Осветительное устройство и светильник, содержащий антенну
Изобретение предусматривает осветительное устройство (104) и светильник (200). Осветительное устройство содержит излучатель (110) света, термически связанный с радиатором (120). Осветительное устройство дополнительно содержит схему (130) связи, подсоединенную к радиатору для передачи и/или приема сигнала связи. Первая проводящая часть (122) радиатора содержит по меньшей мере первый полюс (142) дипольной антенны (140) для передачи и/или приема сигнала связи через радиатор. Этот первый полюс дипольной антенны может наводиться посредством первичного излучателя (160), чтобы задействовать зазор (170). 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 16 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему антенну. Изобретение дополнительно относится к светильнику, содержащему осветительное устройство.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Все более популярными становится дистанционное управление источниками света как внутри, так за пределами помещений. Интеллектуальное освещение стало широко распространенным, и радиочастотная (РЧ) связь является мощной технологией для использования в этом дистанционном управлении лампами, в частности в бытовой и офисной среде. Вместо управления источником питания лампы, возникла тенденция непосредственно управлять источником света или осветительным устройством (например, сменным элементом лампы) путем отправки РЧ-сигнала управления в осветительное устройство.
Один из примеров такого источника света, содержащего люминесцентный материал, можно найти в опубликованной заявке на патент US 2012/0274208A1, которая относится к осветительному устройству, такому как сменное осветительное устройство, содержащее источник света (например, СИД) для выработки света. Осветительное устройство дополнительно содержит радиатор, изготовленный из материала с электрическим удельным сопротивлением меньше чем 0,01 Ом (например, металлический радиатор), который является частью корпуса и отводит тепло в сторону от источника света. Схема радиочастотной связи, соединенная с антенной, служит для задействования РЧ сигнальной связи (например, для управления устройством посредством дистанционного управления). Антенна размещается на расстоянии, по меньшей мере, 2 мм от радиатора.
Недостатком такого осветительного устройства является то, что требуемое размещение антенны может ограничивать применимую мощность источника света в известных осветительных устройствах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В документе US 20110006898 A1 предшествующего уровня техники раскрыта антенны, которые могут быть сформированы на радиаторе, и при этом антенна может быть дипольной антенной, патч-антенной и щелевой антенной и сформирована на радиаторе (абзац 0026, 0027 и 0033). Но этот предшествующий уровень техники предполагает только такую возможность, не предусматривает какой-либо практический и выполнимый способ реализации антенны на радиаторе.
Задача изобретения состоит в том, чтобы выполнить осветительное устройство, имеющее РЧ-связь, в котором можно увеличить мощность светового излучения.
В первом аспекте изобретения выполнено осветительное устройство. Во втором аспекте изобретения выполнен светильник. Преимущественные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Осветительное устройство в соответствии с первым аспектом изобретения содержит излучатель света, термически связанный с радиатором. Осветительное устройство дополнительно содержит схему связи, подсоединенную к радиатору для передачи и/или приема сигнала связи. Первая проводящая часть радиатора содержит, по меньшей мере, первый полюс дипольной антенны для передачи и/или приема сигнала связи через радиатор. В размещении осветительного устройства согласно изобретению первая проводящая часть радиатора образует, по меньшей мере, одно 'плечо' или первый полюс дипольной антенны системы связи. Схема связи подсоединена к радиатору, что может представлять собой прямое электрическое соединение или емкостную связь схемы связи с радиатором. В результате объем всего радиатора можно увеличить, не увеличения внешние размеры осветительного устройства и не ухудшая характеристики передачи и/или приема антенны. Первая проводящая часть должна быть электропроводной и может быть, например, изготовлена частично или полностью из металла или любого другого электропроводного материала. Это позволяет повысить эффективность отвода тепла от радиатора в окружающую среду, что в свою очередь позволяет увеличить мощность светового излучения осветительного устройства и в то же время обеспечить передачу или прием сигнала связи. Первый аспект дополнительно предполагает формирование дипольной антенны с помощью первого излучателя и второго излучателя, который возбуждается излучением от первого излучателя. Более конкретно, осветительное устройство содержит первичный излучатель, размещенный внутри радиатора и соединенный со схемой связи для передачи и/или приема сигнала связи внутри радиатора рядом с зазором в радиаторе, причем первичный излучатель выполнен с возможностью активации первой проводящей части вокруг зазора для образования вторичного излучателя, передающего и/или принимающего сигнал связи за пределами радиатора.
Тенденция в современной промышленности состоит в том, что размеры осветительных устройств становятся все меньше и меньше. Поскольку, как правило, излучатели света вырабатывают значительное количество тепла, охлаждение излучателя света является ключевой проблемой, которую необходимо решить для дальнейшей миниатюризации осветительных устройств при сохранении или даже увеличении мощности излучаемого света этих осветительных устройств. Особенно, когда излучатель света представляет собой полупроводниковый излучатель света, такой как светоизлучающий диод (который в дальнейшем упоминается как СИД) или органический светоизлучающий диод (который в дальнейшем также упоминается как ОСИД), можно значительно уменьшить внешние размеры, и они могут быть по существу ограничены только требуемым объемом радиатора, чтобы обеспечить достаточный теплоотвод от полупроводникового излучателя света. В известном осветительном устройстве, антенна размещается снаружи радиатора для того, чтобы антенна не была экранирована радиатором от электромагнитного сигнала связи. Однако это требование уменьшит возможные размеры радиатора и, таким образом, ограничит мощность светового излучения известного осветительного устройства. Авторы изобретения обнаружили, что радиатор, можно использовать, по меньшей мере, как часть дипольной антенны для передачи и/или приема сигнала связи. Это позволяет выполнить осветительное устройство согласно изобретению с увеличенным объемом радиатора по сравнению с известной конфигурацией, и по существу позволяет дополнительно повысить мощность светового излучения в осветительном устройстве при поддержании хорошей связи.
Осветительные устройства согласно изобретению часто помещаются в некоторый вид корпуса, например, в светильник. Такой корпус обычно ограничивает поток воздуха, протекающего через радиатор, и, таким образом, ограничивает тепловой поток от радиатора в окружающую среду. Значительный тепловой поток из радиатора в окружающую среду в корпусе присутствует непосредственно в отверстии для излучения света корпуса, из которого свет излучается осветительным устройством. В известном осветительном устройстве радиатор размещается на расстоянии, по меньшей мере, 2 мм от продолжающейся антенны и, таким образом, располагается на расстоянии от отверстия для излучения света корпуса, которое может ограничить тепловой поток из радиатора в окружающую среду через отверстие для излучения света. В осветительном устройстве согласно изобретению, по меньшей мере, часть дипольной антенны образована первой проводящей частью радиатора, что позволяет радиатору продолжаться вплоть до отверстия для излучения света корпуса и по существу позволяет относительно легко отводить тепловой поток от радиатора через отверстие для излучения света в окружающую среду. Это дополнительно повышает эффективность радиатора в осветительном устройстве согласно изобретению, которое может также внести свой вклад в возможное увеличение мощности излучаемого света осветительного устройства согласно изобретению.
В опубликованной заявке на патент Великобритании GB 2483113 раскрыто осветительное устройство, которое может содержать совокупность схем, которое включает в себя совокупность схем связей для связи с удаленным устройством. В этой опубликованной заявке на патент дополнительно раскрыт радиатор, который выполнен с возможностью действовать как антенна для совокупности схем связей. Однако нигде в этой опубликованной заявке на патент не раскрыто, как радиатор может действовать как антенна для совокупности схем связей. В осветительном устройстве согласно изобретению, по меньшей мере, часть радиатора используется для реализации, по меньшей мере, одного полюса дипольной антенны для передачи и/или приёма электромагнитного сигнала связи. Схема связи осветительного устройства согласно изобретению подсоединена с первой проводящей части, которая содержит или образует, по меньшей мере, первый полюс дипольной антенны таким образом, что первая проводящая часть, по меньшей мере, вносит свой вклад в дипольную антенну, которая имеет резонансную частоту, включающую в себя сигнальную частоту сигнала связи.
В варианте осуществления осветительного устройства согласно изобретению схема связи соединена с первой несимметричной вибраторной антенной, имеющей пластину заземления, соединенную с первой проводящей частью радиатора. Первая несимметричная вибраторная антенна может, например, представлять собой первую чип-антенну, которая содержит первую несимметричную вибраторную антенну вместе с пластиной заземления, которая является пластиной заземления. Такие чип-антенны часто используются в качестве компонентов поверхностного монтажа (которые в дальнейшем упоминаются как SMD), которые можно монтировать на печатной плате (которая в дальнейшем упоминается как PCB). В качестве альтернативы, первая несимметричная вибраторная антенна может быть, например, медной проводящей дорожкой с предварительно определенными размерами, напечатанной на PCB. Чтобы задействовать хорошие характеристики передачи и/или приёма этой первой несимметричной вибраторной антенны, пластина заземления должна быть относительно прочной или большой пластиной заземления. Во время работы первая несимметричная вибраторная антенна (например, чип-антенны) наводит "копию" первой несимметричной вибраторной антенны на пластине заземления для выработки дипольной антенны аналогично тому, как изображение объекта "копируется" на зеркале. При подсоединении пластины заземления или пластины электрического заземления первой несимметричной вибраторной антенны к первой проводящей части, "копия" первой несимметричной вибраторной антенны наводится на первую проводящую часть. Поэтому эта "копия" первой несимметричной вибраторной антенны, которая также упоминается как дополнительная несимметричная вибраторная антенна, в первой проводящей части вместе с первой несимметричной вибраторной антенной (например, первой чип-антенны) создает дипольную антенну для связи. Таким образом, благодаря связи между пластиной заземления первой несимметричной вибраторной антенны и первой проводящей частью радиатора, дополнительная несимметричная вибраторная антенна, которая наводится с помощью первой проводящей части, образует один полюс дипольной антенны согласно изобретению, которая, вместе с первой несимметричной вибраторной антенной образует дипольную антенну. Несимметричная вибраторная антенна (например, первой чип-антенны) вместе с наведенной дополнительной несимметричной вибраторной антенной в первой проводящей части имеют резонансную частоту, которая включает в себя сигнальную частоту сигнала связи. Таким образом, соединение между пластиной заземления первой несимметричной вибраторной антенны и первой проводящей частью гарантирует, что один полюс дипольной антенны будет наводиться с помощью первой несимметричной вибраторной антенны (например, чип-антенны) в первой проводящей части, что приводит к тому, что первая проводящая часть содержит один полюс дипольной антенны, который вносит вклад в передачу и/или приём сигнала связи.
В осветительном устройстве согласно изобретению первая проводящая часть образует часть наружной стенки радиатора, и первая несимметричная вибраторная антенна размещается внутри радиатора, подсоединенного к первой проводящей части. Первая несимметричная вибраторная антенна снова может представлять собой первую чип-антенну. В таком варианте осуществления первая проводящая часть может быть, например, частью поверхности излучения света осветительного устройства, на которой первая несимметричная вибраторная антенна размещается внутри первой проводящей части. Верхняя часть радиатора может, например, содержать металлическую крышку, которая представляет собой первую проводящую часть, к которой подсоединяется первая несимметричная вибраторная антенна. Поэтому отсутствует внешняя антенна, необходимая и/или видимая для задействования связи. Один полюс дипольной антенны наводится в первой проводящей части с помощью первой несимметричной вибраторной антенны (например, первой чип-антенны) и, как указано выше, комбинация из этого одного полюса и первой несимметричной вибраторной антенны генерирует дипольную антенну, подходящую для передачи и/или приема сигнала связи – первая несимметричная вибраторная антенна размещается внутри радиатора либо снаружи радиатора. По существу, в качестве альтернативы данному варианту осуществления, первую несимметричную вибраторную антенну можно подсоединить к первой проводящей части радиатора, когда она размещается снаружи радиатора.
В осветительном устройстве согласно изобретению первая проводящая часть электрически изолирована от остальной части радиатора посредством элемента связи. Элемент связи может быть изготовлен из любого изолирующего материала. Когда первая проводящая часть содержит, по меньшей мере, первый полюс дипольной антенны, схема связи подсоединена к первой проводящей части таким образом, чтобы первая проводящая часть, по меньшей мере, вносила свой вклад в передачу и/или приём сигнала связи. Принимая во внимание правила техники безопасности, может быть необходимым обеспечить, чтобы первая проводящая часть была изолирована от остальной части радиатора. В таком осветительном устройстве радиатор обычно полностью электрически изолирован от совокупности схем, чтобы обеспечить безопасность в случае прикосновения к нему. Однако, чтобы первый полюс дипольной антенны мог вносить свой вклад в связь, должно быть предусмотрено соединение со схемой связи. Этот первый полюс дипольной антенны в дальнейшем зачастую не возбуждается непосредственно от схемы связи, но косвенным образом возбуждается через дополнительную связь, чтобы дополнительно повысить безопасность такого осветительного устройства и удовлетворить некоторым правилам техники безопасности.
В варианте осуществления осветительного устройства, осветительное устройство содержит вторую несимметричную вибраторную антенну, размещенную под углом по сравнению с первой несимметричной вибраторной антенной, для улучшения связи посредством разнесения антенн. Кроме того, эта вторая несимметричная вибраторная антенна может быть второй чип-антенной. Первая несимметричная вибраторная антенна и вторая несимметричная вибраторная антенна часто размещаются перпендикулярно друг к другу, но угол между первой несимметричной вибраторной антенной и второй несимметричной вибраторной антенной (или между первой чип-антенной и второй чип-антенной) может быть различным в зависимости от конкретных местных требований. Разнесение антенн является известным принципом, используемым для повышения качества и надежности беспроводной линии связи. Схема связи позволяет, например, сравнивать интенсивность сигнала связи, принятого от первой несимметричной вибраторной антенны, с сигналом связи, принятым от второй несимметричной вибраторной антенны, чтобы выбрать, какой использовать. Обе первая несимметричная вибраторная антенна и вторая несимметричная вибраторная антенна могут быть подсоединены к первой проводящей части, или, альтернативно, первая несимметричная вибраторная антенна может быть подсоединена к первой проводящей части, а вторая несимметричная вибраторная антенна может быть подсоединена ко второй проводящей части, изолированной от первой проводящей части, но все еще остающейся частью общего радиатора осветительного устройства согласно изобретению.
В варианте осуществления осветительного устройства, осветительное устройство содержит первичный излучатель, размещенный внутри радиатора и соединенный со схемой связи для передачи и/или приема сигнала связи внутри радиатора рядом с зазором в радиаторе. Первичный излучатель выполнен с возможностью активации первой проводящей части вокруг зазора для образования вторичного излучателя, передающего и/или принимающего сигнал связи за пределами радиатора. Зазор по существу образует второй излучатель, который "возбуждается" с помощью электромагнитного сигнала связи от первичного излучателя внутри радиатора. Первичный излучатель типично представляет собой дипольную антенну, и электромагнитный сигнал, излучаемый первичным излучателем, наводит токи, протекающие вокруг зазора, и по существу активирует первую проводящую часть вокруг зазора, который по существу начинает излучать аналогичный сигнал связи. Таким образом, первичный излучатель активирует проводящий материал вокруг зазора (в том числе первую проводящую часть) и по существу генерирует второй излучатель (являющийся дипольной антенной), который передает и/или принимает сигнал связи за пределами радиатора. Таким образом, первая проводящая часть содержит, по меньшей мере, первый полюс дипольной антенны.
В варианте осуществления осветительного устройства первичный излучатель представляет собой первичную антенну, размещенную внутри радиатора. В таком варианте осуществления электромагнитный сигнал связи, излучаемый первичной антенной, наводит аналогичный сигнал связи во вторичном излучателе (вокруг зазора), который излучает сигнал связи на расстоянии от радиатора. В качестве альтернативы, осветительное устройство содержит линию передачи, подсоединенную к зазору для передачи излучения первичного излучателя в зазор. Кроме того, сигнал связи, "транспортируемый" по линии передачи, будет наводить аналогичный сигнал связи во вторичном излучателе, который в дальнейшем используется для излучения сигнала связи из радиатора. Ширину зазора следует выбирать таким образом, чтобы поддерживать электрическое поле поперек зазора, который может иметь ширину, например, менее 10 миллиметров, но предпочтительно, чтобы она составляла только несколько миллиметров.
В варианте осуществления осветительного устройства зазор изолирует первую проводящую часть от второй проводящей части радиатора, в которой первичный излучатель выполнен также с возможностью активации второй проводящей части вокруг зазора для образования второго полюса дипольной антенны. Вторая проводящая часть должна быть электрически проводящей и может быть изготовлена, например, частично или полностью из металла или любого другого электропроводного материала. Второй полюс вместе с первым полюсом в первой проводящей части образует дипольную антенну вторичного излучателя. Как указано выше, электромагнитный сигнал, излученный первичным излучателем, наводит токи, протекающие вокруг зазора, и по существу активирует первую проводящую часть и вторую проводящую часть, расположенную вокруг зазора, который затем начинает излучать аналогичный сигнал связи. Первая проводящая часть может иметь, например, первый размер, по существу равный четверти длины волны сигнала связи или более. Этот первый размер первой проводящей части может, например, иметь размер незагороженной проводящей поверхности, которая может быть изогнутой или даже может быть расположена под углом. Кроме того, вторая проводящая часть может иметь, например, второй размер, по существу равный четверти длины волны сигнала связи или более. Предпочтительно второй размер по существу образует прямую линию с первым размером, таким образом, что они образуют, каждая по отдельности, полюс по обе стороны от зазора и вместе образуют дипольную антенну вторичного излучателя.
В варианте осуществления осветительного устройства резонансная частота комбинации первого полюса и второго полюса включает в себя сигнальную частоту сигнала связи. Сигнал связи наводит резонансный ток, протекающий в каждом из первого полюса и второго полюса дипольной антенны. Этот ток может предпочтительно протекать относительно свободно через первую проводящую часть и вторую проводящую часть во время резонанса сигнала связи, который может возникнуть в том случае, когда резонансная частота комбинации первого полюса и второго полюса включает в себя сигнальную частоту.
Дополнительно, размер и/или масса второй проводящей части отличается от первой проводящей части для адаптации направления поляризации сигнала, излучаемого из радиатора. Путем изменения размера первой проводящей части по сравнению со второй проводящей частью, можно адаптировать направление поляризации излученного сигнала и чувствительность антенны к поляризации принятого сигнала. Используя такие изменения размера и/или массы между первой проводящей частью и второй проводящей частью, радиатор можно выполнить таким образом, чтобы он удовлетворял местным требованиям к антенне иметь хорошую связь.
В варианте осуществления осветительного устройства зазор содержит щель в первой проводящей части, в которой щель представляет собой вторичный излучатель, который имеет резонансную частоту, включающую в себя сигнальную частоту сигнала связи. Щель будет действовать как дипольная антенна, которая может быть активирована, например, с помощью первого излучателя, такого как первичная антенна внутри радиатора. Длина зазора по существу равна половине длины волны сигнала связи, и ширина зазора меньше чем 5% от длины волны сигнала связи. В такой конфигурации общая периферия зазора по существу равна длине волны сигнала связи, чтобы гарантировать, что зазор будет иметь возможность входить в резонанс на частоте сигнала связи.
В варианте осуществления осветительного устройства, щель содержит возбудитель сигнала для возбуждения сигнала связи в щели. Этот возбудитель сигнала может быть расположен, например, рядом с центром щели (центр щели находится посередине щели вдоль направления длины щели), но предпочтительно не точно в центре щели. При расположении возбудителя сигнала точно в центре щели будет значительно увеличиваться импеданс антенны. Так как импеданс источника сигнала (в этом случае схема связи) предпочтительно совпадает с импедансом антенны, значительное увеличение импеданса антенны не является предпочтительным. По существу расположение возбудителя сигнала можно выбрать таким образом, чтобы импеданс антенны по существу совпадал с импедансом схемы связи.
В варианте осуществления осветительного устройства первая проводящая часть содержит дополнительную щель, имеющую такие же размеры, как и щель для создания антенной решетки. Такую антенную решетку можно использовать для формирования диаграммы направленности с характеристикой излучения электромагнитного сигнала связи всего осветительного устройства, но можно также использовать в качестве разнесения антенн для улучшения связи с осветительным устройством - это зависит от положения дополнительной щели относительно щели в первой проводящей части.
Осветительное устройство согласно изобретению может также содержать схему управления для управления осветительным устройством в ответ на принятый сигнал связи. Такую схему управления можно выполнить с возможностью управления функционированием осветительного устройства, при этом функционирование осветительного устройства выбирается из перечня, содержащего: включение, выключение, изменение яркости освещения, изменение цвета, выбор времени включения, выбор времени выключения, изменение фокуса излучаемого света, управление углом пучка, оценка срока службы, потребляемая мощность, обнаружение неполадок, распознавание.
Осветительное устройство согласно изобретению может содержать внешнюю форму, выполненную с возможностью взаимодействия с легко монтируемыми конструкциями, выбранными из перечня, содержащего: E27, E14, E40, B22, GU-10, GZ10, G4, GY6.35, G8.5, BA15d, B15, G53, PAR и GU5.3.
В дополнительном варианте осуществления радиатор содержит первую панель и вторую панель, расположенную под углом относительно первой панели, и щель продолжается от первой панели до второй панели. В данном варианте осуществления направленность антенны можно улучшить направленность антенны.
В дополнительном варианте осуществления радиатор содержит заднюю панель напротив щели и первичного излучателя, и расстояние между задней панелью и первичным излучателем равно четверти длины волны сигнала связи. В данном варианте осуществления заднюю панель можно использовать для возбуждения резонанса излучения с задней стороны первичного излучателя, таким образом, излучение первичного излучателя можно улучшить и, в свою очередь, можно также улучшить рабочие характеристики второго излучателя. В еще одном дополнительном варианте осуществления первичный излучатель размещается посередине длины щели.
В еще одном дополнительном варианте осуществления радиатор имеет цилиндрическую форму, и щель продолжается от боковой стенки до верхней стенки цилиндрического радиатора. Этот вариант осуществления обеспечивает более конкретную конструкцию. Кроме того, объем резонатора влияет на полосу пропускания антенны при этом, чем больше объем, тем больше полоса пропускания антенны.
В дополнительном варианте осуществления осветительное устройство содержит диэлектрический материал между первичным излучателем и задней панелью. Кроме того, материал, находящийся внутри резонатора будет влиять на резонансную длину щели. Среда с более высокой диэлектрической постоянной уменьшает резонансную длину щели, допуская применение меньшей антенны. Компромисс состоит в том, что полоса пропускания и КПД обычно уменьшаются в зависимости от диэлектрической среды резонатора.
Светильник согласно второму аспекту содержит осветительное устройство согласно изобретению.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидными из и будут объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что два или более из вышеупомянутых вариантов, реализаций и/или аспектов изобретения можно объединить любым подходящим способом.
Модификации и вариации размещения для преобразования цветов, осветительного блока и твердотельного модуля излучателя света, которые соответствуют описанным модификациям и вариациям размещения для преобразования цвета, могут быть выполнены специалистами в данной области техники на основании настоящего описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
на фиг.1 показан схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления осветительного устройства согласно изобретению;
на фиг.2 показан схематичный вид печатной платы для первого варианта осуществления осветительного устройства согласно изобретению;
на фиг.3 показан схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления осветительного устройства согласно изобретению;
на фиг.4 показан схематичный вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления осветительного устройства согласно изобретению;
на фиг.5 показан схематичный вид в плане третьего варианта осуществления осветительного устройства;
на фиг.6 показан схематичный вид сверху четвертого варианта осуществления осветительного устройства;
на фиг.7 показан схематичный вид в плане светильника согласно изобретению;
на фиг. 8 показан трехмерный вид радиатора с щелевой антенной и фидерной линией согласно другому варианту осуществления изобретения, и радиатор встроен в лампу СИД;
на фиг.8a показан покомпонентное изображение лампы СИД фиг.8;
на фиг.9 показан вид снизу радиатора фиг.8;
на фиг.10 показана модель для имитационного моделирования щели антенны на радиаторе фиг.8;
на фиг.11 показан результат моделирования потерь на отражение на основании модели, показанной на фиг.10;
на фиг.12 показан результат измерения импеданса прототипа, изготовленного согласно варианту осуществления, показанному на фиг.8;
на фиг.13 показана диаграмма направленности щелевой антенны, расположенной на радиаторе согласно варианту осуществления, показанному на фиг.8;
на фиг.14 показано влияние диэлектрического материала внутри резонатора радиатора на потери на отражение;
на фиг.15 показана диаграмма направленности антенны и потери на отражение радиатора с антенной без диэлектрического материала; и
на фиг.16 показана диаграмма направленности антенны и потери на отражение радиатора с антенной с диэлектрическим материалом.
Следует отметить, что элементы, обозначенные одинаковыми ссылочными позициями на различных чертежах, имеют одинаковые конструктивные особенности и одинаковые функции или представляют собой одинаковые сигналы. В тех случаях, когда функция и/или конструкция такого элемента была объяснена, нет никакой необходимости в его повторном подробном описании.
Чертежи представлены только в схематичном виде и не в масштабе. В частности, для ясности некоторые размеры сильно увеличены.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 показан схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления осветительного устройства 100 согласно изобретению. Это первое осветительное устройство содержит излучатель 110 света, термически связанный с радиатором 120, и содержит схему 130 связи, размещенную на печатной плате (которая в дальнейшем упоминается как PCB) 135 для передачи и/или приема сигнала связи. Радиатор 120 содержит первую проводящую часть 122, которая содержит первую чип-антенну 144, которая представляет собой первую несимметричную вибраторную антенну 144. Такая первая чип-антенна 144 может представлять собой коммерчески доступную чип-антенну, часто доступную в качестве компонентов поверхностного монтажа (которые в дальнейшем упоминаются как SMD), которые можно устанавливать на печатной плате (которая в дальнейшем упоминается как PCB). В качестве альтернативы, первая несимметричная вибраторная антенна 144 может быть, например, медной проводящей дорожкой с предварительно определенными размерами, напечатанной на PCB. Первая проводящая часть 122 должна быть электропроводной и может быть изготовлена, например, частично или полностью из металла или любого другого электропроводного материала. Первая несимметричная вибраторная антенна 144 подсоединена с помощью своей пластины заземления (которая является пластиной 143 электрического заземления) к первой проводящей части 122 радиатора 120. Это подсоединение пластины 143 заземления первой несимметричной вибраторной антенны 144 (или первой чип-антенны 144) к первой проводящей части 122 гарантирует, что первый полюс 142 дипольной антенны 140 наводится с помощью первой несимметричной вибраторной антенны 144 (которая представляет собой первую чип-антенну 144) в первой проводящей части 122. Во время работы первая несимметричная вибраторная антенна 144 или первая чип-антенна 144 наводит "копию" первой несимметричной вибраторной антенны 144 на пластину 143 электрического заземления для выработки дипольной антенны 140 - аналогично тому, как изображение объекта "копируется" на зеркало. Путем подсоединения пластины 143 заземления или пластины 143 электрического заземления первой несимметричной вибраторной антенны 144 к первой проводящей части 122, "копия" первой несимметричной вибраторной антенны 144 наводится на первой проводящей части 122. Это приводит к тому, что первая проводящая часть 122 содержит, по меньшей мере, один полюс 142 (или одно 'плечо') дипольной антенны 140. Первая несимметричная вибраторная антенна 144 образует второй полюс дипольной антенны 140, и по существу комбинация из первой несимметричной вибраторной антенны 144 (или первой чип-антенны 144) и первой проводящей части 122 радиатора 120 образует вместе с ними дипольную антенну 140.
Осветительное устройство 100, как показано на фиг.1, дополнительно содержит коллиматор 112 и дополнительно содержит элемент 150 связи. Коллиматор 112 является необязательным и используется для придания желаемой формы свету, излучаемому излучателем 110 света, и может содержать коллиматор любого типа, известного в данной области техники. Принимая во внимание правила техники безопасности может требоваться элемент 150 связи. По этим правилам техники безопасности может быть необходимым гарантировать, чтобы первая проводящая часть 122 была изолирована от остальной части радиатора 120 таким образом, чтобы остальная часть радиатора 120 была безопасной в случае прикосновения. Радиатор 120 типично электронным образом полностью изолирован от какой-либо совокупности схем, чтобы обеспечить безопасность в случае касания. Однако, чтобы первый полюс 142 дипольной антенны 140 мог вносить свой вклад в связь, необходимо обеспечить связь между первой проводящей частью 122 и схемой 130 связи. Этот первый полюс 142 дипольной антенны 140 в дальнейшем зачастую не возбуждается непосредственно от схемы 130 связи, но возбуждается косвенным образом через дополнительную связь для дополнительного повышения безопасности такого осветительного устройства 100. В данном варианте осуществления дополнительная связь осуществляется посредством пластины 143 заземления первой чип-антенны 144. Типично токи, протекающие во время работы через первую проводящую часть 122, должны быть достаточно маленькими, чтобы при любых обстоятельствах была обеспечена безопасность в случае прикосновения. Однако с учетом некоторых правил она по-прежнему должна включать в себя элемент 150 связи.
В варианте осуществления осветительного устройства 100, показанного на фиг.1, для ясности отсутствует соединение, показанное между схемой 130 связи и первой чип-антенной 144 (или первой несимметричной вибраторной антенной 144). Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что схема 130 связи должна быть подсоединена к первой чип-антенне 144, чтобы гарантировать передачу и/или прием сигнала связи посредством дипольной антенны 140. Кроме того, в варианте осуществления, показанном на фиг.1, первая чип-антенна 144 (или первая несимметричная вибраторная антенна 144) размещается на внешней поверхности радиатора 120. Однако первая чип-антенна 144 (или первая несимметричная вибраторная антенна 144) может также размещаться внутри радиатора 120, например, на противоположной стороне первой проводящей части 122, как показано на фиг.1.
На фиг.2 показан схематичный вид печатной платы 135 первого варианта осуществления осветительного устройства 100 согласно изобретению. Рядом со схемой 130 связи на схематичном виде фиг.2 также показана первая чип-антенна 144 (или первая несимметричная вибраторная антенна 144) и вторая чип-антенна 145 (или вторая несимметричная вибраторная антенна 145). Между первой чип-антенной 144 и PCB 135 должна размещаться первая проводящая часть 122, но она опущена по причинам ясности. Вторая чип-антенна 145 может быть также соединена с той же самой первой проводящей частью 122 или может быть соединена с другой металлической частью (не показана) в качестве части радиатора 120.
Первая чип-антенна 144 (или первая несимметричная вибраторная антенна 144) и вторая чип-антенна 145 (или вторая несимметричная вибраторная антенна 145) размещаются по существу перпендикулярно друг к другу, однако угол между первой чип-антенной 144 и второй чип-антенной 145 может быть различным в зависимости от конкретных местных требований. Разнесение антенн является известным принципом, используемым для повышения качества и надежности беспроводной линии связи. Схема связи позволяет, например, сравнивать интенсивность сигнала связи, принимаемого от первой чип-антенны 144, с сигналом связи, принимаемым от второй чип-антенны 145 для того, чтобы выбрать, какую из них использовать для достижения наилучшей связи.
На фиг.3 показан схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления осветительного устройства 102 согласно изобретению. Осветительное устройство 102, показанное на фиг.3, также содержит излучатель 110 света, радиатор 120, PCB 135 и схему 130 связи, такую же, как и в варианте осуществления, показанном на фиг.1. Кроме того, на фиг.3 показан дополнительный коллиматор 112. Осветительное устройство 102, показанное на фиг.3, дополнительно содержит первичный излучатель 160 (на фиг.3 показаны два, но только один имеет ссылочную позицию 160), размещенный внутри радиатора 120 и выполненный для активации первой проводящей части 122 вокруг зазора 170 между первой проводящей частью 122 и остальной частью радиатора 120. Первичный излучатель 160 типично представляет собой дипольную антенну 160, и электромагнитный сигнал, излучаемый первичным излучателем 160, наводит токи, протекающие вокруг зазора 170, и по существу активирует первую проводящую часть 122 вокруг зазора 170, который по существу начинает излучать аналогичный сигнал связи. Таким образом, первичный излучатель 160 активирует проводящий материал вокруг зазора 170 (в том числе первую проводящую часть 122), и в силу этого генерирует вторичный излучатель 180 (представляющий собой дипольную антенну), который передает и/или принимает сигнал связи за пределами радиатора 120. Эта активация первой проводящей части 122 приводит к тому, что первая проводящая часть 122 должна содержать первый полюс 142 дипольной антенны 140 (не показана), если первый размер L1 первой проводящей части 122 по существу равен или больше четверти длины волны сигнала связи. Зазор 170 по существу образует вторичный излучатель 180 (который показан пунктирным овалом). Ширина зазора 170 должна выбираться таким образом, чтобы поддерживать электрическое поле поперек зазора 170, который может быть, например, менее 10 миллиметров, но предпочтительнее только несколько миллиметров в ширину. Зазор 170 изолирует первую проводящую часть 122 от второй проводящей части 124 радиатора 120 (вторая проводящая часть 124 может также представлять собой остальную часть радиатора 120), в котором первичный излучатель 160 выполнен также с возможностью активации второй проводящей части 124 вокруг зазора 170 для образования второго полюса 146 дипольной антенны 140 (конкретно не показана) вторичного излучателя 180. Вторая проводящая часть 124 должна быть электропроводной и может быть изготовлена, например, частично или полностью из металла или любого другого электропроводного материала. Второй полюс 146 во второй проводящей части 124 вместе с первым полюсом 142 в первой проводящей части 122 образует дипольную антенну 140 вторичного излучателя 180. Как указано выше, первая проводящая часть 122 может иметь, например, первый размер L1, по существу равный или больший четверти длины волны сигнала связи. Этот первый размер L1 первой проводящей части 122 может, например, иметь размер незагороженной проводящей поверхностью, которая может быть изогнутой или даже располагаться под углом (как показано на фиг.3 с помощью угловой двойной стрелки). Кроме того, вторая проводящая часть 124 может иметь, например, второй размер L2, по существу равный или больший четверти длины волны сигнала связи. Предпочтительно второй размер L2 по существу образует прямую линию с первым размером L1 таким образом, чтобы они образовывали, каждая по отдельности, полюс по обе стороны от зазора 170 и образовывали вместе дипольную антенну 140 вторичного излучателя 180.
Резонансная частота комбинации первого полюса 142 и второго полюса 146 включает в себя сигнальную частоту сигнала связи. Сигнал связи наводит резонансный ток, протекающий в каждом из первого полюса 142 и второго полюса 146 дипольной антенны 140 (специально не показана). Этот ток предпочтительно может относительно легко протекать через первую проводящую часть 122 и вторую проводящую часть 124 во время резонанса сигнала связи, который можно достичь в случае, когда резонансная частота комбинации из первого полюса 142 и второго полюса 146 включает в себя сигнальную частоту. Дополнительно, размер и/или масса второй проводящей части 124 может отличаться от размера и/или массы первой проводящей части 122 для адаптации направления поляризации сигнала, излучаемого из радиатора 120. Изменяя размер первой проводящей части 122 относительно второй проводящей части 124, можно адаптировать направление поляризации излучаемого сигнала и чувствительность антенны для поляризации антенны принятого сигнала. Используя такие изменения размера и/или массы между первой проводящей частью 122 и второй проводящей частью 124, можно адаптировать радиатор 120 таким образом, чтобы он удовлетворял местным требованиям к антенне иметь хорошую связь.
В варианте осуществления, показанном на фиг.3, первичный излучатель 160 представляет собой первичную антенну 160, размещенную внутри радиатора 120. В качестве альтернативы, осветительное устройство 102 может содержать определенный вид линии передачи (аналогичный той, которая показана на фиг.6), подсоединенной к зазору 170 для передачи излучения первичного излучателя в зазор 170.
На фиг.4 показан схематичный вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления осветительного устройства 104 согласно изобретению. Кроме того, в варианте осуществления, показанном на фиг.4, излучатель 110 света, радиатор 120, PCB 135 и схема 130 связи показаны такими, как в варианте осуществления на фиг.1. Однако в данном случае зазор в первой проводящей части 122 содержит щель 175, которая представляет собой отверстие, полностью окруженное первой проводящей частью 122. Эта щель 175 является вторичным излучателем 180 (который снова показан пунктирным овалом), который имеет резонансную частоту, включающую в себя сигнальную частоту сигнала связи. Щель 175 действует как дипольная антенна 140, которая может быть, например, активирована первичным излучателем 160, таким как первичная антенна 160 внутри радиатора 120. Снова, электромагнитный сигнал, излучаемый первичной антенной 160, наводит токи, протекающие вокруг щели 175, и в силу этого активирует первую проводящую часть 122 вокруг щели 175, которая по существу начинает излучать аналогичный сигнал связи. Таким образом, первичная антенна 160 активирует проводящий материал вокруг щели 175 и в силу этого генерирует второй излучатель 180, который передает и/или принимает сигнал связи за пределами радиатора 120. Длина зазора 175 или щели 175 по существу равна половине длины волны сигнала связи, и ширина зазора 175 или щели 175 меньше чем 5% от длины волны сигнала связи. В такой конфигурации общая периферия зазора 175 или щели 175 по существу равна длине волны сигнала связи, гарантируя, что зазор 175 или щель 175 будет входить в резонанс на частоте сигнала связи.
В варианте осуществления осветительного устройства 104 первая проводящая часть 122 может содержать дополнительную щель (не показана), имеющую такие же размеры, как и щель 175 для выработки дополнительной антенны (также не показана). Такая дополнительная антенна может формировать антенную решетку (не показана), и ее можно использовать для формирования характеристики излучения сигнала связи всего осветительного устройства 104. Альтернативно, дополнительную антенну можно также использовать в схеме разнесения антенн (аналогично первой чип-антенне 144 и второй чип-антенне 145 на фиг.2) для улучшения связи с осветительным устройством 104. Тот факт, что используется ли дополнительная антенна для создания характеристики излучения сигнала связи или вносит ли она свой вклад в схему разнесения антенн, зависит от положения дополнительной щели относительно щели 175 в первой проводящей части 122.
На фиг.5 показан схематичный вид в плане третьего варианта осуществления осветительного устройства 104 (аналогично тому, который показан на фиг.4). На фиг.5 показаны коллиматор 112 и первая проводящая часть 122 вместе с щелью 175. Под щелью 175 и внутри радиатора 120 первичный излучатель 160 показан в виде первичной антенны 160, подсоединенной к PCB 135. Как можно увидеть из вида в плане на фиг.5, щель 175 может быть искривлена (как показано на фиг.5) или может иметь по существу любую другую форму до тех пор, пока общая периферия щели 175 не будет по существу равной длине волны сигнала связи, чтобы гарантировать, что щель 175 будет способна входить в резонанс на частоте сигнала связи.
На фиг.6 показан схематичный вид сверху четвертого варианта осуществления осветительного устройства 106, в котором коллиматор 112 и щель 175 показаны вместе с возбудителем 164 сигнала, подсоединенным к линии 162 передачи для передачи излучения первичного излучателя (не показан) в щель 175. Этот возбудитель 164 сигнала может располагаться, например, рядом с центром щели 175 (центр щели 175 находится посередине щели 175 вдоль направления длины щели 175), но предпочтительно должен располагаться неточно в центре щели 175. При расположении возбудителя 164 сигнала точно в центре щели 175, импеданс антенны будет значительно увеличиваться. Так как импеданс источника сигнала (в этом случае схема 130 связи) предпочтительно совпадает с импедансом дипольной антенны 140 (образованной щелью 175), значительное увеличение импеданса антенны не является предпочтительным. По существу расположение возбудителя 164 сигнала можно адаптировать таким образом, чтобы импеданс дипольной антенны 140 по существу совпадал с импедансом схемы 130 связи.
Осветительное устройство 100, 102, 104, 106 согласно изобретению может также содержать схему управления (не показана) для управления осветительным устройством 100, 102, 104, 106 в ответ на принятый сигнал связи. Такую схему управления можно выполнить с возможностью управления функционированием осветительного устройства 100, 102, 104, 106. Функционирование осветительного устройства 100, 102, 104, 106 можно выбрать из перечня, содержащего: включение, выключение, изменение яркости освещения, изменение цвета, выбор времени включения, выбор времени выключения, изменение фокуса излучаемого света, управление углом пучка, оценка срока службы, потребляемая мощность, обнаружение неполадок, распознавание. Осветительное устройство 100, 102, 104, 106 согласно изобретению может также содержать внешнюю форму (не показана), выполненную с возможностью взаимодействия с легко монтируемыми конструкциями, выбранными из перечня, содержащего: E27, E14, E40, B22, GU-10, GZ10, G4, GY6.35, G8.5, BA15d, B15, G53, PAR и GU5.3.
На фиг.7 показан схематичный вид в плане светильника 200 согласно изобретению. Светильник 200 содержит, например, легко монтируемые конструкции, которые может взаимодействовать с внешними размерами осветительного устройства 100, 102, 104, 106 таким образом, чтобы осветительное устройство 100, 102, 104, 106 можно было установить в светильнике 200.
На фиг. 8-16 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором щель сформирована последовательно на угловых плоскостях радиатора для того, чтобы повысить направленность антенны. В основном, радиатор содержит первую плоскость, и вторую плоскость, расположенную под углом относительно первой плоскости, и щель продолжается от первой плоскости до второй плоскости.
Радиатор может иметь цилиндрическую форму. Такая цилиндрическая форма предназначена для охвата формы с таким же диаметром вдоль его плоскости поперечного сечения, и формы с возрастающим диаметром вдоль ее плоскости сечения поперечного сечения, которая может также упоминаться как чашеобразная форма, как показано на фиг.8. Следует отметить, что форма радиатора не ограничивается цилиндрической формой, и применима любая форма с первой плоскостью и расположенной под углом второй плоскостью.
На фиг. 8 и 8a лампа 80 СИД содержит радиатор 800. По отношению к ориентации, показанной на фиг.8, верхний конец радиатора 800 закрыт или частично закрыт верхней крышкой 804, которая также используется в качестве теплоотвода, подсоединенного к керамической плате 830 микросхемы 840 СИД. Верхняя крышка 804 охлаждает микросхему СИД за счет теплоотвода на боковую стенку 802, и крышка 804 и боковая стенка 802 рассеивают тепло в атмосферу. Щель 810 продолжается от боковой стенки 802 до верхней крышки 804 радиатора 800. Такой радиатор 800 можно выполнить единой детали и разрезать для образования такой щели. В качестве альтернативы, боковую стенку 802 и верхнюю крышку 804 можно выполнить в виде отдельной детали и собрать вместе, в то время как щель сформирована на отдельной стенке 802 и крышке 804 или может быть сформирована после их сборки, как показано на фиг.8a.
Предпочтительно, для равномерного распределения излучения общая длина щели поделена на боковую стенку 802 и поделена пополам на боковую стенку 802 и крышку 804. В качестве альтернативы, деление по длине может варьироваться согласно практическим потребностям. Например, если желательно иметь больше излучения на боковой стенке, длина боковой стенки 802 может быть больше, чем длина верхней крышки 804.
В реализации радиатор 900 изготовлен из алюминия. И узкая щель 910 имеет ширину приблизительно 5 мм и длину 50 мм. Щель действует как антенна. Размеры щели выбираются таким образом, чтобы она действовала как излучатель электрического поля (E) на частотах, представляющих интерес (например, в полоса пропускания ZigBee). Длина щели должна быть хорошо определенной, как приблизительно половина длины волны желательного излучения.
Кроме того, как показано на фиг.8, фидерная линия 160 в виде первичного излучателя и PCB 850, несущей на себе РЧ-схему, подсоединенную к фидерной линии 160, размещается внутри радиатора 800 рядом с верхней крышкой 804. Фидерная линия 160 размещается приблизительно посередине от общей длины щели 810. Фидерная линия 160 действует как РЧ-фидер за счет связи с щелью 810. Расстояние от РЧ-фидера до конца щели ограничивает, главным образом, импеданс антенны. Ширина щели имеет побочный эффект, который состоит в том, что ширина щели влияет на импеданс антенны максимум на 20%, в то время как расстояние от РЧ-фидера до конца щели определяет порядка 80% импеданса антенны.
Фактически, как показано на фиг. 8 и 8a, фидерная линия 160 представляет собой линию, продолжающуюся от PCB, где размещается РЧ схема. В качестве альтернативы, фидерная линия 160 может представлять собой антенну в виде дорожек печатной платы, образованную дорожками печатной платы, напечатанными на PCB с подходящей длиной и шириной. Как конфигурировать фидерную линию 160 хорошо общеизвестно специалистам в данной области техники, и в данном описании дополнительные подробности опущены.
Фактически, если PCB находится ниже щели на верхней крышке 804, как показано на виде снизу на фиг.9, во избежание помех с щелевой антенной, на PCB ниже щели 810 на верхней крышке 804 предусмотрено отверстие 902 пластины 900 заземления. Такое отверстие 902 также расположено вокруг фидерной линии 160.
Был смоделирован импеданс щелевой антенны, применяемый в радиаторе с размерами, подходящими для лампы. Модель для имитационного моделирования, показанная на фиг.10, является прямоугольным представлением, необходимым из-за ограничений используемого программного обеспечения для моделирования электрического поля. На фиг.11 показан результат моделирования. Результаты моделирования потерь на отражение являются многообещающим и показывают, что значение S11 лучше чем -10 дБ во всей полосе пропускания Zigbee с маленькой чувствительностью для допустимых отклонений размеров щели. По (горизонтальной) оси X отложена частота в ГГц, и по (вертикальной) оси Y отложены потери в дБ.
Авторы изобретения также построили прототип и измерили импеданс. Результаты измерения показаны на фиг.12. Было обнаружено два резонанса с использованием прототипа на частоте 2,65 ГГц в возбудителе и частоте 2,83 ГГц в щели. Их объединение приводит в результате к широкой полосе пропускания при S11 < –10 дБ. Местоположение этой полосы пропускания все еще необходимо настроить на полосу Zigbee.
Диаграмма направленности излучения антенны является главной характеристикой для практического использования антенны. На фиг.13 показана диаграмма направленности излучения антенны, которая является достаточно равномерной для обеих поляризаций. При этом внешняя диаграмма направленности является ровной по горизонтали, и внутренняя диаграмма направленности является ровной по вертикали. Это является преимуществом для лампы, которая имеет хорошие РЧ-характеристики независимо от ее ориентации.
В практической реализации объем цилиндрического радиатора влияет на полосу пропускания. Большой объем приводит к увеличенной полосе пропускания. Добавление диэлектрического материала, отличного от воздуха в закрытый цилиндрический радиатор приведет к изменению электрических свойств антенны. Диэлектрик уменьшает резонансную длину щели, что приводит к уменьшению размеров антенны. Компромисс состоит в том, что полоса пропускания и КПД типично уменьшаются в зависимости от диэлектрической среды резонатора.
Диэлектрик, можно также использовать для сдвига резонансной частоты в сторону точной желаемой частоты. Полоса пропускания увеличивается за счет диэлектрика, в то время как наилучшие достижимые потери на отражение уменьшаются. Обратные потери для нашего приложения будут по возможности меньше во всей полосе пропускания, в котором должна излучать антенна. Например, полоса пропускания Zigbee находится в пределах от 2,405 ГГц до 2,480 ГГц.
Приведены два примера, показывающие влияние на обратные потери. В первом примере, показанном на фиг.14, используется диэлектрический материал, который называется силиконовой резиной "potting". Это будет сдвигать резонансную частоту на -400 МГц, будет удваивать полосу пропускания и уменьшать наилучшие достижимые потери на отражение 32 дБ. Кривая B отложена без применения силиконовой резины potting. Кривая D отложена без применения силиконовой резины potting и соответствие одной 1 пФ + 3,9 нГн, где 1 пФ – емкость согласующего конденсатора, подключенного параллелью к точке соединения антенны, и 3,9 нГн – индуктивность согласующего индуктора, включенного последовательно антенной в точке подключения ot. Значение этих двух компонентов отрегулировано для сдвига наклона кривой внутри желательной полосы пропускания Zigbee. Таким образом, в случае без использования силиконовой резины potting Cshunt = 1,2 пФ и Lseries = 3,9 нГн приводит к наклону, который слегка смещен в полосе пропускания Zigbee и не в полной мере ниже –10 дБ на границах полоса пропускания. Использование Cshunt = 1,2 пФ и Lseries = 4,3 нГн помещает кривую точно ниже –10 дБ во всей полосе пропускания для ситуации без использования силиконовой резины potting. Затем добавление силиконовой резины potting приводит к кривой A. Кривая C отложена в случае без использования силиконовой резины potting и соответствует 1,2 пФ + 4,3 нГн. Кривая А отложена для случая с использованием силиконовой резины potting и соответствует 1,2 пФ + 4,3 нГн. Пунктирные линии показывают границы полосы пропускания ZigBee.
Второй пример измерения S11 без диэлектрика показан на фиг.15, в то время как S11 с диэлектриком показан на фиг.16, и эти измерения показывают аналогичный эффект. Как показано на фиг.15, в случае без диэлектрика резонанс является слишком высоким. И на фиг.16 в случае с диэлектриком резонанс находится рядом с желаемой полосой пропускания. Снова существует большой сдвиг по частоте (450 МГц), наклон менее сильный, и увеличивается полоса пропускания антенны.
В заключение, настоящая заявка предусматривает осветительное устройство 100, 102, 104, 106 и светильник 200. Осветительное устройство 100, 102, 104, 106 содержит излучатель 110 света, термически связанный с радиатором 120. Осветительное устройство 100, 102, 104, 106 дополнительно содержит схему 130 связи, подсоединенную к радиатору 120 для передачи и/или приема сигнала связи. Первая проводящая часть 122 радиатора 120 содержит, по меньшей мере, первый полюс 142 дипольной антенны 140 для передачи и/или приема сигнала связи через радиатор 120. Первый полюс 142 дипольной антенны 140 может наводиться через первичный излучатель 160 для активации зазора 170 или щели 175.
Термин "дипольная антенна", используемый на всем протяжении описания и в формуле изобретения, предназначен для охвата, по меньшей мере, двух видов антенн: в одном виде антенна имеет два физических плеча, каждое из которых образует один полюс антенны; другой вид представляет собой тип антенны, такой как щелевая антенна, которая не имеет два физических плеча антенны, но которую можно равнозначно рассматривать как дипольную антенну.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут разработать многочисленные альтернативные варианты без отклонения от объема прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения любые ссылочные позиции, представленные в круглых скобках, не должны рассматриваться в качестве ограничения формулы изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает присутствие элементов или этапов, отличных от тех, что имеются в формуле изобретения. Использование элемента в единственном числе не исключает наличие указанного элемента во множественном числе. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов, и посредством соответственно запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, относящемся к устройству, в котором перечислены несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы посредством одного и того же элемента аппаратных средств. Простой факт, что некоторые меры, раскрытые во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означают, что комбинация этих средств не может использоваться с выгодой.
1. Осветительное устройство (100, 102, 104, 106), содержащее излучатель (110) света, термически связанный с радиатором (120), причем осветительное устройство (100, 102, 104, 106) дополнительно содержит схему (130) связи, подсоединенную к радиатору (120) для передачи и/или приема сигнала связи, дипольную антенну (140), сформированную на радиаторе (120), и первую проводящую часть (122) радиатора (120), содержащую по меньшей мере первый полюс (142) дипольной антенны (140) для передачи и/или приема сигнала связи посредством радиатора (120), при этом осветительное устройство (102, 104, 106) содержит первичный излучатель (160), размещенный внутри радиатора (120) и соединенный со схемой (130) связи для передачи и/или приема сигнала связи внутри радиатора (120) рядом с зазором (170, 175) в радиаторе (120), причем первичный излучатель (160) выполнен с возможностью активации первой проводящей части (122) вокруг зазора (170, 175) для образования вторичного излучателя (180), передающего и/или принимающего сигнал связи за пределами радиатора (120).
2. Осветительное устройство (100) по п. 1, в котором схема (130) связи соединена с первой несимметричной вибраторной антенной (144), имеющей пластину (143) заземления, подсоединенную к первой проводящей части (122) радиатора (120).
3. Осветительное устройство (100) по п. 2, в котором первая проводящая часть (122) образует часть наружной стенки радиатора (120), причем первая несимметричная вибраторная антенна (144) размещается внутри радиатора (120), подсоединенного к первой проводящей части (122).
4. Осветительное устройство (100) по п. 2, в котором первая проводящая часть (122) электрически изолирована от остального радиатора (120) посредством элемента (150) связи.
5. Осветительное устройство (100) по п. 2, в котором осветительное устройство (100) содержит вторую несимметричную вибраторную антенну (145), размещенную под углом по сравнению с первой несимметричной вибраторной антенной (144), для улучшения связи посредством разнесения антенн.
6. Осветительное устройство (102, 104, 106) по п. 1, в котором первичный излучатель (160) представляет собой первичную антенну (160), размещенную внутри радиатора (120), и/или в котором осветительное устройство (102, 104, 106) содержит линию (162) передачи, подсоединенную к зазору (170, 175) для передачи излучения первичного излучателя (160) в зазор (175).
7. Осветительное устройство (102) по п. 1, в котором зазор (170) изолирует первую проводящую часть (122) от второй проводящей части (124) радиатора (120), причем первичный излучатель (160) выполнен также с возможностью активации второй проводящей части (124) вокруг зазора (170) для образования второго полюса (146) дипольной антенны (140), при этом второй полюс (146) вместе с первым полюсом (142) в первой проводящей части (122) образует дипольную антенну (140) вторичного излучателя (180).
8. Осветительное устройство (102) по п. 7, в котором резонансная частота комбинации из первого полюса (142) и второго полюса (146) включает в себя сигнальную частоту сигнала связи.
9. Осветительное устройство (102) по п. 7, в котором размер и/или масса второй проводящей части (124) отличается от первой проводящей части (122) для адаптации направления поляризации сигнала, излучаемого из радиатора (120).
10. Осветительное устройство (104, 106) по п. 1, в котором зазор (170, 175) содержит щель (175) в первой проводящей части (122), причем щель (175) представляет собой вторичный излучатель (180), имеющий резонансную частоту, включающую в себя сигнальную частоту сигнала связи.
11. Осветительное устройство (104, 106) по п. 10, в котором длина зазора (175) по существу равна половине длины волны сигнала связи, и ширина зазора (175) меньше чем 5% от длины волны сигнала связи.
12. Осветительное устройство (104, 106) по п. 10, в котором щель (175) содержит возбудитель (164) сигнала для возбуждения сигнала связи в щели (175).
13. Осветительное устройство (104, 106) по п. 10, в котором первая проводящая часть (122) содержит дополнительную щель, имеющую такие же размеры, как и щель (175) для создания антенной решетки.
14. Осветительное устройство (80) по п. 10, в котором радиатор (800) содержит первую плоскость (802) и вторую плоскость (804), расположенную под углом относительно первой плоскости, и щель (810) продолжается от первой плоскости (802) до второй плоскости (804).
15. Осветительное устройство (80) по п. 14, в котором радиатор (800) содержит заднюю плоскость (820) напротив щели (810) и первичного излучателя (160), и расстояние между задней плоскостью (820) и первичным излучателем (160) равно четверти длины волны сигнала связи.
16. Осветительное устройство (80) по п. 15, дополнительно содержащее диэлектрический материал (830) между первичным излучателем (160) и задней плоскостью (820),
при этом радиатор (800) имеет цилиндрическую форму, и щель (810) продолжается от боковой стенки до верхней стенки цилиндрического радиатора (800), и
при этом первичный излучатель (160) размещается по середине длины щели (810).
17. Светильник (200), содержащий осветительное устройство (100, 102, 104, 106) по любому из предыдущих пунктов.
