灯管以及包括该灯管的灯具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种灯管以及包括该灯管的灯具。该灯管包括发光部件，其特征在于，该灯管还包括如下部件：传感器接口(20)，接纳可选择性地连接或移除的气体传感器(22)；处理单元(24)，与所述传感器接口(20)相连，接收所述传感器接口(20)提供的、来自所述气体传感器(22)的与气体状况相关的信号，并控制指示灯(26)发出相应的灯光指示；指示灯(26)，与所述处理单元相连。
【专利说明】灯管以及包括该灯管的灯具
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及照明，尤其涉及照明所使用的灯管。
【背景技术】
[0002]目前，室内空气质量(简称IAQ)已经被认为是影响人身健康的一个主要因素。恶劣的空气质量导致很多慢性疾病。一般来说，空气质量依赖于温度、相对湿度、气味和有毒物质的浓度、空气中悬浮物和细菌的数量、放射性气体的污染、静电、以及空气中的阴离子和阳离子的数量。
[0003]为了监控室内空气质量，一般来说，需要屋主或房客安装室内空气监控系统，该系统提示人们采取行动，例如提示人们通过使用HVAC系统(供暖、排风和空调系统)来对房间/建筑物进行排风或打开门窗以改善空气流通。出于不同的使用情况，它需要选择不同的气体传感器进行测量。
[0004]目前，市场上存在两种类型的室内空气质量监测产品:高精度的测量仪器和低成本的指示器。虽然它们都被称为室内空气质量监测系统，但是一般来说，它们仅仅使用与监测主机相连的一种或两种类型的传感器，以监测相关气体。
实用新型内容
[0005]现有的室内空气质量(二氧化碳浓度、挥发性有机化合物浓度或其他)监测系统通常是台式的高精度仪器，它与安装在天花板、墙壁或三脚支架顶端的传感器相连。目前，也有一些便携的室内空气质量监测设备，或安装在墙壁上的室内空气监测设备。它们的缺点如下所列:
[0006]-这些产品并不是开放的平台，它只固定地与一两种传感器相连，只能监测一两种气体的浓度。如果需要监测更多类型的气体，那么需要投资购买新的监测设备。
[0007]-在安装传感器时，如果需要在天花板或墙壁上开洞安装，那么需要对现有建筑进行改动，十分麻烦；
[0008]-这些设备都是单独的产品，一般只能覆盖一个监测房间，且监测房间的面积不能太大，例如一般小于50平米。如果监测区域超出50平米，那么测量结果会有偏差。而如果监测区域具有被墙壁分隔的多个单独房间，那么将难以使用单个监测产品同时测量被分隔的房间；
[0009]-如果这些监测系统与监测主机相连，那么在空气质量异常时，它们会在监测主机上进行告警，例如点亮指示灯等。但是，它不能将异常告警告知正处于室内并正在经受异常空气质量的住户。
[0010]-对于高精度设备来说，价格十分昂贵。
[0011]因而，希望能够实现一种开放式平台的气体监测设备，它能够支持多种气体传感器。并且，希望该设备能够易于安装，也希望在安装时不影响现有的房屋建筑。还希望它能够为室内的住户提供指示空气质量的功能。更进一步来说，希望该设备能够覆盖很大的监测面积，能够覆盖多个被隔离的房间更好。再进一步来说，希望该设备还能够将监测结果提供给外部设备。
[0012]出于以上技术目的中的至少一个，本实用新型的发明构思在于:在灯管中提供气体传感器的接口以及相应的处理单元，该接口能够支持多种气体传感器，因此具有可拆卸和更换传感器的能力，提供了相对开放的平台。并且，由于灯管是一种方便的可替换光源，它常常被安装于墙壁或天花板上已有的灯具中，所以它所携带的气体传感器的安装也十分方便，并且不会改动现有房屋建筑。本实用新型还在灯管上提供指示灯，以向室内住户提供关于空气质量的指示。
[0013]基于此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种灯管，包括发光部件，其特征在于，还包括如下部件:传感器接口，接纳可选择性地连接或移除的气体传感器；处理单元，与所述传感器接口相连，接收所述传感器接口提供的、来自所述气体传感器的与气体状况相关的信号，并控制指示灯发出相应的灯光指示；指示灯，与所述处理单元相连。
[0014]优选地，该灯管还包括一个或多个气体传感器，分别可移除地连接于所述传感器接口。
[0015]该实施方式提供了带有气体传感器的灯管，因而提供了一体化的灯管产品，在购买之后就可以直接插上以监测气体质量。
[0016]优选地，该灯管还包括第一网络接口，与所述处理单元相连，并与一个或多个气体传感器进行网络互联，以获得所述一个或多个气体传感器提供的气体状况并提供给所述处理单元；所述处理单元还接收所述第一网络接口提供的气体状况，并控制所述指示灯发出相应的灯光指示。
[0017]该实施方式还提供了组网功能。具体的，它可以通过网络和与该灯管分离的远程气体传感器互联，接收这些远程气体传感器所发送的监测结果并进行指示。因此，大大扩展了气体监测可以覆盖的范围。例如，可以在超过50平米的房间中部署多个传感器；或者，在被墙壁分隔的房间中部署传感器，以与该灯管组网，这样，能够对现有技术无法覆盖的空间进行准确的气体监测。
[0018]优选地，该灯管还包括:第二网络接口，与所述处理单元相连，并与外部设备进行网络互联，以将与来自所述气体传感器的气体状况有关的信息提供给所述外部设备。
[0019]该实施方式提供了进一步的组网功能，能够将灯管收集的气体状况信息提供给外部设备，例如提供给供暖、排风和空调系统，使得该系统能够进行告警或排风操作，提高了楼宇自动化的程度；或者提供给数据归档单元，以对气体状况进行归档。
[0020]优选地，所述第一网络接口和/或所述第二网络接口分别包括如下接口设备之一:无线射频接口设备；电力线载波接口设备。
[0021]该实施方式中，使用无线射频接口来组成网络互联，不需要对房屋建筑有任何改动，该射频接口可以例如是WiFi或Zigbee等。而电力线载波(简称PLC)接口可以直接利用屋内已有的电力传输线进行网络互联，也不需要对房屋建筑有任何改动。因此本实施方式能够很容易地部署联网功能。
[0022]优选地，所述指示灯包括如下至少一项:所述发光部件；不同于所述发光部件的专用指示灯。
[0023]该实施方式提供了实现该指示灯的两种实现方式。[0024]优选地，所述发光部件包括:发光元件；发光元件驱动电路，与所述发光元件相连；其中，所述发光元件包括如下任一种=LED发光元件；和荧光灯发光元件。优选地，所述灯管是T5或T8规格的灯管。
[0025]该实施方式将气体监测整合到LED灯管或荧光灯管中，目前的LED或荧光灯管的应用场合十分丰富，因而能够为气体监测提供宽广的应用范围和部署位置。
[0026]优选地，所述处理单元包括:比较器，将所述气体状况和设定阈值进行比较；控制器，根据比较的结果控制所述指示灯产生不同的灯光指示。更优选地，所述比较器将所述气体状况和多个阈值范围进行比较；所述控制器根据所述气体状况所落入的该多个阈值范围中的一个阈值范围来控制所述指示灯产生相应的灯光指示。
[0027]该实施方式中，能够提供不同的灯光来指示不同的气体状况，提高了指示的效果和用户的体验。例如，绿色可以指示空气质量良好；黄色指示空气质量一般；而红色可以指示空气质量低劣。
[0028]优选地，所述处理单元还包括:配置接口，接收对所述设定阈值的配置，并将所接收的所述设定阈值提供给所述比较器。
[0029]该实施方式中，用于衡量气体状况的设定阈值可以通过外部来设定，这样能够为用户的使用提供更强的灵活性和可配置性。
[0030]优选地，所述处理单元还包括:交互模块，从所述气体传感器接口或所述配置接口接收指示所连接的所述气体传感器的类型的信息；确定模块，根据所述气体传感器的类型确定所述比较器的所述设定阈值。
[0031]该实施方式中，气体传感器的类型可以通过外部设定，或者通过气体传感器接口从气体传感器获取，并且用于衡量气体状况的设定阈值依赖于其类型，因此保证了该灯管能够使用各种气体传感器进行监测并正确地告警。
[0032]优选地，所述气体传感器包括以下至少任一项:二氧化碳传感器；气体湿度传感器；无机有害气体传感器；挥发性有机化合物传感器。
[0033]该实施方式中，提供了多种气体传感器，针对不同的气体监测其状况。
[0034]优选地，所述灯管还包括:外壳，覆盖所述发光部件和所述处理单元；
[0035]所述传感器接口包括:传感器插口，位于所述外壳的表面，接纳所述气体传感器的主体；传感器接入端子，位于所述传感器插口中且位于所述灯管内的载体板上，与所述气体传感器的端子电连接；和接口电路，位于该载体板上，与所述传感器接入端子和所述处理单元相连，将来自所述气体传感器的与气体状况相关的信号进行整理后提供给所述处理单
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[0036]该实施方式提供了该灯管的一种更加具体的结构。
[0037]根据本实用新型的第二个方面，还提供了 一种灯具，该灯具包括前述的灯管。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1示出了根据本实用新型一个实施方式的灯管的分解示意图；
[0039]图2示出了根据本实用新型一个实施方式的灯管的模块框图；
[0040]图3示出了根据本实用新型一个实施方式的灯管中，气体传感器选择地安装或移除的不意图；[0041]图4示出了图3中的灯管在气体传感器安装完成后的结构图；
[0042]图5示出了本实用新型的灯管所使用的气体传感器的内部模块图；
[0043]图6示出了本实用新型的灯管所使用的电源模块的内部模块图；
[0044]图7示出了本实用新型的灯管与其他远程气体传感器进行组网的示意图。
【具体实施方式】
[0045]首先如图1，示出了根据本实用新型一个实施方式的灯管的分解示意图，其中，该灯管包括外壳1，发光元件2，该发光元件2例如是单色的LED芯片阵列，或者LED COB (板上芯片)电路。该灯管还包括电源模块3，它例如包括LED芯片的驱动电路等等。发光元件2以及驱动电路可以构成本实用新型中所述的发光部件，即它们一起运作以提供发光功能。
[0046]灯管的两个端头如附图标记4所示，该端头可以是任何标准端头，例如T5或T8端头。这样，用户能够使用该灯管对室内的任何T5或T8端头的灯管进行替换，从而很方便地将气体传感器部署于各种位置。可以理解，该端头也可以是任何非标准的端头。端头的具体规格和本实用新型并不相关，因而在此不再举例描述。
[0047]附图标记5指示了灯管内部的载体板，该载体板5承载了灯管中的传感器接口。附图标记6示出了根据本实用新型的处理单元和指示灯。可以理解，灯管以及发光部件本身是本领域的常规产品，本实用新型并不受限于以上LED灯管，它也可以适用于荧光灯管。并且灯管的结构也可以做其他变更或改动。
[0048]在描述了本实用新型的实施方式部分部件之后，下面继续描述根据本实用新型的气体传感部分的功能模块和连接关系。图2示出了本实用新型的一个实施方式的模块框图，该灯管包括如下部件:
[0049]-传感器接口20，接纳可选择性地连接或移除的气体传感器22 ；
[0050]-处理单元24，与传感器接口20相连，接收传感器接口 20提供的、来自气体传感器22的与气体状况相关的信号，并控制指示灯26发出相应的灯光指示；
[0051]-指示灯26，与处理单元24相连。
[0052]图3示出了气体传感器可选择地安装或移除的一个示例结构。如图3所示，外壳I的外表面形成有传感器插口 10,它用于接纳气体传感器22的主体,该插口 10的尺寸可以比传感器22的主体稍小一点，从而以过盈配合来固定传感器22。该传感器插口 10露出载体板5。载体板5上具有传感器接入端子，它用于与传感器22的端子电连接。该灯管还具有接口电路(未示出)，该接口电路与传感器接入端子和处理单元相连，将来自气体传感器22的与气体状况相关的信号进行整理后提供给处理单元，例如，该接口电路例如包括A/D转换电路等，用于将来自气体传感器22的模拟信号转换为数字信号。在以上实施方式中，如图3所示，气体传感器上的端子采用的是针脚的形式，相应地，传感器接入端子是电接触插孔，以接收气体传感器的针脚。可以理解，该实施方式仅仅是一个示例，传感器可以通过其他任何电连接方式连接到传感器接口的接入端子，例如传感器上具有端子片，传感器接口的接入端子是凸起的触点，以电接触传感器的端子片。替代地，任何可选择地连接或脱离的电连接方式都能够适用于本实用新型已将气体传感器与气体传感器接口电连接。并且，除了以上描述的插口与传感器主体间的过盈配合之外，气体传感器也可以以其他任何适合的物理连接方式而可移除地连接到灯管中，例如通过卡扣连接，或者通过传感器接入端子的电接触孔与针脚之间的插接强度来固定气体传感器，可以理解，任何可选择地固定或移除的物理连接方式均能够适用于本实用新型以将气体传感器安装到灯管上。
[0053]图4示出了气体传感器安装完成后的灯管的结构。在图3和图4中，示出了一个气体传感器安装在灯管一端的结构。可以理解，在灯管的另一端也可以具有相似的结构来安装另一个气体传感器。此外，本实用新型的实施方式的结构还可以被改变以安装三个及以上的气体传感器，这种结构的改变是本领域的一般技术人员容易想到的，本实用新型在此不再赘述。
[0054]本实用新型的实施方式所使用的气体传感器一般可以包括气体传感元件，例如电化学器件，以及附属电路。图5示出了气体传感器22的示例内部结构，它包括气体传感元件220和附属电路222，附图标记224指示了该传感器22的端子，这些端子用于接受供电、接收控制信号、以及将传感到的与气体状况有关的信息发送出去。可以理解，气体传感器本身并非本实用新型所关注的，灯管中的气体传感器接口所支持的任何标准或专用的气体传感器都可以被安装于灯管上从而进行气体监测，因此本实用新型的实施方式提供了一种开放的监测平台。
[0055]除了如图1-4中可选择性地在灯管上安装和移除的气体传感器之外，本实用新型还提出为该灯管配置网络接口，从而通过通信网络来与远程的气体传感器进行组网，以扩大气体监测的范围。
[0056]具体地，如图2所示，该灯管还包括第一网络接口 28，它与处理单元24相连，并与一个或多个气体传感器进行网络互联，以获得一个或多个气体传感器提供的气体状况并提供给处理单元24。
[0057]在更加具体的实施方式中，第一网络接口 28可以包括如下接口设备之一:
[0058]-无线射频接口设备280；
[0059]-电力线载波接口设备282。
[0060]其中，无线射频接口设备是无线通信领域常用的设备，例如，WiFi接口、Zigbee接口或者蓝牙接口是无线射频接口设备的更具体的实现方式。一个示例的Zigbee接口是TiCC2530。并且，使用这些无线接口进行信息的传输是本领域的公知技术，因此本实用新型在此不再赘述。
[0061]与此同时，电力线载波(PLC)接口设备是利用室内的电力线进行有线通信的一种常用设备。该接口设备一般可以整合在灯管的电源模块3中。图6给出了整合了电力线载波接口设备30的电源模块3的示意图，它还包括进行交直流变换从而为发光元件提供直流电力的驱动电路32。一个示例的PLC接口是Intellon INT6300。使用电力线载波接口进行信息的传输是本领域的公知技术，因此本实用新型在此不再赘述。
[0062]在描述了灯管中用于与远程的气体传感器进行组网的第一网络接口后，下面参照图7描述一个组网的不例拓扑结构。
[0063]如图7所示，在某个房间中，根据本实用新型的实施方式的灯管T被安装在天花板(以附图标记C表示)。气体传感器60则可以通过三脚架安装在离地(以附图标记G表示)不太高的位置，以测量较重的气体的状况，例如可以测量二氧化碳的浓度；气体传感器62则安装于墙壁(以附图标记W表示)上。在被墙壁W所隔开的另一个房间中，在墙壁W上安装有传感器64。[0064]传感器60能够被提供无线射频接口，并与灯管T的无线射频接口设备280通信，将所测量到的气体状况发送给灯管T的处理单元24。则，传感器60通过无线射频技术与灯管T组网。
[0065]类似地，在一个实施方式中，传感器62和64也能够被提供无线射频接口，则传感器62和64也通过类似的方式与灯管T组网。特别地，位于隔壁房间的传感器64通过无线方式与灯管T进行通信，解决了传统的气体传感设备无法对被墙壁分割的房间进行监测的技术问题。
[0066]在另一个实施方式中，由于传感器62和64由预先埋设好的室内电力线(由附图标记P表示)供电，那么传感器62和64被提供电力线载波通信接口。灯管I的电力线载波通信接口 282同样连接到电力线P。则传感器62和64通过电力线P，经过灯管I的电力线载波通信接口 282与灯管T组网。特别地，位于隔壁房间的传感器64通过电力线载波通信方式与灯管T进行通信，解决了传统的气体传感设备无法对被墙壁分割的房间进行监测的技术问题。
[0067]在图7所示的实施方式中，灯管T自己也安装有气体传感器22，由于灯管T被安装在天花板上，位置较高，所以该灯管T中的气体传感器22可以用于测量某些较轻的气体的状况，例如一氧化碳，或者测量空气的温度或湿度等状况。安装相对较低的传感器60、62和64可以用于测量某些较重的气体的状况，例如二氧化碳或挥发性有机物的状况，或者测量空气中的尘埃的状况。可以理解，在其他替代的房屋布局中，灯管T也可以安装在较低位置，例如作为壁灯或台灯使用，那么它的位置会比较低，在这种情况下，所以该灯管T中的气体传感器22可以用于测量某些较重的气体的状况。并且，远程的气体传感器也可以被安装在天花板等较高位置，且该气体传感器是用于测量较轻的气体的状况。在实际部署中，安装人员或家庭用户能够实际需要来决定灯管T的安装位置，并且相应地确定灯管T中所安装的气体传感器的类型。
[0068]一般来说，为了对室内的气体进行准确地监测，可避免将灯管T安装于靠近门窗等通风比较频繁的位置。替代地，如果旨在对气体交换进行监测，那么可将灯管T安装于门窗位置。为了使得指示灯发出的指示(如下文所述)能够被用户所察觉，灯管T也应安装在能够被用户容易地观察到的地方。
[0069]在从灯管本体上连接的气体传感器或通过第一网络接口联网的远程气体传感器上获得气体状况后，处理单元根据该气体状况来控制指示灯发出灯光指示。如图1中所示，附图标记6所表示的指示灯可以是RGB LED灯，在灯管的另一端也可以提供一个RGB LED灯，以便用户观察到。替代地，该指示灯也可以由发光元件2本身来实现，例如当气体状况恶化时，发光元件2间断性地闪烁来提醒用户。
[0070]更加具体的，处理单元24可以包括:
[0071]比较器，将气体状况和设定阈值进行比较；
[0072]控制器，根据比较的结果控制指示灯产生不同的灯光指示。
[0073]—种实现方式是，采用单个阈值来判断气体状况是否危急，并产生相应的指示。例如，世界卫生组织(WHO)将对人体不产生负面影响的二氧化碳的浓度确定为低于lOOOppm。那么，能够将设定阈值定为IOOOppm,当比较器确定二氧化碳浓度低于IOOOppm时,产生表明正常的灯光指示；比较器确定二氧化碳浓度高于IOOOppm时，产生表明异常的灯光指示。[0074]在一个优化的实施方式中，比较器将气体状况和多个阈值范围进行比较。控制器根据气体状况所落入的该多个阈值范围中的一个阈值范围，来控制指示灯产生相应的灯光指示。
[0075]下表给出了针对二氧化碳的多个阈值范围，对该范围的气体情况评估，以及处理单元应控制指示灯所产生的灯光。
[0076]表1
[0077]
【权利要求】
1.一种灯管，包括发光部件，其特征在于，还包括如下部件: -传感器接口(20)，接纳可选择性地连接或移除的气体传感器(22)； -处理单元(24)，与所述传感器接口(20)相连，接收所述传感器接口(20)提供的、来自所述气体传感器(22)的与气体状况相关的信号，并控制指示灯(24)发出相应的灯光指示； -指示灯(26)，与所述处理单元(24)相连。
2.根据权利要求1所述的灯管，其特征在于，还包括: -一个或多个气体传感器(22)，分别可移除地连接于所述传感器接口(20)。
3.根据权利要求1所述的灯管，其特征在于，还包括: -第一网络接口(28)，与所述处理单元(24)相连，并与一个或多个气体传感器出0、62、64)进行网络互联，以获得所述一个或多个气体传感器出0、62、64)提供的气体状况并提供给所述处理单元(24)； 所述处理单元(24)还接收所述第一网络接口(28)提供的气体状况，并控制所述指示灯(26)发出相应的灯光指示。
4.根据权利要求1所述的灯管，其特征在于，还包括: -第二网络接口(30)，与所述处理单元(24)相连，并与外部设备进行网络互联，以将与来自所述气体传感器(22)的气体状况有关的信息提供给所述外部设备。
5.根据权利要求3所述的灯管，其特征在于，所述第一网络接口(28)包括如下接口设备之一: -无线射频接口设备； -电力线载波接口设备。
6.根据权利要求4所述的灯管，其特征在于，所述第二网络接口(30)包括如下接口设备之一: -无线射频接口设备； -电力线载波接口设备。
7.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述指示灯(26)包括如下至少一项: -所述发光部件； -不同于所述发光部件的专用指示灯。
8.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述发光部件包括: -发光兀件； -发光元件驱动电路，与所述发光元件相连； 其中，所述发光元件包括如下任一种: -LED发光元件；和 -突光灯发光兀件。
9.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述处理单元(24)包括: 比较器，将所述气体状况和设定阈值进行比较； 控制器，根据比较的结果控制所述指示灯产生不同的灯光指示。
10.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述处理单元(24)包括: 比较器，将所述气体状况和多个阈值范围进行比较；控制器，根据所述气体状况所落入的该多个阈值范围中的一个阈值范围来控制所述指示灯产生相应的灯光指示。
11.根据权利要求9所述的灯管，其特征在于，所述处理单元(24)还包括: -配置接口，接收对所述设定阈值的配置，并将所接收的所述设定阈值提供给所述比较器。
12.根据权利要求11所述的灯管，其特征在于，所述处理单元(24)还包括: 交互模块，从所述气体传感器接口或所述配置接口接收指示所连接的所述气体传感器的类型的信息； 确定模块，根据所述气体传感器的类型确定所述比较器的所述设定阈值。
13.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述气体传感器(22)包括以下至少任一项: -二氧化碳传感器； -气体湿度传感器； -无机有害气体传感器； -挥发性有机化合物传感器。
14.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述灯管还包括: -外壳(I)，覆盖所述发光部 件和所述处理单元； 所述传感器接口包括: -传感器插口(10),位于所述外壳(I)的表面，接纳所述气体传感器(22)的主体；-传感器接入端子，位于所述传感器插口(10)中且位于所述灯管内的载体板(5)上，与所述气体传感器(22)的端子电连接；和 -接口电路，位于该载体板(5)上，与所述传感器接入端子和所述处理单元(24)相连，将来自所述气体传感器(22)的与气体状况相关的信号进行整理后提供给所述处理单元(24)。
15.根据权利要求1或2所述的灯管，其特征在于，所述灯管是T5或T8规格的灯管。
16.一种灯具，其特征在于，包括根据权利要求1至15中任一项所述的灯管。
【文档编号】F21S8/00GK203585931SQ201320496955
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】李清, 彭显能, 黄仲 申请人:皇家飞利浦有限公司