CN218494807U - 一种内置天线的智能灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置天线的智能灯具，克服现有技术中传统的智能灯具射频模组的天线会影响灯光且天线性能较差的问题，包括灯杯、安装在灯杯内的电源电路以及安装在灯杯内的与智能控制电路连接的无线通信电路，所述无线通信电路作为激励源，所述无线通信电路包括天线，所述灯杯上设有缝隙，所述天线安装在灯杯内部靠近缝隙一侧。采用灯杯开缝隙的设计方案，将天线设计在灯杯内部作为激励源，不需要把天线伸出来，避免了可能的阴影问题，同时天线性能较好。

Description

一种内置天线的智能灯具

技术领域

本实用新型涉及智能灯具技术领域，特别涉及了一种内置天线的智能灯具。

背景技术

随着通信技术的发展，很多家居类产品都添加了智能联网控制等功能，其使用的通信技术可能包含BT/WIFI，甚至GSM/WCDM/LTD/5GNR等。

目前在智能家居的灯具这一块，常用的方式是在灯具的产品设计时，嵌入一个射频模组（包含射频芯片等外围器件以及天线），实现灯具产品的无线通信功能。射频模组通常包括了射频芯片以及外围器件，如晶振，阻容感器件，以及可能的功率放大器滤波器等器件，同时一般都设计好了天线。射频模组虽然具有一定的通用性，但是也有一定的限制性。由于射频模组的自带天线，同时由于灯杯和灯板是金属材质的，天线要收发信号，一般都需要在灯板处开口，把模块的天线伸出灯板，此时会影响灯光的设计，可能会有阴影的效果，同时对射频天线的性能也会有较大影响（性能较差）。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中传统的智能灯具射频模组的天线会影响灯光且天线性能较差的问题，提供了一种内置天线的智能灯具，采用灯杯开缝隙的设计方案，将天线设计在灯杯内部作为激励源，不需要把天线伸出来，避免了可能的阴影问题，同时天线性能较好。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：包括灯杯、安装在灯杯内的电源电路以及安装在灯杯内的与智能控制电路连接的无线通信电路，所述无线通信电路作为激励源，所述无线通信电路包括天线，所述灯杯上设有缝隙，所述天线安装在灯杯内部靠近缝隙一侧。

本实用新型将无线通信电路放置在灯杯内部作为一个激励源，同时在灯杯处开一条缝隙作为天线用来收发信号的接口，不需要把天线伸出来，避免了可能的阴影问题，同时天线性能较好。

作为优选，所述电源电路集成在PCA_A板上，所述无线通信电路集成在PCA_B板上，所述PCA_A板与所述PCA_B板通过插件或贴片方式连接。用PCB_B板作为缝隙的激励源，那么灯杯上的缝隙上会有射频电磁场，并向空间辐射电磁波。

作为优选，所述灯杯上的缝隙为沿灯杯竖直方向的一字型缝隙，所述缝隙长度为天线波长的一半。宽度优选为0.5mm~5mm。

作为优选，所述电源电路和所述无线通信电路集成在一块PCB板上，所述PCB板安装在灯杯内部。采用一块PCB板，成本较低。

作为优选，所述灯杯上的缝隙为沿灯杯水平方向上的缝隙，所述天线与缝隙角度为45度-135度。天线沿竖直方向放置，缝隙沿水平方向，天线设计时要跨过缝隙，和缝隙形成交叉，其中超过缝隙的天线11长度建议在1mm~8mm之间，长度根据实际情况进行调整。灯杯开的缝隙，建议是在灯杯的中间位置，可以根据实际情况进行调整。

作为优选，所述电源电路包括与交流电源连接的AC-DC转换电路，与AC-DC转换电路连接的DC-DC转换电路、电源驱动电路，所述电源驱动电路连接有LED灯，所述电源驱动电路、DC-DC转换电路均与无线通信电路连接。AC-DC转换电路可以把交流电转成直流电；电源驱动电路可以根据无线通信电路的信号来智能控制LED灯；DC-DC转换电路可以把高电压的直流电转换为低电压的直流电，给无线通信电路供电，可以根据实际情况转换为不同的电压值。

作为优选，所述无线通信电路还包括与电源电路连接的CPU，所述CPU还连接有功率放大器电路、低噪声输入放大器，与功率放大器连接的无源射频组件，所述射频组件与天线连接。实现信号收发。

作为优选，所述无线通信电路还包括与功率放大器连接的WIFI/BT收发器和蜂窝通信收发器。

因此，本实用新型具有如下有益效果：采用灯杯开缝隙的天线方案，将射频组件和天线设计在灯杯内部作为激励源，不需要灯杯开口来把天线伸出来，避免了可能的阴影问题，同时天线性能较好。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的电路结构示意图。

图2是本实用新型实施例一的PCB板的一种连接示意图。

图3是本实用新型实施例一的PCB板的另一种连接示意图。

图4是本实用新型实施例一的缝隙示意图。

图5是本实用新型实施例一的天线辐射性能示意图。

图6是本实用新型实施例二的PCB板的结构示意图。

图7是本实用新型实施例二的天线安装示意图。

图8是本实用新型实施例二的天线辐射性能示意图。

图9是常规射频模组方案天线性能效率图。

图10是常规射频模组方案天线性能效率百分比图。

图11是本实用新型方案天线性能效率图。

图12是本实用新型方案天线性能效率百分比图。

图中：1、交流电源；2、AC-DC转换电路；3、DC-DC转换电路；4、电源驱动电路；5、无线通信电路；6、LED灯；7、灯杯；8、天线；9、PCB_A板；10、PCB_B板；11、PCB板；12、缝隙；13、电源电路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例一：

本实施例提供了一种内置天线的智能灯具，包括灯杯7以及安装在灯杯内的电路结构，带路结构如图1所示，包括安装在灯杯内的电源电路以及安装在灯杯内的与智能控制电路连接的无线通信电路5，无线通信电路作为激励源，无线通信电路包括与电源电路连接的CPU，所述CPU还连接有功率放大器电路、低噪声输入放大器，与功率放大器连接的无源射频组件，与射频组件连接的天线8。灯杯上设有缝隙12，天线安装在灯杯内部靠近缝隙一侧。采用灯杯开缝隙的天线方案，将射频组件和天线设计在灯杯内部作为激励源，不需要灯杯开口来把天线伸出来，避免了可能的阴影问题，同时因为缝隙的存在，不会对天线性能造成影响，天线性能较好。

其中：

电源电路13包括与交流电源1连接的AC-DC转换电路2，与AC-DC转换电路连接的DC-DC转换电路3、电源驱动电路4，电源驱动电路连接有LED灯5，电源驱动电路、DC-DC转换电路均与无线通信电路连接。

AC-DC转换电路可以把交流电转成直流电；电源驱动电路可以根据无线通信电路的信号来智能控制LED灯；DC-DC转换电路可以把高电压的直流电转换为低电压的直流电，给无线通信电路供电，可以根据实际情况转换为不同的电压值。

而无线通信电路可以包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频组件、一个或多个天线形成的射频收发器电路和用于处理RF无线信号的其他电路。

本实用新型在将无线通信电路（包括射频芯片和外围器件，以及天线）放置在灯杯内部作为一个激励源，同时在灯杯处开一条缝隙作为一个天线用来收发信号，可以有更好的通信性能。

在设计天线时：

电源电路集成在PCA_A板9上，无线通信电路集成在PCA_B板10上，PCB_B板完全位于灯杯内部，作为一个灯杯收发的激励源。

PCA_A板与PCA_B板通过贴片方式连接，如图2所示；PCA_A板与PCA_B板还可以通过插件方式连接，如图3所示。

本实施例采用电源电路和无线通信电路分别集成在不同的PCB上的结构，因此本实施例中，灯杯上的缝隙为沿灯杯竖直方向的长条的一字型缝隙，如图4所示，缝隙的长度为L，宽度为W，长宽的设计需要根据对应的的射频方案来确定，本实施例中采用缝隙长度为天线波长的一半。天线安装时，天线长度与缝隙方向一致。

如：本实施例中的天线工作在WIFI/BT的2.4G频率，天线波长为λ，则缝隙长度为λ/2，即L=62.5mm，宽度建议值在0.5mm~5mm。在设计时，缝隙长度和宽度也可以根据具体产品进行调整。

本实用新型用PCB_B板作为缝隙的激励源，那么灯杯上的缝隙上会有射频电磁场，并向空间辐射电磁波。其天线水平方向辐射图如图5所示，可以看到水平全向辐射性能比较好。各个方向都辐射性能都不差。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，电路结构不分为两块PCB板，是单一的一块PCB板，即电源电路与无线通信电路集成在同一块PCB板上，如图6所示。

因此灯杯上的缝隙采用沿灯杯水平方向上的缝隙，如图7所示，缝隙长度为L，由于天线长度会大于灯杯的长度，所以采用在灯杯上横向开缝隙作为天线的开口，此时L的长度可以满足作为缝隙天线的要求。

具体安装时，如图7所示，PCB板载天线的方向为垂直方向，灯杯缝隙的方向为水平方向，缝隙的方向可以调整，天线与缝隙角度为45度-135度。

另外，PCB板载天线设计时要跨过缝隙，如图7所示，和缝隙形成交叉，其中超过缝隙的天线长度建议在1mm~8mm之间，长度根据实际情况进行调整。灯杯开的缝隙，建议是在灯杯的中间位置，可以根据实际情况进行调整。

本实施例的方案对比实施例一的方案，由于只采用一块PCB板，具有成本较低的优势。

本实用新型用PCB板作为缝隙的激励源，那么灯杯上的缝隙上会有射频电磁场，并向空间辐射电磁波。其天线水平方向辐射图如图8所示，可以看到水平全向辐射性能比较好。各个方向都辐射性能都不差。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上，无线通信电路包括与功率放大器连接的WIFI/BT收发器和蜂窝通信收发器，以及相应的射频电路和天线组件。

使用效果：

将采用本实用新型的方案的天线性能与采用常规射频模组方案的天线性能进行对比，图9和图10是采用常规射频模组方案的天线辐射性能，其中图9效率是以dB为单位，图10是效率百分比的单位，可以看到，2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz的天线效率分别为-7.44 dB、-7.38 dB、-8.70dB，对应效率百分比分别为17.99%、18.24%、13.49%，天线性能不是很好。

图11和图12是采用本实用新型的方案的天线辐射性能，其中图11效率是以dB为单位，图12是效率百分比的单位，可以看到，2.4GHz、2.45GHz、2.5GH z的天线效率分别为-1.54dB、-2.19dB 、-2.74dB，对应效率百分比分别为70.01%、60.29%、53.12%，天线性能有较大提升。

即采用本实用新型的方案，的确能够提高天线性能。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种内置天线的智能灯具，其特征在于，包括灯杯、安装在灯杯内的电源电路以及安装在灯杯内的与智能控制电路连接的无线通信电路，所述无线通信电路作为激励源，所述无线通信电路包括天线，所述灯杯上设有缝隙，所述天线安装在灯杯内部靠近缝隙一侧。

2.根据权利要求1所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述电源电路集成在PCA_A板上，所述无线通信电路集成在PCA_B板上，所述PCA_A板与所述PCA_B板通过插件或贴片方式连接。

3.根据权利要求2所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述灯杯上的缝隙为沿灯杯竖直方向的一字型缝隙，所述缝隙长度为天线波长的一半。

4.根据权利要求1所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述电源电路和所述无线通信电路集成在一块PCB板上，所述PCB板安装在灯杯内部。

5.根据权利要求4所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述灯杯上的缝隙为沿灯杯水平方向上的缝隙，所述天线与缝隙角度为45度-135度。

6.根据权利要求1所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述电源电路包括与交流电源连接的AC-DC转换电路，与AC-DC转换电路连接的DC-DC转换电路、电源驱动电路，所述电源驱动电路连接有LED灯，所述电源驱动电路、DC-DC转换电路均与无线通信电路连接。

7.根据权利要求1所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述无线通信电路还包括与电源电路连接的CPU，所述CPU还连接有功率放大器电路、低噪声输入放大器，与功率放大器连接的无源射频组件，所述射频组件与天线连接。

8.根据权利要求7所述的一种内置天线的智能灯具，其特征在于，所述无线通信电路还包括与功率放大器连接的WIFI/BT收发器和蜂窝通信收发器。

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