CN108027111A - 具有无线通信天线的照明设备 - Google Patents
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Abstract
提供了一种照明设备(1a)，该照明设备包括排气管(7a)和布置在排气管(7a)内部的无线通信天线(12a)。还提供了一种制造这种照明设备的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明设备，该照明设备通常基于固态照明(SSL)技术并且具有无线通信天线。本发明还涉及一种用于制造这种照明设备的方法。
背景技术
本领域中已知基于SSL技术的照明设备，该照明设备具有用于无线控制固态光源的天线。可以以这种方式控制例如发射光的强度和颜色。该类型的照明设备在WO2013014821A1中公开。该照明设备具有可布置在用于半导体发光元件的支撑构件内部或周围的天线。
希望找到方法将天线结合到现有照明设备的设计中而不作重大修改，使得避免对制造过程增加不必要的成本和复杂性。这里一个复杂的因素是天线的技术性能受到其在照明设备内的位置的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有无线通信天线的改进的或备选的照明设备。
根据第一方面，提供了一种照明设备，该照明设备包括布置在排气管内的排气管和无线通信天线。
“排气管”是指在制造过程中气体可通过该排气管被引入到照明设备中并且随后被密封的管。排气管通常被发现在普通照明服务(GLS)灯泡(即，常规白炽灯泡)中。在这种灯泡的制造期间，排气管允许空气从灯泡中排出，并且允许将惰性气体泵送入灯泡。基于SSL技术的现代照明设备还可以具有排气管以用于将气体引入包围固态光源的罩。气体可以通过减少固态光源的流明衰减来改善来自固态光源的热传递以及照明设备的寿命。排气管是电隔离的并且例如可以由玻璃制成。
通过将天线布置在排气管“内部”意味着天线的至少一部分在由排气管形成的内空间内部。天线可以具有布置在排气管外部的另一部分。
通过将天线放置在排气管内部，天线被很好地机械支撑，因此减少了由于终端用户粗暴操作而导致的天线移位的风险。这很重要，因为需要对天线进行适当定位以使天线最佳地操作。此外，当天线具有该位置时，很容易设计照明设备，使得天线不干扰由固态光源发射的光的光路，并且还使得诸如散热器或电子单元的其他部件与天线相距的距离，使得例如由屏蔽引起的天线性能降低的风险很小。此外，将天线放置在排气管内部是一个简单的步骤，该步骤增加了制造过程的很小的成本和复杂性。例如，可以仍然有可能使用大部分现有GLS制造线，该GLS制造线在很长一段时间上已经在成本效率和速度方面进行了优化。
根据一个实施例，天线的外部部分从排气管的敞开端突出。天线通常需要具有特定的长度，以便对特定频率的信号有最佳敏感。在某些情况下，最佳天线长度可能比排气管长，这个问题的解决方案是让天线从排气管伸出。例如取决于照明设备内部的自由空间的量，从排气管突出的天线部分可以以许多不同的方式布置。
根据一个实施例，天线的外部部分沿排气管笔直延伸。
根据一个实施例，天线的外部部分围绕排气管缠绕。
根据一个实施例，照明设备还包括支撑结构，该支撑结构在距排气管一定距离处支撑天线的外部部分。
根据一个实施例，照明设备还包括附接到排气管的管状光源载体，排气管部分地布置在管状光源载体内部。管状光源载体通过产生通过载体的对流来促进来自光源的有效热传递。换句话说，管状光源载体可能会引起热烟囱效应。应该注意的是，载体也可以改善天线的接收特性，例如带宽。更具体地说，如果天线是笔直的单极天线，则载体可以用于增加天线的末端与用作相对极(counterpole)的地平面之间的电容耦合，并且由此增加末端处的电流。换句话说，载体可以用于增加天线的末端和地之间的寄生电容。
根据一个实施例，排气管的敞开端位于管状光源载体的内部。
根据一个实施例，排气管贯穿整个管状光源载体延伸，使得排气管的敞开端在管状光源载体外部。
根据一个实施例，管状光源载体适于充当辐射器，管状光源载体的电谐振频率近似等于天线的接收频率。应该注意的是，所接收的信号通常包括一定范围的频率，并且实际上管状光源载体的谐振频率是窄的频率范围。该窄的频率范围通常以接收信号的频率范围为中心，并且比接收信号的频率范围小得多。窄频率范围例如可以是接收信号的频率范围的大约4％。可以使包含导电材料的载体在天线被配置为接收的频率处谐振。这可以改善弱信号的天线接收，因为谐振载波作为增强接收信号的次级辐射器操作。为了发生谐振，载体应该放置在天线的近场区域中，并且载体的尺寸(其高度，宽度等)应该使得载体具有匹配接收信号的频率的电谐振频率。
根据一个实施例，照明设备还包括：连接器，用于将照明设备机械地和电地连接到灯插座；光源载体，具有一个或多个固态光源；透光罩，光源载体和排气管布置在罩内部；驱动器，被配置为给所述一个或多个固态光源供电；以及控制电路，电连接到天线并且被配置为控制一个或多个固态光源。光源载体例如可以是上述的管状光源载体。
根据一个实施例，控制电路完全定位在罩内部，例如由光源载体支撑。如果控制电路完全位于罩内部，那么天线可以相对于控制电路位于连接器内部的情况下的天线的位置而颠倒放置。这可以便于排气管的闭合(因为它可以在天线不妨碍的地方闭合)并且还可以便于将控制电路电连接到固态光源。
根据一个实施例，照明设备还包括光散射层和/或波长转换层。例如，这样的层可以布置在透光罩上或固态光源上。散射层可以通过使光的强度或颜色更均匀来改善光分布。波长转换层可以用于改变由固态光源发射的光的颜色。例如，提供白光的常用技术是将非白光源与波长转换器组合。波长转换器将由光源发射的光的一些转换成这样的波长，使得转换的光和未转换的光的混合对于眼睛呈现白色或几乎白色。
根据一个实施例，照明设备是充气灯泡。
根据第二方面，提供了一种用于制造照明设备的方法，方法包括将天线布置在照明设备的排气管内部。第二方面的特征和效果类似于第一方面的特征和效果。
根据一个实施例，该方法还包括在天线和排气管之间形成气密连接。
要注意的是，本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能的组合。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了照明设备的示例的示意性分解图；以及
图2至图8示出了照明设备的另外示例的示意性截面图；以及
图9示出了用于制造照明设备的方法的一些步骤的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限制于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整，并且将本发明的范围全面地传达给本领域技术人员。
图1示出了诸如改装A60灯泡的灯泡形式的照明设备1的示例。照明设备1具有光轴OA，该光轴OA是照明设备1的中心轴。由照明设备1生成的照明在该示例中围绕光轴OA大致旋转对称。连接器2布置在照明设备1的一端。连接器2适于将照明设备1机械地和电连接到灯插座。在所示的示例中，连接器2是例如E27螺旋基座的螺旋基座，但连接器2可以不同类型的，例如卡口式灯泡安装件。连接器2通常由金属制成。
照明设备1具有透光罩3，该透光罩3的中心相对于连接器2沿着光轴OA移位。罩3可以由例如玻璃或塑料制成。在所示的示例中，罩3具有由圆头部分和圆柱形颈部分形成的类梨形状，头部分和颈部分别远离和邻近连接器2。罩3填充有气体，例如氦气或氦气和氧气的混合物。照明设备1因此是充气灯泡。在罩3的内部可以存在表面层3'。表面层3'可以是光散射层或波长转换层。光散射层的示例包括在硅酮聚合物基体中的TiO2、BaSO4或Al2O3散射颗粒的涂层。波长转换层的示例包括包含一种或多种诸如YAG、LuAG和ECAS的磷光体的涂层。
管状光源载体4(为了简洁，以下称为“载体”)以罩3内部的光轴OA为中心。在该示例中的载体4具有垂直于光轴OA的八边形截面，但是诸如六边形或圆形截面的其他截面形状是可能的。应该注意的是，照明设备1的其他实施例可以具有非管状的载体。多个固态光源5(为了简洁，以下称为光源)安装在载体4上。光源5和载体4一起形成L2结构。载体4包括用于电连接光源5的电路板，例如印刷电路板。载体4还适于作为用于光源5的散热器，允许热量从光源5有效地传递到罩3内部的围绕气体。光源5例如可以是半导体发光二极管、有机发光二极管、聚合物发光二极管或激光二极管。所有的光源5可以被配置为发射相同颜色的光，例如白光，或者不同的光源5可以被配置为发射不同颜色的光。
在载体4内部的紧固件6(有时被称为“星形件”)将载体4附接到照明设备1的排气管7。紧固件6例如可以具有与载体4中的孔匹配的突起和夹至排气管7的锁定特征。通过该布置，载体4围绕排气管7的一部分，使得排气管7部分地布置在载体4的内部空间中。排气管7沿着光轴OA延伸，该光轴OA与载体4的中心轴线重合。排气管7与芯柱元件8集成在一起，该芯柱元件8具有大于排气管7的直径。芯柱元件8和排气管7通常由玻璃制成。排气管7的一部分位于芯柱元件8的内部并且排气管7的另一部分位于芯柱元件8的外部，外部部分7'具有敞开端7”并且经由紧固件6支撑载体4。芯柱元件8具有邻近连接器2的近端部分8'和远离连接器2的远端部分8”。近端部分8'被密封到连接器2。排气管7的外部部分7'从远端部分8”沿光轴OA延伸。
接触线9被固定到芯柱元件8。可以注意到，由芯柱元件8、排气管7和接触线9组成的组件有时被称为灯泡的“芯柱”。接触线9从芯柱元件8突出并且将载体4电连接到用于为光源5供电的驱动器10。驱动器10在该示例中布置在连接器2内，但是在其他示例中可以完全布置在罩3内部，例如由载体4或紧固件6支撑。将驱动器10的一些部件与连接器2电隔离的隔离部件11可以布置在驱动器10和连接器2之间。
无线通信天线12(为了简洁，以下称为“天线”)布置在排气管7的内部，使得与载体4电隔离。在该示例中天线12是直单极天线。天线12的长度通常近似等于λ/4，其中λ是天线12被配置为接收的信号的波长。典型的天线长度约为3cm。控制电路13电连接到天线12和其上安装有光源5的电路板。控制电路13被配置为控制光源5并且通常包括微控制器和射频接收器。控制电路13在该示例中与驱动器10集成在一起，但在其他示例中可以是分离的单元。控制电路13可以由驱动器10供电。
图2示出了照明设备1a的示例，该照明设备1a类似于图1中的照明设备。天线12a延伸到敞开端7'而不从排气管7a伸出。敞开端7'位于载体4的内部。
图3示出了照明设备1b，该照明设备1b类似于图1a的中的照明设备，除了排气管7b一直延伸通过载体4的内部空间，使得敞开端7'位于载体4的外部(更精确地在它上方)之外。
图4示出了照明1c，该照明设备1c类似于图1中的照明设备，除了天线12c的一部分从排气管7c的敞开端7'伸出之外。在所示的示例中，敞开端7'在载体4内部，并且天线12c的外部部分笔直延伸到载体4的外部。当然，在另一示例中，天线12c的外部部分可以更短使得它仍然完全位于载体4内部。
图5示出了照明设备1d，该照明设备1d类似于图4中的照明设备，除了天线12d的外部部分已经向下弯曲使得沿着排气管7d的外表面笔直延伸之外。
图6示出了照明设备1e，该照明设备1e类似于图5中的照明设备，除了天线12e的外部部分围绕排气管7缠绕使得形成线圈之外。
图7示出具有支撑结构14的照明设备1f，该支撑结构14附接到排气管7f并且在距离排气管7f一段距离处支撑天线12f的外部部分。天线12f的外部部分在该示例中具有环状的形状。此外，载体4经由载体支撑件15附接到排气管7f，载体支撑件15从连接器2向上延伸并且将载体4保持在罩3内部的适当位置。
图8示出了照明设备1g，在该照明设备1g中控制电路13完全位于罩3的内部。控制电路13附接到光源载体4并且由光源载体4支撑。天线12g的外部部分电连接到控制电路13。
图9示出了用于制造诸如充气灯泡的照明设备的方法的一些步骤的流程图。该方法包括步骤S1，在该步骤S1中，将天线12布置在玻璃排气管7内部。将内部具有天线12的排气管7与玻璃芯柱元件8和接触线9一起放入适于玻璃熔融和熔合工艺的支架中。芯柱元件8的远端部分8”被加热到玻璃变粘的温度，并且排气管7被间接加热到相同的温度。热玻璃被压制，使得在芯柱元件8和排气管7之间以及在芯柱元件8和接触线9之间形成气密连接。玻璃的压制产生了通常被称为芯柱元件8上的“掐紧(pinch)”。然后允许玻璃稍微冷却，之后再次加热接触线9之间的上述掐紧的小区域，并通过将加压空气引入排气管7来产生通过上述掐紧区域的小孔，一旦芯柱8被密封到罩3上，孔使得可以将排气管7连接到灯泡的内部。然后将具有固态光源5的光源载体4安装在排气管7上并且例如通过焊接将光源载体4电连接到接触线9。整个组件被定位在玻璃罩3的内部，通过在芯柱和罩组件旋转时从外部加热玻璃而将玻璃罩3密封到芯柱元件8的近端部分8'。接下来，灯泡在有时被称为“泵送和倾斜(pumping and tipping)”的过程中被冲洗、填充和闭合。通过利用惰性气体反复冲洗来清洁罩3的内部，其中使用特殊类型的阀来控制通过排气管7的气流。填充气体凭借填充系统通过排气管3被泵送入清洁的罩3。接着，在步骤S2中，形成天线12和排气管7之间的气密连接，使得填充气体不能通过排气管7从罩3逸出。这可以通过加热在罩3和阀之间的排气管7，并且将加热的排气管7压靠在天线12上来完成。然后，例如通过“划线和折断(scoring andbreaking)”排气管7来移除位于罩3外部的排气管7的一部分。这涉及到产生一个弱点，使得可以在精确点折断排气管7。弱点例如可以通过利用金刚石刀刮擦排气管7或通过加热和挤压来局部地减小排气管7的直径来产生。天线12的一部分通常从排气管7被折断的顶端伸出。然而，如果天线12倒置安装，则可以在使得天线12之后不会从排气管7中伸出的一个点处折断排气管7。最后，将连接器2附接到罩3上，并且连接器2内部的电子器件例如通过电焊(welding)或纤焊(soldering)或凭借穿刺式(piercing)连接器或插入式(poke-in)连接器连接到接触线9和天线12。
照明设备通过将连接器2插入连接到电源的电插座来进行操作，由此驱动器10经由接触线9和载体4向光源5供电。光源5发射光，该光透射通过罩3。诸如智能电话的移动设备可以用于通过向天线12发送射频信号来控制光源5。由天线12接收的信号由控制电路13处理，该控制电路13控制光源5。取决于应用，可能会打开和关闭光源、对光源调光并且改变照明设备的颜色设置。
本领域技术人员认识到，本发明绝并不限于上文所描述的优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变型是可能的。例如，罩3的形状不限于类梨形状。其他罩形状的一些示例包括柱形、椭圆形和圆锥形。
附加地，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一仅有事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
Claims (15)
1.一种照明设备(1)，包括：
排气管(7)；和
布置在所述排气管(7)内部的无线通信天线(12)。
2.根据权利要求1所述的照明设备(1)，其中所述天线(12)的外部部分从所述排气管(7)的敞开端(7')突出。
3.根据权利要求2所述的照明设备(1)，其中所述天线(12)的所述外部部分沿着所述排气管(7)笔直延伸。
4.根据权利要求2或3所述的照明设备(1)，其中所述天线(12)的所述外部部分围绕所述排气管(7)缠绕。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的照明设备(1)，还包括支撑结构(14)，所述支撑结构在距所述排气管(7)一定距离处支撑所述天线(12)的所述外部部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，还包括：附接到所述排气管(7)的管状光源载体(4)，所述排气管(7)被部分地布置在所述管状光源载体(4)内部。
7.根据权利要求6所述的照明设备(1)，其中所述排气管(7)的敞开端(7')位于所述管状光源载体(4)的内部。
8.根据权利要求6所述的照明设备(1)，其中所述排气管(7)贯穿整个所述管状光源载体(4)延伸，使得所述排气管(7)的敞开端(7')在所述管状光源载体(4)外部。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的照明设备(1)，其中所述管状光源载体(4)适于充当辐射器，所述管状光源载体(4)的电谐振频率近似于等于所述天线(12)的接收频率。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，还包括：
连接器(2)，用于将所述照明设备(1)机械和电连接到灯插座；
光源载体(4)，具有一个或多个固态光源(5)；
透光罩(3)，所述光源载体(4)和所述排气管(7)被布置在所述罩(3)内部；
驱动器(10)，被配置为给所述一个或多个固态光源(5)供电；以及
控制电路(13)，电连接到所述天线(12)并且被配置为控制所述一个或多个固态光源(5)。
11.根据权利要求10所述的照明设备(1)，其中所述控制电路(13)完全位于所述罩(3)内部。
12.根据权利要求10或11所述的照明设备(1)，还包括光散射层和波长转换层中的至少一个。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中所述照明设备(1)是充气灯泡。
14.一种用于制造照明设备(1)的方法，包括：
在所述照明设备(1)的排气管(7)内部设置天线(12)。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
形成所述天线(12)和所述排气管(7)之间的气密连接。
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