещаться относительно первой антенны 105. При перемещении второго участка осветительного устройства (на котором обеспечена вторая антенна 125) относительно первого участка 110 осветительного устройства (на котором обеспечена первая антенна 105) может быть изменена связь между первой 105 и второй 125 антеннами.
В показанном варианте осуществления по фиг. 2-8 первый участок осветительного устройства содержит плоскую корпусную деталь 115, расположенную во внешнем корпусе 118 осветительного устройства 100, а второй участок осветительного устройства 100 содержит крышечную деталь 130, установленную на внешнем корпусе 118 осветительного устройства 100.
Крышечная деталь 130 установлена с возможностью поворота на корпусе, так что она может быть повернута относительно корпуса 118. Таким образом, поворот крышечной детали 130, на которой поддерживается вторая антенна 125, приводит к перемещению второй антенны 125 относительно первой антенны 105, посредством чего изменяется электромагнитная связь между первой 105 и второй 125 антеннами. Это обеспечивает возможность простой, быстрой и легкой модификации (например, настройки) связи между первой 105 и второй 125 антеннами.
На фиг. 2, вторая антенна 125 может быть отформована в крышке. Фиг. 2 показывает верхнюю плоскость крышечной детали полностью прозрачной, но следует понимать, что это сделано для более ясного отображения второй антенны 125. Участок крышечной детали, на котором размещена вторая антенна, может быть непрозрачным. А именно, вторая антенна 125 может быть также скрыта во внешней кромке крышки. Как показано на фиг. 4, крышечная деталь 130 содержит оптически пропускающую деталь 135, через которую может проходить свет от источника 140 света осветительного устройства 100. Другими словами, крышечная деталь 130 содержит прозрачную или полупрозрачную деталь 135, выполненную с возможностью обеспечения прохождения через нее света от источника света. Деталь 135 может быть, альтернативно, рассеивающей, непрозрачной, но, тем не менее, пропускающей для обеспечения возможности выхода света. Крышечная деталь 130 дополнительно имеет непрозрачную внешнюю кромку 136, окружающую пропускающую деталь 135, причем внешняя кромка 136 вмещает вторую антенну 125. Вторая антенна 125 содержит дугообразный металлический компонент 125, который выполнен с возможностью простираться вокруг значительной части (например, вокруг двух третей) периферийного края оптически пропускающей детали 135 крышечной детали 130. Внешний вид лампы с непрозрачной внешней кромкой 136 для сокрытия антенны и рассеивающей пропускающей деталью 135 показан на фиг. 8.
Более предпочтительно, внешняя кромка 136 дополнительно содержит углубления 137 и 137', расположенные в разных радиальных местоположениях для размещения второй антенны 125 таким образом, чтобы радиальное расстояние между второй антенной 125 и первой антенной 105 было регулируемым. В случае, показанном на фиг. 4, вторая антенна 125 размещается в углублении 137. Следовательно, можно понять, что крышечная деталь 130 является подобной навинчиваемой крышке с криволинейной или серповидной радиочастотной антенной 125, установленной с нижней части крышки.
Корпус 118 осветительного устройства 100 содержит боковую стенку 120 в виде чаши, содержащую теплоотводящий материал. Верхний проем чаши выполнен с возможностью сцепления с крышечной деталью 130. Поддерживающая пластина 115 размещена в середине чаши для поддержки источника(ов) 140 света и содержит теплораспределяющий материал, термически связанный с источником(ами) 140 света и боковой стенкой 120 в виде чаши. PCB 145 обеспечена на поддерживающей пластине 115 и содержит напечатанную на ней дорожку 105 в качестве упомянутой первой антенны 105.
Источник(и) 140 света ориентирован/ориентированы обращенным к крышечной детали 130 (когда она установлена на корпусе 118) и выполнен/выполнены с возможностью генерации света вдоль вертикальной оптической оси, показанной стрелкой, обозначенной «L» на фиг. 2. Таким образом, следует понимать, что вторая антенна 125 выполнена с возможностью быть поддерживаемой крышечной деталью 130 для расположения поверх виртуальной плоскости «V», построенной перпендикулярно оптической оси «L» и проходящей через первую антенну 105.
Следовательно, вторая антенна 125 расположена таким образом, чтобы она была подходящей для надежной передачи радиочастотных сигналов в широкой диаграмме направленности. Это расположение также обеспечивает возможность реализации второй антенны 125 с большими размерами, чем у первой антенны 105, например, вследствие ограничений по размерам, налагаемых на первую антенну 105, расположенную в пределах корпуса 118 осветительного устройства 100. Например, в показанном варианте осуществления вторая антенна 125 содержит металлический компонент, имеющий протяжение не более чем ½ длины волны радиочастотных управляющих сигналов, передаваемых первой антенной 105.
Более конкретно, показанный вариант осуществления использует радиочастотный сигнал с частотой 2,4 ГГц, так что в воздушном пространстве общая длина волны такого сигнала составляет 12,5 см. С помощью конструкции длина второй антенны укорачивается в длину до ½ длины волны (6,25 см) или ¼ длины волны (3,13 см), при условии воздушного пространства без возмущений. Однако, когда вторая антенна 125 закрыта пластмассой крышечной детали, то, например, будут необходимы некоторые регулировки (или элементы «согласования антенн») таким образом, чтобы физическая длина второй антенны 125 была немного короче, чем 6,25 см или 3,13 см.
Следовательно, могут быть получены увеличенные эффективность и полоса пропускания антенны по сравнению с первой антенной 105.
Дополнительно, расположение второй антенны 125 поверх первой антенной 105 также обеспечивает возможность расположения второй антенны 125 таким образом, чтобы она меньше заслонялась или экранировалась компонентами и/или корпусом 118 осветительного устройства 100. Следовательно, вторая антенна 125 может обеспечить улучшенную или оптимизированную всенаправленную диаграмму излучения.
Наконец, следует отметить, что корпус 118 осветительного устройства 100 содержит соединитель 150 питания стандартной формы. Таким образом, показанный вариант осуществления обеспечивает сменную лампу для замены галогенных точечных ламп или ламп накаливания.
Следует понимать, что варианты осуществления обеспечивают осветительное устройство, которое обеспечивает возможность широкого пространственного диапазона беспроводной радиочастотной связи с осветительным устройством, несмотря на небольшой общий размер. Такие варианты осуществления могут содержать цепь управления, выполненную с возможностью управления функцией осветительного устройства согласно данным, принимаемым в радиочастотном сигнале, получаемом через первую и вторую антенны и цепь радиочастотной связи. Например, функция может быть одной или более из: включения/выключения, интенсивности, цвета, ширины луча и ориентации света.
Варианты осуществления могут быть использованы в сочетании с новыми и существующими лампами. Например, один вариант осуществления может быть модернизацией обычной лампы, в то время как другой вариант осуществления может относиться к встраиванию в новую лампу во время изготовления. Соответственно, один аспект настоящего изобретения может обеспечить лампу, содержащую осветительное устройство согласно одному варианту осуществления.
Варианты осуществления могут быть использованы в сочетании с блоком дистанционного управления для беспроводного радиочастотного управления осветительным устройством. Соответственно, один аспект настоящего изобретения может обеспечить осветительную систему, содержащую осветительное устройство согласно одному варианту осуществления и блок дистанционного управления, выполненный с возможностью передачи радиочастотного сигнала для управления по меньшей мере одним параметром осветительного устройства.
Хотя в показанных вариантах осуществления по фиг. 2-8 поворот крышки выполняется вручную, в других вариантах осуществления он может быть выполнен с использованием электромеханического устройства (которым можно управлять, например, согласно заданным требованиям). Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления крышечная деталь 130 может быть смещаемой вверх и вниз относительно первой антенны 105 для регулировки вертикального расстояния между первой 105 и второй 125 антеннами. Следовательно, вертикальное расстояние и, таким образом, связь между первой 105 и второй 125 антеннами могут быть регулируемыми.
Второй участок осветительного устройства может содержать углубления, расположенные в разных радиальных местоположениях, для размещения упомянутой второй антенны таким образом, чтобы радиальное расстояние между второй антенной и первой антенной было регулируемым.
Могут быть использованы другие разъемы питания стандартной формы, такие как разъемы питания, являющиеся одним из: E27, E14, E40, B22, GU-10, GZ10, G4, GY6.35, G8.5, BA15d, B15, G53 и GU5.3.
Фиг. 9 показывает измеренные диаграммы излучения для разных плоскостей лампы согласно одному варианту осуществления изобретения. Общая излучаемая мощность (средняя EiRP) составляет -5,8 дБм при запитывании от радиочастотного источника, который выдает выходную мощность +4 дБм.
Фиг. 10 показывает обратные потери S11. Моделирование обратных потерь является весьма перспективным и показывает лучшее значение S11, чем целевое значение -10 дБ, по всей полосе частот сети Zigbee.
В вышеупомянутом варианте осуществления перемещение второго участка относительно первого участка предназначено, главным образом, для улучшения связи между второй антенной и первой антенной. Альтернативно, перемещение второго участка относительно первого участка может быть использовано для изменения диаграммы излучения второй антенны относительно первого участка. Например, если вторая антенна является направленной антенной, такое перемещение может изменить направление основного излучения второй антенны относительно первого участка. В реальных случаях после установки осветительного устройства первый участок, такой как основной корпус лампы, является неподвижным (закрепляется), и оператор может переместить второй участок для настройки направления второй антенны для установления лучшей связи с внешним беспроводным приемопередатчиком.
Другие варианты к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. Например, в вышеупомянутом варианте осуществления вторая антенна описана как проводящий/металлический компонент. Однако, она может быть также реализована с помощью антенны другой формы, такой как щель или апертура на проводящей поверхности, причем первая антенна возбуждает проводящий материал вокруг щели для излучения радиосигнала. Термин «антенна» охватывает любые реализации, которые могут быть использованы для излучения радиосигналов, по существу подходящих для целей беспроводной связи. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а форма единственного числа не исключает множества. Тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована с преимуществом. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны быть истолкованы в качестве ограничивающих объем. Хотя вышеописанный предпочтительный вариант осуществления детализирует блокирующее устройство, имеющее множество деформируемых участков, следует понимать, что может быть реализован единственный деформируемый участок блокирующего устройства, не выходя за рамки объема этого изобретения.
Реферат
Изобретение относится к области осветительных устройств и, более конкретно, к осветительному устройству с первой и второй антеннами, подходящими для передачи радиочастотных (РЧ) сигналов. Техническим результатом является повышение надежности передачи радиочастотных сигналов в широкой диаграмме направленности. Результат достигается тем, что осветительное устройство (100) с источником света и теплорассеивающим элементом содержит: цепь (102) радиочастотной связи; первую антенну (105), электрически соединенную с цепью радиочастотной связи и поддерживаемую первым участком (115) осветительного устройства; и вторую антенну (125), выполненную с возможностью установления связи с внешними устройствами и электромагнитно связанную с первой антенной, благодаря чему вторая антенна приспособлена возбуждаться первой антенной и возбуждать первую антенну, причем вторая антенна выполнена с возможностью установления связи с внешними устройствами и поддерживается вторым участком осветительного устройства, причем второй участок осветительного устройства является подвижным относительно первого участка осветительного устройства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.
