(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループ状に形成された複数のワイヤセグメントと、
前記複数のワイヤセグメントを接続する、複数の接続ユニットであって、前記接続ユニットの各々は、導通状態とリアクティブ状態との間で切換え可能であり、前記リアクティブ状態は、隣接する前記ワイヤセグメント間に位相遅延のためのリアクティブエレメントを導入し、前記導通状態は、前記リアクティブエレメントをバイパスするためのエレメントを導入する、複数の接続ユニットと
を備える、アンテナ構造であり、
当該アンテナ構造は、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で切換え可能であり、
前記第１の動作モードにおいて、前記接続ユニットは、前記導通状態にあることにより、第１の信号レンジを有するループアンテナを形成するように前記ワイヤセグメントを接続し、
前記第２の動作モードにおいて、前記接続ユニットは、前記リアクティブ状態にあることにより、前記第１の信号レンジよりも小さい第２の信号レンジを有するアンテナ構造を形成する、アンテナ構造。
【請求項２】
前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードについて同じである周波数帯域において信号を送信又は受信するための、請求項１に記載のアンテナ構造。
【請求項３】
前記周波数帯域は、２．４ＧＨｚを含む、請求項２に記載のアンテナ構造。
【請求項４】
前記第１の動作モードはロングレンジ通信モードであり、前記第２の動作モードはニアフィールドコミッショニングモードである、請求項１、２又は３に記載のアンテナ構造。
【請求項５】
前記リアクティブ状態は容量結合を規定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ構造。
【請求項６】
各接続ユニットは、前記リアクティブエレメントをバイパスするための前記エレメントとしてのＲＦスイッチ及び前記リアクティブエレメントとしてのコンデンサの並列接続を含み、前記ＲＦスイッチは、前記接続ユニットを前記導通状態に設定するために閉じられ、前記接続ユニットを前記リアクティブ状態に設定するために開く、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ構造。
【請求項７】
当該アンテナ構造は、前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードの両方のための前記ループ上の単一のアンテナ給電点を備え、前記接続ユニットのうちの１つは、前記ループ上の前記アンテナ給電点に対向し、当該アンテナ構造は、前記コンデンサと並列の抵抗を備える、請求項６に記載のアンテナ構造。
【請求項８】
各接続ユニットは、２層プリント回路基板上に形成され、前記ＲＦスイッチは、前記プリント回路基板の第１の層に形成され、前記コンデンサは、前記プリント回路基板の第２の層に形成され、前記ＲＦスイッチ及び前記コンデンサは、前記プリント回路基板を通る金属化ビア配列によって接続される、請求項６又は７に記載のアンテナ構造。
【請求項９】
各ＲＦスイッチはダイオードである、請求項６、７又は８に記載のアンテナ構造。
【請求項１０】
各ダイオードは、ＬＥＤチップの発光ダイオードであることによって、光源及びアンテナの統合アーキテクチャを形成する、請求項９に記載のアンテナ構造。
【請求項１１】
前記ワイヤセグメントは、ＬＥＤチップ間の配線を含み、前記配線は、ＬＥＤチップ電流を搬送する、請求項１０に記載のアンテナ構造。
【請求項１２】
当該アンテナ構造は、前記接続ユニットが前記第１の動作モード又は前記第２の動作モードにあるように制御するためのコントローラを備え、前記コントローラは、前記ダイオードの順方向電圧よりも高いバイアスＤＣ電圧を前記ダイオード間にかけて、前記接続ユニットが前記導通状態にあるように制御し、そうしない場合、前記接続ユニットが前記リアクティブ状態にあるように制御するためのものであり、
当該アンテナ構造は、前記バイアスＤＣ電圧に、前記第１の動作モードにおいて前記第１の信号レンジを有する前記ループアンテナを用いて通信するためのＡＣ信号成分を印加するための通信回路を備える、請求項１０又は１１に記載のアンテナ構造。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のアンテナ構造と、
調光信号を受信するための調光インターフェースと、
追加のＬＥＤチップのセットと
を備える、ＬＥＤ照明回路であって、
当該ＬＥＤ照明回路は、光を発する、及び、前記第１の信号レンジにおける通信を可能にするように前記アンテナ構造内の前記ＬＥＤチップをターンオンし、前記調光信号に従って前記追加のＬＥＤチップのセットをターンオン又はオフする、ＬＥＤ照明回路。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＬＥＤ照明回路を含む、ＬＥＤランプ。
【請求項１５】
アンテナ構造を提供するステップであって、前記アンテナ構造は、ループ状に形成された複数のワイヤセグメントと、前記複数のワイヤセグメントを接続する、複数の接続ユニットであって、前記接続ユニットの各々は、導通状態とリアクティブ状態との間で切換え可能であり、前記リアクティブ状態は、隣接する前記ワイヤセグメント間に位相遅延のためのリアクティブエレメントを導入し、前記導通状態は、前記リアクティブエレメントをバイパスするためのエレメントを導入する、複数の接続ユニットとを備える、ステップ
を含む、通信方法であって、
第１の動作モードにおいて、前記接続ユニットを、前記導通状態にあることにより、第１の信号レンジを有するループアンテナを形成するように前記ワイヤセグメントを接続するよう制御する、及び前記第１の信号レンジで通信するステップと、
第２の動作モードにおいて、前記接続ユニットを、前記リアクティブ状態にあることにより、前記第１の信号レンジよりも小さい第２の信号レンジを有するアンテナ構造を形成するよう制御する、及び前記第２の信号レンジで通信するステップと
を含み、
前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードにおける通信は、２．４ＧＨｚを含む同じ周波数帯域内であり、前記第１の動作モードは、ロングレンジ通信モードであり、前記第２の動作モードは、ニアフィールドコミッショニングモードである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なるレンジ通信モードが確立されることを可能にするアンテナ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる通信モードは、例えば、無線通信システムをコミッショニングするため、及びシステムのその後の使用のために使用される。コミッショニング中、例えば、各個別ユニットをコンフィギュレーションするために、システムのインストーラとシステム内の各個別ユニットとの間にショートレンジ通信がある。システムのその後の使用中、ユニットは、より長いレンジにわたって互いに、又は中央制御装置と通信する。
【０００３】
例として、無線通信及び制御機能は、照明器具、照明モジュール、又は他の伝統的な機器に組み込まれて、これらの製品の無線機能を可能にしてもよい。
【０００４】
この機能は、ＲＦモジュール及びその関連するアンテナをこれらの製品に追加することによって実装される。しかしながら、ＲＦモジュール及びその関連するアンテナは、照明器具のコミッショニングがセキュリティ上の理由からニアフィールド(near field)に制限されることが好ましいため、コミッショニングの目的に適さないことがよくある。斯くして、典型的な２．４ＧＨｚアンテナに基づくコミッショニングは課題である。
【０００５】
ますます、照明器具及び他の照明モジュールは、システム通信のための無線接続性、及び同時に実行されるべきニアフィールドコミッショニング機能(near field commissioning function)を有している。この目的のために、アンテナを有するＲＦモジュールは、ニアフィールド通信（ＮＦＣ）システム等のニアフィールドコミッショニング部で補足される。斯くして、一方は典型的には２．４ＧＨｚアンテナの形態であり、他方は非常に異なる周波数のニアフィールドコミッショニングコイルの形態である、２つの別個のアンテナを設計する必要性がよくある。２つの別個のアンテナは、より多くのＰＣＢ領域を必要とするが、照明器具等の多くのタイプの製品に大きなＰＣＢを配置することは困難である。
【０００６】
米国特許出願公開第2009/0009295号は、ファーフィールド通信(far field communication)及びニアフィールド通信に使用されることができるアンテナ構造を開示している。アンテナは、大きなコイルに基づいており、コイルは、低周波信号を使用するニアフィールドアンテナとして作用する。コイルにいくつかのスイッチを追加することによって、コイルのいくつかのセグメントは、（マイクロ波周波数における）高周波信号のためのファーフィールドアンテナとして作用する。この場合、ニアフィールド及びファーフィールド通信を受信するための２つの異なるトランシーバシステムがある。この構成はまた、多くの追加のコンポーネントを必要とする。
【０００７】
斯くして、簡単な構造でロングレンジ及びショートレンジ無線通信を可能にするシステムの必要性が依然としてある。
【０００８】
国際特許出願公開第2013147823A1号は、アンテナエレメントを接続するインダクタを有するアンテナパターンを開示している。ＮＦＣ関連機能の場合、インダクタは、１３．５６ＭＨｚのＮＦＣ周波数で短絡し、すべてのエレメントは、互いに直接接続し、ＷＬＡＮ動作の場合、インダクタは、２．４ＧＨｚのＷＬＡＮ周波数で（「ほとんどが開回路として作用する」）高インピーダンスを含み、斯くして、エレメントは減結合される。
【０００９】
米国特許出願公開第20100279734A1号は、アンテナＡＮＴ１が、第１のモードにおいて、第１のポート及び第２のポートへの／からの信号（ＲＦＩＤ）が、アンテナの全体に沿って共振し、第２のモードにおいて、第３のポートへの／からの信号（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）／ＷＬＡＮ／ＧＰＳ／ＦＭのうちの任意の１つ以上）が、インピーダンスで終端するアンテナの部分に沿って共振するように、ＮＦＣ及びＦＭ、ＧＰＳ等の他のロングレンジ通信に使用されることを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、単純化されたコンフィギュレーションでもって異なる信号レンジで動作することができるアンテナ構造を提供するという概念に基づいている。好ましい例では、アンテナ構造は、例えば２．４ＧＨｚループアンテナに基づいて、異なる通信のために同じ周波数を使用する。アンテナは、アンテナのコンフィギュレーションが電気的に変更されることができるように、切換え可能なエレメント(switchable element)を利用する。
【００１１】
本発明の実施形態の基本的なアイデアは、ファーフィールド通信のために長いループアンテナを使用すること、及び、いくつかのファーフィールド放射が互いに相殺し、アンテナがニアフィールドアンテナになるように長いループをセグメント化するためにコンデンサ等のリアクティブコンポーネントを使用することである。リアクティブコンポーネントは、アンテナがファーフィールド動作モードとニアフィールド動作モードとの間で切換え可能であるように、切換え可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１３】
本発明の一態様による例によれば、
ループ状に形成された複数のワイヤセグメントと、
複数のワイヤセグメントを接続する、複数の接続ユニットであって、接続ユニットの各々は、導通状態とリアクティブ状態との間で切換え可能であり、リアクティブ状態は、隣接するワイヤセグメント間に位相遅延を導入する、複数の接続ユニットと、
を備える、アンテナ構造であり、
アンテナ構造は、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で切換え可能であり、
第１の動作モードにおいて、接続ユニットは、導通状態にあることにより、第１の信号レンジを有するループアンテナを形成するようにワイヤセグメントを接続し、
第２の動作モードにおいて、接続ユニットは、リアクティブ状態にあることにより、第１の信号レンジよりも小さい第２の信号レンジを有するアンテナ構造を形成する、
アンテナ構造が提供される。
【００１４】
このアンテナ構造は、ロングレンジ動作モードとショートレンジ動作モードとの間で切換えられることができる。斯くして、単一のアンテナ構造が、デバイス内の複数の機能のために使用されてもよい。接続ユニットが導通モードにある場合、連続的なロングレンジループアンテナが形成される。接続ユニットがリアクティブモードにある場合、より短いレンジを有する、不連続的な構造が形成される。
【００１５】
より小さい第２の信号レンジは、セキュリティを高めた通信を可能にする。第２の信号レンジは、例えば、１メートル以下であり、一方、第１の信号レンジは、典型的には、（アプリケーション環境に依存して）１０メートル以上である。
【００１６】
アンテナ構造は、例えば、第１の動作モード及び第２の動作モードについて同じである周波数帯域において信号を送信又は受信するためのものである。２つの動作モードは同じ周波数帯域のためのものであり、ゆえに、同じ受信機が、ショートレンジモードモード及びロングレンジモードの両方のためにアンテナを使用して通信してもよい。
【００１７】
周波数帯域は、例えば２．４ＧＨｚを含む。これは、照明システムの照明器具等のデバイスのネットワーク内でよく用いられる無線制御及び通信に適した帯域である。現在、Ｚｉｇｂｅｅ及びＷｉＦｉは、この帯域に基づいている。
【００１８】
第１の動作モードは、例えば、ロングレンジ通信モードであり、第２の動作モードは、ニアフィールドコミッショニングモードである。斯くして、アンテナ構造は、複数のモードがシステム内に実装されることを可能にし、ゆえに、共有構造(shared structure)が、初期コミッショニングのために、及びその後のシステム使用のために使用されてもよい。
【００１９】
リアクティブ状態は、例えば、容量結合を規定する(define)。斯くして、接続ユニットは、直列コンデンサを含んでもよい。
【００２０】
各接続ユニットは、例えば、ＲＦスイッチ及びコンデンサの並列接続を含み、ＲＦスイッチは、接続ユニットを導通状態に設定するために閉じられ、接続ユニットをリアクティブ状態に設定するために開いてもよい。
【００２１】
スイッチの閉状態は、コンデンサをバイパスし、斯くして、従来のＲＦ通信のための連続的なループアンテナを形成する。
【００２２】
アンテナ構造はさらに、ループ上のアンテナ給電点を備え、接続ユニットのうちの１つが、ループ上のアンテナ給電点に対向し、アンテナ構造はさらに、コンデンサと並列の抵抗を備えてもよい。給電点に対向する接続ユニットのこの異なる設計は、入力ポートのインピーダンス整合を保証する。
【００２３】
各接続ユニットは、例えば、２層プリント回路基板上に形成され、ＲＦスイッチは、プリント回路基板の第１の層に形成され、コンデンサは、プリント回路基板の第２の層に形成され、ＲＦスイッチ及びコンデンサは、プリント回路基板を通る金属化ビア配列によって接続される。
【００２４】
これは、ＰＣＢ上の接続ユニットの構造のコンパクトな実装を提供する。
【００２５】
好ましい実施形態では、各ＲＦスイッチは、例えば、ダイオードである。導通モードを実施するために、ダイオードをターンオンし、接続ユニットを導通状態に切換えるのに十分なＤＣ電圧が印加されてもよく、一方、より低いＤＣ電圧が、リアクティブ状態のために印加されてもよい。斯くして、スイッチングユニットは、それらに印加されるＤＣ順方向電圧に基づいて切換えられてもよい。
【００２６】
ある例のセットでは、各ダイオードは、ＬＥＤチップの発光ダイオードであることによって、光源及びアンテナの統合アーキテクチャ(integrated light source and antenna architecture)を形成する。斯くして、アンテナ構造は、照明器具等の照明ユニットの一部である。ダイオードは、所望の光出力を提供することと、アンテナ構造の相互接続エレメントとして機能することとの二重の機能を果たす。これは、無線通信及びコミッショニング能力を有する照明ユニットのための低コストでコンパクトな解決策を提供する。照明システムの一部として既に存在するコンポーネントが、切換え可能なアンテナエレメントとして使用される。ＬＥＤダイオード機能は、印加されるＤＣ電圧レベルに基づいて使用されてもよい。ＤＣ電圧がＬＥＤストリング電圧を超える場合、ＬＥＤは、光を発するためにターンオンされるが、またリアクティブエレメントをバイパスするために導通する。
【００２７】
ワイヤセグメントは、例えば、ＬＥＤチップ間の配線を含み、配線は、ＬＥＤチップ電流を搬送する。
【００２８】
アンテナ構造はさらに、接続ユニットが第１の動作モード又は第２の動作モードにあるように制御するためのコントローラを備え、コントローラは、ダイオードの順方向電圧よりも高いバイアスＤＣ電圧をダイオード間にかけて、接続ユニットが導通状態にあるように制御し、そうしない場合、接続ユニットがリアクティブ状態にあるように制御するためのものであり、アンテナ構造はさらに、バイアスＤＣ電圧に、第１の動作モードにおいて第１の信号レンジを有するループアンテナを用いて通信するためのＡＣ信号成分を印加するための通信回路を備えてもよい。
【００２９】
ＬＥＤ照明回路は、
接続ユニットとしてＬＥＤを有する、上述したアンテナ構造と、
調光信号を受信するための調光インターフェースと、
追加のＬＥＤチップのセットと
を備え、
ＬＥＤ照明回路は、光を発する、及び、第１の信号レンジにおける通信を可能にするようにアンテナ構造内のＬＥＤチップをターンオンし、調光信号に従って追加のＬＥＤチップのセットをターンオン又はオフしてもよい。
【００３０】
斯くして、アンテナ構造のＬＥＤは、ロングレンジ通信が所望される場合に恒久的にオンであってもよく、他のＬＥＤチップは、調光機能を実施するために制御されてもよい。
【００３１】
本発明はまた、上述したＬＥＤ照明回路を含む、ＬＥＤランプを提供する。
【００３２】
本発明の別の態様による例は、
アンテナ構造を提供するステップであって、
アンテナ構造は、ループ状に形成された複数のワイヤセグメントと、複数のワイヤセグメントを接続する、複数の接続ユニットであって、接続ユニットの各々は、導通状態とリアクティブ状態との間で切換え可能であり、リアクティブ状態は、隣接するワイヤセグメント間に位相遅延を導入する、複数の接続ユニットとを備える、ステップ、
を含む通信方法であって、
第１の動作モードにおいて、接続ユニットを、導通状態にあることにより、第１の信号レンジを有するループアンテナを形成するようにワイヤセグメントを接続するよう制御する、及び第１の信号レンジで通信するステップと、
第２の動作モードにおいて、接続ユニットを、リアクティブ状態にあることにより、第１の信号レンジよりも小さい第２の信号レンジを有するアンテナ構造を形成するよう制御する、及び第２の信号レンジで通信するステップと
を含む、方法が提供される。
【００３３】
第１の動作モード及び第２の動作モードにおける通信は、好ましくは、例えば２．４ＧＨｚを含む、同じ周波数帯域内である。第１の動作モードは、好ましくは、ロングレンジ通信モードであり、第２の動作モードは、ニアフィールドコミッショニングモードである。
【００３４】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に述べられる実施形態から明らかになり、詳述される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【図１】基本的なＲＦループアンテナを示す。
【図２】周波数に対するＳ１１リターンロス値としてのアンテナ性能を示す。
【図３】ループアンテナの変形例を示す。
【図４】周波数に対するＳ１１リターンロス値としてのアンテナ性能を示す。
【図５】平面図で、従来のループアンテナの磁場分布パターンを左側に、セグメント化されたアンテナの磁場分布パターンを右側に示す。
【図６】ループを通る断面で見た、従来のループアンテナの電力フロー分布パターンを左側に、セグメント化されたアンテナの電力フロー分布パターンを右側に示す。
【図７】接続ユニット２２ａの一例を示す。
【図８】ＰＣＢ上の導体トラックの周りに形成されたＬＥＤチップのセットを含むＬＥＤ回路を示す。
【図９】通信方法を示す。
【図１０】接続ユニット２２ｂの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、ループ状に形成された複数のワイヤセグメントを備える、アンテナ構造を提供する。接続ユニットが、ワイヤセグメント間に設けられ、ワイヤセグメントの各々は、導通状態とリアクティブ状態との間で切換え可能である。接続ユニットが導通状態にある場合、ループアンテナは、第１の（より長い）信号レンジを有するように形成され、接続ユニットがリアクティブ状態にある場合、アンテナ構造は、第２の（より短い）信号レンジを有するように形成される。これは、同じアンテナが、ロングレンジ信号通信及びショートレンジ通信、例えば、システムコンフィギュレーション又はコミッショニングのために使用されることを可能にする。アンテナ構造は、照明システムの照明器具と共に使用されてもよい。
【００３７】
図１は、例えば２．４ＧＨｚ通信のための基本的なＲＦループアンテナを示す。
【００３８】
アンテナは、給電点１２を有する、ループ１０を含む。ループの直径は、１９ｍｍである。
【００３９】
図２は、周波数(Frequency)に対するＳ１１リターンロス値(return loss value)としてのアンテナ性能を示し、２．４ＧＨｚにおいて最小損失を示している。
【００４０】
図３は、ループアンテナの変形例を示す。
【００４１】
アンテナ構造は、ループ状に形成された複数のワイヤセグメント２０を備える。複数の接続ユニット２２は、複数のワイヤセグメントを接続し、これらは、キャパシタンスを有する。
【００４２】
接続ユニットは全て同じであってもよく、例えば０．２ｐＦ未満のキャパシタンスの直列コンデンサであってもよい。
【００４３】
しかしながら、図３では、２つのタイプの接続ユニットがある。第１のタイプ２２ａは、０．２ｐＦ未満のキャパシタンスの直列コンデンサを含み、第２のタイプ２２ｂは、０．２ｐＦのコンデンサ及び４３Ωの抵抗の並列の組み合わせである。給電点２４は、接続ユニット２２ｂに対向している。
【００４４】
図４は、周波数に対するＳ１１リターンロス値としてのアンテナ性能を示す。図４は、依然として２．４ＧＨｚに近い最小損失を示すが、全体としてより大きなリターンロスを有する。
【００４５】
図１の従来のループアンテナでは、ループアンテナの周囲は、動作波長に匹敵する。これは、ループに沿った電流分布が、位相反転及び電流ヌル(current null)を経験することを意味する。アンテナによって生成される磁場は、ある領域において比較的弱い。
【００４６】
セグメント化されたラインセクションが設けられる場合、それらは、隣接するセクション間に非常に小さい位相遅延を導入し、その結果、セグメント化されたループアンテナの周囲が動作波長に匹敵しても、セグメント化されたループに沿って流れる電流は、単一の方向に保たれる。このようにして、セグメント化されたループの電流分布は、同相であるように見える。このようにして、セグメント化された設計は、ループが電気的に大きくても、より均一な磁場分布を生成することができる。
【００４７】
ニアフィールド性能は、セグメントの数及び接続ユニットのキャパシタンスによって影響される。少なくとも８つのセグメントがあることが好ましい。目的は、ニアフィールドアンテナ機能をもたらすループ電流フローを得ることである。このループ電流フローは、アンテナサイズ及び動作周波数に依存する、ある数のセグメントが達せられたときにのみ得られる。少なくとも８つのセグメントが、好ましい２．４ＧＨｚの実施のために必要とされるニアフィールド動作を提供することが見出された。より多くのセグメントが使用されてもよいが、追加のセグメントは、追加のコンポーネントを必要とすることによって設計に追加の複雑さをもたらす。
【００４８】
キャパシタンス値はまた、ループ電流が流れることを確実にするように選択される。さらに、２．４ＧＨｚの例では、ニアフィールドループ共振周波数は、２．４ＧＨｚに近いことを必要とし、これも、キャパシタンス値に影響する。
【００４９】
実験から、以下の結果が得られる。
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【００５０】
図５は、平面図で、従来のループアンテナの磁場分布パターンを左側に、セグメント化されたアンテナの磁場分布パターンを右側に示す。セグメント化された設計は、より均一な強度を有するが、強度はより低く、ロングレンジにおいて非常に弱い。
【００５１】
図６は、ループを通る断面（ループ平面に垂直）で見た、従来のループアンテナの電力フロー分布パターンを左側に、セグメント化されたアンテナの電力フロー分布パターンを右側に示す。
【００５２】
図６は、電力が、基本ループアンテナについてははるか遠くに到達するが、修正されたセグメント化された設計についてはニアフィールドに制限されることを示している。
【００５３】
本発明は、これらの特性の両方を使用するアンテナ設計に基づく。セグメント化された設計は、例えばコミッショニング動作モードのための、ニアフィールド通信に使用され、従来の設計は、ファーフィールド通信に使用される。斯くして、単一のアンテナ設計内で、上記で説明した２つの性能特性が組み合わされる。
【００５４】
このデュアル機能を可能にするために、接続ユニットは、導通状態とリアクティブ状態との間で切換え可能である。リアクティブ状態は、キャパシタンスを規定し、導通状態は、ワイヤセグメント間の短絡を規定し、これにより、基本閉ループを形成する。
【００５５】
図７は、接続ユニット２２ａの一例を示す。接続ユニットは、第１のフロントレベル６０と、ワイヤセグメント２０を担持する第２のバックレベル６１とを有する２層ＰＣＢ上に形成される。コンデンサ６２は、ＰＣＢバックレベル６１上に形成され、例えば０．２ｐＦである。
【００５６】
図１０は、接続ユニット２２ｂの一例を示す。接続ユニット２２ｂは、コンデンサ６２と並列の抵抗６３をさらに備えていることを除いて、図７に示される接続ユニット２２ａと殆ど同じである。
【００５７】
金属化ビア６４は、コンデンサ６２を、第１のＰＣＢレベル６０によって担持されるＲＦスイッチ６６に接続する。斯くして、接続ユニットは、ＲＦスイッチ６６及びコンデンサ６２の並列接続を含む。
【００５８】
ＲＦスイッチは、接続ユニットを導通状態に設定するために閉じられ、導通状態の間、コンデンサはバイパスされ、接続ユニットをリアクティブ状態に設定するために開き、リアクティブ状態の間、コンデンサは、ワイヤセグメント間に直列である。斯くして、ＲＦスイッチが閉じられる場合、セグメント化されたラインセクションは、全て単一のＰＣＢ層６０上で、２．４ＧＨｚループアンテナモデルとして機能するように一緒に接続される。ＲＦスイッチが開いている場合、信号は、第２のＰＣＢレベル６１に沿って、すなわち、バックレベルに通過し、コンデンサは、ニアフィールドコミッショニングモデルを実施する。
【００５９】
（並列抵抗も有する）接続ユニット２２ｂは、第２のＰＣＢ層６８上にＲＦスイッチ６６と並列に抵抗を設けることによって形成されてもよい。
【００６０】
無論、フロントレベル及びバックレベルは逆であってもよく、ワイヤセグメント及びダイオードが同じレベルにあり、コンデンサが他のレベルにあるようにしてもよい。
【００６１】
ＲＣ接続ユニット２２ｂは、ニアフィールドモード性能を向上させるために、給電点に対向する位置で使用されてもよい。しかしながら、これは、必要とされなくてもよい。
【００６２】
ＲＦスイッチ６６は、ダイオードとして示されている。これは、ＤＣ電圧レベルに基づいて、導通状態と非導通状態との間で切換えられることができることを意味する。ＤＣ電圧がターンオン電圧を超えると、ダイオードは導通する。これは、接続ユニットが、印加されるアンテナ駆動信号に基づいて受動的に（すなわち、追加の制御ラインを必要とせずに）切換えられてもよいことを意味する。
【００６３】
しかしながら、第２のＰＣＢ層上にトランジスタ等の能動的に切換えられるＲＦスイッチを設けることが可能であり、その結果、アンテナ構造に適用されるべき駆動レベルに課される制約はないであろう。
【００６４】
１つの好ましい実装形態では、２．４ＧＨｚループアンテナ及びそのニアフィールド機能は、ＬＥＤボード上に設けられる。
【００６５】
ＲＦスイッチ６６をＬＥＤとして実現することによって、ＬＥＤの固有のスイッチング機能が使用され、その結果、ＲＦスイッチは、別個のエレメントとして設けられる必要がない。順方向ＤＣ電圧がある場合、ＬＥＤはオンであり、この時点で、アンテナは、ロングレンジモードのための、通常の２．４ＧＨｚループアンテナとして接続されることになる。アンテナフィードイン信号は、順方向ＤＣ順方向電圧に重畳されるＡＣ成分とすることができる。ＤＣ順方向電圧がない場合、ＬＥＤはターンオフされ、アンテナは、２．４ＧＨｚニアフィールドアンテナとしてセグメント化される。
【００６６】
ＬＥＤ順方向電圧はＤＣ電圧であり、一方、アンテナ駆動信号は高周波ＡＣ電圧である。ＤＣ電圧バイアスにＡＣ電圧を加える場合、ＬＥＤにいくらかのフリッカがあるかもしれないが、これは、ＬＥＤの一般的なターンオンに影響を及ぼさず、ＡＣ電圧が高周波数である場合、光出力に目に見える影響はないであろう。
【００６７】
この場合、アンテナを駆動するために、接続ユニットを第１又は第２のモードにあるように制御するためのコントローラが設けられてもよい。コントローラは、ダイオードの直列配列間に、これらダイオードの組み合わされた順方向電圧よりも高いバイアスＤＣ電圧をかけて、接続ユニットが導通状態にあるように制御するよう構成される。このような順方向ＤＣ電圧がない場合、接続ユニットは、リアクティブ状態にある。一例として、各ＬＥＤのＤＣ順方向電圧は、３Ｖであってもよい。
【００６８】
ループ内のセクションの数は、好ましくは、少なくとも８である。例えば、７個のスイッチングダイオードが、（８個のセグメントを与えるために）使用され、少なくとも２１Ｖの全体的なＤＣ順方向電圧を与えてもよい。ロングレンジ通信モードにある場合、アンテナの周りのＬＥＤは、アンテナ、したがって通信機能を可能にするために常にターンオンされる必要がある。調光能力を有する照明器具の場合、照明器具の他のＬＥＤが、調光を実施するために使用されてもよい。斯くして、最低の調光設定は、例えば、８セグメントループの７個のＬＥＤがターンオンされることに相当してもよい。
【００６９】
斯くして、全体的なＬＥＤ照明回路は、第１のＬＥＤのセットを実装する、上述のアンテナ構造と、調光信号を受信するための調光インターフェースとを備えてもよい。追加のＬＥＤチップのセットもある。斯くして、ＬＥＤ照明回路は、全ての調光レベルに対して光を発する、したがって第１の信号レンジにおける通信を可能にするようにアンテナ構造内のＬＥＤチップをターンオンし、調光信号に従って追加のＬＥＤチップのセットをターンオン又はオフするよう構成される。
【００７０】
バイアスＤＣ電圧は、光を発するためにＬＥＤを駆動するための駆動電圧を含む。この場合、通信回路は、バイアスＤＣ電圧に、第１の（ロングレンジ）モードにおいてループアンテナを用いて通信するための重畳ＡＣ信号成分を印加する。斯くして、ＤＣ ＬＥＤ駆動信号に重畳されたＡＣアンテナ駆動信号が存在する。
【００７１】
アンテナ構造は、第１のモード及び第２のモードにおいて同じ周波数帯域で信号を送信又は受信することができる。上述したように、周波数帯域は、２．４ＧＨｚを含んでもよい。しかしながら、本発明の概念は、他の周波数用に設計されたアンテナ構造に適用され得ることは明らかである。ループのサイズは、目標動作周波数を考慮して、既知の方法で設計されるであろう。
【００７２】
ＲＦスイッチとしてのＬＥＤの使用は、高周波における寄生インピーダンスが十分に低いことを必要とする。斯くして、現在の実装形態では、接続ユニットとして専用のＲＦダイオード（又は実際にはトランジスタ）を使用することが依然として好ましい場合がある。ＬＥＤ技術が発展し、高周波におけるＬＥＤの寄生インピーダンスが低くなるにつれて、ＬＥＤは、ＲＦスイッチとして使用されるのにより適したものになるであろう。
【００７３】
図８は、ＰＣＢ上の導体トラック７２の周りに形成されたＬＥＤチップ７０のセットを含むＬＥＤ回路を示す。導体トラック７２は、アンテナを規定し、ＬＥＤチップ７０は、（部分的に）接続ユニットを規定する。図８はまた、重畳されたＤＣ ＬＥＤ駆動レベル及びＡＣ通信信号を用いてアンテナ及びＬＥＤを駆動するためのコントローラ７４を示す。
【００７４】
図９は、上述したアンテナ構造と共に使用するための通信方法を示す。
【００７５】
ステップ８０において、ロングレンジ、第１のモード（Ｌ）又はニアフィールド、第２のモード（Ｎ）の間で選択がなされる。
【００７６】
第１の動作モードの場合、接続ユニットは、ステップ８２において、導通状態にあることにより、第１の信号レンジを有するループアンテナを形成するようにワイヤセグメントを接続するよう制御される。
【００７７】
これは、ステップ８４において、ＤＣバイアスを印加すること、及び、ステップ８６において、第１の信号レンジで通信するためのＡＣ通信信号を印加することを伴う。
【００７８】
第２の動作モードの場合、接続ユニットは、ステップ８８において、リアクティブ状態にあることにより、第１の信号レンジよりも小さい第２の信号レンジを有するアンテナ構造を形成するよう制御される。これは、ステップ８８において、ＤＣバイアスなく第２の信号レンジで通信するためのＡＣ通信信号を印加することを伴う。これは、例えば、照明システムのコミッショニングプロセスのための通信を含む。第１の動作モード及び第２の動作モードにおける通信は、同じ周波数帯域内である。
【００７９】
開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。特許請求の範囲において、単語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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