Управляемая осветительная установка
Изобретение относится к области освещения и, в частности, к управляемой по беспроводной связи осветительной установке. Техническим результатом является повышение эффективности беспроводной передачи сигнала. Заявленная осветительная установка (100) содержит по меньшей мере один источник (402) света, теплоотвод (102) для рассеивания тепла, выделяемого во время работы указанного по меньшей мере одного источника (402) света, ножку (104) лампы для подключения указанного по меньшей мере одного источника света к источнику питания, блок управления для управления указанным по меньшей мере одним источником света и первое антенное устройство (204), подключенное к блоку управления и электрически изолированное от теплоотвода (102) и ножки (104) лампы, в которой теплоотвод (102) и ножка (104) лампы образуют второе антенное устройство (108), при этом первое антенное устройство (204) расположено вблизи второго антенного устройства (108) для обеспечения ближнепольной передачи радиочастотного сигнала, выдаваемого для управления указанным по меньшей мере одним источником (402) света. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к области освещения и, в частности, к управляемой по беспроводной связи осветительной установке, имеющей встроенную конструкцию антенны, по меньшей мере частично образуемую элементами конструкции осветительной установки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
СИДы (светоизлучающие диоды) - LED - используются в широком диапазоне применений освещения. Поскольку СИДы обладают преимуществом, состоящим в обеспечении управляемого освещения чрезвычайно эффективным образом, все более привлекательным становится использование СИДов в качестве альтернативного источника света вместо традиционных источников излучения с нитью накала и люминесцентных источников излучения. Кроме того, СИДы обладают преимуществом, поскольку они могут обеспечивать простое управление в отношении, например, регулирования яркости освещения и цвета. Такое управление может быть реализовано с помощью беспроводной радиочастотной связи, предусматривающей интеграцию, например, с беспроводными системами домашней автоматизации и т.д.
Проблема с СИДами состоит в том, что тепло, выделяемое СИДами, в основном, рассеивается в направлении отсутствия освещения по сравнению, например, с лампой накаливания, рассеивающей тепло в направлении освещения. В связи с этим необходимо эффективно направлять тепло, выделяемое СИДами во время работы. Обычно это обеспечивается с помощью металлического теплоотвода, который, по меньшей мере, выполнен с возможностью рассеивания тепла в окружающий воздух среды. Однако размещение металлического теплоотвода, например, вблизи антенн беспроводной связи создает проблематичную среду, поскольку массивный металл может взаимодействовать посредством нагружения и экранирования с антенной с отрицательным влиянием на качество радиосвязи.
В US 2011/0006898 представлен подход к решению этой проблемы. В частности, в US 2011/0006898 антенный элемент расположен на поверхности теплоотвода. Однако такая реализация создает сложные пути передачи сигнала, приводя к дорогостоящему конечному компоненту. В связи с этим существует необходимость в дополнительных усовершенствованиях, например в части стоимостной эффективности и усовершенствованиях качества беспроводной передачи сигнала и т.д.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного осветительного устройства с целью, по меньшей мере, частичного устранения вышеуказанной проблемы.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается осветительная установка, содержащая по меньшей мере один источник света, теплоотвод для рассеивания тепла, выделяемого во время работы указанного по меньшей мере одного источника света, ножку лампы для подключения указанного по меньшей мере одного источника света к источнику питания, блок управления для управления указанным по меньшей мере одним источником света и первое антенное устройство, подключенное к блоку управления и электрически изолированное от теплоотвода, причем теплоотвод и ножка лампы образуют второе антенное устройство, при этом первое антенное устройство расположено вблизи второго антенного устройства для обеспечения ближнепольной передачи радиочастотного сигнала, выдаваемого для управления указанным, по меньшей мере, одним источником света.
Настоящее изобретение основано на представлении о том, что теплоотвод и ножка лампы осветительной установки могут образовывать антенное устройство, которое может использоваться для беспроводного управления указанным по меньшей мере одним источником света. Кроме того, благодаря созданию антенного устройства с осветительной установкой второе антенное устройство может передавать радиочастотное излучение в ближнем поле на первое антенное устройство с целью управления, например, характеристиками света, излучаемого указанным по меньшей мере одним источником света. В связи с этим преимущество настоящего изобретения, по меньшей мере, состоит в том, что для осветительной установки предусматривается антенное устройство без существенного нарушения и без того ограниченного пространства, имеющегося для такого устройства. Кроме того, форма уже имеющейся ножки лампы и теплоотвода может обеспечивать второе антенное устройство, имеющее относительно широкую полосу частот. Это может оказаться целесообразным, поскольку антенное устройство вследствие этого менее чувствительно к сдвигу центральной частоты, который может происходить, например, в тех случаях, когда, например, осветительная установка посещается, например, в светильник, который будет нагружать первое антенное устройство. Кроме того, благодаря размещению теплоотвода и ножки лампы в качестве второго антенного устройства и вследствие этого, как описано выше, использованию уже имеющейся конструкции осветительной установки в качестве антенного устройства отсутствует необходимость в помещении антенного устройства во внешнюю конструкцию осветительного устройства. Кроме того, благодаря созданию антенных устройств, как описано выше, т.е. с помощью ближнепольной передачи отсутствует необходимость в омическом контакте второго антенного устройства с электрической сетью. Преимущество, по меньшей мере, состоит в том, что второе антенное устройство, т.е. теплоотвод и ножка лампы электрически изолированы от сетевого электропитания, благодаря чему обеспечивается повышенная безопасность, например, для пользователя осветительного устройства.
В соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения теплоотвод и ножка лампы могут быть электрически изолированы и расположены на заданном расстоянии друг от друга. Кроме того, второе антенное устройство может образовывать дипольную антенну, содержащую первый проводящий элемент, образованный ножкой лампы, и второй проводящий элемент, образованный теплоотводом. В связи с этим заданное расстояние между теплоотводом и ножкой лампы образует зазор дипольной антенны. Преимущество, по меньшей мере, состоит в том, что электрически изолированный зазор между теплоотводом и ножкой лампы может создавать благоприятную среду для передачи радиочастотного сигнала между вторым антенным устройством и первым антенным устройством, например, при беспроводном управлении осветительной установкой.
Кроме того, осветительная установка может представлять собой модифицированную осветительную установку, подключаемую к стандартному патрону (с помощью ножки лампы), а теплоотвод может представлять собой теплоотвод конической формы. Ножка лампы может в связи с этим может иметь различные формы и размеры для соответствия патрону, имеющему, например, стандартные размеры Е14, Е17, Е26, Е27, Е39 и т.д. Кроме того, коническая форма теплоотвода может обеспечивать широкополосную дипольную антенну, которая может быть сравнима, например, с уже известными антеннами в виде симметричного вибратора с треугольными плечами или логопериодическими антеннами, имеющими относительно широкую полосу частот. Преимущество наличия широкой полосы частот состоит в том, как также описано выше, что антенное устройство может быть менее чувствительно к сдвигу центральной частоты, который может происходить, например, в тех случаях, когда, например, осветительная установка помещается, например, в светильник, который будет нагружать первое антенное устройство.
Кроме того, первое антенное устройство может предусматриваться внутри осветительной установки, по меньшей мере частично закрытой теплоотводом. Первое антенное устройство может выполнять функцию антенны возбуждения и может вследствие этого являться единственным из первого и второго антенных устройств, которое электрически подключается к электрической сети. В связи с этим благодаря размещению первого антенного устройства в осветительной установке электрически подключенное первое антенное устройство не будет доступно извне, что, в свою очередь, дополнительно повышает безопасность для пользователя, обращающегося с осветительной установкой.
В соответствии с одним примером осуществления первое антенное устройство может предусматриваться на печатной плате, подключенной к указанному по меньшей мере одному источнику света. Преимущество состоит в том, что уже имеющаяся печатная плата, расположенная в осветительной установке, может быть снабжена первым антенным устройством, не увеличивая при этом числа компонентов и сложности осветительной установки.
В соответствии с еще одним примером осуществления настоящего изобретения первое антенное устройство может быть образовано кольцеобразным металлическим проводящим элементом, соединенным с указанным по меньшей мере одним источником света. При этом с источником света может быть соединен относительно простой металлический объект для создания антенного элемента. Еще одно преимущество состоит в том, что может предусматриваться относительно компактный элемент, который может эффективно связываться с вышеописанным зазором между теплоотводом и ножкой лампы.
Кроме того, антенные устройства могут быть выполнены с возможностью работы на радиочастоте, по меньшей мере 2 ГГц. Задание размеров элементов, составляющих второе антенное устройство, т.е. теплоотвода и ножки лампы, вполне понятно и может быть осуществлено специалистом. Например, при реализации настоящего изобретения в виде модифицированной осветительной установки, в которой теплоотвод и ножка лампы имеют высоту, например, приблизительно 3 см, в соответствии с вычислениями стандартной дипольной антенны может оказаться подходящим использование уровня радиочастот 2,4 ГГц. Однако настоящее изобретение не должно рассматриваться как ограниченное использованием конкретных размеров теплоотвода и ножки лампы, которые могут также предусматриваться во множестве иных конструкций.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны при изучении прилагаемой формулы изобретения и нижеследующего описания. Специалисту понятно, что различные признаки настоящего изобретения могут быть объединены для получения вариантов осуществления помимо описанных ниже в пределах объема настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые и другие аспекты настоящего изобретения подробнее описываются ниже применительно к прилагаемым чертежам, иллюстрирующим примеры осуществления изобретения, причем:
Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую схему беспроводного радиочастотного управления осветительной установкой в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 представляет собой перспективное изображение, иллюстрирующее внешний вид осветительной установки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 представляет собой перспективное изображение внутренней компоновки осветительной установки на фиг. 2, содержащей первое антенное устройство на печатной плате в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 представляет собой перспективное изображение внутренней компоновки осветительной установки на фиг. 2, содержащей кольцеобразный металлический проводник, образующий первое антенное устройство, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Далее настоящее изобретение описывается более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения. Однако изобретение может быть реализовано в самом различном виде и не должно рассматриваться как ограниченное изложенными в настоящем документе вариантами осуществления; скорее, эти варианты осуществления предлагаются для полноты и завершенности и полностью передают специалистам объем изобретения. Одинаковые ссылочные позиции всюду относятся к одинаковым элементам.
На чертежах и, в частности, на фиг. 1 изображен вариант осуществления общих принципов осветительной установки 100 в соответствии с настоящим изобретением. Более конкретно на фиг. 1 изображена блок-схема, иллюстрирующая схему беспроводного радиочастотного управления осветительной установкой 100. Как показано на фиг. 1, по меньшей мере один источник 402 света подключен к формирователю 404 для электрического подключения указанного по меньшей мере одного источника света к электрической сети. Далее указанный по меньшей мере один источник 402 света будет описываться как СИДная матрица. Формирователь 404, в свою очередь, соединяется с управляющей схемой 406, выполненной с возможностью управления, например, характеристиками и функциями СИДной матрицы 402. Кроме того, управляющая схема 406 также выполнена с возможностью выполнения функций радиочастотной интегральной схемы, которая генерирует и демодулирует радиочастоты, принимаемые от антенн и выдаваемые на антенны. Управляющая схема 406 может, например, содержать микропроцессор, микроконтроллер, цифровой сигнальный процессор или иное программируемое устройство. Кроме того, управляющая схема 406 соединяется с первым антенным устройством, предусмотренным в осветительной установке и в дальнейшем именуемым внутренним антенным устройством 204. Внутреннее антенное устройство 204 и примеры соединений с управляющей схемой 406 описываются ниже применительно к описанию, приведенному на фиг. 3 и 4. Кроме того, внутреннее антенное устройство 204 затем соединяется со вторым антенным устройством. Второе антенное устройство в дальнейшем именуется дипольным антенным устройством 108, которое образуется теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы осветительной установки. Более подробное описание дипольного антенного устройства 108 приводится ниже со ссылкой на описание на фиг. 2. Внутреннее антенное устройство 204 по меньшей мере частично изолировано от дипольного антенного устройства 108 и выполнено с возможностью ближнепольной радиочастотной передачи между двумя антенными устройствами. В частности и в соответствии с примером внутреннее антенное устройство 204 изолировано от теплоотвода 102, образующего одну часть дипольного антенного устройства 108.
В соответствии с одним вариантом осуществления четвертьволновый согласующий трансформатор 408 может быть подключен между управляющей схемой 406 и внутренним антенным устройством 204 и выполнен с возможностью преобразования симметричных электрических сигналов в несимметричные сигналы и наоборот. Специалистам известно, что может использоваться множество различных типов согласующих трансформаторов, и, следовательно, изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом. Кроме того, согласующий трансформатор 408 может также устанавливаться для выполнения функции цепи согласования полных сопротивлений.
С целью управления осветительной установкой 100, описанной выше, сигнал может посылаться, например, с пульта 410 дистанционного управления, который передает сигнал, указывающий на необходимое действие и выдаваемый в СИДную матрицу 402. Беспроводной сигнал принимается дипольным антенным устройством 108, образуемым теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы, и после этого передается ближнепольными радиочастотными сигналами на внутреннее антенное устройство 204. Сигналы могут представлять собой как электрические поля, так и магнитные поля. Ближнепольные радиочастотные сигналы, принимаемые внутренним антенным устройством 204, после этого либо выдаются на управляющую схему 406 через согласующий трансформатор, либо выдаются непосредственно на управляющую схему 406. На основе информации, передаваемой пультом 410 дистанционного управления, управляющая схема 406 выдает сигнал в формирователь 404, который, в свою очередь, управляет, например, характеристиками СИДной матрицы.
С целью подробного описания структурных признаков и антенных устройств далее упоминаются фиг. 2 - 4, иллюстрирующие примеры осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Начнем с того, что на фиг. 2 приведено перспективное изображение осветительной установки 100 в соответствии с предпочтительным в настоящее время вариантом осуществления изобретения. Как показано на чертеже, осветительная установка 100 содержит теплоотвод 102, который, по меньшей мере, выполнен с возможностью передачи и рассеивания тепла, выделяемого СИДной матрицей во время работы. Кроме того, осветительная установка содержит ножку 104 лампы, выполненную с возможностью электрического соединения осветительной установки 100 с источником питания, например, через патрон (не показан). Теплоотвод 102 и ножка 104 лампы электрически изолированы и расположены на заданном расстоянии друг от друга. Электрическая изоляция между теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы изображена на фиг. 2 в виде непроводящего разделительного элемента 106. Непроводящий разделительный элемент 106 может, например, быть выполнен из пластмассового или резинового материала. Однако разделение между теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы может предусматриваться различных конструкций и форм и из различных материалов при условии, что обеспечиваются относительно приемлемые изоляция и расстояние между теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы. В связи с этим, изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом или размером разделителя.
Кроме того, теплоотвод 102, ножка 104 лампы и пространство между теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы образуют дипольное антенное устройство 108. В связи с этим дипольное антенное устройство 108 состоит из первого проводящего элемента, образованного теплоотводом 102 и имеющего первую длину L1, и второго проводящего элемента, образованного ножкой 104 лампы и имеющего вторую длину L2. В соответствии с одним примером длина L1 составляет 3 см и вследствие этого пригодна для уровня радиочастот 2,4 ГГц. Вторая длина, которая определяется конкретным размером ножки лампы, может также, в соответствии с одним примером составлять 3 см, но преимущественно может выбираться в соответствии с конкретным стандартом на ножки ламп для установки, например, в стандартный патрон. Поэтому вторая длина L2 может не иметь принципиального значения для конкретного уровня радиочастот, на котором работает осветительная установка.
Далее рассмотри фиг. 3, иллюстрирующую перспективное изображение внутренней компоновки осветительной установки, изображенной на фиг. 2. Как показано на фиг. 3, осветительная установка содержит печатную плату 202, которая соединяется со СИДной матрицей осветительной установки 100 для управления, например, характеристиками света, излучаемого СИДной матрицей. Кроме того, внутреннее антенное устройство 204 установлено на печатной плате 202. Внутреннее антенное устройство 204 может представлять собой антенну возбуждения, электрически изолированную от вышеописанного дипольного антенного устройства 108 и выполненную с возможностью передачи ближнепольного радиочастотного сигнала на вышеупомянутое дипольное антенное устройство 108 и от него. В связи с этим отсутствует омический контакт между внутренним антенным устройством 204 и дипольным антенным устройством 108. Кроме того, внутреннее антенное устройство 204 в изображенном на фиг. 3 варианте осуществления предусматривается в таком положении на печатной плате 202, что оно способно относительно эффективно передавать ближнепольный радиочастотный сигнал между дипольной антенной 108 и внутренней антенной 204.
На фиг. 4 изображен еще один вариант осуществления внутреннего антенного устройства. Внутреннее антенное устройство 204 на фиг. 4 образовано кольцеобразным металлическим проводящим элементом 302. Кольцеобразный металлический проводящий элемент 302 установлен соединенным со СИДной матрицей осветительной установки, например, через печатную плату или иную управляющую схему, расположенную в осветительной установке. Таким образом, разница между внутренними антенными устройствами, изображенными на фиг. 4, и внутренними антенными устройствами на фиг. 3 состоит в том, что кольцеобразный металлический проводящий элемент 302 установлен в осветительной установке 100 в направлении вдоль окружности. В зависимости, например, от имеющегося пространства в осветительной установке 100 кольцеобразный металлический проводящий элемент 302 может размещаться различным образом для различных типов осветительных установок 100. В частности, кольцеобразный металлический проводящий элемент 302 может, например, иметь различный радиус и различные выступающие части в пределах внутренней компоновки осветительной установки 100 в зависимости, например, от имеющегося пространства внутренней компоновки. Различные размер и местоположение внутреннего антенного устройства относительно разделительного элемента 106 могут обеспечивать различную силу взаимодействия с дипольным антенным устройством 108. Поэтому специалист может задавать размер внутреннего антенного устройства таким образом, что оно осуществляет конкретное и необходимое взаимодействие с дипольным антенным устройством 108. Внутреннее антенное устройство, изображенное на фиг. 3, может вместо кольцеобразного металлического проводящего элемента 302 также представлять собой проволоку внаброс, расположенную внутри осветительной установки и соединенную, например, с печатной платой.
Кроме того, кольцеобразный металлический проводящий элемент 302 выполнен с возможностью возбуждения дипольной антенны 108, образованной с зазором между теплоотводом 102 и ножкой 104 лампы совершенно аналогично внутренней антенне 204, установленной на печатной плате 202 на фиг. 3, и также электрически изолирован от вышеупомянутого дипольного антенного устройства 108.
Несмотря на то, что изобретение описано применительно к его конкретному примеру осуществления, специалистам очевидно множество различных изменений, вариантов и т.п. По результатам изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалистом при осуществлении заявляемого изобретения могут быть осмыслены и реализованы модификации описанных вариантов осуществления. Кроме того, в формуле изобретения слово «содержащий» не исключает иных элементов или этапов, а употребление единственного числа не исключает множественности.
1. Осветительная установка (100), содержащая:
- по меньшей мере один источник (402) света,
- теплоотвод (102), установленный для рассеивания тепла, выделяемого во время работы указанного по меньшей мере одного источника (402) света, и образующий проводящий элемент,
- ножку (104) лампы для подключения указанного по меньшей мере одного источника света к источнику питания, образующую проводящий элемент, электрически изолированный от теплоотвода (102),
- блок управления для управления указанным по меньшей мере одним источником света и
- первое антенное устройство (204), подключенное к блоку управления и электрически изолированное от теплоотвода (102),
причем теплоотвод (102) и ножка (104) лампы образуют второе антенное устройство (108), при этом первое антенное устройство (204) расположено вблизи второго антенного устройства (108) для обеспечения ближнепольной передачи радиочастотного сигнала, выдаваемого для управления указанным по меньшей мере одним источником (402) света.
2. Осветительная установка (100) по п. 1, в которой теплоотвод (102) и ножка (104) лампы расположены на заданном расстоянии друг от друга.
3. Осветительная установка (100) по п. 1 или 2, в которой второе антенное устройство (108) образует дипольную антенну, содержащую первый проводящий элемент, образованный теплоотводом (102), и второй проводящий элемент, образованный ножкой (104) лампы.
4. Осветительная установка (100) по п. 1 или 2, в которой осветительная установка представляет собой модифицированную осветительную установку (100), ножка (104) лампы подключается к стандартному патрону, а теплоотвод (102) имеет коническую форму.
5. Осветительная установка (100) по п. 1 или 2, в которой первое антенное устройство (204) предусматривается внутри осветительной установки (100), по меньшей мере частично закрытой теплоотводом (102).
6. Осветительная установка (100) по п. 1 или 2, в которой первое антенное устройство (204) установлено на печатной плате (202), расположенной в осветительной установке (100).
7. Осветительная установка (100) по п. 1 или 2, в которой первое антенное устройство (204) образовано кольцеобразным металлическим проводящим элементом (302).
8. Осветительная установка (100) по п. 1 или 2, в которой антенные устройства выполнены с возможностью работы на радиочастоте по меньшей мере 2 ГГц.
