CN104950303A - 聚光灯led模块和灯模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚光灯LED模块，即SLE(1)和具有至少一个LED的灯模块。所述SLE包括发光表面(2)和围绕发光表面(2)的反射器(3)或反射器连接件。所述SLE(1)还包括用于雷达运动感测的集成天线(4a，4b)。因此实现了一种包括至少一个LED和基于雷达的运动传感器的灯模块。基于雷达的运动传感器的覆盖范围基本上对应于灯模块的光覆盖范围。

Description

聚光灯LED模块和灯模块
技术领域
本发明涉及一种聚光灯LED模块(SLE)以及包括至少一个LED的灯模块。具体来说，SLE模块和灯模块均具有雷达运动感测能力。
背景技术
通过雷达技术的运动感测(如多普勒或飞行时间)在现有技术中是已知的。通常情况下，专用的雷达传感器安装在待检测运动的环境中的适当选择的位置。雷达传感器通常具有全向辐射模式，并且可以通过墙壁、窗户和家具感测。现有技术中还已知的是，只要检测到运动，则使用雷达传感器开启一定区域的灯，并且在一定时间后关闭所述灯，在此一定时间内不再检测到相关的运动。
现有技术已知的雷达运动感测技术的一个缺点在于，雷达传感器的辐射模式不能与待监控区域的形状良好地匹配。这种不匹配可能导致雷达传感器的误触发，特别是当运动物体在感测区域内但在所关注的实际区域之外时。另一个缺点在于，雷达传感器所覆盖的面积通常是相当大的，这限制了有效省电的可能性。此外，雷达传感器需要独立于例如灯模块进行安装和启动，因此需要额外的布线和安装专业知识(例如，所需布线包括连接到干线，并且所需安装包括雷达传感器的定位和定向)。
发明内容
鉴于上述缺点，本发明的目的是改进现有技术。具体来说，本发明的目的在于消除对外部运动传感器和相关安装复杂性的需求。本发明的目的在于使运动传感器感测到的区域尽可能相似于被照明的区域。本发明的目的还在于通过仅点亮根据检测到的运动来提供有用光的灯的方式而更精确地控制电力消耗。
本发明的上述目的通过本发明的第一方面所提供的解决方案来实现。本发明的有利实施方式在本发明的其它方面进一步限定。具体来说，分别根据所要保护的聚光灯LED模块和灯模块，通过将适当设计的天线集成到相应模块而给出上述问题的解决方案。
本发明涉及SLE，该SLE包括具有至少一个LED的发光表面、围绕该发光表面的反射器或反射器连接件，以及用于雷达运动感测的集成天线。
该集成天线消除了对外部雷达传感器的需求。因此，现有技术中通过雷达技术来进行运动感测所需的安装复杂性能够大幅度降低。此外，通过在SLE中集成天线和发光表面，误触发该运动传感器的可能性减小，因为由雷达运动传感器监控的区域与被照明区域更紧密地匹配。这是因为集成天线的辐射图案优选极其类似于发光表面的照明图案。本发明的SLE使得更加省电，并且尤其能够确保在具有多个SLE的系统中只有那些与感测到的运动相对应的SLE被启用。
优选地，所述集成天线和其余的SLE机械式地集成在一起，使得它们不能被分离。例如，所述集成天线可被焊接或旋拧至所述SLE。优选地，所述至少一个LED和所述集成天线连接到为所述SLE供电的同一电源端子。
有利地，集成天线和发光表面设置在同一印刷电路板(PCB)上。
集成天线可以由PCB上的铜迹线即由微带线来提供。
有利地，反射器或反射器连接件围绕集成天线。
由此，发光表面的照明图案能够更好地与集成天线的辐射图案相匹配。
有利地，该集成天线优选地经由微带线与雷达电子装置连接或与用于连接雷达电子装置的连接器连接。
优选地，所述SLE的至少一个LED借此使用与雷达电子装置相同的电源端子供电。例如，可以使用交流/直流转换器为雷达电子装置直流供电，该交流/直流转换器同样被用于所述至少一个LED。另选地，向雷达电子装置提供来自交流端子的交流电压，并且该雷达电子装置具有自己的交流/直流转换器。
有利地，该集成天线是单极天线。
构建单极天线是简单和廉价的。例如，单极天线可以是从例如SLE的PCB的表面或发光表面突出的单条线。单极天线优选为棒状。
有利地，所述单极天线的长度为雷达运动感测所用的波长的约1/8至1，优选为约1/4。
该波长由雷达电子装置的操作频率确定。因此，雷达运动感测能够更有效地进行。
有利地，该单极天线位于发光表面中心或邻近所述发光表面的外周放置。
换句话说，单极天线可被放置在发光表面的中心或者可被放置在发光表面的紧外侧。当单极天线被放置在发光表面的中心时，所述集成天线的辐射图案可与发光表面的照明图案最密切地匹配。如果单极天线被放置在发光表面的紧外侧，所述图案之间也能实现良好的匹配，但SLE的光输出受单极天线的影响较少。
优选地，就一区域的覆盖范围而言，所述发光表面的照明图案与所述集成天线的辐射图案的差优选小于20％，更优选小于10％，甚至更优选小于5％，并且甚至更优选小于2％。
有利地，该集成天线为贴片天线，优选通过至少一个微带线来实现。
例如，微带线可由设置在PCB的一侧上的铜迹线来实现，而另一侧设置有接地或者连接到地面。微带线是廉价的传输线，该传输线在例如FR4(或另一电介质)PCB中能容易被实现。因此，微带线能够提供十分廉价的平面天线。贴片天线例如可以是简单的矩形贴片天线，或者可以是更复杂的天线阵列。
有利地，该集成天线是环形天线。
环形天线优选由具有圆形形状并在其中部具有孔的至少一个铜迹线实现。这种环形天线非常适合于围绕SLE的发光表面。
有利地，该环形天线围绕所述发光表面。
有利地，该环形天线沿该环形天线的整个内圆周连接至接地面。
连接至接地面能防止光耦合到PCB中。
有利地，该环形天线的内径比发光表面的直径大出约0至10毫米，优选大出不到约5毫米。
换言之，环形天线与发光表面之间设有间隙。然而，该间隙优选被制造地尽可能小。
有利地，该环形天线的宽度为约1至12毫米，优选约4至9毫米。
环形天线与接地面之间的距离优选为约0.1至1.5毫米，更优选为约0.25到1毫米。
有利地，该环形天线包括改变其环形形状的元件。
这意味着在正常环状的环形天线中，可设置稍微改变环形形状的附加元件，以便改善天线的带宽，以便使该天线的谐振属性与雷达运动感测的操作频率相匹配。
本发明还涉及灯模块，该灯模块包括至少一个LED和基于雷达的运动传感器，其中，所述基于雷达的运动传感器的覆盖范围基本上对应于灯模块的光覆盖范围。
尤其是，运动传感器的覆盖范围与灯模块的光覆盖范围之差优选小于20％，更优选小于10％，甚至更优选小于5％。
利用本发明的灯模块能够使雷达传感器的辐射图案与灯模块的照明图案相匹配。而上述的与SLE相同的优点因此得以实现。
附图说明
下面将结合附图对本发明进行更详细地说明。
图1至图8示出了根据本发明的实施方式的SLE。
具体实施方式
图1示出了SLE 1，它包括发光表面2，而发光表面2又包括至少一个LED。所述至少一个LED能够完全形成发光表面2，或者能够包含在发光表面2内。发光表面2优选为圆形。该至少一个LED优选为发白光的LED。例如，所述至少一个LED可以是设有合适的磷光涂层的蓝色LED以通过混光产生白光，或者可以是红色、蓝色和绿色三个LED以混合出白光。特别地，发光表面2可以由设置在一个或多个LED上方的透明罩来实现，其中该透明罩可附加地设置有磷光颗粒，以转换由所述一个或多个LED发射的光的波长。发光表面2的整体优选呈现均匀发光表面，更优选为呈现发白光的表面。
图1的SLE 1还包括围绕发光表面2的反射器3或反射器连接件。具体地，在图1中示出了反射器3的覆盖区。反射器3的覆盖区可以指示由优选金属制的反射器3的基部覆盖的SLE 1的表面。反射器3的覆盖区还可以指示反射器连接件(例如，可供反射器3附接的槽或其它附接装置)的形状。反射器3能够有助于成形从发光表面2发射的光。
图1的SLE 1还包括用于雷达运动感测的集成天线4a、4b。在图1中集成天线具体是单极天线4a。单极天线4a优选与发光表面2设置在同一PCB 7上。单极天线4a进一步优选由反射器3或反射器连接件围绕，即由反射器3的覆盖区围绕。由此，反射器3也能够有助于成形从雷达传感器辐射出的光束。
在图1中单极天线4a经由微带线5连接到SMA连接器。SMA连接器是连接器的一个示例，也可以应用其他连接器，例如同轴电缆连接器。因此，对于图1的SLE来说，雷达运动感测所需的雷达电子装置可以是能够通过SMA连接器6连接到单极天线4a的外部设备。
在图1中，反射器3的覆盖区和发光表面2之间存在间隙8。此外，在图1中，单极天线4a优选直接设置在发光表面2的周边，但也可设置在间隙8中的任何位置。单极天线4a离发光表面2距离越近，发光表面2的照明图案和单极天线4a的辐射图案的匹配越紧密。如果辐射图案是对称的，并且对准照明图案，那么就能提高辐射效率并减少发射图案中的扭曲。
图2示出了另一SLE 1，其与图1所示的SLE 1相同，所不同的是单极天线4a经由微带线5直接与和SLE 1集成在一起的雷达电子装置连接。雷达电子装置9可以是焊接在SLE 1的PCB 7上的SMD封装。因此，SLE自身能进行雷达运动感测。
图3示出另一SLE 1，它类似于图1所示的SLE 1，所不同的是单极天线4a现在设置在发光表面2的中心。由此，发光表面2的照明图案和单极天线4a的辐射图案能够最密切地匹配。
图4示出另一SLE 1，它类似于图3所示的SLE 1，所不同的是如图2所示，雷达电子装置9与SLE 1集成在一起。
图5示出了根据图1至图4之一所示的SLE 1的侧视图。发光表面2设置在PCB7上，并且包括至少一个LED 2a。在此情况下，在发光表面2内示出了四个LED 2a。LED 2a可由扩散板覆盖，该扩散板可任选地包含磷光颗粒，以使发光表面2从上方看是均匀发光光源，优选为白光源。
围绕发光表面2的是反射器3，该反射器3既可以是SLE 1的一部分，也可以经由反射器连接件连接到SLE 1。优选的是，反射器3由金属制成，使得雷达波和光二者都可被反射，以便被导向。因此反射器3有助于发光表面2的照明图案与单极天线4a的辐射图案的匹配。
单极天线4a优选垂直于PCB上的发光表面2，并且突出长度约为波长的1/8至1，更优选为波长的1/4，所述波长被用于雷达运动感测，即所述波长是在雷达电子装置的操作频率处得到的波长。
图6示出了另一SLE 1，它类似于图1所示的SLE 1，所不同的是在图1中所示的单极天线4a被替换为环形天线4b。环形天线4b优选由围绕所述发光表面2的一个或多个铜迹线来实现。环形天线4b经由微带线5附接到SMA连接器6。
该环形天线4b可以接触发光表面2。然而，优选地，该环形天线4b的内径比所述发光表面的直径大0至10毫米，优选不到5毫米。环形天线4b的宽度优选为1毫米至12毫米，更优选为4毫米至9毫米。环形天线4b优选进一步连接到接地面，更优选地沿其整个内侧连接到接地面，并优选距离接地面0.1毫米至1.4毫米，更优选0.25毫米至1毫米。
图7示出另一SLE 1，它类似于图6所示的SLE 1，不同之处在于该环形天线4b经由微带线5连接到和SLE 1集成在一起的雷达电子装置9。如上所述，雷达电子装置9可以被设置为焊接到SLE 1的PCB 7上的SMD封装。
图8示出了根据图6和图7之一的SLE 1的侧视图。类似于图5，示出了PCB 7、包括至少一个LED 2a的发光表面2和反射器3。在图8中，环形天线4b围绕发光表面2。同样的，该环形天线4b的辐射图案以及发光表面2的照明图案被反射器3影响和成形。
因此，上述图1至图8大体示出了基于灯模块的不同的LED，所述灯模块结合有基于雷达的运动传感器。对于所有灯模块来说，运动传感器的覆盖范围基本上对应于基于LED的灯模块的光覆盖范围。基于雷达的运动传感器的覆盖范围与光覆盖范围之差优选小于20％，更优选小于10％，甚至更优选小于5％，甚至更优选小于2％。
在替代实施方式中，可以应用其他类型的天线。代替单极天线或贴片天线，也可以使用不同的类型例如芯片天线，例如SMD天线。
总之，本发明提出了一种SLE 1和灯模块，它们分别具有用于雷达运动传感器的集成天线。本发明从而实现了运动传感器的辐射图案与相应模块的光源之间的良好匹配。尤其是，集成天线4a、4b在反射器3内侧的位置使得能够将反射器3还用作雷达传感器的波束成形器。也能够保证运动传感器前面没有金属障碍物，否则就会阻止运动传感器的正常检测运动。
本发明具体实现了运动传感器更简单的安装。尤其是，本发明提出了使聚光灯模块和灯模块各自具有运动感测能力的自包含解决方案。此外，运动感测被区域化，即对被照明区域中的运动具有高灵敏度，但对于被照明区域之外的运动灵敏度低。因此，不易发生误触发，并允许独立操作而无需任何附加的配置。

Claims (15)

1.一种聚光灯LED模块(1)，该聚光灯LED模块包括：
发光表面(2)，该发光表面包括至少一个LED；
反射器(3)或反射器连接件，所述发射器或反射器连接件围绕所述发光表面(2)；以及
集成天线(4a，4b)，该集成天线用于雷达运动感测。
2.根据权利要求1所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述集成天线和所述发光表面(2)被设置在同一印刷电路板(7)上。
3.根据权利要求1或2所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述反射器(3)或反射器连接件围绕所述集成天线(4a，4b)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述集成天线(4a，4b)优选经由微带线(5)与雷达电子装置(9)连接或与用于连接雷达电子装置的连接器(6)连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述集成天线(4a，4b)是单极天线(4a)。
6.根据权利要求5所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述单极天线(4a)的长度为雷达运动感测所用的波长的约1/8至1，优选约1/4。
7.根据权利要求5或6所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述单极天线(4a)位于所述发光表面(2)的中心或邻近所述发光表面(2)的外周放置。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述集成天线(4a，4b)是贴片天线，优选由至少一条微带线来实现。
9.根据权利要求8所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述集成天线(4a，4b)是环形天线(4b)。
10.根据权利要求9所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述环形天线(4b)围绕所述发光表面(2)。
11.根据权利要求9或10所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述环形天线(4b)沿着该环形天线的整个内圆周连接到接地面。
12.根据权利要求10或11所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述环形天线(4b)的内径比所述发光表面(2)的直径大出约0至10毫米，优选大出不到约5毫米。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述环形天线(4b)的宽度为约1毫米至12毫米，优选约4毫米至9毫米。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的聚光灯LED模块(1)，其中所述环形天线(4b)包括改变该环形天线(4b)的环形形状的元件。
15.一种灯模块，该灯模块包括：
至少一个LED；
基于雷达的运动传感器；并且
其中所述基于雷达的运动传感器的覆盖范围基本对应于所述灯模块的光覆盖范围。
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