包括集成天线的照明设备和灯具制造技术

本发明专利技术提供照明设备(100)和灯具(200)。照明设备包括热连接到散热器(120)的光发射器(110)。照明设备进一步包括通信电路(130)，通信电路(130)耦合到散热器以用于发送和/或接收通信信号。散热器导电并且包括开口(151)，开口(151)具有用于组成用于特定频率的孔径天线(150)的尺寸，以用于经由散热器有方向地发送和/或接收特定频率的通信信号。在所示的实施例中，照明设备包括孔径天线(150)和另一孔径天线(160)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括集成天线的照明设备。本专利技术进一步涉及包括照明设备的灯具。
技术介绍
对于室内应用和室外应用两者而言，光源的远程管理越来越流行。智能照明已经变得广泛普及，并且RF通信是要用于对灯的这一远程管理的强大技术，特别是对家庭和办公室环境而言。趋势已经移动向通过向照明设备发送RF控制信号直接控制光源或者照明设备(例如灯的可交换元件)，而不是控制向灯的功率供应。包括通信电路的这种光源的一个示例可以在已公开的专利申请US2012/0274208A1中找到，其涉及包括用于产生光的光源(例如LED)的诸如替换照明设备之类的照明设备。该照明设备进一步包括散热器，散热器由具有低于0.01 Ωπι的电阻率的材料制成(例如金属散热器)，是壳体的一部分并且将热量从光源传走。连接到天线的射频通信电路用于实现RF信号通信(例如以经由远程控制来控制设备)。天线被设置为在散热器外部相距至少2mm。这一照明设备的问题是已知光源中的装置的通信效率不是最优的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有连接到天线的通信电路的照明设备，其中通信效率得到改善。本专利技术的第一方面提供照明设备。本专利技术的第二方面提供灯具。有利的实施例在从属实施例中限定。依照本专利技术的第一方面的照明设备包括热连接到散热器的光发射器。照明设备进一步包括耦合到散热器的通信电路，以用于发送和/或接收通信信号。散热器导电并且包括开口，该开口具有用于组成用于特定频率的孔径天线的尺寸，以用于经由散热器有方向地发送和/或接收特定频率的通信信号。天线发射(和接收)具有辐射分布的通信信号，该辐射分布通常为全方向辐射分布，以允许天线周围宽范围内的通信。偶极天线是天线的示例，其通常用于照明设备并且具有这种全方向辐射分布一一实际上在偶极天线周围的大致环圈形的辐射分布。因为散热器导电并且因为根据本专利技术的照明设备通常用于被包围的环境中，例如用于建筑物的天花板中或者灯具中，全方向通信信号中的很多信号可以由散热器或者其它周围元件遮蔽，这显著减少了通信效率。与例如上述偶极天线相比，孔径天线具有完全不同的辐射分布。根据本专利技术的照明设备包括孔径天线，并且孔径天线的使用保证了通信效率可以显著增加。与很多其它类型的天线相比，孔径天线具有方向性辐射特性，其中大部分的通信信号从孔径被导向走。这一方向性辐射特性可以由照明设备的设计者用于将通信信号从散热器导向走并且从任何其它周围和阻挡元件导向走，这减少了通信信号的损耗并且因此改善了通信的效率。如上文已经提到的那样，根据本专利技术的照明设备通常由例如灯具中的某种壳体包围。这种壳体还可以(居于遮蔽通信信号的一部分之后)限制空气经过散热器的流动，并且因此限制从散热器向环境的热量流动。从散热器向壳体中的环境的重要热量流动紧挨着在壳体的光发射开口处，照明设备从该光发射开口发射光。在已知的照明设备中，散热器被设置为距离延伸的天线至少2mm远，从而定位成远离壳体的光发射开口，这可以减少经由光发射开口从散热器到环境的热量流动。在根据本专利技术的照明设备中，天线是孔径天线，该孔径天线主要包括在散热器中具有预定义尺寸的开口。这种装置使得散热器能够靠近壳体或者灯具的光发射开口延伸，并且因此实现经由光发射开口的从散热器到环境中的相对良好的热量流动。因此，居于在根据本专利技术的照明设备中具有孔径天线的方向性辐射分布之后，这一照明设备还可以改善照明设备中的散热器的效率，从而允许根据本专利技术的照明设备的光发射功率的增加。已公开的英国专利申请GB2483113公开的是，照明设备可以包括电路，该电路包括用于与远程设备通信的通信电路。这一已公开的专利申请进一步公开的是，散热器被设置为充当用于通信电路的天线。然而，这一已公开的专利申请中未公开的是应该如何配置散热器使得其充当用于通信电路的天线。在根据本专利技术的照明设备中，散热器包括开口，该开口具有用于组成孔径天线的尺寸。W02012150589A1公开了与照明设备组合的天线。天线606被包围在壳体604中。壳体604具有开口，以允许由天线606发射的信号离开壳体604。然而，天线606本身在半球616内发射辐射(第14页，第10行至第14行)。这一天线606不激发壳体604再发射辐射。US2012/0293652公开了具有集成热散布器的LED模块。天线114被放置在热散布器104内。然而，其没有表达天线激发热散布器104再发射辐射。US2012/0300453公开了 LED灯泡。中空光转移部件70可以充当信号收发器。然而，这一中空部件70由诸如陶瓷材料之类的电介质制造(第0032段)。因此，本领域技术人员可以理解的是，其功能仅是引导辐射。电介质部件70不能被初级天线激发从而生成电场以便单独地发射经改善的辐射。相比之下，在根据本专利技术的照明设备的实施例中，通信电路连接到初级辐射器，该初级辐射器至少部分地由散热器围绕并且发送和/或接收特定频率处的通信信号以将表示通信信号的电场感应到孔径天线中。当散热器中的开口的尺寸被设计为使得开口充当用于特定频率的孔径天线时，在开口附近由初级辐射器发射的基本频率的任何信号将在开口内感应电场。跨开口的这种电场使得开口根据孔径天线的辐射特性有方向地再发射通信信号。初级辐射器可以例如是被设置在散热器内的天线，或者可以例如包括将信号直接馈送到孔径天线的开口中的馈送线。这种馈送线可以例如是微带线或者波导。在其中初级辐射器是天线的实施例中，初级辐射器可以例如包括相对高的边缘场。初级辐射器的边缘场是散布到围绕初级辐射器的电介质材料中的泄漏场。当使用具有相对高的边缘场的初级辐射器时的益处是对孔径的激发可以间接通过接近耦合实现。初级辐射器可以例如是电连接到通信电路并且位于散热器内靠近开口的偶极天线。当这一偶极天线发射特定频率的通信信号时，电场将在开口中被感应，该开口随后将充当孔径天线并且将通信信号从开口再发射走并且从根据本专利技术的照明设备再发射走。备选地，初级辐射器可以是平面反相场天线(进一步地还表示为PIFA)或者贴片天线，这些通常是具有相对高的边缘场的天线。甚至进一步备选地，初级辐射器可以是微带线或者波导。这种微带或者波导组成用于对孔径的直接激发的馈送线或者传输线。在根据本专利技术的照明设备中，孔径天线的开口的外边沿具有基本上等于Ν*( λ/4)的尺寸，Ν是整数并且λ是特定频率的通信信号的波长。在散热器中具有开口(该开口具有外边沿，该外边沿具有基本上等于Ν*( λ/4)的尺寸)保证了开口对于特定频率的通信信号敏感，使得电场可以在开口内生成。孔径天线的开口的精确形状可以确定预定义频率的所发射的(和接收的)通信信号的偏振。孔径天线的边沿的尺寸可以稍微偏离限定的尺寸一一因此，尺寸基本上等于N* ( λ /4)。可以存在从这一精确边沿尺寸的小偏离，以增加孔径天线的带宽，从而使得孔径天线对通信信号的范围敏感。通常，无线通信在所谓的通信带上进行。例如，对于照明设备中的无线通信而言众所周知的标准Zigbee具有16个信道，在这些信道上可以传输范围从2.405GHz到2.480GHz的数据。单个孔径天线优选地能够经由这些不同的信道中的每个信道通信，并且因此孔径天线的总带宽可以足够宽以覆盖这一频带。因此，可以选择从精确的Ν*(λ/4)边沿尺寸的偏离以覆盖所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备(100、102)，包括热连接到散热器(120、122)的光发射器(110)，所述照明设备(100、102)进一步包括通信电路(130)，所述通信电路耦合到所述散热器(120、122)以用于发送和/或接收通信信号，所述散热器(120、122)导电并且包括开口(151、161、171)，所述开口具有特定尺寸以组成针对特定频率调谐的孔径天线(150、160、170)，以用于经由所述散热器(120、122)有方向地发送和/或接收所述特定频率的所述通信信号，其中所述通信电路(130)连接到初级辐射器(140、144)，所述初级辐射器至少部分地由所述散热器(120、122)围绕并且发送和/或接收所述特定频率处的所述通信信号以将表示所述通信信号的电场感应到所述孔径天线(150、160、170)中，并且跨所述开口的所述电场使得所述开口根据所述孔径天线(150)的辐射特性有方向地再发射所述通信信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·劳，R·登克，M·德琼，N·范迪杰克，J·范德梅维，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL