CN108140939B - 具有无线通信天线的照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种照明装置(1、1a),其包括:外壳(3);载体(4),所述载体(4)布置在外壳(3)内并且具有安装在所述载体(4)上的固态光源(5);与所述载体(4)间隔开的驱动器电路(10);至少一个电力线(9),所述至少一个电力线(9)连接所述固态光源(5)和所述驱动器电路(10);以及无线通信电路(13),所述无线通信电路(13)用于接收控制信号并且用于在操作期间控制来自所述固态光源(5)的光输出。所述无线通信电路(13)连接到所述至少一个电力线(9),以使用所述至少一个电力线(9)作为无线通信天线。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有无线通信天线的照明装置。
背景技术
基于固态照明(SSL)技术的具有用于固态光源的无线控制的天线的照明装置在本领域中是已知的。例如可以以这种方式控制发射的光的强度和颜色。这种类型的照明装置在WO 2013014821A1中公开。该照明装置具有可以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装置的设计中而不作重大改动,从而避免了对生产过程增加不必要的成本和复杂性。
GB 2468612公开了一种车载贴片天线设备。该设备具有布置在衬底上的接地导体。定位了天线元件。
US 2006/241816公开了一种用于街道照明系统的灯具,所述灯具有网络元件,该网络元件布置在用于将灯与灯插座电连接或机械连接的安装件内部。该网络元件与另一个灯的网络元件无线通信。
US2008/266834公开了一种用于例如高强度放电型荧光灯的无线控制的装置,其具有控制接口,该控制接口与用作灯的无线控制的天线的电极耦合。
GB 481950公开了一种用于将电流从交流电源供应到诸如灯的负载装置的布置。灯包括射频接收器或发射器,并且电源通过位于天线杆的基部的单独的变压器耦合到所述导体。
US2064465公开了一种天线系统,其具有间隔开的两个竖直的辐射天线以及与耦合至所述两个天线的供电电路的高频设备连接的屏蔽水平馈电线,其中屏蔽水平馈电线在所述两个天线之间延伸并耦合到所述两个天线。
US 2013/136454公开了一种用于安装在墙壁上的照明装置的LED光源,其具有连接到基座的光学元件,并且该光学元件设置成覆盖收发器模块的天线单元、支撑框架和光源板。
发明内容
本发明的目的是改进现有技术,解决至少一些上述问题,并提供具有无线通信天线的改进的或替代的照明装置。这些和其他目的通过根据所附权利要求的照明装置而实现。
根据本发明的第一方面,提供了一种照明装置,其包括:外壳;载体,其布置在外壳内并且具有安装在载体上的固态光源;与载体间隔开的驱动器电路;至少一个电力线,其连接固态光源和驱动器电路;以及无线通信电路,其接收用于在操作期间控制来自固态光源的光输出的控制信号。无线通信电路连接到所述至少一个电力线,以使用所述至少一个电力线作为无线通信天线。
本发明基于以下认知:照明装置的至少一个电力线可以被用作无线通信天线,并且无线信号可以通过将无线信号叠加在由照明装置中的电力线携载的直流电上而被接收或发射。由此,所述至少一个电力线提供附加功能,并且具有无线通信的照明装置的成本可以降低。天线不占用基板(例如,载体)上的任何空间,并且基板材料的使用可以减少。无线通信的引入通常需要相当多的空间用于电子部件,特别是天线。本发明提供了一种使用已经存在的部件的解决方案,这意味着不需要额外的空间。因此,通过用至少一个电力线形成天线所实现的对基板或基板空间的减少的需求可以减少在外壳内挥发性有机化合物(VOC)的脱气和水分释放问题。外壳内挥发性有机化合物脱气量的减少意味着需要更少的氧气来防止固态光源的劣化。外壳内水分释放量的减少意味着固态光源劣化的风险较小。此外,由所述至少一个电力线形成的天线没有被金属部分屏蔽(例如被包围),并可能有良好的接收性。天线的接收特性可以通过配置天线长度来调整。
在至少一个示例性实施例中,所述至少一个电力线具有布置在所述固态光源和所述驱动器电路之间的天线部分,并且所述天线部分串联连接在所述无线通信电路和所述固态光源之间。可替代地,天线部分可以串联连接在无线通信电路和驱动器电路之间。因此,天线部分和/或无线通信电路的位置可以适应于例如不同类型的照明装置的设计或有限的空间。
在至少一个示例性实施例中,照明装置包括两个电力线,并且无线通信电路连接到这两个电力线。由此,这两个电力线可以被用作偶极无线通信天线。
在至少一个示例性实施例中,所述至少一个电力线可以通过将附接到载体的载体线连接至附接到外壳的杆接线而形成。因此,电力线可以在组装期间通过使载体线和杆接线彼此接触而形成。载体线也可以被称为L2线。杆接线也可以被称为外壳线或排气线。载体线和杆接线可以通过例如焊接彼此附接。
在至少一个示例性实施例中,照明装置还包括串联连接在天线部分和驱动器电路之间的第一射频扼流器以及串联连接在天线部分和固态光源之间的第二射频扼流器。第一射频扼流器和第二射频扼流器可以高效地界定所述至少一个电力线的哪个部分被用作天线部分。此外,射频扼流器防止或至少最小化了到达固态光源和驱动器电路的交流电功率。
在至少一个示例性实施例中,照明装置还包括串联连接在所述至少一个电力线和无线通信电路之间的直流扼流器。直流扼流器防止或至少最小化了从所述至少一个电力线到达无线通信电路的更精密电路的直流电功率的量。应该注意的是,无线通信电路仍然可以由驱动器电路驱动,例如通过附加的馈线而不是通过与所述至少一个电力线的连接来驱动。
在至少一个示例性实施例中,所述至少一个电力线的长度被配置为对应于照明装置将接收控制信号时的特定频率。因此,所述至少一个电力线可以更高效地接收控制信号。可以在组装时以预定的长度提供电力线,或者可以通过切割所述至少一个电力线来配置电力线的长度。
在至少一个示例性实施例中,照明装置还包括布置在外壳内部的排气管,载体可以是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。“排气管”是指在生产期间气体可以通过其被引入到照明装置中并且之后被密封的管。排气管通常发现于普通照明服务(GLS)灯泡,即常规白炽灯泡中。在生产这种灯泡的过程中,排气管允许从灯泡中排出空气,并将惰性气体泵入灯泡中。基于SSL技术的现代照明装置还可以具有用于将气体引入封装固态光源的外壳中的排气管。气体可以通过减少固态光源的流明衰减来改善从固态光源的热传递以及照明装置的寿命。排气管是电隔离的并且可以例如由玻璃制成。管状光源载体通过产生通过载体的对流来促进从光源的高效热传递。换句话说,管状光源载体在流体循环通过管状光源载体时可能产生热烟囱效应。
在至少一个示例性实施例中,无线通信电路被布置在载体上。换句话说,无线通信电路可完全定位在外壳内,由光源载体支撑。因此,无线通信电路不需要单独的载体。此外,这可以便于例如经由载体将无线通信电路电连接到固态光源。可替代地,无线通信电路可以布置在外壳的外部。这意味着更少的电子元件需要放置在外壳内的大气中,这可以减少VOC的脱气量和外壳中的水分量。
在至少一个示例性实施例中,所述至少一个电力线和无线通信电路被配置为以射频接收无线信号。射频是3kHz和300GHz之间的电磁频率。本发明通常涉及1MHZ和10GHz之间的射频。
在至少一个示例性实施例中,照明装置包括用于将照明装置机械地和电气地连接到灯插座的连接器。
在至少一个示例性实施例中,照明装置是充气灯泡。
通常,权利要求中使用的所有术语根据它们在技术领域中的普通含义来解释,除非在此另有明确定义。所有对“一/一个/该[元件、装置、部件、器件、步骤等]”的表述应被开放地解释为指代所述元件、装置、部件、器件、步骤等的至少一个实例,除非另有明确说明。
应当注意的是,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
现在将参照示出本发明的一个或多个实施例的附图来更详细地描述本发明的这个和其他方面。
图1是根据本发明的至少一个实施例的照明装置的分解透视图;
图2是根据本发明的至少一个实施例的照明装置的横截面示意图;
图3是根据本发明的至少一个实施例的照明装置的横截面示意图;
图4a至4d是根据本发明的不同实施例的照明装置的电路图的示意图。
具体实施方式
在本详细描述中,参考示出根据本发明的各种实施例的照明装置的示意图来主要讨论根据本发明的照明装置的示例性实施例。应该注意的是,这绝不是限制本发明的范围,本发明的范围也可应用于其他情况,例如具有不同于附图中所示的实施例的其他类型或变型的照明装置或部件。此外,关于本发明的实施例提及的特定部件并不意味着这些部件不能有利地与本发明的其他实施例一起使用。现在将参考附图描述本发明,其中首先将关注结构,其次是功能。在整个说明书中,相同的参考字符指代相同的元件
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于在此阐述的实施例;相反,提供这些实施例是为了彻底和完整,并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。
图1至图3是照明装置1、1a的示意图,以便解释根据本发明的不同实施例的照明装置的结构元件和部件。
图4a至4d是根据本发明的不同实施例的照明装置的电路图的示意图。通常在图4a至4d中为了简洁起见仅示出三个串联连接的光源5。当然可能的是,在载体4上仅安装有一个或两个或多于三个光源5。同样,光源5可以另外地或替代地以任何合适的方式并联和/或串联连接。无线通信电路13被布置为控制从光源5的光输出,但这对这个功能在图4a至4d中没有明确示出连接,因为存在许多可能的解决方案。例如,无线通信电路13可以控制驱动器电路10或者可以连接到光源5以用于直接控制。
图1示出了灯泡形式的照明装置1的示例,例如改装的A60灯泡。照明装置1具有作为照明装置1的中心轴线的光轴OA。由照明装置1产生的照明在该示例中围绕光轴OA大致旋转对称。连接器2布置在照明装置1的一端。连接器2适于将照明装置1机械地和电气地连接到灯插座。在所示的示例中,连接器2是螺纹灯座,例如E27螺纹灯座,但连接器2可以是不同类型的,例如卡口式灯泡安装座。连接器2通常由金属制成。
照明装置1具有透光外壳3,外壳3的中心相对于连接器2沿着光轴OA移位。外壳3例如可以由玻璃或塑料制成。在所示的示例中,外壳3具有由圆形头部和圆柱形颈部形成的梨形形状,其中头部和颈部分别位于连接器2的远侧和近侧。外壳3填充有气体,例如氦气,或氦气和氧气的混合物。照明装置1因此是充气灯泡。可选地,在外壳3的内侧上可以存在表面层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具有硅树脂聚合物基体中的TiO2、BaSO4或Al2O3散射颗粒的涂层。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一些光转换成这样的波长,该波长使得转换的光和未转换的光的混合对于眼睛呈白色或几乎白色。波长转换层的示例包括包含一种或多种磷光体(例如YAG、LuAG和ECAS)的涂层。
管状光源载体4(为了简洁起见,以下简称为“载体”)在外壳3内以光轴OA为中心。本示例中的载体4具有与光轴OA垂直的八边形横截面,但是其他横截面形状例如六边形或圆形横截面的形状是可能的。应该注意的是,照明装置1的其他实施例可以具有非管状的载体。多个固态光源5(为了简洁起见,以下简称为“光源”)被安装在载体4上。来自光源5的光的主方向是径向向外,朝向外壳3。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包括两个载体线9a。载体线9a用于将载体4以及因此光源5连接到在使用中驱动光源5的电源。载体4还可以适于作为用于光源5的散热器,允许热量从光源5高效地传递到外壳3内部的周围气体。光源5可以例如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附接到照明装置1的排气管7。紧固件6可以例如具有与载体4中的孔匹配的突起和夹紧至排气管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,光轴OA与载体4的中心轴线重合。排气管7与直径大于排气管7的杆元件8集成在一起。杆元件8和排气管7通常由玻璃制成。排气管7的一部分位于杆元件8的内部并且排气管7的另一部分位于杆元件8的外部,其中外侧部分7′具有开口端7″并且经由紧固件6支撑载体4。杆元件8具有邻近连接器2的近侧部分8′和远离连接器2的远侧部分8″。近侧部分8′被密封到连接器2上。排气管7的外侧部分7′沿着光轴OA从远侧部分8″延伸。
两个杆接线9b固定到杆元件8。接触线9b也可以被称为接触线或外壳线。可以注意到,由杆元件8、排气管7和杆接线9b组成的组件有时被称为灯泡的“杆”。杆接线9b从杆元件8突出并且经由载体线9a将载体4电连接到驱动器电路10,以在照明装置1完全组装时为光源5供电。因此,杆接线9b成形为使得当杆8插入到外壳中时,杆接线9b接触载体线9a。因此,杆接线9b可以具有弯曲或弯折的形状,如图1所示。杆接线9b和载体线9a可以进一步彼此固定,例如通过焊接而固定。机械和电气连接的杆接线9b和载体线9a由此形成电力线9,电力线9将驱动器电路10电连接到载体4和光源5。固态光源5通常由DC电流驱动,并且在操作期间驱动器电路10因此通过电力线9中的一个电力线供应DC电流,并且电力线9中的另一个电力线被用作“返回”线。因此,驱动器电路10通常将市电中存在的AC电流转换成适用于光源5的DC电流。驱动器电路10在本示例中布置在连接器2内,但在其他示例中可以完全布置在外壳3内,例如由载体4或紧固件6支撑。将驱动器10的一些部分与连接器2电隔离的隔离部分11可以布置在驱动器10和连接器2之间。
无线通信电路13布置在连接器2内部。无线通信电路13在完全组装时电连接到至少一个杆接线9b,并且因此电连接到至少一个载体线9a。无线通信电路13被配置为利用电力线9中的至少一个作为单极天线来接收控制信号,然后控制光源5。电力线9因此也可以被称为天线9。因此,无线通信电路13通常包括微控制器和射频接收器。在本示例中,无线通信电路13与驱动器电路10集成在一起,但是在其他示例中可以是独立单元。控制电路13可以由驱动器10供电。天线9的长度通常近似等于天线9所接收的控制信号的波长的四分之一或波长的一半。典型的天线长度约为3厘米或6厘米。
在一个替代实施例中,无线通信电路13连接到两个杆接线9b并因此连接到两个载体线9a。无线通信电路13然后将两个电力线9用作天线,例如作为偶极天线。
在使用中,通过将连接器2插入连接到电源的电插座中来使照明装置1工作,由此驱动器10经由电力线9和载体4向光源5供电。光源5发出透射通过外壳3的光。诸如智能电话的移动设备可以用于通过向由杆接线9b和载体线9a形成的天线9发送射频信号来控制光源5。天线9接收的信号由控制光源5的无线通信电路13处理。取决于应用,例如可以打开和关闭光源以对光源进行调光并改变照明装置的颜色设置。当然也可以设想,无线通信电路13通过控制驱动器电路10间接地控制光源5。
图4a示出了图1所示的照明装置1的示意性电路图,其中电力线9中的一个被用作单极无线通信天线。驱动器电路10经由串联连接的在朝向光源5的电力线9之前的射频扼流器15和在电力线9之后的射频扼流器14连接到载体4并且因此连接到光源5。因此,防止了电力线9上的射频信号例如AC信号干扰或损害驱动器电路10或光源5。无线通信电路13串联连接在驱动器电路10和电力线9之间。无线通信电路13经由馈电线131连接到驱动器电路10,以用于向无线通信电路13提供电力。无线通信电路13经由变压器17和直流扼流器16串联连接到电力线9。变压器17可以增加从电力线9接收到的信号的电压并且将它们电联接到无线通信电路13。应当注意的是,变压器17是可选的。直流扼流器16防止从驱动器电路馈送到光源5的直流电干扰或损害无线通信电路13的精密电路。在这方面,应该注意的是,变压器17也使无线通信电路13与电力线9电流地隔离。
射频扼流器14、15可以是任何类型的合适的电感器。直流扼流器16可以是任何类型的合适的电容器。
图2示出了照明装置1a的示例,其类似于图1中的照明装置,不同之处在于无线通信电路13替代地布置在外壳3内的载体4上。
图4b示出了图2中所示的照明装置1a的示意性电路图,其中电力线9中的一个被用作单极无线通信天线。与图4a所示的电路图的不同之处在于无线通信电路13、射频扼流器14、直流扼流器16和变压器17布置在外壳3内的载体上。无线通信电路13串联地连接在电力线9与光源5之间。
图4c和4d示出了图1所示的照明装置1的替代示意性电路图,其中两个电源线9例如被用作偶极无线通信天线。无线通信电路13经由直流扼流器16连接到每个电力线9,并且用作无线天线的电力线9的部分以如针对图4a关于射频扼流器14、15所述的相同的方式界定。在图4c中,无线通信电路13被布置在照明装置的连接器中,而在图4d中,无线通信电路13被布置在载体4上。
应该指出的是,当然也可以以与图4a和4b所示相同的方式选择性地增加变压器,例如在每个电力线9和无线通信电路13之间增加变压器。
对于图4c和4d中所示的实施例,每个电力线9可以可选地不同地使用,例如,作为针对不同频率配置的无线通信天线。
图3示出了与图1和图2中类似的照明装置的横截面。天线9的长度可以通过切割杆接线9b来配置,使得通过切割由箭头C指示的下端而提供合适的天线长度。例如,典型的天线长度约为3厘米或6厘米。顺带提及,应该注意的是,所形成的两个天线9可以具有不同的长度,使得它们针对不同的射频被配置或调谐。无线通信电路13因此可以连接到两个天线9并且将天线9用于不同的频率。
以下描述用于制造诸如充气灯泡的照明装置的示例性方法。该方法包括将排气管7与玻璃杆元件8和杆接线9b一起放入适合于玻璃熔融和熔合处理的保持器中的步骤。杆元件8的远侧部分8″被加热到玻璃变粘的温度,并且排气管7被间接地加热到相同的温度。热玻璃被压制,从而在杆元件8和排气管7之间以及还在杆元件8和杆接线9b之间形成气密连接,玻璃的压制产生了通常被称为在杆元件8上“夹紧区(pinch)”。然后允许玻璃稍微冷却,之后再次加热杆接线9b之间的小夹紧区域并且通过将加压空气引入排气管7中来形成穿过夹紧区的小孔。该孔使得一旦杆8被密封到外壳3上便可以将排气管7连接到灯泡的内部。具有固态光源5的光源载体4然后被安装在排气管7上并且经由载体线9a电连接到杆接线9b,例如通过焊接来实现。整个组件被定位在玻璃外壳3的内部,玻璃外壳3通过在杆和外壳组件旋转时从外部加热玻璃而密封到杆元件8的近侧部分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。通过用惰性气体反复冲洗来清洁外壳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。填充气体由填充系统通过排气管3被泵入清洁过的外壳3中。此时可以通过将杆接线9b切割成合适的长度来配置杆接线9b的长度。接下来,在排气管7中形成气密连接,使得填充气体不能通过排气管7从外壳3中逸出。这可以通过在外壳3和阀之间加热排气管7以及用工具压制加热的排气管7来完成。然后例如通过“刻痕和断开(scoring and breaking)”排气管7来去除位于外壳3外部的排气管7的一部分。这涉及到产生弱点,所述弱点使得能够在精确的点处断开排气管7。所述弱点例如可以通过用金刚石刀刮擦排气管7或通过加热和压制而局部地减小排气管7的直径来产生。最后,将连接器2附接到外壳3上,并且连接器2内部的电子器件例如通过电焊或锡焊或通过穿刺式连接器或插入式(poke-in)连接器而连接到杆接线9b。
本领域技术人员将认识到,本发明决不限于上述优选实施例。相反,在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变化。例如,外壳3的形状不限于梨形形状。其他外壳形状的一些示例包括柱形、椭圆形和锥形。
此外,无线通信电路13当然也可以用来传送关于例如照明装置1的状态的信息。
Claims (13)
1.一种照明装置(1、1a),包括:
-外壳(3);
-连接到杆元件(8)的载体(4),所述载体(4)布置在所述外壳(3)内部并且具有安装在所述载体(4)上的固态光源(5);
-与所述载体(4)间隔开的驱动器电路(10);
-至少一个电力线(9),所述至少一个电力线(9)连接所述固态光源(5)和所述驱动器电路(10);以及
-无线通信电路(13),所述无线通信电路(13)用于接收控制信号并且用于在操作期间控制来自所述固态光源(5)的光输出;
其中所述无线通信电路(13)连接到所述至少一个电力线(9),以使用所述至少一个电力线(9)作为无线通信天线,
其中所述至少一个电力线(9)通过附接到所述载体的载体线(9a)以及附接到所述杆元件(8)的并且与所述载体线连接的杆接线(9b)形成,以及
其中所述至少一个电力线(9)具有布置在所述固态光源(5)和所述驱动器电路(10)之间的天线部分。
2.根据权利要求1所述的照明装置(1、1a),其中所述天线部分串联连接在所述无线通信电路(13)和所述固态光源(5)之间。
3.根据权利要求1所述的照明装置(1、1a),其中所述天线部分串联连接在所述无线通信电路(13)和所述驱动器电路(10)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1、1a),其中,所述照明装置包括两个电力线(9),并且所述无线通信电路(13)连接到所述两个电力线(9)两者。
5.根据权利要求2至3中任一项所述的照明装置(1、1a),其中,所述照明装置还包括串联连接在所述天线部分和所述驱动器电路(10)之间的第一射频扼流器(15)以及串联连接在所述天线部分和所述固态光源(5)之间的第二射频扼流器(14)。
6.根据前述权利要求2至3中任一项所述的照明装置(1、1a),还包括串联连接在所述至少一个电力线(9)和所述无线通信电路(13)之间的直流扼流器(16)。
7.根据前述权利要求2至3中任一项所述的照明装置(1、1a),其中,所述至少一个电力线(9)的长度被配置为对应于所述照明装置要接收控制信号时的频率。
8.根据前述权利要求2至3中任一项所述的照明装置(1、1a),还包括布置在所述外壳(3)内部的排气管(7),其中所述载体(4)是附接到所述排气管(7)的管状光源载体(4),所述排气管(7)部分地布置在所述管状光源载体(4)的内部。
9.根据权利要求2所述的照明装置(1、1a),其中,所述无线通信电路被布置在所述载体(4)上。
10.根据权利要求3所述的照明装置(1、1a),其中,所述无线通信电路(13)布置在所述外壳(3)的外部。
11.根据前述权利要求2、3、9和10中任一项所述的照明装置(1、1a),其中,所述至少一个电力线(9)和所述无线通信电路(13)被配置为以射频接收无线信号。
12.根据前述权利要求2、3、9和10中任一项所述的照明装置(1、1a),还包括用于将所述照明装置(1、1a)机械地和电气地连接到灯插座的连接器(2)。
13.根据前述权利要求2、3、9和10中任一项所述的照明装置(1、1a),其中,所述照明装置是充气灯泡。
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