EP4460873A1 - Anpassung der abstrahlcharakteristik einer in eine leuchte integrierten antenne - Google Patents

Anpassung der abstrahlcharakteristik einer in eine leuchte integrierten antenne

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Publication number
EP4460873A1
EP4460873A1 EP22839345.0A EP22839345A EP4460873A1 EP 4460873 A1 EP4460873 A1 EP 4460873A1 EP 22839345 A EP22839345 A EP 22839345A EP 4460873 A1 EP4460873 A1 EP 4460873A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
housing
lamp
designed
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22839345.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Lorenz
Markus Künzli
Thomas Zengerle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zumtobel Lighting GmbH Austria
Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
Tridonic GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting GmbH Austria, Tridonic GmbH and Co KG filed Critical Zumtobel Lighting GmbH Austria
Publication of EP4460873A1 publication Critical patent/EP4460873A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/425—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising a metallic grid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/045—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor receiving a signal from a remote controller

Definitions

  • the invention is in the field of lighting technology and lights with integrated radio modules.
  • the invention relates to the adaptation of the radiation characteristics of the antennas of the radio modules integrated in lights during the installation of lights.
  • Presence detectors motion detectors as well as communication links are often implemented on the basis of radio systems.
  • Examples are presence and motion detectors that work according to the RADAR principle. Further examples are communication connections based on radio waves according to common radio standards for communication networks such as WLAN, WiFi R TM, or Bluetooth R TM for the transmission of communication signals between control units, sensors and lights, or the sending of position signals for navigation within buildings under Use of the lighting infrastructure.
  • communication networks such as WLAN, WiFi R TM, or Bluetooth R TM for the transmission of communication signals between control units, sensors and lights, or the sending of position signals for navigation within buildings under Use of the lighting infrastructure.
  • the individual elements of the lighting system transmit and receive radio waves, i.e. electromagnetic waves, by means of radio antennas (antennas) integrated into the individual elements.
  • radio antennas i.e. electromagnetic waves
  • These antennas are usually devices that are permanently integrated into the elements of the lighting system and whose radiation characteristics (also: directional characteristics) cannot be changed during operation.
  • the element of a lighting system is permanently installed in one position, it may be desirable or necessary to adapt the directional characteristic of the antenna when the lighting system is put into operation.
  • limiting the range of a RAD AR detection signal, or adjusting a direction or width of an antenna pattern of the antenna depending on the actual position of a sensor or a light in a building may be advantageous.
  • a simple example of this is removing a neighboring room from the detection range of a motion detector arranged in a corridor of a building.
  • Another example is the limitation of the range of a communication link in order to reduce the radiation immission for people, as well as a noise level for radio links due to the radio field load inside a building.
  • antenna arrangements with a plurality of antenna elements (antenna array), in particular by changing antenna feed signals or received signals of the antenna using controllable phase shifters for the individual antenna elements of the antenna arrangement.
  • antenna arrangements of this type and their control are technically complex, associated with corresponding costs, and uneconomical when used for a one-time installation and commissioning of a lighting system comprising a large number of sensors and lights.
  • a further approach to adapting the directional characteristic of an antenna involves the attachment of shielding elements, for example metal shields which reflect electromagnetic waves and which change the direction of the emission of the electromagnetic waves and the reception of the electromagnetic waves depending on the direction.
  • shielding elements for example metal shields which reflect electromagnetic waves and which change the direction of the emission of the electromagnetic waves and the reception of the electromagnetic waves depending on the direction.
  • the task to be solved is to create devices designed for a situation-, position- and direction-dependent adaptation of the transmission and reception of electromagnetic waves by lighting technology devices, which overcomes the disadvantages of the known approaches.
  • the object is solved in a first aspect by a device according to claim 1 .
  • the arrangement solves comprising a device and a lamp.
  • the device for adjusting the directivity of an antenna comprises a carrier and a structure arranged on the carrier.
  • the device is essentially flat.
  • the carrier is designed to fix the device to a housing of the stationary light.
  • the structure is designed to interact with electromagnetic waves.
  • a stationary luminaire is a luminaire that is essentially installed and used in a fixed location throughout its lifetime.
  • Stationary lights come in many forms, such as ceiling-mounted lights, wall-mounted lights, pendant lights, pole-mounted lights for illuminating areas inside and outside buildings.
  • Stationary lights are installed at their place of installation, put into operation and remain in operation at their place of installation. Commissioning can include picking the lights in a lighting system with a large number of lights.
  • a lighting system in mobile applications differs from such stationary lights, for example (street) vehicle lighting, which illuminates a continuously changing environment of the lighting system according to predetermined framework conditions.
  • the device makes it possible, by attaching a flat, ie planar element, to adapt the antenna characteristic, for example an electromagnetic sensor of the lamp, to the local conditions of the installation site after production, delivery and installation at the installation site.
  • This adaptation of the antenna characteristic can bring about an adaptation of a detection range of the sensor, for example. In this way, neighboring rooms or corridor sections can simply be removed from a detection range that was preset when the luminaire was manufactured according to the factory settings.
  • the adaptation of the antenna characteristic can enable the transmission/reception range of a radio communication module of the stationary lamp to be adapted.
  • the communication links of a large number of stationary lights in a spatially narrow arrangement can manage with fewer of the generally scarce radio resources frequency, time slots for the implementation of an access method of different participants in a radio channel by means of a space multiplex method.
  • the antenna characteristic can be adapted by means of the device by attaching the flat device to the outside of a housing of the stationary lamp. Compared to known methods of adapting the antenna characteristic, this is of particular advantage, since it is not necessary to open the housing of a light that is installed and connected to the supply network. As a rule, only authorized, trained and qualified specialist personnel are permitted to open the luminaire.
  • the device according to the invention allows adaptation to local conditions without opening the housing. This can be done by a user on site using appropriately designed operating instructions.
  • the device according to the invention reduces the adaptation of the antenna characteristic to attaching the device to a specific position and with a specific alignment on the housing of the stationary light.
  • Known RADAR-based motion detectors have exchangeable antennas, rotatable antenna mounts, or printed circuit boards that can be used in different orientations and have patch antennas arranged on the printed circuit board. This requires opening the stationary light at the installation site in order to adjust the antenna characteristics. However, this poses a risk to electronic components inside the lamp due to electrostatic effects, for example as a result of the use of metal tools and improper action by the installation personnel.
  • the switches found in known RADAR-based motion detectors can become superfluous through the use of the device according to the invention.
  • the potentiometers occasionally used in known RADAR-based motion detectors to set the detection area, in particular a width and depth of the detection area of the motion detector, for example to implement cross-traffic suppression, can be adjusted by using the device according to the invention by appropriate arrangement on the light to adapt the antenna characteristics with corresponding reduction or increase in the FWHM, or changing the main beam direction of the adapted antenna characteristic.
  • the use of qualified personnel to adjust potentiometers using a screwdriver on a printed circuit board inside the lamp is replaced by external attachment of the flat device to a corresponding outer surface of the housing.
  • a RADAR-based motion detector with an adjustable tilt angle for adjusting the detection area by changing a tilt angle of the entire motion detector, or at least its antenna or antenna assembly requires additional mechanical elements such as screws, nuts, grid washers.
  • the device according to the invention replaces this by externally attaching the flat device to a corresponding outer surface of the housing.
  • the mechanical construction of a corresponding lamp is thus possible in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the corresponding operations for attaching the device according to the invention are simpler than the corresponding operations for opening and tightening screws, adjusting a tilt angle for adjusting the detection range of the known device. This reduces the costs of installation and commissioning on site.
  • the use of the device is also advantageous for stationary lights because the adaptation of the antenna characteristic only takes place during the assembly and initial commissioning of the stationary lights of a lighting system.
  • Elaborate means for adapting the detection area as are provided in known RADAR-based motion detectors and are discussed above, are not required over a long service life of the stationary light that is aimed for.
  • the known means for adapting the antenna characteristics replaced by the device tie up capital over the entire service life without any further function for the user.
  • the device according to the invention requires only a few, inexpensive elements for adapting the detection range by adapting the antenna characteristic.
  • the device has positioning aids which are designed, in cooperation with associated positioning aids on the housing of the lamp, to enable positioning and spatial alignment of the device on the outside of the housing.
  • the carrier is designed as a film.
  • a film as a thin, essentially two-dimensional, flat carrier material, can also be attached to outer surfaces that are not completely flat, for example by means of a suitable adhesive connection. With a suitable surface design of the film, a good design adaptation to the design of the lamp is possible.
  • electrically conductive structures for example metallic structures, can be applied to a foil as a substrate by means of known coating processes.
  • the carrier is formed from an optically transparent material in one embodiment.
  • the carrier and the device can also be arranged on a luminous surface (light-emitting surface) of the stationary lamp and at least partially cover it.
  • the device can be constructed from an electrically conductive material.
  • Conductive materials are well suited to the structure because they interact with electromagnetic waves, their use for antennas is common, and processes for their application to a variety of substrates are established.
  • the device of one embodiment includes the structure formed from an optically largely transparent material.
  • the structure is essentially transparent to light, there is no undesired disruption to the light emission, even if the structure is arranged in front of the light-emitting surface of the luminaire in a light emission direction.
  • the formation of the carrier and/or the structure as optically transparent thus enables additional degrees of freedom for a designer when designing the stationary lamp.
  • the structure comprises at least one element designed as a straight strip or as a circular ring that is open at one point or as a closed circular ring.
  • the structure comprises a plurality of elements formed as straight strips, as concentric annuli open at one point, or as strips arranged at an angle to one another.
  • the structure includes a combination of the elements defined above.
  • the structure may include a plurality of elements in a periodically repeating arrangement.
  • the external configurations (shape) of the structure mentioned enable the structure to be designed as a passive element with an appropriate arrangement in the near field of the antenna works.
  • a passive element or parasitic element is an effective element of an antenna that, unlike an active element, is not directly conductively connected to a radio wave transmitter or receiver.
  • the structure is thus coupled to the antenna only via the electromagnetic waves of the radio field.
  • the structure thus changes the directional characteristic of the antenna in certain directions in space depending on the geometry of the structure and its arrangement in space relative to the antenna, for example by acting as a reflector or as a director.
  • an arrangement comprising the stationary lamp and the device according to the first aspect achieves the object.
  • the dimensions of the structure are selected in such a way that an electromagnetic resonance frequency of the structure corresponds to a center frequency of the antenna.
  • the device is fixed to the housing of the stationary lamp by means of an optically transparent adhesive connection.
  • the device can also be arranged on a light-emitting surface of the lamp, and also without perceptibly influencing the optical design of the lamp on non-translucent outer surfaces of the lamp.
  • the arrangement of a particularly preferred embodiment fixes the device to an outer surface of a wall of the housing of the stationary light.
  • the stationary light can have guiding means formed of an electrically or magnetically conductive material, which are designed to guide electromagnetic waves between the antenna and the structure.
  • a reflector of the lamp which is arranged in or on the lamp for deflecting and aligning the light, can also be used to direct the electromagnetic waves in the near field of the antenna.
  • the interaction of the device and the guide means results in additional degrees of freedom and possibilities for adapting the directional characteristic of the antenna.
  • Another embodiment of the assembly includes a template designed to allow for clear positioning and spatial alignment of the device on the housing.
  • Using a template that is applied to the lamp and allows one or more positions and an exact positioning of the device on the lamp by means of suitable positioning aids on the template allows a user to position and align the device exactly on the lamp.
  • the need for positioning aids attached to a visible outer surface of the housing wall is reduced, since only precise positioning of the template relative to the lamp is required. This increases the degrees of freedom in the exterior design of the luminaire.
  • a third aspect relates to a method for adjusting the directional characteristic of an antenna of a radio module in a stationary light during installation and commissioning of the stationary light.
  • the procedure includes:
  • determining a position of the stationary light determining a directional characteristic of the antenna; determining a device and an attachment position of the device to a housing of the stationary light; Attaching the identified device to the identified device attachment position on the housing to achieve the matched directivity of the antenna.
  • the method enables a particularly efficient and cost-effective adaptation of the directional characteristic of the antenna and thus of a detection range to a specific location of use of the stationary lamp.
  • Fig. i shows a simplified block diagram of a lamp according to an embodiment with essential functional elements of the lamp
  • FIG. 2 shows an arrangement of a stationary lamp with a device which adapts the directivity of the antenna
  • Fig. 3 shows an external view of a lamp in an arrangement with a device which adapts the directivity of the antenna;
  • Fig. 4 shows another external view of a lamp with a the directivity of the
  • FIG. 5 shows a simple flow chart of a method for setting up a stationary lamp at a position with adaptation of the directional characteristic of the antenna of the lamp.
  • Fig. i shows a simplified block diagram of a lamp i according to an embodiment with essential functional elements of the lamp i.
  • the luminaire i can be designed for lighting the interior of buildings, the surroundings of buildings and outdoor infrastructure facilities.
  • the light i can be, for example, a room light, a workplace light, an escape route indicator, an emergency light, a street light, or a path light.
  • the individual assemblies of the lamp i are arranged inside a housing 2 of the lamp i to be used in a stationary manner.
  • the housing 2 can be designed to be transparent, at least in sections, in order to allow the light emitted by a lighting module 4 of the lamp i to exit the housing 2 .
  • the housing 2 can be completely or partially closed.
  • the housing 2 has means, not shown, for mounting at a mounting location of the lamp i.
  • These mounting means can include recesses for screws for ceiling or wall mounting, attachment options for suspensions for mounting as a pendant lamp or for mounting on a mast or on a light base for a floor lamp.
  • the lamp i also has at least one lighting module 4 .
  • the lighting module 4 generates light and emits it in the area surrounding the lamp 1.
  • the lighting module 4 or the lamp 1 can include elements that influence the lighting characteristics, for example one or more reflectors or optical lenses.
  • the lighting module 4 can have one or more light-emitting elements, embodied, for example, using LEDs, which generate the light by means of an electrical current (load current) supplied to the lighting module 4 .
  • a light driver 3 generates the load current required for the operation of the light module 4 and outputs this load current to the light module 4 .
  • the luminaire 1 can further have a mains supply connection 7 which is connected to a mains power supply of a building.
  • the mains power supply provides an AC mains voltage, which is distributed via a voltage distributor 6 of the luminaire 1 to the luminaire driver 3 and other assemblies of the luminaire 1 to be supplied with mains AC voltage.
  • the lamp 1 has in particular an antenna 8 arranged in the housing 2 of the lamp 1 .
  • the antenna 8 is suitable for radiating electromagnetic waves into the free space and for receiving them from the free space.
  • the antenna 8 exhibits a radiation characteristic that represents the spatial relative intensity of the energy radiation, or the electric and magnetic field strength in a far field of the antenna 8 as a function of the direction towards the antenna 8 .
  • the graphic representation of the radiation pattern (antenna pattern) of the antenna 8 is considered as a radiation pattern (antenna pattern) of the antenna.
  • the lamp 8 can comprise an antenna arrangement with a plurality of antennas 8 .
  • At least one antenna can be arranged on the housing 2 or essentially flush with an outer surface of the housing 2 .
  • the housing 2 can be designed to be permeable to electromagnetic waves, at least in sections, in order to allow electromagnetic waves to pass from the interior of the housing 2 to the outside and from the space outside the housing 2 into the interior of the housing 2 .
  • the antenna 8 can be connected to a radio module 5 directly via an antenna line.
  • the radio module 5 can include a radio transmitter and a radio receiver, for example.
  • the radio transmitter and radio receiver may be integrated as part of a transceiver assembly.
  • a common version of the lamp driver 3 integrates the radio module 5, the antenna 8 and the voltage distributor 6 within a single electrical assembly.
  • the radio module 5 can include a RADAR-based motion detector or presence detector.
  • the radio module 5 can include a radio communication module that provides an external radio interface for the lamp 1 .
  • the radio module 5 can be designed to perform the function of a radio repeater, which receives radio signals, processes them, amplifies them and retransmits them in order to increase the range of a radio signal transmission.
  • the radio module 5 can have a transceiver for a radio navigation system, in particular for an indoor navigation system, and thus provide the function of a radio beacon, which transmits a navigation signal.
  • the device 9 according to the invention comprises a carrier 9.1 and a structure 9.2 applied to the carrier 9.1.
  • the device 9 is fixed on the outside of the housing 2, that is to say fixed.
  • the carrier 9.1 can be constructed from an optically transparent material.
  • the carrier 9.1 is made of a material that is permeable to electromagnetic waves.
  • the carrier 9.1 is constructed from one or different materials that are permeable to electric fields and magnetic fields.
  • materials which are particularly permeable to electromagnetic waves, in particular short-wave electromagnetic waves for use in radio technology (radio waves), ie are low-attenuation. They should reflect, absorb, break, scatter or change the polarization of electromagnetic radiation as little as possible.
  • Such materials which provide both the necessary mechanical and electrical properties, are glass fiber reinforced plastics, organic resins such as epoxy resins, polycarbonates or polyethylene terephthalate, particularly suitable for low temperature applications, and ceramics such as aluminum oxide, beryllium oxide for high temperatures temperature stress. Foam-like materials can also be used.
  • the formation of the structure 9.1 as a film is particularly preferred.
  • the device 9, in particular the carrier 9.1, can be glued with its surface facing the housing 2 to the correspondingly assigned outer surface of the housing wall of the housing 2.
  • An adhesive material in particular an adhesive, can be applied to one side of the carrier 9.1 during production.
  • This adhesive can be protected by a covering layer before attaching the device 9 to an outer surface of the housing 2, and thus easy to store and transport.
  • the carrier 9.1 can be glued to the outer surface of the housing wall by means of an optically transparent adhesive.
  • the structure 9.2 applied to the carrier 9.1 is designed to influence the electromagnetic radio waves 19 which the antenna 8 emits or which are incident on the antenna 8.
  • the structure 9.2 can be formed on a surface of the carrier 9.1 or on several surfaces, in particular also on an upper side and an underside of the planar carrier 9.1.
  • the structure 9.2 can adapt the directional characteristic of the antenna by means of arrangement relative to the position and alignment to the antenna 8. Adaptation in this context can be understood as changing or adjusting one or more characteristic parameters of the directional characteristic. Characteristic parameters of the directional characteristic may include a main axis of an antenna lobe, a width of an antenna lobe, a ⁇ dB width of an antenna lobe, a directional antenna gain of the directional characteristic, a sidelobe attenuation of the antenna characteristic.
  • Structure 9.2 is designed to interact with electromagnetic waves. This electromagnetic interaction is determined in particular by the material of the structure and the geometric design of the structure.
  • the structure 9.2 of the device 9 can have a structure made of electrically conductive material and/or magnetically active material, embodied using thin-film technology, comprising at least one individual element.
  • the structure 9.2 can have the structure embodied in thin-film technology made of an optically, ie in the frequency range of visible light, essentially transparent material, ie light-transmitting material.
  • Structure 9.2 can include an electrically conductive structure applied to an optically transparent film as carrier 9.1.
  • the structure 9.2 can have a three-dimensional design that is periodic at least in sections, comprising a plurality of individual elements.
  • the directivity and an antenna gain increases by adapting the antenna characteristic by means of the arrangement of passive elements as part of the structure 9.2 of the device 9.
  • the directivity and an antenna gain of the adapted antenna characteristic increases in direct dependence on the number of passive elements of the structure 9.2.
  • Passive elements can act in different ways in antenna technology: reflecting passive elements (reflectors), which radiate electromagnetic power back in the direction of the antenna 8, i.e. the fed element, starting from the passive element, and a radiation direction of the electromagnetic radio waves 19 guiding elements ( directors) which amplify electromagnetic power towards the passive elements from the fed element.
  • the properties of a passive element are determined by its distance from the fed element, here the antenna 8, and its respective electrical length.
  • Directors can be mechanically smaller (shorter) and reflectors mechanically larger (longer) than the fed element, the antenna 8 here.
  • the effect of the device 9, in particular its electromagnetically effective structure 9.2, as a passive element is that the directional characteristic or the radio field of the electromagnetic radio waves 19, which is emitted by the antenna 8, is changed and, in particular, adjusted in a predetermined manner.
  • the device 9 and its arrangement relative to the antenna 8 thus aligns the electromagnetic radio waves 19 in the form of a radio beam in a specific direction.
  • the device 9 changes the directional characteristic of the antenna 8 and the antenna gain depending on the direction.
  • the passive structure 9.2 achieves this by acting as a passive resonator, which receives the electromagnetic radio wave 19 in the vicinity of the antenna 8 and re-emits it with a different phase to the incident electromagnetic radio wave 19 .
  • the electromagnetic radio waves 19 radiated from various passive elements of the structure 9.2 interfere, thus amplifying the electromagnetic radio waves 19 in certain directions (constructive interference), and attenuating the electromagnetic radio waves 19 in other directions (destructive interference).
  • Fig. 1 positioning aids of the device 9.
  • the positioning aids can be arranged on the carrier 9.1.
  • the positioning aids of the device 9 together with the further positioning aids assigned to the positioning aids of the device 9 and arranged on the outer surface of the wall of the housing 2 can enable an exact positioning of the device 9 on the housing 2 .
  • the positioning aids of the device 9 together with the other positioning aids assigned to the positioning aids of the device 9 enable an exact alignment of the orientation of the device 9 to the orientation of the housing 2.
  • the device 9 is thus fixed relative to the one in the housing 2 Antenna 8 clearly arranged without having to open the lamp 1.
  • the positioning aids and the further positioning aids can comprise optically perceptible markings which are arranged on the device 9 and on the outer surface of the housing wall of the housing 2 .
  • the other positioning aids can be used as integral parts of the
  • Housing 2 in particular as recesses, indentations, or be formed from the outer surface of the housing 2 outstanding elements.
  • the other positioning aids can include indentations, recesses, edges, ribs or other three-dimensional design means of a wall of the housing 2
  • the positioning aids and the further positioning aids can comprise at least one template, which is to be placed clearly on the housing 2 of the lamp i, and which also clearly designates one or more distinguishable positions and/or orientations for the device 9 on the outer surface of the housing 2 .
  • the antenna 8 In cooperation with the structure 9.2, the antenna 8 generates an adapted antenna characteristic (antenna diagram) of the antenna 8 by means of mutual electromagnetic positive coupling is changed in the near field of the antenna, so that the adapted directional characteristic of the antenna 8 is generated.
  • the antenna 8 is an active element fed with a transmission signal from a radio transmitter and/or emitting a reception signal to a radio receiver.
  • the device 9 provides one or more radiation-fed passive elements for the arrangement in the near field of the antenna 8.
  • the quantitative adaptation of the directional characteristic is determined by the spatially precise positioning and alignment of the device 9, in particular the structure 9.2 of the device 9, and by the geometry of the structure 9.2 of the device 9 relative to the antenna 8.
  • the frequency of the electromagnetic waves emitted and/or received by the antenna 8 is to be taken into account as a further parameter for the adaptation of the directional characteristic.
  • the frequency, in particular the frequency band, or correspondingly the wavelength of the electromagnetic wave is known and specified by the radio module 5 and the antenna 8 assigned to it.
  • the radio module 5 and the antenna 8 can be arranged for communication applications or applications in the field of sensors for frequency bands between 300 kHz and 300 GHz.
  • the frequencies of the electromagnetic waves will typically be between 500 MHz and 120 GHz.
  • Frequencies for communication applications can be in the range of the ISM frequency bands, for example between 2.4 and 2.5 GHz and/or 5.725 GHz and 5.875 GHz, as is the case for WLAN (802.x) or Bluetooth R TM, for example.
  • Fig. 2 shows an arrangement of a lamp 1 with a device 9 that adapts the directional characteristic of the antenna 9.
  • the lamp driver 3 in Fig. 2 comprises a radio module 5 and an antenna 8 integrated in the lamp driver 3.
  • the housing 2 of the lamp 1 is designed to be open at the bottom.
  • the lower, open side of the housing 2 is closed off with an at least partially optically transparent cover 11 of the housing 2 .
  • the cover 11 can be designed as a lens.
  • the light 12 emitted by the lighting module 4 passes through the cover 11 and illuminates an area below the lamp 1 shown.
  • the device 9 is firmly arranged (fixed) on the outside of the cover 11 of the housing 2 between the positioning aids 14 of the housing 2 .
  • the device 9 can have a structure 9.2, for example, which adapts the antenna characteristic of the antenna 8 in such a way that an area illuminated by the light 12 below the lamp 1 essentially corresponds to an area covered by the antenna 8 due to the adapted antenna characteristic in which electromagnetic waves 19 emitted by the antenna and/or electromagnetic waves can be received by the antenna 19.
  • the inside of the wall of the housing 2 can be designed as an optical reflector for reflecting the light 12 emitted by the lighting module 4 and thus influencing an optical directional characteristic of the lamp 1 .
  • the inside of the wall of the housing 2 can be designed at least partially as a reflector for reflecting electromagnetic waves, and thus influence the electromagnetic directional characteristic of the antenna 8. This can be achieved by means of an electrically conductive coating, at least in sections, on the inside of the wall of the housing 2 .
  • the housing 2 can thus be designed to perform the function of guiding means for guiding the electromagnetic waves between the antenna 8 and the device 9 .
  • guide means in the form of conductive surfaces can be arranged in or on the lamp 1 .
  • the conductive surfaces can, for example, comprise suitably shaped and arranged metal sheets (shield sheets) inside the housing 2, or made integral with the housing wall.
  • the device 9 is arranged on an outer surface of the housing 2. In FIG. 2, the device 9 is arranged between the positioning auxiliary marks 14 arranged on an outer surface of the cover 11. This ensures a spatially unambiguous arrangement of the device 9 relative to the antenna 8 .
  • the device 9, in particular its electromagnetically effective structure 9.2 is thus arranged at a distance 17 from the antenna. The distance 17 can be so large that the structure is in the near field of the antenna 8 .
  • the device 9 is shown in FIG. 2 in cross section with dimensions that include a width 18 of the carrier 9.1, which corresponds to a distance between the positioning aids 14 shown. .
  • the width 18 shown is only one possible embodiment of the carrier 9.1.
  • the carrier 9.1 can, for example, also cover an entire side surface of the housing.
  • the arrangement of a single element of a structure 9.2 on the carrier is only a simple example.
  • the structure 9.2 can in particular arrange a plurality of elements in a periodic or non-periodic configuration on the carrier 9.1.
  • the adapted directional characteristic of the antenna 8 determines a spatial area into which the antenna 8 emits electromagnetic waves or from which the antenna 8 receives electromagnetic waves.
  • the antenna 8 is arranged at a fixed position inside the housing 2 of the lamp 1 .
  • the fixed position is represented in FIG. 2 by a position vector 16 of antenna 8 .
  • the device 9 is also arranged at a fixed position relative to the housing 2 of the lamp 1 predetermined by the positioning auxiliary marks 14 . This is shown in FIG. 2 by a position vector 15 of the device 9 . In this way, the device 9 fixed to the housing 2 can be fixed spatially and relatively clearly in terms of its alignment with respect to the antenna 8 .
  • FIG. 3 shows an external view of a lamp 1 in an arrangement with a device 9 that changes the directional characteristic of the antenna 8 .
  • the lamp 1 is designed as a floor lamp with a housing 2 in the upper section of which at least one optically transparent cover 11 is arranged as part of the housing 2 .
  • a lighting module 4 not shown in the drawing, whose light can pass through the transparent cover 11.
  • the housing 2 is at least partially made, at least in its upper section, from a material that only slightly dampens electromagnetic waves.
  • a device 9 mounted on an opaque portion of the housing 2 .
  • the device 2 can thus be arranged within the housing 2 and thus not visible with an antenna 8 as passive element interact.
  • an antenna characteristic of the antenna 8 is changed by the structure 9.2 of the device 9.
  • the arrangement according to FIG. 3 is advantageous since the light is emitted through the cover 11 and the emission and reception of the electromagnetic waves of a radio signal take place in areas of the housing 2 which are arranged spatially largely separated from one another. This means that the design of the light emission through the cover 11 and the transmission/reception properties of the antenna 8 adapted by means of the device 9 can be optimized separately from one another.
  • the carrier 9.1 and the structure 9.2 do not affect the light output of the lamp 1 due to the spatial separation from the cover 11.
  • the use of transparent material for the device 9 and its design to minimally affect the light output is therefore not necessary.
  • Fig. 4 shows another external view of a lamp 1 with a device 9 influencing the directional characteristic of the antenna 8.
  • the device 9 is in the area, in particular directly on the transparent, light-transmitting cover 11 arranged.
  • the embodiment according to FIG. 4 preferably requires the use of a transparent carrier 9.2, a structure 9.2 that is as transparent as possible in terms of material selection and geometric arrangement of the elements of the structure, so that the light output of the lamp 1 is not excessively influenced.
  • the use of a transparent adhesive for fixing the device 9 on the cover 11 is particularly advantageous in order to design an embodiment according to FIG.
  • Fig. 4 the use of additional shielding plates 20 for antenna pattern formation, which are arranged inside the housing 2 of the lamp 1, is also shown.
  • the arrangement of the device 9 on the translucent cover 11 of the housing 2 is particularly advantageous for a particularly compact design of the lamp 1 .
  • FIG. 5 shows a simple flow chart of a method for setting up the lamp 1 at a position while adjusting the coverage area of an antenna 8 of the lamp 1.
  • the method steps can be part of commissioning a lighting system comprising the lamp 1.
  • the antenna characteristic of antenna 8 can determine a detection range of a RADAR-based presence detector of lamp 1 . Carrying out the steps of the method adjusts the detection range of the presence detector using the method for adjusting the directional characteristic of an antenna of a radio module 5 in a stationary light fixture 1 during installation and commissioning of the stationary light fixture 1 .
  • the method initially includes a step St, in which a spatial position of the lamp 1 is determined.
  • a required detection range for the antenna 8 of the radio module 5, here a presence detector, of the lamp 1 can be determined in step S2.
  • This required detection range of the antenna 8 corresponds to a specific directional characteristic of the antenna 8.
  • step S2 based on the position of the lamp 1 in space and the detection area required for the function of the lamp 1, a user can select from a manual a predefined detection area that comes closest to the required detection area from a plurality of predefined possible detection areas.
  • the adapted directional characteristic of the antenna 8 assigned to the selected detection area is then determined, for example by means of a corresponding table.
  • a device 9 and a mounting position of the device 9 on the housing 2 of the stationary lamp 1 are determined in the subsequent step S3.
  • the user can determine one or more associated devices 9 and their exact position and orientation on the lamp 1 on the basis of the specified detection area determined in step S2, for example from the manual for the specified detection area, in order to use a to achieve suitably adapted antenna characteristics of the antenna 8 .
  • the user can then firmly attach the at least one determined device 9 to the housing 2 of the stationary lamp 1 at the determined position and with the determined orientation of the device 9 .
  • the method enables a particularly efficient and cost-effective adjustment of the directional characteristic of the antenna 8 and thus of a detection range to a specific location of the stationary lamp 1.
  • the method uses a set of devices 9 and a manual for the adjustment of the Antenna characteristics of the antenna 8.
  • the manual includes an assignment of the individual detection areas to antenna characteristics of the antenna 8, to specific configurations of the devices 9 and the exact positions and respective alignments of the individual configurations of the devices 9 on the housing 2 of the lamp 1.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Anpassung der Richtcharakteristik einer Antenne (8), wobei die Antenne (8) in einer stationären Leuchte (1) angeordnet ist, und die Vorrichtung einen Träger (9.1) sowie eine darauf angeordnete Struktur (9.2) aufweist, wobei die Vorrichtung im Wesentlichen flach ausgebildet ist, und der Träger (9.1) ausgelegt ist, die Vorrichtung an einem Gehäuse (2) der stationären Leuchte (1) zu fixieren, und die Struktur (9.2) ausgelegt ist, mit elektromagnetischen Wellen in Wechselwirkung zu treten.

Description

Anpassung der Abstrahlcharakteristik einer in eine Leuchte integrierten Antenne
Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Lichttechnik und der Leuchten mit integrierten Funkmodulen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Anpassung der Abstrahlcharakteristik der Antennen der in Leuchten integrierten Funkmodule im Rahmen der Installation von Leuchten.
Gegenwärtige Beleuchtungssysteme weisen oftmals Funktionen auf, die abhängig von einer Präsenz von Personen in einem ausgeleuchteten Bereich weitgehend automatisch gesteuert werden. Zu diesem Zweck werden in das Beleuchtungssystem Elemente wie beispielsweise Präsenzdetektoren, Bewegungsmelder, und auch Vorrichtungen für Kommunikationsverbindungen zwischen den einzelnen Elementen des Beleuchtungssystems bereitgestellt.
Sowohl Präsenzmelder, Bewegungsmelder, wie auch Kommunikationsverbindungen werden oft auf der Basis von Funksystemen realisiert.
Beispiele sind Präsenz- und Bewegungsmelder, die nach dem RADAR-Prinzip arbeiten. Weitere Beispiele sind Kommunikationsverbindungen auf der Basis von Funkwellen nach gängigen Funkstandards für Kommunikationsnetze wie beispielsweise WLAN, WiFiR™, oder BluetoothR™ für die Übermittlung von Kommunikationssignalen zwischen Steuergerät, Sensoren und Leuchten, oder das Senden von Positionssignalen für die Navigation innerhalb von Gebäuden unter Nutzung der Beleuchtungsinfrastruktur.
Die einzelnen Elemente des Beleuchtungssystems, insbesondere Leuchten und Sensoren, senden und empfangen Funkwellen, also elektromagnetische Wellen mittels in die einzelnen Elemente integrierte Funkantennen (Antennen). Diese Antennen sind üblicherweise fest in die genannten Elemente des Beleuchtungssystems integrierte Vorrichtungen, deren Abstrahlcharakteristik (auch: Richtcharakteristik) im Betrieb nicht veränderbar ist.
Wenn nun das Element eines Beleuchtungssystems an einer Position fest installiert ist, kann im Rahmen einer Inbetriebnahme des Beleuchtungssystems eine Anpassung der Richtcharakteristik der Antenne wünschenswert oder erforderlich sein.
Beispielsweise kann eine Begrenzung der Reichweite eines RAD AR- Erfassungssignals, oder eine Anpassung einer Richtung oder Breite eines Antennendiagramms der Antenne in Anhängigkeit von der tatsächlichen Position eines Sensors oder einer Leuchte in einem Gebäude vorteilhaft sein. Ein einfaches Beispiel hierfür ist eine Herausnahme eines benachbarten Raums aus dem Erfassungsbereich eines in einem Korridor eines Gebäudes angeordneten Bewegungsmelders. Ein weiteres Beispiel ist die Beschränkung der Reichweite einer Kommunikationsverbindung um die Strahlungsimmission für Personen, sowie einen Rauschpegel für Funkverbindungen aufgrund der Funkfeldbelastung innerhalb eines Gebäudes, zu reduzieren.
Diese Beispiele erfordern Anpassung einer Richtcharakteristik, also Änderungen eine Hauptachse des Antennendiagramms, einer Breite des Antennendiagramms oder des Antennengewinns der Antenne.
Bestehende Ansätze für die Anpassung der Richtcharakteristik von Antennen basieren auf einer mechanischen Änderung der Antennengeometrie, der Antennenposition oder der Antennenausrichtung. Dies kann für Antennenanordnungen mit einer Mehrzahl von Antennenelementen (Antennenarray), insbesondere mittels einer Änderung von Antennenspeisesignalen oder Empfangssignalen der Antenne mittels steuerbaren Phasenschiebern für die einzelnen Antennenelemente der Antennenanordnung erreicht werden. Derartige Antennenanordnungen und deren Ansteuerung ist jedoch technisch aufwendig, mit entsprechenden Kosten verbunden, und für Anwendung für eine einmalige Installation und Inbetriebnahme eines Beleuchtungssystems umfassend eine Vielzahl von Sensoren und Leuchten unwirtschaftlich.
Ein weiterer Ansatz zur Anpassung der Richtcharakteristik einer Antenne ist umfasst Anbringen von Abschirmelementen, beispielsweise elektromagnetische Wellen reflektierende Metallschirme, die die Richtung der Abstrahlung der elektromagnetischen Wellen und des Empfangs der elektromagnetischen Wellen richtungsabhängig verändern.
Die vorstehend geschilderten Ansätze zur Anpassung der Richtcharakteristik der in Sensoren oder Leuchten integrierten Antennen sind aus mehreren Gründen nachteilig.
Für die einzelnen Sensoren oder Leuchten gelten insbesondere im Innenbereich von Gebäuden bestimmte Restriktionen hinsichtlich der Außenabmessungen, und die Gestaltung ihrer Gehäuse folgt im wesentlichen ästhetischen Gesichtspunkten neben den technischen Aspekten. Daher ist eine Abschirmung mittels Metallblechen auf die Anordnung von Metallblechen kleiner Flächen, die wiederum lediglich für elektromagnetische Wellen mit kurzen Wellenlängen wirksam sind, beschränkt.
Ein Auswählen einer Antenne aus einer Vielzahl von Antennen und deren Einbau vor Ort entsprechend den örtlichen Randbedingungen erhöht die Systemkosten des Beleuchtungssystems, und erfordert in der Regel Zugang zu der Antenne, die meist innerhalb eines Gehäuses des Sensors oder der Leuchten angeordnet ist. Der Zugriff auf das Inneren des Gehäuses der installierten Leuchte ist jedoch aus Sicherheitsgründen ebenso wie aus Gründen des Designs der Leuchte unerwünscht. Die Nutzung von Antennenarrays mit einer steuerbaren Richtcharakteristik erfordert zumindest steuerbare oder einstellbare Phasenschieber, unter Umständen auch die Nutzung mehrerer phasenkohärent ausgeführter Empfangs-/ Sendezüge, die einen erheblichen technologischen und finanziellen Zusatzaufwand bedeuten. Dieser Aufwand ist für einfache Beleuchtungssysteme kaum zu rechtfertigen.
Ausgehend von den vorstehend geschilderten Gesichtspunkten ist daher die Aufgabe zu lösen, Vorrichtungen ausgelegt für eine situations- und positions- und richtungsabhängige Anpassung des Sendens und Empfangs von elektromagnetischen Wellen durch Vorrichtungen der Beleuchtungstechnik zu schaffen, die Nachteile der bekannten Lösungsansätze überwindet.
Die Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. In einem zweiten Aspekt lösen die Anordnung umfassend eine Vorrichtung und einer Leuchte.
Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Vorrichtung zur Anpassung der Richtcharakteristik einer Antenne nach dem ersten Aspekt, wobei die Antenne in einer stationären Leuchte angeordnet ist, umfasst einen Träger sowie eine auf dem Träger angeordnete Struktur. Die die Vorrichtung ist im Wesentlichen flach ausgebildet. Der Träger ist dafür ausgelegt, die Vorrichtung an einem Gehäuse der stationären Leuchte zu fixieren. Die Struktur ist dafür ausgelegt, mit elektromagnetischen Wellen in Wechselwirkung zu treten.
Eine stationäre Leuchte ist eine Leuchte, die im Wesentlichen ortsfest über ihre Lebensdauer installiert und genutzt wird. Stationäre Leuchten existieren in vielen Bauformen, beispielweise deckenmontierte Leuchten, wandmontierte Leuchten, Pendelleuchten, mastmontierte Leuchten zur Beleuchtung von Flächen innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Stationäre Leuchten werden an ihrem Montageort installiert, in Betrieb genommen und verbleiben im Betrieb an ihrem Montageort. Die Inbetriebnahme kann eine Kommissionierung der Leuchten in einem Beleuchtungssystem mit einer Vielzahl von Leuchten umfassen. Von solchen stationären Leuchten unterscheiden sich eine Lichtanlage in mobilen Anwendungen, zum Beispiel einer (Straßen-) Fahrzeugbeleuchtung, die eine sich kontinuierlich verändernde Umgebung der Lichtanlage nach entsprechend vorgegebenen Rahmenbedingungen ausleuchtet.
Die Vorrichtung ermöglicht es, mittels Anbringen eines flachen, also plan ausgebildeten Elements, die Antennencharakteristik, beispielsweise eines elektromagnetischen Sensors der Leuchte, nach Fertigung, Auslieferung und Montage am Montageort an die örtlichen Gegebenheiten des Montageortes anzupassen. Diese Anpassung der Antennencharakteristik kann zum Beispiel eine Anpassung eines Erfassungsbereichs des Sensors bewirken. So können benachbarte Räume oder Korridorabschnitte einfach aus einem bei Fertigung der Leuchte voreingestellten Erfassungsbereich gemäß Werkeinstellungen herausgenommen werden. In einer weiteren Anwendung kann die Anpassung der Antennencharakteristik eine Anpassung des Sende-/Empfangsbereichs eines Funk- Kommunikationsmoduls der stationären Leuchte ermöglichen. Somit können beispielsweise die Kommunikationsverbindungen einer Vielzahl von stationären Leuchten in einer räumliche engen Anordnung mit weniger der im Allgemeinen knappen Funkressourcen Frequenz, Zeitschlitzen für die Implementierung eines Zugriffsverfahren unterschiedlicher Teilnehmer in einem Funkkanal mittels eines Raummultiplexverfahrens auskommen.
Die Anpassung der Antennencharakteristik mittels der Vorrichtung kann durch Anbringen der flach ausgebildeten Vorrichtung außen auf einem Gehäuse der stationären Leuchte erfolgen. Gegenüber bekannte Verfahren der Anpassung der Antennencharakteristik ist dies von besonderem Vorteil, da kein Öffnen des Gehäuses einer montierten und mit dem Versorgungsnetz verbunden Leuchte erforderlich ist. Das Öffnen der Leuchte ist in der Regel lediglich autorisiertem, geschultem und qualifiziertem Fachpersonal gestattet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten ohne Öffnung des Gehäuses. Dies kann mittels einer entsprechend gestalteten Bedienungsanleitung durch einen Nutzer vor Ort erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung reduziert die Anpassung der Antennencharakteristik auf ein Anbringen der Vorrichtung an einer bestimmten Position und mit einer bestimmten Ausrichtung auf dem Gehäuse der stationären Leuchte. Damit sind keine besonderen schaltungstechnischen oder mechanischen Elemente in der stationären Leuchte vorzusehen, deren Aufbau somit besonders kostengünstig und wirtschaftlich vorteilhaft für Hersteller und Nutzer erfolgen kann. Bekannte RADAR-basierte Bewegungsmelder weisen auswechselbare Antennen, drehbare Antennenhalterungen, oder in verscheiden Orientierung einsetzbare Leiterplatten mit auf der Leiterplatte angeordneten Patch-Antennen auf. Dies erfordert ein Öffnen der stationären Leuchte am Montageort, um eine Anpassung der Antennencharakteristik auszuführen. Damit ist jedoch eine Gefährdung elektronischer Bauelemente im Inneren der Leuchte durch elektrostatische Effekte, beispielsweise infolge Benutzens metallischer Werkzeuge und unsachgemäßes Vorgehen des Installationspersonals verbunden.
Die in bekannten RADAR-basierten Bewegungsmeldern zu findenden Schalter (DIP-Schalter, DIL-Schalter) zur Einstellung der Detektionseigenschaften des Bewegungsmelders, zum Beispiel für eine Querverkehrsausblendung können durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung überflüssig werden.
Die in bekannten RADAR-basierten Bewegungsmeldern gelegentlich genutzten Potentiometer zur Einstellung des Erfassungsbereichs, insbesondere einer Breite und Tiefe des Erfassungsbereichs des Bewegungsmelders, zum Beispiel um eine Querverkehrsausblendung zu implementieren, können durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch entsprechende Anordnung an de Leuchte zur Anpassung der Antennencharakteristik mit entsprechender Verringerung oder Vergrößerung der Halbwertsbreite, oder Verändern der Hauptstrahlrichtung der angepassten Antennencharakteristik, unterbunden werden. Auch in diesem Anwendungsfall wird der Einsatz qualifizierten Fachpersonals zur Einstellung von Potentiometern mittels Schraubendreher auf einer Leiterplatte im Inneren der Leuchte durch das externe Anbringen der flach ausgebildeten Vorrichtung auf einer entsprechenden Außenfläche des Gehäuses ersetzt.
Insbesondere eine Auslegung eines RADAR-basierten Bewegungsmeldern mit einem einstellbaren Neigungswinkel für eine Anpassung des Erfassungsbereichs mittels Ändern eines Neigungswinkels des gesamten Bewegungsmelders, oder zumindest dessen Antenne oder Antennenbaugruppe erfordert zusätzliche mechanische Elemente wie zum Beispiel Schrauben, Muttern, Rasterscheiben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt dies durch externes Anbringen der flach ausgebildeten Vorrichtung auf einer entsprechenden Außenfläche des Gehäuses. Damit ist der mechanische Aufbau einer entsprechenden Leuchte besonders einfach und kostengünstig möglich. Die entsprechenden Arbeitsschritte für Anbringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind einfacher als die entsprechenden Arbeitsschritte des Öffnens und Anziehens von Schrauben, des Einstellens eines Neigungswinkels für die Anpassung des Erfassungsbereichs der bekannten Vorrichtung. Damit werden die Kosten der Installation und der Inbetriebnahme vor Ort reduziert.
Für stationäre Leuchten ist die Verwendung der Vorrichtung auch deshalb vorteilhaft, da die Anpassung der Antennencharakteristik lediglich im Rahmen der Montage und Erstinbetriebnahme der stationären Leuchten eines Beleuchtungssystems erfolgt. Aufwendige Mittel zur Anpassung des Erfassungsbereichs, wie sie bei bekannten RADAR-basierten Bewegungsmeldern vorgesehen sind und vorstehend diskutiert werden, sind über eine angestrebte lange Nutzungsdauer der stationären Leuchte nicht erforderlich. Die durch die Vorrichtung ersetzten bekannten Mittel zur Anpassung der Antennencharakteristik binden Kapital über die gesamte Nutzungsdauer ohne weitere Funktion für den Nutzer. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert lediglich wenige und kostengünstige Elemente für die Anpassung des Erfassungsbereichs mittels Anpassen der Antennencharakteristik.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Positionierungshilfsmittel aufweist, die ausgebildet sind, im Zusammenwirken mit zugeordneten Positionierungshilfsmitteln auf dem Gehäuse der Leuchte, eine Positionierung und eine räumliche Ausrichtung der Vorrichtung außen an dem Gehäuse zu ermöglichen.
Damit wird dem Nutzer eine einfache Ausführung der Anpassung der Antennencharakteristik vor Ort ermöglicht.
In einer Ausführungsform der der Vorrichtung ist der der Träger als eine Folie ausgebildet. Eine Folie kann als dünnes, im Wesentlichen zweidimensionales, flächiges Trägermaterial auch an nicht vollkommen eben ausgebildeten Außenflächen, beispielsweise mittels einer geeigneten Klebeverbindung befestigt werden. Bei einer geeigneten Oberflächengestaltung der Folie ist eine gute gestalterische Anpassung an das Design der Leuchte möglich. Zugleich können auf einer Folie als Substrat mittels bekannter Beschichtungsverfahren elektrisch leitende, zum Beispiel metallische, Strukturen aufgebracht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der der Träger in einer Ausführungsform aus einem optisch transparenten Material ausgebildet ist.
Ist der Träger optisch transparent, so kann der Träger und die Vorrichtung auch an einer Leuchtfläche (lichtabgebende Fläche) der stationären Leuchte, und dies zumindest teilweise abdeckend, angeordnet werden.
Die Vorrichtung kann insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebaut sein.
Leitfähige Materialen eignen sich gut für die Struktur, da sie sowohl mit elektromagnetischen Wellen wechselwirken, ihre Verwendung für Antennen üblich, und Prozesse zur ihrer Aufbringung auf vielfältige Trägermaterialien eingeführt sind.
Die Vorrichtung einer Ausführung umfasst die Struktur aus einem optisch weitgehend transparenten Material ausgebildet.
Ist die Struktur für Licht im Wesentlichen durchlässig, so erfolgt keine unerwünschte Störung der Lichtabgabe, auch wenn die Struktur in einer Lichtabstrahlrichtung vor der lichtabgebenden Fläche der Leuchte angeordnet ist.
Die Ausbildung des Trägers und/oder der Struktur als optisch transparent ermöglicht somit zusätzliche Freiheitsgrade für einen Designer bei Entwurf der stationären Leuchte.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Vorrichtung umfasst die Struktur zumindest ein Element ausgebildet als ein gerader Streifen oder als an einer Stelle offener Kreisring oder als geschlossener Kreisring.
Alternativ umfasst die Struktur eine Mehrzahl Elemente ausgebildet als gerade Streifen, als konzentrische und an einer Stelle offene Kreisringe, oder als zueinander in einem Winkel angeordnete Streifen.
In einer Ausführung umfasst die Struktur eine Kombination der vorstehend definierten Elemente.
Die Struktur kann eine Mehrzahl von Elemente in einer sich periodisch wiederholenden Anordnung umfassen.
Die genannten äußeren Gestaltungen (Form) der Struktur ermöglichen eine Ausbildung der Struktur, die als passives Element bei entsprechender Anordnung im Nahfeld der Antenne wirkt. Ein passives Element (oder parasitäres Element) ist ein wirksames Element einer Antenne, das im Gegensatz zu einem aktiven Element nicht direkt leitend mit einem Sender oder Empfänger für Funkwellen verbunden ist. Die Struktur ist somit mit der Antenne lediglich über die elektromagnetischen Wellen des Funkfelds gekoppelt. Die Struktur verändert damit die Richtcharakteristik der Antenne in bestimmte Raumrichtungen in Abhängigkeit von der Geometrie der Struktur und ihre Anordnung im Raum relativ zu der Antenne, zum Beispiel durch eine Wirkung als ein Reflektor oder als ein Direktor.
In einem zweiten Aspekt löst eine Anordnung umfassend die stationäre Leuchte und die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt die Aufgabe.
Es ist bevorzugt, wenn die Abmessungen der Struktur derart gewählt sind, dass eine elektromagnetische Resonanzfrequenz der Struktur einer Mittenfrequenz der Antenne entspricht.
Damit wird die elektromagnetische Wirksamkeit der Struktur in dem durch die Antenne definierten Frequenzbereich der elektromagnetischen Wellen, und damit zum Beispiel für eine Sendefrequenz eines RADAR-basierten Bewegungssensors, oder für ein Übertragungsfrequenzband eines Funkkommunikationssystems, maximiert.
Die Vorrichtung wird in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung mittels einer optisch transparenten Klebeverbindung an dem Gehäuse der stationären Leuchte fixiert.
Somit kann die Vorrichtung auch auf einer lichtabgebenden Fläche der Leuchte, und gleichfalls ohne die optische Gestaltung der Leuchte auch auf nicht lichtdurchlässigen Außenflächen der Leuchte wahrnehmbar zu beeinflussen, angeordnet werden.
Die Anordnung einer besonders bevorzugten Ausführung fixiert die Vorrichtung an einer Außenfläche einer Wand des Gehäuses der stationären Leuchte.
Damit ist ein besonders einfaches Anbringen und Fixieren der Vorrichtung an der bereits installierten stationären Leuchte möglich.
Die stationäre Leuchte kann Führungsmittel gebildet aus einem elektrisch oder magnetisch leitfähigem Material aufweisen, die ausgelegt sind, elektromagnetische Wellen zwischen der Antenne und der Struktur zu führen.
Beispielsweise kann ein Reflektor der Leuchte, der für die Ablenkung von und Ausrichtung des Leichts in oder an der Leuchte angeordnet ist, zugleich der Richtung der elektromagnetischen Wellen im Nahfeld der Antenne dienen. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich im Zusammenwirken der Vorrichtung und der Führungsmittel zusätzliche Freiheitsgrade und Möglichkeiten für die Anpassung der Richtcharakteristik der Antenne. Eine weitere Ausführung der Anordnung umfasst eine Schablone, die dafür ausgelegt ist, eine eindeutige Positionierung und räumliche Ausrichtung der Vorrichtung an dem Gehäuse zu ermöglichen.
Nutzung einer Schablone, die an die Leuchte angelegt wird, und eine oder mehrere Positionen und eine exakte Positionierung der Vorrichtung an der Leuchte mittels geeigneter Positionierungshilfsmarken auf der Schablone ermöglicht, ermöglicht es einem Nutzer, die Vorrichtung exakt an der Leuchte zu positionieren und auszurichten. Zugleich wird der Bedarf an Positionierungshilfsmarken angebracht auf einer sichtbaren äußeren Fläche der Gehäusewand reduziert, da lediglich eine genaue Positionierung der Schablone zu der Leuchte erforderlich ist. Die Freiheitsgrade in der Außengestaltung der Leuchte erhöhen sich somit.
Ein dritter Aspekt betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Richtcharakteristik einer Antenne eines Funkmoduls in einer stationären Leuchte während einer Installation und Inbetriebnahme der stationären Leuchte. Das Verfahren umfasst:
Ermitteln einer Position der stationären Leuchte; Bestimmen einer Richtcharakteristik der Antenne; Ermitteln einer Vorrichtung und einer Anbringungsposition der Vorrichtung an einem Gehäuse der stationären Leuchte; Anbringen der ermittelten Vorrichtung an der ermittelten Anbringungsposition der Vorrichtung an dem Gehäuse, um die angepasste Richtcharakteristik der Antenne zu erzielen.
Das Verfahren ermöglicht unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine besonders effiziente und kostengünstige Anpassung der Richtcharakteristik der Antenne und damit eines Erfassungsbereichs an einen bestimmten Einsatzort der stationären Leuchte.
Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind im Rahmen der in den Ansprüchen definierten Erfindung miteinander kombinierbar.
Die folgende Beschreibung einzelner Ausführungen der Erfindung erfolgt anhand der Figuren, wobei
Fig. i ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Leuchte entsprechend einer Ausführung mit wesentlichen Funktionselementen der Leuchte darstellt;
Fig. 2 zeigt eine Anordnung einer stationären Leuchte mit einem die Richtcharakteristik der Antenne anpassenden Vorrichtung;
Fig. 3 zeigt eine Außenansicht einer Leuchte in einer Anordnung mit einem die Richtcharakteristik der Antenne anpassenden Vorrichtung; Fig. 4 zeigt eine weitere Außenansicht einer Leuchte mit einem die Richtcharakteristik der
Antenne anpassenden Vorrichtung; und
Fig. 5 zeigt ein einfaches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Einrichtung einer stationären Leuchte an einer Position unter Anpassung des Richtcharakteristik der Antenne der Leuchte.
In den Figuren zeigen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Elemente. Auf die Diskussion gleicher Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren wird, soweit ohne Einschränkung der Verständlichkeit der Darstellung als mögliche erachtet, zugunsten einer knappen Darstellung weitgehend verzichtet.
Fig. i zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Leuchte i entsprechend einer Ausführung mit wesentlichen Funktionselementen der Leuchte i. Die Leuchte i kann für die Beleuchtung des Inneren von Gebäuden, des Umfelds von Gebäuden und von Infrastruktureinrichtungen im Außenbereich ausgelegt sein. Die Leuchte i kann zum Beispiel eine Raumleuchte, eine Arbeitsplatzleuchte, eine Fluchtweganzeige, eine Notleuchte, eine Straßenleuchte, oder eine Wegleuchte sein.
Die einzelnen Baugruppen der Leuchte i sind im Inneren eines Gehäuses 2 der stationär einzusetzenden Leuchte i angeordnet.
Das Gehäuse 2 kann zumindest abschnittsweise transparent ausgebildet sein, um das von einem Leuchtmodul 4 der Leuchte i abgegebene Licht aus dem Gehäuse 2 austreten zu lassen.
Das Gehäuse 2 kann ganz oder teilweise geschlossen ausgeführt sein.
Das Gehäuse 2 weist nicht dargestellte Mittel zu einer Montage an einem Montageort der Leuchte i auf. Diese Montagemittel können Ausnehmungen für Schrauben zur Decken- oder Wandbefestigung, Befestigungsmöglichkeiten für Aufhängungen für eine Montage als Pendelleuchte oder für eine Montage an einem Mast oder an einem Leuchten-Fuß für eine Stehleuchte umfassen.
Die Leuchte i weist ferner zumindest eine Leuchtmodul 4 auf. Das Leuchtmodul 4 erzeugt Licht und gibt dies in die Umgebung der Leuchte 1. Das Leuchtmodul 4 oder die Leuchte 1 können die Leuchtcharakteristik beeinflussende Elemente, zum Beispiel einen oder mehrere Reflektoren oder optische Linsen umfassen.
Das Leuchtmodul 4 kann eines oder mehrere lichtabgebende Elemente, ausgeführt beispielsweise unter Verwendung von LEDs aufweisen, die mittels eines dem Leuchtmodul 4 zugeführten elektrischen Stroms (Laststrom) das Licht erzeugen. Ein Leuchtentreiber 3 erzeugt den für den Betrieb des Leuchtmoduls 4 erforderlichen Laststrom und gibt diesen Laststrom an das Leuchtmodul 4 aus.
Die Leuchte 1 kann weiter einen Netzversorgungsanschluss 7 aufweisen, der mit einer Netzstromversorgung eines Gebäudes verbunden ist. Die Netzstromversorgung stellt eine Netzwechselspannung bereit, die über einen Spannungsverteiler 6 der Leuchte 1 an den Leuchtentreiber 3 und weitere mit Netzwechselspannung zu versorgende Baugruppen der Leuchte 1 verteilt wird.
Die Leuchte 1 weist insbesondere eine Antenne 8 angeordnet in dem Gehäuse 2 der Leuchte 1 auf.
Die Antenne 8 ist geeignet, elektromagnetische Wellen in den Freiraum abzustrahlen und aus dem Freiraum zu empfangen. Die Antenne 8 zeigt eine Strahlungscharakteristik, die die räumliche relative Intensität der Energieabstrahlung, oder die elektrische und magnetische Feldstärke in einem Fernfeld der Antenne 8 in Abhängigkeit von der Richtung zur Antenne 8 darstellt. Die grafische Darstellung der Strahlungscharakteristik (Antennencharakteristik) der Antenne 8 wird als Strahlungsdiagramm (Antennendiagramm) der Antenne beachtet.
Alternativ kann die Leuchte 8 eine Antennenanordnung mit einer Mehrzahl von Antennen 8 umfassen.
Alternativ kann zumindest eine Antenne an dem Gehäuse 2, oder mit einer Außenfläche des Gehäuses 2 im Wesentlichen bündig abschließend, angeordnet sein.
Das Gehäuse 2 kann zumindest abschnittsweise für elektromagnetische Wellen durchlässig ausgebildet sein, um einen Durchtritt von elektromagnetischen Wellen vom Inneren des Gehäuses 2 nach Außen, und vom Raum außerhalb des Gehäuses 2 in das Innere des Gehäuses 2 zu ermöglichen.
Die Antenne 8 kann mit einem Funkmodul 5 direkt über eine Antennenleitung verbunden sein. Das Funkmodul 5 kann beispielsweise einen Funksender und einen Funkempfänger umfassen. Der Funksender und der Funkempfänger können als Teil in einer Transceiverbaugruppe integriert ausgebildet sein.
Eine häufige Ausführung des Leuchtentreibers 3 integriert das Funkmodul 5, die Antenne 8 und den Spannungsverteiler 6 innerhalb einer einzigen elektrischen Baugruppe.
Das Funkmodul 5 kann ein RADAR-basierter Bewegungsmelder oder Präsenzmelder umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Funkmodul 5 ein Funkkommunikationsmodul umfassen, das eine externe Funkschnittstelle für die Leuchte 1 bereitstellt. Das Funkmodul 5 kann ausgelegt sein, die Funktion eines Funk-Repeaters wahrzunehmen, der Funksignale empfängt, aufbereitet, verstärkt und wieder aussendet, um damit eine Reichweite einer Funksignalübertragung zu vergrößern.
Alternativ oder zusätzlich kann das Funkmodul 5 einen Transceiver für ein Funknavigationssystem, insbesondere für ein Indoor-Navigationssystem, aufweisen, und somit die Funktion einer Funkbake (englisch: beacon) bereitstellen, die ein Navigationssignal sendet.
Fig. 1 zeigt weiter eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 9 umfasst einen Träger 9.1 und eine auf dem Träger 9.1 aufgebrachte Struktur 9.2. Die Vorrichtung 9 ist außen auf dem Gehäuse 2 fixiert, also fest angeordnet.
Der Träger 9.1 kann aus einem optisch transparenten Material aufgebaut sein. Der Träger 9.1 ist aus einem für elektromagnetische Wellen durchlässigen Material aufgebaut.
Der Träger 9.1 ist aus einem oder verschiedenen für elektrische Felder und für Magnetfelder durchlässigen Material aufgebaut. Für die Struktur 9.2 werden Materialien verwendet, die für elektromagnetische Wellen, insbesondere kurzwellige elektromagnetische Wellen für Anwendung der Funktechnik (Funkwellen) besonders gut durchlässig, also dämpfungsarm sind. Sie sollen elektromagnetische Strahlung möglichst wenig reflektieren, absorbieren, brechen, streuen oder deren Polarisation ändern. Solche Materialien, die sowohl die notwendigen mechanischen als auch elektrischen Eigenschaften mitbringen, sind glasfaserverstärkte Kunststoffe, organische Harze, wie zum Beispiel Epoxid-Harze, Polycarbonate oder Polyethylenterephthalat, besonders geeignet für Anwendungen für niedrige Temperaturen, und Keramiken wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Berylliumoxid für hohe Temperaturbeanspruchung. Auch schaumstoffartige Materialien können Verwendung finden.
Vorteilhaft sind Materialien, die für flexible Leiterbahnen im Bereich der Elektronik üblich sind. Für solche Materialien existieren Verfahren für die Ausbildung von leitfähigen Strukturen 9.2 auf einem damit aufgebauten Träger 9.1.
Besonders bevorzugt ist die Ausbildung der Struktur 9.1 als Folie.
Die Vorrichtung 9, insbesondere der Träger 9.1 kann mit seiner dem Gehäuse 2 zugewandten Fläche mit der entsprechend zugeordneten Außenfläche der Gehäusewand des Gehäuses 2 verklebt sein.
Auf den Träger 9.1 kann einseitig im Rahmen der Fertigung ein Haftmaterial, insbesondere ein Klebstoff, aufgebracht sein. Dieser Klebstoff kann mittels einer deckenden Schicht vor Anbringen der Vorrichtung 9 an einer Außenfläche des Gehäuses 2 geschützt, und somit einfach zu lagern und zu transportieren, sein.
Verkleben des Trägers 9.1 mit der Außenfläche der Gehäusewand kann mittels eines optisch transparenten Klebstoffes erfolgen. Die auf dem Träger 9.1 aufgebrachte Struktur 9.2 ist ausgelegt, das die elektromagnetischen Funkwellen 19, die die Antenne 8 abstrahlt oder die an de Antenne 8 einfallen, zu beeinflussen.
Die Struktur 9.2 kann auf einer Fläche des Trägers 9.1 oder auf mehreren Flächen, insbesondere auch einer Oberseite und einer Unterseite des flächig ausgebildeten Trägers 9.1 ausgebildet sein.
Die Struktur 9.2 kann mittels Anordnung relativ zu Position und Ausrichtung zu der Antenne 8 die Richtcharakteristik der Antenne anpassen. Anpassen kann in diesem Zusammenhang als ein Verändern oder Einstellen eines oder mehrerer kennzeichnender Parameter der Richtcharakteristik aufgefasst werden. Kennzeichnende Parameter der Richtcharakteristik können eine Hauptachse einer Antennenkeule, eine Breite einer Antennenkeule, eine ßdB-Breite einer Antennenkeule, eines richtungsabhängigen Antennengewinns der Richtcharakteristik, eine Nebenkeulendämpfung der Antennencharakteristik umfassen.
Die Struktur 9.2 ist dafür ausgelegt, mit elektromagnetischen Wellen in Wechselwirkung zu treten. Diese elektromagnetische Wechselwirkung ist insbesondere von dem Material der Struktur, und dem geometrischen Aufbau der Struktur bestimmt.
Die Struktur 9.2 der Vorrichtung 9 kann eine in Dünnschichttechnologie ausgebildete Struktur aus elektrisch leitfähigem Material und/oder magnetisch wirksamen Material, umfassend zumindest ein einzelnes Element, aufweisen.
Die Struktur 9.2 kann die in Dünnschichttechnologie ausgebildete Struktur aus einem optisch, also im Frequenzbereich sichtbaren Lichts, im Wesentlichen transparenten Materials, also lichtdurchlässiges Materials aufweisen.
Die Struktur 9.2 kann eine elektrisch leitfähige Struktur aufgebracht auf einer optisch transparenten Folie als Träger 9.1 umfassen.
Die Struktur 9.2 kann eine zumindest abschnittsweise periodische räumliche Gestaltung umfassend eine Mehrzahl einzelner Elemente aufweisen.
Typischerweise erhöht sich die Richtwirkung und ein Antennengewinn durch Anpassung der Antennencharakteristik mittels der Anordnung passiver Elemente als Teil der Struktur 9.2 der Vorrichtung 9. Insbesondere nimmt die Richtwirkung und ein Antennengewinn der angepassten Antennencharakteristik in direkter Abhängigkeit von der Anzahl der passiven Elemente der Struktur 9.2 zu.
Passive Elemente können auf unterschiedliche Arten in der Antennentechnik wirken: reflektierende passive Elemente (Reflektoren), die elektromagnetische Leistung zurück in Richtung der Antenne 8, also des gespeisten Elementes, von dem passiven Element ausgehend abstrahlen, und eine Strahlungsrichtung der elektromagnetische Funkwellen 19 führende Elemente (Direktoren), die elektromagnetische Leistung in Richtung der passiven Elemente ausgehend von dem gespeisten Element verstärken. Die Eigenschaften eines passiven Elements werden durch dessen Abstand zu dem gespeisten Element, hier der Antenne 8, und seine jeweilige elektrische Länge bestimmt.
Direktoren können mechanisch kleiner (kürzer) und Reflektoren mechanisch größer (länger) als das gespeiste Element, hier der Antenne 8, sein.
Wirkung der Vorrichtung 9, insbesondere deren elektromagnetisch wirksamen Struktur 9.2, als passives Element ist, dass die Richtcharakteristik oder das Funkfeld der elektromagnetischen Funkwellen 19, die durch die Antenne 8 abgestrahlt wird, verändert, und insbesondere in vorbestimmter Weise, angepasst wird. Die Vorrichtung 9 und ihre Anordnung relative zu der Antenne 8 richtet somit die elektromagnetischen Funkwellen 19 in Form eines Funkstrahls in eine bestimmte Richtung aus. Die Vorrichtung 9 verändert die Richtcharakteristik der Antenne 8 und den Antennengewinn richtungsabhängig.
Die passive Struktur 9.2 erreicht dies, indem es als passiver Resonator agiert, der die elektromagnetischen Funkwelle 19 in einem Nahbereich der Antenne 8 empfängt, und mit einer unterscheidenden Phase gegenüber der einfallenden elektromagnetischen Funkwelle 19 wieder aussendet. Die elektromagnetischen Funkwellen 19, die von verschiedenen passiven Elementen der Struktur 9.2 abgestrahlt werden, interferieren, und verstärken somit die elektromagnetischen Funkwellen 19 in bestimmten Richtungen (konstruktive Interferenz), und dämpfen die elektromagnetischen Funkwellen 19 in andere Richtungen (destruktive Interferenz).
Nicht gezeigt in Fig. 1 sind Positionierungshilfsmittel der Vorrichtung 9.
Die Positionierungshilfsmittel können auf dem Träger 9.1 angeordnet sein. Die Positionierungshilfsmittel der Vorrichtung 9 können zusammen mit den Positionierungshilfsmitteln der Vorrichtung 9 zugeordneten weiteren Positionierungshilfsmitteln, die auf der Außenfläche der Wand des Gehäuses 2 angeordnet sind, eine exakte Positionierung der Vorrichtung 9 an dem Gehäuse 2 ermöglichen. Weiter ermöglichen die Positionierungshilfsmittel der Vorrichtung 9 zusammen mit den, den Positionierungshilfsmitteln der Vorrichtung 9 zugeordneten, weiteren Positionierungshilfsmitteln, eine exakte Ausrichtung der Orientierung der Vorrichtung 9 zu der Ausrichtung des Gehäuses 2. Somit wird die Vorrichtung 9 relativ zu der in dem Gehäuse 2 fest angeordneten Antenne 8 eindeutig angeordnet, ohne die Leuchte 1 öffnen zu müssen.
Die Positionierungshilfsmittel und die weiteren Positionierungshilfsmittel können optisch wahrnehmbare Markierungen umfassen, die auf der Vorrichtung 9 und er Außenfläche der Gehäusewand des Gehäuses 2 angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich können die weiteren Positionierungshilfsmittel als integrale Teile des
Gehäuses 2, insbesondere als Ausnehmungen, Vertiefungen, oder aus der Außenfläche des Gehäuses 2 hervorragende Elemente ausgebildet sein. Die weiteren Positionierungshilfsmittel können Vertiefungen, Ausnehmungen, Kanten, Rippen oder weitere räumliche Gestaltungsmittel einer Wand des Gehäuses 2 umfassen
Alternativ oder zusätzlich können die Positionierungshilfsmittel und die weiteren Positionierungshilfsmittel zumindest eine Schablobe umfassen, die eindeutig an das Gehäuse 2 der Leuchte i anzulegen ist, und ebenso eindeutig eine oder mehrere unterscheidbare Positionen und/oder Orientierungen für die Vorrichtung 9 auf der Außenfläche des Gehäuses 2 bezeichnet.
Die Antenne 8 erzeugt im Zusammenwirken mit der Struktur 9.2 mittels gegenseitiger elektromagnetischer Mitkopplung eine angepasste Antennencharakteristik (Antennendiagramm) der Antenne 8. Die Antenne 8 weist eine werkseitig vorgegebene Richtcharakteristik auf, die durch Anbringen der Vorrichtung 9, und insbesondere die damit erreichte Anordnung der Struktur 9.2 im Nahfeld der Antenne verändert wird, so dass die angepasste Richtcharakteristik der Antenne 8 erzeugt wird.
Die Antenne 8 ist dabei ein mit einem Sendesignal von einem Funksender gespeistes und/oder ein Empfangssignal an einen Funkempfänger abgebendes aktives Element. Die Vorrichtung 9 stellt mit der Struktur 9.2 ein oder mehrere strahlungsgespeiste passive Elemente für die Anordnung im Nahfeld der Antenne 8 bereit.
Die quantitative Anpassung der Richtcharakteristik wird durch die räumlich exakte Positionierung und Ausrichtung der Vorrichtung 9, insbesondere der Struktur 9.2 der Vorrichtung 9, sowie durch die Geometrie der der Struktur 9.2 der Vorrichtung 9, relativ zu der Antenne 8 bestimmt. Als weiterer Parameter für die Anpassung der Richtcharakteristik ist die Frequenz der durch die Antenne 8 abgestrahlten und/oder empfangenen elektromagnetische Wellen zu berücksichtigen. Die Frequenz, insbesondere das Frequenzband, oder entsprechend die Wellenlänge der der elektromagnetische Welle ist bekannt und durch das Funkmodul 5 und die diesem zugeordnete Antenne 8 vorgegeben.
Das Funkmodul 5 und die Antenne 8 können für Kommunikationsanwendungen oder Anwendungen auf dem Gebiet der Sensorik für Frequenzbänder angeordnet zwischen 300 kHz und 300 GHz ausgelegt sein. Insbesondere werden die Frequenzen der elektromagnetischen Wellen typisch zwischen 500 MHz und 120 GHz liegen.
Frequenzen für Kommunikationsanwendungen können im Bereich der ISM-Frequenzbänder, zum Beispiel zwischen 2.4 und 2.5 GHz und/oder 5.725 GHz und 5.875 GHz liegen, wie dies beispielsweise für WLAN (802.x) oder BluetoothR™ der Fall ist.
Weitere Kommunikationsanwendungen auf dem Gebiet der Gebäudetechnik, wie zum Bespiel funkvernetzte Rauchwarnmelder nutzen ein Frequenzband bei 433 MHz. Funkvernetzte Alarmanlagen können zum Beispiel ein Frequenzband um 868 MHz für die Kommunikation nutzen. Bewegungsmelder auf der Basis von Radarsensoren nutzen zum Beispiel Frequenzen im Bereich von 2 GHz, 4 GHz, 5 GHz, 8 GHz, und 24 GHz.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung einer Leuchte 1 mit einer die Richtcharakteristik der Antenne 9 anpassenden Vorrichtung 9.
Der Leuchtentreiber 3 in Fig. 2 umfasst ein Funkmodul 5 sowie eine Antenne 8 integriert in den Leuchtentreiber 3.
Das Gehäuse 2 der Leuchte 1 ist nach unten offen ausgeführt. Die untere, offene Seite des Gehäuses 2 wird mit einer zumindest teilweise optisch transparenten Abdeckung 11 des Gehäuses 2 abgeschlossen.
Die Abdeckung 11 kann als Streuscheibe ausgebildet sein. Das durch das Leuchtmodul 4 emittierte Licht 12 tritt durch die Abdeckung 11 und leuchtet einen Bereich unterhalb der gezeigten Leuchte 1 aus.
Die Vorrichtung 9 ist auf der Außenseite des Abdeckung 11 des Gehäuses 2 zwischen den Positionierungshilfsmitteln 14 des Gehäuses 2 fest angeordnet (fixiert).
Die Vorrichtung 9 kann beispielsweise eine Struktur 9.2 aufweisen, die die Antennencharakteristik der Antenne 8 derart anpasst, dass ein durch das Licht 12 ausgeleuchteter Bereich unterhalb der Leuchte 1 im Wesentlichen einem durch die Antenne 8 abgedecktem Bereich aufgrund der angepassten Antennencharakteristik entspricht, in den elektromagnetische Wellen 19 durch die Antenne abgestrahlt und/oder elektromagnetische Wellen durch die Antenne 19 empfangen werden können.
Die Innenseite der Wand des Gehäuses 2 kann als optischer Reflektor zur Reflexion des durch das Leuchtmodul 4 emittierten Lichts 12 ausgebildet sein, und damit eine optische Richtcharakteristik der Leuchte 1 beeinflussen.
Die Innenseite der Wand des Gehäuses 2 kann zumindest teilweise als Reflektor zur Reflexion elektromagnetischer Wellen ausgebildet sein, und damit die elektromagnetische Richtcharakteristik der Antenne 8 beeinflussen. Dies kann mittels einer zumindest abschnittsweisen elektrisch leitfähigen Beschichtung der Innenseite der Wand des Gehäuses 2 erreicht werden. Somit kann das Gehäuse 2 ausgebildet sein., die Funktion von Führungsmitteln zur Führung der elektromagnetischen Wellen zwischen der Antenne 8 und der Vorrichtung 9 wahrzunehmen.
Alternativ oder zusätzlich können Führungsmittel in Form leitfähiger Flächen in oder an der Leuchte 1 angeordnet sein. Die leitfähigen Flächen können zum Beispielgeeignet geformte und angeordnete Metallbleche (Schirmbleche) im Inneren des Gehäuses 2, oder integriert mit der Gehäusewand ausgeführt, umfassen. Die Anordnung der Vorrichtung 9 erfolgt an einer Außenfläche des Gehäuses 2. In Fig. 2 erfolgt die Anordnung der Vorrichtung 9 zwischen den Positionierungshilfsmarken 14 angeordnet auf einer Außenfläche der Abdeckung 11. Damit ist eine räumlich eindeutige Anordnung der Vorrichtung 9 relativ zu der Antenne 8 gewährleistet. Die Vorrichtung 9, insbesondere deren elektromagnetische wirksame Struktur 9.2, ist damit in einer Distanz 17 zu der Antenne angeordnet. Die Distanz 17 wird kann so groß sein, das die Struktur sich im Nahfeld der Antenne 8 befindet.
Die Vorrichtung 9 ist in Fig.2 im Querschnitt mit Abmessungen gezeigt, die eine Breite 18 des Trägers 9.1 umfasst, die einem Abstand zwischen den dargestellten Positionierungshilfsmitteln 14 entspricht. . Die gezeigte Breite 18 ist lediglich eine mögliche Ausführung des Trägers 9.1. Der Träger 9.1 kann beispielsweise auch eine gesamte Seitenfläche des Gehäuses bedecken.
Ebenso ist die Anordnung eines einzelnen Elements einer Struktur 9.2 auf dem Träger lediglich ein einfaches Bespiel. Die Struktur 9.2 kann insbesondere eine Mehrzahl Elemente in periodischer oder nicht-periodischer Ausbildung auf dem Träge 9.1 anordnen.
Die angepasste Richtcharakteristik der Antenne 8 bestimmt einen Raumbereich, in den die Antenne 8 elektromagnetische Wellen ausstrahlt oder aus dem die die Antenne 8 elektromagnetische Wellen empfängt.
Die Antenne 8 ist an einer festen Position innerhalb des Gehäuses 2 der Leuchte 1 angeordnet. Die feste Position ist in Fig. 2 durch einen Positionsvektor 16 der Antenne 8 repräsentiert. Die Anordnung der Vorrichtung 9 erfolgt gleichfalls an einer durch die Positionierungshilfsmarken 14 vorgegebenen festen Position relativ zu dem Gehäuse 2 der Leuchte 1 angeordnet. Dies ist in Fig. 2 durch einen Positionsvektor 15 der Vorrichtung 9 gezeigt. Damit ist die an dem Gehäuse 2 fixierte Vorrichtung 9 räumlich und in ihrer Ausrichtung relativ eindeutig zu der Antenne 8 festlegbar.
Fig- 3 gibt eine Außenansicht einer Leuchte 1 in einer Anordnung mit einer die Richtcharakteristik der Antenne 8 verändernden Vorrichtung 9 wieder.
Die Leuchte 1 ist als Standleuchte mit einem Gehäuse 2 ausgebildet, in dessen oberen Abschnitt zumindest eine optisch transparente Abdeckung 11 als Teil des Gehäuses 2 angeordnet ist. Im oberen Teil des Gehäuses 2 ist hinter der transparenten Abdeckung 11 ein zeichnerisch nicht dargestelltes Leuchtmodul 4, dessen Licht durch die transparente Abdeckung 11 hindurchtreten kann, angeordnet.
Das Gehäuse 2 ist zumindest in seinem oberen Abschnitt zumindest teilweise aus einem elektromagnetische Wellen nur geringfügig dämpfenden Material gefertigt. Auf der einem Betrachter zugewandten Seite des Gehäuses 2 befindet sich eine Vorrichtung 9 auf einem lichtundurchlässigen Abschnitt des Gehäuses 2 angebracht. Die Vorrichtung 2 kann somit mit einer innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten und damit nicht sichtbaren Antenne 8 als passivem Element in Wechselwirkung treten. Insbesondere wird eine Antenenncharakteristik der Antenne 8 durch die Struktur 9.2 der Vorrichtung 9 verändert.
Die Anordnung nach Fig. 3 ist vorteilhaft, da die Lichtabgabe durch die Abdeckung 11 hindurch und die Abstrahlung und Empfang der elektromagnetischen Wellen eines Funksignals in räumlich weitgehend getrennt voneinander angeordneten Bereichen des Gehäuses 2 erfolgen. Damit ist die Auslegung der Lichtabgabe durch die Abdeckung 11 und der Sende- Empfangseigenschaften der mittels der Vorrichtung 9 angepassten Antenne 8 getrennt voneinander zu optimieren.
Der Träger 9.1 und die Struktur 9.2 beeinflussen aufgrund der räumlichen Trennung von der Abdeckung 11 nicht die Lichtabgabe der Leuchte 1. Die Nutzung transparenten Materials für die Vorrichtung 9, und deren Auslegung auf minimale Beeinflussung der Lichtabgabe ist somit nicht erforderlich.
Fig. 4 zeigt eine weitere Außenansicht einer Leuchte 1 mit einer die Richtcharakteristik der Antenne 8 beeinflussenden Vorrichtung 9. In Fig. 4 wird im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 3 die Vorrichtung 9 im Bereich, insbesondere direkt auf der transparenten, lichtdurchlässigen Abdeckung 11 angeordnet. Die Ausführung nach Fig. 4 erfordert bevorzugt die Verwendung eines transparenten Trägers 9.2, eine möglichst transparente Auslegung der Struktur 9.2 hinsichtlich Materialauswahl und geometrischer Anordnung der Elemente der Struktur, um die Lichtabgabe der Leuchte 1 nicht übermäßig beeinflussen. Weiter ist insbesondere die Verwendung eines transparenten Klebers zur Fixierung der Vorrichtung 9 auf der Abdeckung 11 vorteilhaft, um eine Ausführung nach Fig. 4 zu gestalten.
In Fig. 4 wird zusätzlich die Verwendung zusätzlicher Schirmbleche 20 zur Antennendiagrammformung, die innerhalb des Gehäuses 2 der Leuchte 1 angeordnet sind, gezeigt.
Die Anordnung der Vorrichtung 9 auf der lichtdurchlässigen Abdeckung 11 des Gehäuses 2 ist insbesondere für eine besonders kompakte Auslegung der Leuchte 1 vorteilhaft.
Fig. 5 zeigt ein einfaches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Einrichtung der Leuchte 1 an einer Position unter Anpassung des Abdeckungsbereichs einer Antenne 8 der Leuchte 1. Die Verfahrensschritte können Teil einer Kommissionierung eines Beleuchtungssystems, umfassend die Leuchte 1 sein.
Die Antennencharakteristik der Antenne 8 kann einen Erfassungsbereich eines RADAR- basierten Präsenzdetektors der Leuchte 1 bestimmen. Durchführen der Schritte des Verfahrens passt den Erfassungsbereich des Präsenzdetektors mittels des Verfahrens zur Anpassung der Richtcharakteristik einer Antenne eines Funkmoduls 5 in einer stationären Leuchte 1 während einer Installation und Inbetriebnahme der stationären Leuchte 1 an. Das Verfahren umfasst zunächst einen Schritt St, in dem eine räumliche Position der Leuchte 1 ermittelt wird.
Aus der ermittelten Position der Leuchte i und der von dieser Leuchte i zu erfüllenden Aufgabe kann in Schritt S2 ein erforderlicher Erfassungsbereich für die Antenne 8 des Funkmoduls 5, hier eines Präsenzdetektors, der Leuchte 1 bestimmt werden. Dieser erforderliche Erfassungsbereich der Antenne 8 entspricht einer bestimmten Richtcharakteristik der Antenne 8.
So kann zum Beispiel ein Nutzer in Schritt S2 auf Grundlage der Position der Leuchte 1 im Raum, und dem für die Funktion der Leuchte 1 geforderten Erfassungsbereich aus einem Handbuch einen dem erforderlichen Erfassungsbereich nächstkommenden vorgegebenen Erfassungsbereich aus einer Mehrzahl vorgegebener möglicher Erfassungsbereiche auswählen. Anschließend wird die dem ausgewählten Erfassungsbereich zugeordnete angepasste Richtcharakteristik der Antenne 8, beispielsweise mittels einer entsprechenden Tabelle bestimmt.
Nach Bestimmen der erforderlichen Richtcharakteristik der Antenne 8, wird im nachfolgenden Schritt S3 eine Vorrichtung 9, sowie eine Anbringungsposition der Vorrichtung 9 an dem Gehäuse 2 der stationären Leuchte 1 ermittelt.
Im geschilderten Beispiel kann der Nutzer hierfür auf Basis des in Schritt S2 bestimmten vorgegebenen Erfassungsbereichs zum Beispiel aus dem Handbuch zu dem vorgegebenen Erfassungsbereich eine oder mehrere zugeordnete Vorrichtungen 9 und deren exakte Position und Ausrichtung an der Leuchte 1 ermitteln, um den bestimmten vorgegebenen Erfassungsbereich mittels einer geeignet angepassten Antennencharakteristik der Antenne 8 zu erzielen.
Anschließend kann der Nutzer die zumindest eine ermittelte Vorrichtung 9 an der ermittelten Position und mit der ermittelten Ausrichtung der Vorrichtung 9 an dem Gehäuse 2 der stationären Leuchte 1 fest anbringen.
Das Verfahren ermöglicht unter Anwendung der Vorrichtung 9 eine besonders effiziente und kostengünstige Anpassung der Richtcharakteristik der Antenne 8 und damit eines Erfassungsbereichs an einen bestimmten Einsatzort der stationären Leuchte 1. Das Verfahren nutz in der geschilderten Ausführung einen Satz Vorrichtungen 9 sowie ein Handbuch für die Anpassung der Antennencharakteristik der Antenne 8. Das Handbuch umfasst eine Zuordnung der einzelnen Erfassungsbereiche zu Antennencharakteristiken der Antenne 8, zu bestimmten Ausbildungen der Vorrichtungen 9 und den exakten Positionen und jeweiligen Ausrichtung der einzelnen Ausbildungen der Vorrichtungen 9 an dem Gehäuse 2 der Leuchte 1.
Damit wird es möglich, die Anpassung der Antennencharakteristik der Antenne 8 bei kostengünstiger Auslegung der Leuchte 1 durch einfache Tätigkeiten ausgeführt durch einen fachlich nicht besonders qualifizierten Nutzer unter Verwendung einfacher Mittel vorzunehmen.
Das Verfahren nach Fig. 5 zeigt daher auch die vorteilhafte gewerbliche Anwendbarkeit der in den nachfolgenden Ansprüchen definierten Erfindung.

Claims

ANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zur Anpassung der Richtcharakteristik einer Antenne (8), wobei die Antenne (8) in einer stationären Leuchte (1) angeordnet ist, und die Vorrichtung einen Träger (9.1) sowie eine darauf angeordnete Struktur (9.2) aufweist, wobei die Vorrichtung im Wesentlichen flach ausgebildet ist, und der Träger (9.1) ausgelegt ist, die Vorrichtung an einem Gehäuse (2) der stationären Leuchte (1) zu fixieren, und die Struktur (9.2) ausgelegt ist, mit elektromagnetischen Wellen in Wechselwirkung zu treten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung Positionierungshilfsmittel (9.3) aufweist, die ausgebildet sind, im Zusammenwirken mit zugeordneten Positionierungshilfsmitteln (14) auf dem Gehäuse (1), eine Positionierung und eine räumliche Ausrichtung der Vorrichtung (9) außen an dem Gehäuse (2) zu ermöglichen.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (9.1) als eine Folie ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (9.1) als aus einem optisch transparenten Material ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Struktur (9.2) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebaut ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Struktur (9.2) zumindest ein Element ausgebildet als ein gerader Streifen oder als an einer Stelle offener Kreisring oder als geschlossener Kreisring umfasst, oder die Struktur (9.2) eine Mehrzahl Elemente ausgebildet als gerade Streifen, als konzentrische und an einer Stelle offene Kreisringe, oder als eine zueinander in einem Winkel angeordnete Streifen umfasst, oder die Struktur (9.2) eine Kombination der genannten Elemente umfasst.
7. Anordnung umfassend die Vorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und die stationäre Leuchte (1).
8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei
Abmessungen der Struktur () derart gewählt sind, dass eine elektromagnetische Resonanzfrequenz der Struktur (9.2) einer Mittenfrequenz der Antenne (8) entspricht.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Vorrichtung (1) mittels einer optisch transparenten Klebeverbindung an dem Gehäuse (2) der stationären Leuchte (1) fixiert ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Vorrichtung (1) an einer Außenfläche einer Wand des Gehäuses (2) der stationären Leuchte (1) fixiert ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die stationäre Leuchte (1) Führungsmittel aus einem elektrisch oder magnetisch leitfähigem Material aufweist, die ausgelegt sind, die elektromagnetischen Wellen zwischen der Antenne (8) und der Struktur (9.2) zu führen.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Anordnung ferner eine Schablone umfasst, die ausgebildet ist, eine eindeutige Positionierung und räumliche Ausrichtung der Vorrichtung (9) außen an dem Gehäuse (2) zu ermöglichen.
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