照明装置的制作方法

本发明关于一种照明装置，特别关于一种具有通讯功能的照明装置。

背景技术：

随着科技演进，未来的路灯装置(streetlightdevice)通常须具有连网功能，以达成智慧化城市的目标。然而，由于路灯内的设计空间往往较局限，故加入连网相关元件可能会相对困难。因此，有必要提出一种具有通讯功能的照明装置，以克服传统技术所面临的问题。

技术实现要素：

较佳实施例中，本发明提供一种照明装置，包括：一频率选择面，包括至少一第一金属片，其中该第一金属片具有一开孔；一控制电路板；以及至少一发光二极管，设置于该控制电路板上，其中该发光二极管与该第一金属片的该开孔大致互相对齐。

在一些实施例中，该频率选择面涵盖一中心操作频率，而该中心操作频率大致等于28ghz、39ghz，或是60ghz。

在一些实施例中，该第一金属片呈现一挖空正方形，而该开孔呈现一较小正方形。

在一些实施例中，该第一金属片的一边缘具有一缺口，而该缺口与该开孔互相连通，使得该第一金属片呈现一c字形。

在一些实施例中，该照明装置更包括：至少一透明镜片，内嵌于该第一金属片的该开孔中。

在一些实施例中，该第一金属片的周长小于该中心操作频率的1倍波长。

在一些实施例中，该频率选择面更包括至少一第二金属片，而该第二金属片不具有任何开孔。

在一些实施例中，该第二金属片呈现一实心正方形。

在一些实施例中，该第二金属片的周长小于该中心操作频率的1倍波长。

在一些实施例中，该第一金属片和该第二金属片的间距小于该中心操作频率的0.1倍波长。

在一些实施例中，该照明装置更包括：一天线元件，邻近于该频率选择面；以及一接地金属面，其中该天线元件设置于该频率选择面和该接地金属面之间，或是该频率选择面设置于该天线元件和该接地金属面之间。

在一些实施例中，该天线元件和该频率选择面的间距小于该中心操作频率的0.5倍波长。

在一些实施例中，该照明装置更包括：至少一切换元件，选择性地导通或断开；以及至少一连接金属部，其中该第一金属片选择性地经由该连接金属部和该切换元件耦接至该接地金属面。

在一些实施例中，该频率选择面的该中心操作频率藉由控制该切换元件来进行调整。

在一些实施例中，该频率选择面的一反射方向藉由控制该切换元件来进行调整。

在一些实施例中，该频率选择面包括多个第一金属片和多个第二金属片，而该照明装置包括多个发光二极管。

在一些实施例中，所述多个第一金属片的每一个都具有一开孔，而所述多个发光二极管分别与所述多个第一金属片的所述多个开孔大致互相对齐。

在一些实施例中，所述多个第一金属片大致由所述多个第二金属片所包围。

在一些实施例中，该照明装置更包括：一透明基板，其中该频率选择面设置于该透明基板上。

在一些实施例中，该照明装置实施于一路灯装置上。

附图说明

图1a示出了根据本发明一实施例所述的照明装置的俯视图。

图1b示出了根据本发明一实施例所述的照明装置的剖面图。

图2示出了根据本发明一实施例所述的第一金属片的俯视图。

图3a示出了根据本发明另一实施例所述的第一金属片的俯视图。

图3b示出了根据本发明另一实施例所述的第一金属片的俯视图。

图4a示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置的俯视图。

图4b示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置的剖面图。

图5a示出了根据本发明一实施例所述的照明装置的俯视图。

图5b示出了根据本发明一实施例所述的照明装置的剖面图。

图6a示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置的剖面图。

图6b示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置的剖面图。

图7示出了根据本发明一实施例所述的照明装置的剖面图。

图8示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置的剖面图。

图9示出了根据本发明一实施例所述的频率选择面的示意图。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

图1a示出了根据本发明一实施例所述的照明装置100的俯视图。图1b示出了根据本发明一实施例所述的照明装置100的剖面图(沿图1a的一剖面线ll1)。请一并参考图1a、图1b。智慧化的照明装置100可具有通讯功能。例如，照明装置100可实施于一路灯装置(streetlightdevice)上，但亦不仅限于此。如图1a、图1b所示，照明装置100包括：一频率选择面(frequencyselectivesurface，fss)110、一控制电路板(controlcircuitboard)150，以及至少一发光二极管(light-emittingdiode，led)160。必须理解的是，虽然未显示于图1a、图1b中，但照明装置100更可包括其他元件，例如：一灯座(lightholder)、一供电模组(powersupplymodule)，以及一外壳(housing)。

频率选择面110包括至少一第一金属片(metalpiece)120，其中第一金属片120具有一开孔(opening)140。例如，第一金属片120可以大致呈现一挖空正方形，而开孔140则可大致呈现一较小正方形。在另一些实施例中，第一金属片120及其开孔140的形状亦可根据不同需求进行调整。频率选择面110可涵盖一中心操作频率，以实现通讯的功能。例如，前述中心操作频率可以大致等于28ghz、39ghz，或是60ghz，以对应于5g和wigig通讯系统，但亦不仅限于此。控制电路板150可以是一fr4(flameretardant4)基板、一印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)，或是一软性电路板(flexiblecircuitboard，fcb)。控制电路板150可用于承载各种电路元件，并提供电力给发光二极管160。发光二极管160设置于控制电路板150上，其中发光二极管160与第一金属片120的开孔140大致互相对齐。亦即，第一金属片120的开孔140于控制电路板150上具有一垂直投影(verticalprojection)，其中发光二极管160完全位于开孔140的垂直投影的内部。在此设计下，发光二极管160所产生的光线(如图1b中虚线箭头)可穿透过第一金属片120的开孔140。

以下实施例将介绍频率选择面110的各种不同组态(configuration)。必须理解的是，这些图式和叙述仅为举例，而非用于限制本发明的范围。

图2示出了根据本发明一实施例所述的第一金属片120的俯视图。在图2的实施例中，照明装置100更包括一透明镜片(transparentlens)270，其内嵌于第一金属片120的开孔140中。在其它实施例中，第一金属片120亦可以塑胶表面处理金属电镀(例如：激光直接成型laserdirectstructuring)的方式形成于透明镜片270上，同时具有开孔140的结构。例如，透明镜片270可以大致呈现一正方形，以搭配第一金属片120的开孔140的形状。透明镜片270用于调整发光二极管160的焦距或光线散射程度。在一些实施例中，第一金属片120的周长l1小于频率选择面110的中心操作频率的1倍波长(1λ)，例如：0.5倍波长(λ/2)或0.25倍波长(λ/4)。

图3a示出了根据本发明另一实施例所述的第一金属片320的俯视图。第一金属片320可套用至图1的频率选择面110。在图3a的实施例中，第一金属片320的一边缘321具有一缺口325，其中此缺口325与第一金属片320的一开孔340互相连通，使得第一金属片320呈现一c字形或一u字形。在一些实施例中，第一金属片320的周长l2小于频率选择面110的中心操作频率的1倍波长(1λ)，例如：0.5倍波长(λ/2)或0.25倍波长(λ/4)。

图3b示出了根据本发明另一实施例所述的第一金属片360的俯视图。第一金属片360可套用至图1的频率选择面110。在图3b的实施例中，第一金属片360具有多个开孔371、372、373、374，其中所述多个开孔371、372、373、374的数量并不特别限制。例如，所述多个开孔371、372、373、374的每一个可大致呈现一小正方形。在另一些实施例中，第一金属片360及其开孔371、372、373、374的形状亦可根据不同需求进行调整。发光二极管160可与所述多个开孔371、372、373、374的任一个大致互相对齐。另外，若照明装置100包括多个发光二极管160，则这些二极管160可分别与第一金属片360的所述多个开孔371、372、373、374大致互相对齐。在一些实施例中，第一金属片360的周长l3小于频率选择面110的中心操作频率的1倍波长(1λ)，例如：0.5倍波长(λ/2)或0.25倍波长(λ/4)。

图4a示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置400的俯视图。图4b示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置400的剖面图(沿图4a的一剖面线ll2)。请一并参考图4a、图4b。图4a、图4b和图1a、图1b相似。在图4a、图4b的实施例中，照明装置400的一频率选择面410包括至少一第一金属片120和至少一第二金属片430，其中第二金属片430不具有任何开孔。例如，第二金属片430可以呈现一实心正方形，且其尺寸可与第一金属片120的尺寸完全相同。在另一些实施例中，第二金属片430的形状亦可根据不同需求进行调整。由于第二金属片430的有效共振长度(effectiveresonantlength)与第一金属片120不同，故第二金属片430的加入可扩大频率选择面410的操作带宽(operationbandwidth)。在一些实施例中，第二金属片430的周长l4小于频率选择面410的一中心操作频率的1倍波长(1λ)，例如：0.5倍波长(λ/2)或0.25倍波长(λ/4)，而第一金属片120和第二金属片430的间距d1小于频率选择面410的中心操作频率的0.1倍波长(λ/10)。必须注意的是，以上周长和间距的范围是根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化各频率选择面的选择效果。

图5a示出了根据本发明一实施例所述的照明装置500的俯视图。图5b示出了根据本发明一实施例所述的照明装置500的剖面图(沿图5a的一剖面线ll3)。请一并参考图5a、图5b。图5a、图5b和图1a、图1b相似。在图5a、图5b的实施例中，照明装置500包括一频率选择面510、一控制电路板550，以及多个发光二极管560，其中所述多个发光二极管560皆设置于控制电路板550上。频率选择面510具有一周期性结构(periodicstructure)并包括多个第一金属片520和多个第二金属片530，其中所述多个第一金属片520的数量可大于或等于所述多个发光二极管560的数量。详细而言，所述多个第一金属片520的每一个都具有一开孔540，而所述多个发光二极管560分别与所述多个第一金属片520的所述多个开孔540大致互相对齐，使得所述多个发光二极管560所产生的光线(如图5b中虚线箭头)可穿透过所述多个第一金属片520的所述多个开孔540。在一些实施例中，所述多个第二金属片530的组合大致呈现一空心矩形，其中所述多个第一金属片520大致由所述多个第二金属片530所包围。根据实际量测结果，所述多个第二金属片530包围所述多个第一金属片520的配置可进一步提升频率选择面510的操作带宽。

图6a示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置600的剖面图。图6a和图5b相似。在图6a的实施例中，照明装置600包括一频率选择面510、一控制电路板550、多个发光二极管560、一天线元件(antennaelement)680，以及一接地金属面(groundmetalplane)690。天线元件680的形状和种类于本发明中并不特别作限制。例如，天线元件680可为一单极天线(monopoleantenna)、一偶极天线(dipoleantenna)、一回圈天线(loopantenna)、一补钉天线(patchantenna)，或是一晶片天线(chipantenna)。天线元件680邻近于频率选择面510。必须注意的是，本说明书中所谓「邻近」或「相邻」一词可指对应的二元件间距小于一既定距离(例如：10mm或更短)，但不包括对应的二元件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。接地金属面690可提供一接地电位(groundvoltage)。天线元件680设置于频率选择面510和接地金属面690之间。天线元件680可用于产生电磁波(electromagneticwaves)，其中前述电磁波可以部份穿透频率选择面510，且部份由频率选择面510和接地金属面690所反射。在频率选择面510的中心操作频率内，天线元件680的电磁波可因频率选择面510而产生建设性干涉(constructiveinterference)，从而可提升天线元件680的整体增益(gain)。为了强化建设性干涉，天线元件680和频率选择面510的间距d2可小于频率选择面510的中心操作频率的0.5倍波长(λ/2)，例如：0.25倍波长(λ/4)。

图6b示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置650的剖面图。图6b和图6a相似。在图6b的实施例的照明装置650中，频率选择面510改为设置于天线元件680和接地金属面690之间，使得天线元件680的电磁波可由频率选择面510和接地金属面690所反射。相似地，在频率选择面510的中心操作频率内，天线元件680的电磁波亦可因频率选择面510而产生建设性干涉，从而可提升天线元件680的整体增益。为了强化建设性干涉，天线元件680和频率选择面510的间距d3可小于频率选择面510的中心操作频率的0.5倍波长(λ/2)，例如：0.25倍波长(λ/4)。

图7示出了根据本发明一实施例所述的照明装置700的剖面图。图7和图5b相似。在图7的实施例中，照明装置700更包括一透明基板750，其中一频率选择面710的多个第一金属片520和多个第二金属片530皆设置于透明基板750上。例如，透明基板750可由聚碳酸酯材质(polycarbonate)所制成。必须注意的是，透明基板750不会阻挡由多个发光二极管560所产生的光线，也不会干扰任何电磁波的传递，故其可作为频率选择面710的一良好承载体。

图8示出了根据本发明另一实施例所述的照明装置800的剖面图。在图8的实施例中，照明装置800包括一频率选择面810、一控制电路板550、至少一发光二极管560、一透明基板750、一接地金属面690、一切换元件(switchelement)860，以及一连接金属部(connectionmetalelement)870。频率选择面810包括至少一第一金属片520，其中第一金属片520具有一开孔540。第一金属片520设置于透明基板750上。发光二极管560设置于控制电路板550上，而控制电路板550设置于接地金属面690上，其中发光二极管560所产生的光线(如图8中虚线箭头)可穿透过透明基板750和第一金属片520的开孔540。连接金属部870可为一贯通元件(viaelement)、一顶针(pogopin)，或是一金属弹片(metalspring)，但亦不仅限于此。连接金属部870和切换元件860可贯穿透明基板750和控制电路板550，其中连接金属部870耦接于第一金属片520和切换元件860之间，而切换元件860耦接至接地金属面690。详细而言，切换元件860根据一控制信号来选择性地导通(closed)或断开(open)，使得第一金属片520可选择性地经由连接金属部870和切换元件860耦接至接地金属面690。前述的控制信号可由一处理器(processor)根据一使用者输入来产生。在一些实施例中，频率选择面810的一中心操作频率可藉由控制切换元件860来进行调整，除了可以扩大频率选择面810的操作带宽，也可以藉由操作频率的改变，使得频率选择面810具有不同电磁反射特性。必须注意的是，图8的切换元件860和连接金属部870的设计亦可套用至前述每一实施例的频率选择面的任一第一金属片或第二金属片。

图9示出了根据本发明一实施例所述的频率选择面910的示意图，其中频率选择面910包括图8的切换元件860和连接金属部870(未显示)。一信号发射源，例如：以一天线元件980来实现，其朝频率选择面910发射电磁波。若切换元件860为导通状态，则频率选择面910的一个或多个第一金属片520会接地(grounded)，使得天线元件980的电磁波会被频率选择面910反射往一第一方向991；反之，若切换元件860为断开状态，则频率选择面910的一个或多个第一金属片520会浮接(floating)，使得天线元件980的电磁波会被频率选择面910反射往一第二方向992，其异于前述的第一方向991。亦即，频率选择面910的一反射方向可藉由控制切换元件680来进行调整。

本发明提出一种新颖的照明装置，其整合频率选择面和发光二极管，以同时提供通讯及照明的功能。大致而言，本发明至少具有小尺寸、高天线增益，以及美化外观等优势，故很适合应用于各式各样的通讯或照明装置当中。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的照明装置并不仅限于图1-图9所示的状态。本发明可以仅包括图1-图9的任何一个或多个实施例的任何一项或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的照明装置结构当中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应视权利要求书的界定为准。

【符号说明】

100、400、500、600、650、700、800…照明装置；

110、410、510、710、810、910…频率选择面；

120、320、360、520…第一金属片；

140、340、371、372、373、374、540…第一金属片的开孔；

150、550…控制电路板；

160、560…发光二极管；

270…透明镜片；

321…第一金属片的边缘；

325…第一金属片的缺口；

430、530…第二金属片；

680、980…天线元件；

690…接地金属面；

750…透明基板；

860…切换元件；

870…连接金属部；

991…第一方向；

992…第二方向；

d1、d2、d3…间距；

l1、l2、l3、l4…周长；

ll1、ll2、ll3…剖面线。