JP2020510967A - スロットアンテナを備える照明デバイス - Google Patents

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Abstract

照明デバイス(1)が開示される。照明デバイス(1)は、照明デバイス(1)と外部デバイスとの間の無線通信のための通信ユニット(10)と、通信ユニット(10)に電気的に接続される固体照明要素(3)と、固体照明要素(3)と熱的に接触するヒートシンク(5)であって、スロットアンテナとして機能するように適合されたスロット(5a)を有する、ヒートシンク(5)と、通信ユニット(10)に電気的に接続される給電アンテナ(11)であって、給電アンテナ(11)及びスロット(5a)が近接結合によって通信できるようにスロット(5a)に配置される少なくとも1つの先端部を有する、給電アンテナ(11)とを備える。

Description

本発明は、スロットアンテナを有する無線制御可能な照明デバイスに関する。
無線制御可能な照明デバイスが、当該技術分野において知られている。そのような照明デバイスの例は、米国特許出願公開第2016/0072176 A1号に開示されている。当該照明デバイスは、スロットアンテナとして機能するスロットを備えた発光ダイオードのためのヒートスプレッダを有し、スロットは、スロットと同一平面にあり、スロットを直角に横切る給電ラインによって給電される(米国特許出願公開第2016/0072176 A1号の図8a参照)。無線信号は、パワーオン/オフを切り替える、照明強度を調整する、照明の色を変更する、又は何らかの他の方法で電球の動作を制御するために使用されてもよい。
米国特許出願公開第2016/0072176 A1号の照明デバイス、及び同様の無線制御可能な照明デバイスは、意図した用途に適しているが、改良の対象である。例えば、スロットアンテナの給電を改善することが望ましいであろう。
改良された又は代替的な照明デバイスを提供することが望ましいであろう。
この課題により良く対処するために、照明デバイスと外部デバイスとの間の無線通信のための通信ユニットと、通信ユニットに電気的に接続される固体照明要素(solid-state lighting element)と、固体照明要素と熱的に接触するヒートシンクであって、スロットアンテナとして機能するように適合されたスロットを有する、ヒートシンクと、通信ユニットに電気的に接続される給電アンテナであって、給電アンテナ及びスロットが近接結合(proximity coupling)によって通信できるようにスロットに配置される少なくとも1つの先端部(end tip)を有する、給電アンテナとを備える、照明デバイスが提示される。
先端部がスロット「に」配置される(the end tip being arranged "at" the slot)ということは、スロットが、先端部で生成されるフリンジング電界(electric fringing field)の影響を受け、近接結合によって給電アンテナに結合されるように、先端部が、スロットの近くに配置されることを意味する。
上記のように先端部を配置することは、給電アンテナが、送信及び受信時に、給電の電力効率の改善に役立つように、スロットにとりわけ効率的に結合されることを可能にする。給電アンテナ及びヒートシンクが堅牢性、熱性能、光学性能及び/又は美観を相当犠牲にするように配置されることなく、効率的な結合が実現される。さらに、照明デバイス内の利用可能なスペースの量がとりわけ制限されている状況でさえも、効率的な結合が実現されることができる。
さらに、よく用いられている伝送線給電方法(transmission line feed method)とは異なり、本発明の給電技術は、スロットがヒートシンクの曲面に配置される場合でさえもうまく機能する。伝送線給電方法はまた、ライン給電を有する回路基板がスロットを含む表面と同一平面にあることを必要とするが、これは、本発明の給電技術が必要としないものである。
さらに、上述した照明デバイスは、大量生産に適した単純で高速な製造技術を使用して、費用効率の高い方法で生産されることができる。
ヒートシンクは、円筒形であってもよい。そのようなヒートシンクは、周囲の空気に向かって熱を伝達する大きな外表面積を持つことができる。また、ヒートシンクが中空シリンダの形状を持つ場合、給電アンテナは、典型的には、ヒートシンクの内側に配置されることができ、視界から隠され、SSL要素によって放射される光を妨げない。
給電アンテナの少なくとも一部は湾曲してもよく、少なくとも1つの先端部を含んでもよい。
給電アンテナの上述した部分は、円筒形のヒートシンクの湾曲した内側壁に沿って配置されてもよい。
少なくとも1つの先端部は、円筒形のヒートシンクの長手方向中心軸及びスロットの幅の100%〜125%によって画定される仮想セクタ内に在ってもよい。そのような方法で先端部を配置する結果、典型的には、先端部とスロットとの効果的な結合が生じる。
給電アンテナの上述した部分は、スロットと交わらないように配置されてもよい。
照明デバイスは回路基板を備えてもよく、給電アンテナは回路基板の相対向する2つの側に印刷されてもよい。このような給電アンテナを使用すると、スロットと給電アンテナによって生成されるフリンジングフィールドとのオーバーラップを増やすことができる。これは、回路基板が(例えば、製造公差に起因して)最適に位置付けられないことによる離調に対する給電アンテナのセンシティビティを低下させる。
給電アンテナは、モノポールアンテナ、例えば、ホイップアンテナ、板状逆Fアンテナ(PIFA)又は逆Fアンテナであってもよい。モノポールアンテナは実装がとりわけ簡単であり、また比較的小型であるため、スペース要件が特に厳しい場合にとりわけ適している。
回路基板は、接地面を備えてもよく、スロットは、モノポールアンテナの先端部及び接地面間のギャップと位置合わせされてもよい。
給電アンテナは、ダイポールアンテナであってもよい。ダイポールアンテナは特に効率的であり得、強力な放射場を生成することができる。
給電アンテナは2つの先端部を有してもよく、スロットは2つの先端部間のギャップと位置合わせされてもよい。このような方法で先端部を配置する結果、典型的には、先端部とスロットとの強い結合を生じる。さらに、とりわけ強い電界が、位相が180度ずれているそれぞれの電圧で先端部間に生成されることができる。
スロット全体が、円筒形のヒートシンクの湾曲した側壁に設けられてもよい。
スロットは、L字形であってもよい。原則として、スロットは、任意の形状を有してもよい。しかしながら、スロットのサイズ及び位置はヒートシンクの熱性能及び機械的強度に影響を与えるところ、本発明者らは、L字形状のスロットは、ヒートシンクが複雑になる又は生産に時間を要することなく、ヒートシンクの熱的及び機械的特性が(スロットのないヒートシンクと比較して)相当悪影響を受けないように位置付けられることを見い出した。
照明デバイスは、照明デバイスをライトソケット(light socket)に機械的及び電気的に接続するためのコネクタを備えてもよく、L字形のスロットの底部が、コネクタの近位にあってもよい。これは、ヒートシンクの熱性能及び機械的強度を最大化するのに役立ち得るので、スロットを位置付けるとりわけ有利な方法である。
本発明は、特許請求の範囲に記載の特徴の全ての可能な組み合わせに関することに留意されたい。
本発明のこの態様及び他の態様は、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、より詳細に述べられる。
本発明の例示的な実施形態による照明デバイスの概略分解図を示す。 図1の照明デバイスの側面図を示す。 図2のB−B線に沿った上面図を示す。 本発明の別の実施形態による照明デバイスの、図3のものと同様の上面図を示す。
図面に示されるように、層及び領域のサイズは例示目的のために誇張されており、したがって、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために提供されている。全体を通して、類似の参照番号は類似の要素を指す。
本発明は、本発明の目下好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して以下にさらに十分に述べられる。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、徹底さ的及び完全を期すために提供され、本発明の範囲を当業者に十分に伝える。
図1、2及び3は、電球の形態の照明デバイス1を示している。照明デバイス1は、長手方向中心軸Aを有する。照明デバイス1によって放射される光の分布は、図示の例では、中心軸Aの周りでほぼ回転対称である。照明デバイス1を電球ソケットに機械的及び電気的に接続するためのコネクタ2が、照明デバイス1の端部を形成している。図1では、照明デバイス1は、中心軸Aが垂直線に平行であり、コネクタ2が底部にあるように位置付けられている。ここでは、コネクタ2はエジソンねじ込みソケットであるが、他の例では、コネクタ2は、USBコネクタ、バヨネットコネクタ又は(例えば、Mr16又はGu10ランプにおけるような)ピンコネクタ等の他のタイプのコネクタであってもよい。
照明デバイス1はさらに、1つ以上の固体光源3aを備える固体照明(SSL)要素3を備える。図示の例では、半導体LED、有機LED又はポリマLED等の発光ダイオード(LED)の形態のいくつかの固体光源3aがある。すべてのLED3aは、同じ色の光、例えば、白色光を放射するよう構成されてもよく、又は異なるLEDが、異なる色の光を放射するよう構成されてもよい。LED3aは、この場合プリント回路基板であるLED基板3bに取り付けられるが、有線回路基板等の他のタイプの回路基板が使用されてもよい。図示の例では、LED3aは、中心軸Aを中心とする円に配置されている。別の例では、LED3aは、矩形パターン等、異なって配置されてもよい。ここでは、LED3aの照明の一般的な方向(general direction)は、コネクタ2から軸方向に離れる方向であるが、LED3aは、照明の一般的な方向が、中心軸Aに垂直な方向等、他の方向であるように配置されてもよい。
透光性部材4が、SSL要素3を覆っている。部材4は、例えば、少なくとも部分的に透明なプラスチック材料又はガラスで作られることができる。図示の例では、部材4は、中心軸Aに関して回転対称であるバルブ状の形状を有する。部材4は照明デバイス1の端部を形成し、部材4によって形成される端部及びコネクタ2によって形成される端部は、中心軸Aに沿って対向配置されている。
SSL要素3は、熱をSSL要素5から離れ、周囲の空気に伝達するように適合されたヒートシンク5と熱的に接触している。図示の例では、SSL要素3及びヒートシンク5は、SSL要素3aとヒートシンク5の垂直方向上部との間に中心軸Aに対して実質的に垂直に配置されるヒートスプレッダ12を介して熱的に接続される。ヒートスプレッダ12は、図示の例では、典型的には厚さ1mm〜2mmのプレートである。プレート12は、プレート12とヒートシンク5とが互いに固定されるようにヒートシンク5に押し込まれる、例えば約5mmの長さの縦縁部を有してもよい。
ヒートシンク5は、アルミニウム又は他の金属等の熱伝導性及び導電性の材料で作られる。ヒートシンク5は、ヒートシンク5の長手方向中心軸を形成する中心軸Aに沿って配置される。図示の例では、ヒートシンク5は中空の円筒形状を有する。図示されたヒートシンク5はまた、わずかに末広がり状に広がり、広い端部はSSL要素3の近位にあり、狭い端部はコネクタ2の近位にある。ヒートシンク5の厚さは、アプリケーションに必要な熱性能に依存するが、通常は0.4mm〜1.2mmの範囲にある。ヒートシンク5は、例えば、深絞りを含むプロセスにより製造されることができる。
ヒートシンク5には、ヒートシンク5を貫通する開口によって形成されたスロット5aが設けられている。すなわち、スロット5aを形成する開口は、ヒートシンクの内面、すなわち、中心軸Aに面する表面から、ヒートシンクの外面、すなわち、中心軸とは反対に面する表面まで貫通する。ヒートシンク5aの製造に使用されるのと同じツールを使用して、ヒートシンク5にスロット5aを切れる場合が多い。例えば、ヒートシンク5がプログレッシブスタンピングダイ(progressive stamping die)又はトランスファプレス(transfer press)の使用を含むプロセスによって製造される場合、スロット5aは、ヒートシンク5を形成するのに使用されるのと同じマシンを使用して切られることができる。これは、生産時間をほとんど増加させることなく、ヒートシンク5にスロット5aを設けることが可能であることを意味する。
ここでは、スロット5aは、大文字のL字の形状を有する。L字形状の脚部の1つ、すなわち、L字形状の「底部」は、コネクタ2の近位にあり、図1では概ね水平に延びている。L字形状の他方の脚部は、図1では概ね垂直に延びている。図1からわかるように、L字形状のスロット5a全体が、ヒートシンク5の湾曲した側壁に設けられる。スロット5aの水平部分の位置は、ヒートシンク5の熱性能に影響を及ぼすことに留意されたい。ヒートシンク5aの上部、すなわち、LED3aに近い部分のデザインが、ヒートシンク5の全表面領域への良好な熱伝達のために最も重要である。本発明者らは、ヒートシンク5の上面のいかなるスロットも好ましくは回避されるべきであり、主としてヒートシンク5の垂直下方部分にスロット5aを配置することが、熱性能を最大化するために好ましいことを見出した。さらに、ヒートシンク5の一部を除去することは、その機械的強度を低下させ得、その結果、製造中に望ましくない変形が生じる恐れがあり得ることに留意されたい。本発明者らは、スロット5aの水平部分をヒートシンク5の垂直下方部分の近くに位置付けることが、機械的強度の観点からとりわけ有利であることを見い出した。
スロット5aは、スロットアンテナとして機能するように適合されているため、ヒートシンク5は、2つの目的、すなわち、放射要素の目的及びヒートシンクの目的を果たす。スロット5aのサイズは、スロット5aが所望の周波数で共振できるように選択される。典型的には、スロット5aの周囲長(perimeter)は、c/(f)に等しい又は略々等しい長さlを有し、ここで、cは光の速度であり、fはスロット5aの所望の基本共振周波数である。多くのアプリケーションにおいて、スロット5aは、約2.3GHz〜約2.5GHzの範囲、例えば2.4GHzの基本共振周波数を有するように適合されることが望ましい。熱性能の見地から、スロット5aは狭いことが望ましい。さらに、スロット5aの幅wは、典型的には、波長と比較して小さく、通常は1mm〜4mmの範囲内で選択される。スロット幅wがこの範囲にある場合、プラスチック(すなわち、以下でさらに論じられるハウジング6)の一部の後ろに金属(すなわち、ヒートシンク)がないという事実は、熱性能に対して無視できるほどの悪影響しか及ぼさないことに留意されたい。
ハウジング6は、ヒートシンク5の外面、すなわち、ヒートシンク5の、中心軸Aとは反対に面する側に配置される。ハウジング6は、照明デバイス1に触れた場合にユーザが手を火傷するリスク、及び感電のリスクを低減する。この場合、ハウジング6は、(炭素は信号の受信及び送信を妨害する可能性があるので)低炭素含有量のプラスチック材料で作られている。適切なハウジング材料の例には、ポリカーボネート及びポリエチレン等がある。ハウジング6は、通常、ヒートシンク5上にオーバーモールドされるのではなく、ヒートシンク5とは別個に作られ、その後、ヒートシンク5の周りに配設される。本発明者らは、これにより、厚さの変動が少なく、美的に心地よい滑らかな外面を有する薄壁を持つハウジング6の提供が容易になることを見い出した。これはまた、収縮に起因する問題を低減することに役立ち、いくつかのやり方でハウジング6の製造を簡素化する。例えば、オーバーモールディングが使用される場合、ハウジング材料がスロット5aを通って流れるリスクがあり、これは、ハウジング6の厚さの変動及び望ましくないアンテナ挙動を引き起こす可能性がある。
この例ではプリント回路基板であるドライバ基板7が、ヒートシンク5の内側に配置される。すなわち、ドライバ基板7は、中空のヒートシンク5によって画定される内部空間に配置される。ドライバ基板7は、中心軸Aと実質的に平行である。典型的にはプラスチック材料で作られる絶縁部品8が、ヒートシンク5と回路基板7との間に配置され、回路基板7をヒートシンク5から電気的に絶縁する。ドライバ基板7は、コネクタ2に電気的に接続され、SSL要素3に給電するよう構成される電気回路を含む。
照明デバイス1はさらに、中心軸Aに実質的に垂直にヒートシンク5の内側に配置される回路基板9、典型的にはプリント回路基板を含む。(図1に見られる)回路基板9の垂直位置は、この場合、回路基板9が、(以下でさらに述べられる)給電アンテナ11の先端部11aがスロット5aの長手方向中心に対してわずかにオフセットされるような位置に位置するようなものである。このように給電をアレンジすることは、スロット5aと給電アンテナ11との間の結合を増加させるのに役立つ。スロット5aの中心に対する給電アンテナ11の位置は、スロットアンテナ5aのインピーダンスを決定することに留意されたい。スロットインピーダンスは、給電インピーダンスとマッチングされるべきである。インピーダンスは、スロット5aの中心で高く、スロット5aの端でゼロである。
図示の例では、回路基板9は、ドライバ基板7に取り付けられている。通信ユニット10、例えば、無線周波数トランシーバが、回路基板9に載置される。通信ユニット10は、照明デバイス1と外部デバイス(図示せず)との間の無線通信のために構成される。また、通信ユニット10は、外部デバイスから通信ユニット10に送信される無線信号に基づいてSSL要素3を制御するよう構成される。別の例では、通信ユニット10以外のユニットが、SSL要素3を制御していてもよい。
通信ユニット10は、スロット5aに給電するために、以後簡潔にするために「アンテナ」と称される、給電アンテナ11に電気的に接続される。斯くして、アンテナ11は、スロット5aが所望の周波数で共振するようにスロット5aを電磁的に励起するよう配置される。この例では、アンテナ11は、回路基板9に印刷されたモノポールホイップアンテナである。斯くして、アンテナ11は、中心軸Aに実質的に垂直な平面に配置される。アンテナ11は、回路基板9の両面に印刷されてもよく、回路基板9の片面のみに印刷されてもよい。プリントアンテナの代替例には、チップアンテナ、(ソリッド)金属ストリップアンテナ、及びワイヤアンテナ等がある。
アンテナ11の一部、この場合はアンテナ11全体が、湾曲している。アンテナ11は、ヒートシンク5の湾曲した内側壁(5b)に沿って配置される。アンテナ11の長さは、典型的には、約λ/4であり、ここで、λはスロット5aの基本共振の波長である。アンテナ11の長さは通常、19mm〜22mmの範囲にある。発明者らは、アンテナ11の正確な長さは、典型的には、アンテナ11とスロット5aとの間の強い結合を達成するための決定的な要因ではないことを見い出した。一方、アンテナ11の先端部11aの位置は、重要な要因である。具体的には、先端部11aは、強い結合を達成する及びスロット5aを共振させるために、スロット5aに、すなわち、スロット5aの近傍に配置されるべきである。図示の例では、先端部11aは、径方向に、長手方向中心軸Aからスロット5aの中央まで延び、スロット5Aの幅wの100%〜125%の弧長を有する、仮想円セクタS内に在る。また、図示の例では、アンテナ11及びスロット5aは、中心軸Aに垂直な方向(図3の径方向)に見た場合、互いに完全に交わらない。別の言い方をすれば、アンテナ11及びスロット5aは、中心軸Aに垂直な方向に見た場合、完全に重ならない。図示の例では、アンテナ11は、そのような重なりがないように配置される。異なる例では、アンテナ11は、(図3に点線で示される)部分的な重なりがあるように、又は完全な重なりがある(すなわち、アンテナ11及びスロット5aが互いに完全に交わる(cross))ように配置されてもよいことに留意されたい。
使用時、電力は、コネクタ2及びドライバ基板7上の回路を介してSSL要素3に供給される。LED3aにより放射された光は、部材4を介して照明デバイス1を出て、照明デバイス1の周囲を照らす。LED3aによって生成された熱は、先ずヒートシンク5に伝達され、ヒートシンク5は、主として対流によって周囲の空気に熱を放出する。
スマートフォン、タブレットPC又は専用リモコン等の外部デバイスが、無線周波数信号を通信ユニット10に送信することにより照明デバイス1を制御するために使用されてもよい。信号は先ず、スロットアンテナとして動作する、スロット5aで受信され、アンテナ11を介して通信ユニット10に伝達される。通信ユニット10は、信号を処理し、受信した信号に応じてドライバ7及びSSL要素3を制御する。アプリケーションに応じて、例えば、照明デバイス1をオン/オフする、照明デバイス1を調光する、及び/又は照明デバイス1の色設定を変更することが可能であってもよい。照明デバイス1は、例えば、SSL要素3が誤動作した場合に外部デバイスに信号を送信するよう構成されてもよい。この場合、通信ユニット10は、アンテナ11及びスロット5aを介して外部デバイスに伝達される信号を生成する。
使用時、アンテナ11及びスロット5aは、照明デバイス1と外部デバイスとの間の無線通信を可能にするように近接結合を介して通信する。具体的には、信号の送信中に、アンテナ11は、その先端部に強い時変電界(time-varying electric field)を生成する。生成された電界は、接地面として作用する回路基板9の部分9aまで広がる。スロット5aは、アンテナ11によって生成されるフリンジングフィールドの影響を受けるように、先端部11aに十分近くに配置される。生成された電界は、近接結合によってスロット5aに「コピー」される。励起されたスロット5aは、スロット5aの基本共振周波数に対応する電磁波を放射し始める。放射するスロット5aのフィールド分布(field distribution)は、「アンテナスロット理論」を使用して計算されてもよい。信号の受信も同様に実行される。
図4は、アンテナ11'がダイポールアンテナであることを除いて、図1〜3に示されたものと同様の照明デバイス1'を示している。アンテナ11'は2つの湾曲部分を有し、各湾曲部分は、それぞれ先端部11a'、11b'を有する。アンテナ11'が動作している場合、2つの先端部11a'、11b'は異なる電気極性を有する。2つの先端部11a'、11b'は、スロット5aに位置し、2つの先端部11a'、11b'を離間するギャップが、スロット5aと略々位置合わせされる。先端部11a'及び11b'間の距離dはアプリケーションに依存し、典型的な距離dは約1.4mmである。
当業者は、本発明が上記の好ましい実施形態に決して限定されないことを理解する。それどころか、添付の特許請求の範囲内で、多くの修正及び変形が可能である。例えば、スロット5aは、直線形状、T字形状又はジグザグ形状を有してもよい。さらに、開示された実施形態に対する変形が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され実施され得る。添付の特許請求の範囲において、用語「含む」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。

Claims (13)

  1. 照明デバイスであって、
    当該照明デバイスと外部デバイスとの間の無線通信のための通信ユニットと、
    前記通信ユニットに電気的に接続される固体照明要素と、
    前記固体照明要素と熱的に接触するヒートシンクであって、スロットアンテナとして機能するように適合されたスロットを有する、ヒートシンクと、
    前記通信ユニットに電気的に接続される給電アンテナであって、前記給電アンテナ及び前記スロットが近接結合によって通信できるように前記スロットに配置される少なくとも1つの先端部を有する、給電アンテナと
    を備える、照明デバイスであり、
    前記給電アンテナは、前記スロットに位置する2つの先端部を有するダイポールアンテナであり、前記スロットは、前記2つの先端部間のギャップと位置合わせされる、照明デバイス。
  2. 前記ヒートシンクは、円筒形である、請求項1に記載の照明デバイス。
  3. 前記給電アンテナの少なくとも一部が湾曲し、前記少なくとも1つの先端部を含む、請求項1又は2に記載の照明デバイス。
  4. 前記給電アンテナの前記少なくとも一部は、円筒形の前記ヒートシンクの湾曲した内側壁に沿って配置される、請求項2に従属する請求項3に記載の照明デバイス。
  5. 前記少なくとも1つの先端部は、円筒形の前記ヒートシンクの長手方向中心軸及び前記スロットの幅の100%〜125%によって画定される仮想セクタ内に在る、請求項4に記載の照明デバイス。
  6. 前記給電アンテナの前記少なくとも一部は、前記スロットと交わらない、請求項3に記載の照明デバイス。
  7. 当該照明デバイスは、回路基板を備える、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  8. 前記給電アンテナは、前記回路基板の相対向する2つの側に印刷される、請求項7に記載の照明デバイス。
  9. 前記給電アンテナは、モノポールアンテナを含む、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  10. 前記回路基板は、接地面を備え、前記スロットは、前記モノポールアンテナの先端部及び前記接地面間のギャップと位置合わせされる、請求項7に従属する請求項9に記載の照明デバイス。
  11. 前記スロット全体が、円筒形の前記ヒートシンクの湾曲した側壁に設けられる、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  12. 前記スロットはL字形である、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の照明デバイス。
  13. 当該照明デバイスは、該照明デバイスをライトソケットに機械的及び電気的に接続するためのコネクタを備え、L字形の前記スロットの底部が、前記コネクタの近位にある、請求項12に記載の照明デバイス。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209294858U (zh) * 2019-01-04 2019-08-23 漳州立达信光电子科技有限公司 一种灯具
DE102019126868A1 (de) * 2019-10-07 2021-04-08 Tridonic Gmbh & Co. Kg Leuchte mit Datenübertragungsfunktion
CN115101924A (zh) * 2019-10-31 2022-09-23 华为终端有限公司 天线装置及电子设备
CN213452974U (zh) * 2020-07-20 2021-06-15 漳州立达信光电子科技有限公司 一种智能灯
US11325690B1 (en) 2020-10-19 2022-05-10 Rockwell Collins, Inc. Integrated aircraft antenna and light assemblies
TWI750887B (zh) 2020-11-06 2021-12-21 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009069199A1 (ja) * 2007-11-28 2009-06-04 Fujitsu Limited 無線タグで管理される金属パイプ及びその無線タグ
JP2012142893A (ja) * 2011-01-06 2012-07-26 Nomura Research Institute Ltd ネットワーク移行方法
JP2016523020A (ja) * 2013-04-23 2016-08-04 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. アンテナを含む照明デバイス及び照明器具
JP2016530681A (ja) * 2013-07-30 2016-09-29 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 一体化されたアンテナを含む照明装置及び照明器具

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736965A (en) 1996-02-07 1998-04-07 Lutron Electronics Co. Inc. Compact radio frequency transmitting and receiving antenna and control device employing same
TWI232007B (en) * 2003-09-15 2005-05-01 Tatung Co Ltd Slot antenna for dual-band operation
JP2006039967A (ja) 2004-07-27 2006-02-09 Fujitsu Ltd ディスクタグ読み取り装置
KR101349513B1 (ko) * 2012-03-20 2014-01-09 엘지이노텍 주식회사 조명장치 및 이를 포함하는 조명 제어 시스템
WO2014118789A1 (en) 2013-02-04 2014-08-07 Galtronics Corporation Ltd. Lighting device with integrated slot antenna
US9488352B2 (en) 2014-05-28 2016-11-08 Technical Consumer Products, Inc. Radio frequency (RF) signal pathway for a lamp antenna
CN106164584B (zh) 2014-07-04 2019-01-18 飞利浦照明控股有限公司 具有内置天线的照明单元
US10129960B2 (en) * 2014-11-10 2018-11-13 Cree, Inc. Antenna arrangement for a solid-state lamp

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009069199A1 (ja) * 2007-11-28 2009-06-04 Fujitsu Limited 無線タグで管理される金属パイプ及びその無線タグ
JP2012142893A (ja) * 2011-01-06 2012-07-26 Nomura Research Institute Ltd ネットワーク移行方法
JP2016523020A (ja) * 2013-04-23 2016-08-04 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. アンテナを含む照明デバイス及び照明器具
JP2016530681A (ja) * 2013-07-30 2016-09-29 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 一体化されたアンテナを含む照明装置及び照明器具

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