用于具有三向开关的照明电路的调光器开关的制作方法

专利名称：用于具有三向开关的照明电路的调光器开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于具有三向开关的布线系统的调光器开关。特别地，本发 明涉及可以替代具有两个或者更多控制点的照明电路中的四向开关、线路侧 三向开关或负载侧三向开关的调光器开关，该照明电路例如是四向系统。
背景技术：
在本领域中，用于在建筑物中控制例如照明负载等负载的三向和四向开 关系统是己知的。通常，在这些系统中使用的开关被有线连接至建筑物的交 流(AC)布线系统，该交流布线系统受AC源电压的影响，且与以低电压和 低电流运转的低电压开关系统相反，该交流布线系统承载满载电流，并向远 程控制器发送数字命令(通常是低电压逻辑电平)，该远程控制器响应于该 命令来控制发送至所述负载的AC功率级别。因此，如在此所使用的，术语
"三向开关"、"三向系统"、"四向开关"和"四向系统"表示这种受到 AC源电压影响并承载满载电流的开关和系统。
三向开关得名自其具有三个端，并通常被称作单刀双掷(SPDT)开关， 但在此将称作"三向开关"。注意，在一些国家中，上述三向开关被认为是
"两向开关"。
四向开关是双刀双掷(DPDT)开关，其内部布线以用于极性颠倒的情况。四向开关通常称作中间开关，但是在此将称作"四向开关"。
通常地，在现有的三向开关系统中，两个三向开关控制一个负载，且每个开关都可完全地操作以独立地控制该负载，而与另一个开关的状态无关。在这种系统中，必须将一个三向开关有线连接到系统的AC源一侧(有时称作"线路侧")，且另一个三向开关必须有线连接到系统的负载侧。
图1A示出了标准的三向开关系统100，该系统100包括两个三向开关102、 104。开关102、 104连接在AC电压源106和照明负载108之间。三向开关102、 104中的每个都包括"活动的"(或共用的)触点，该触点分别与AC电压源106和照明负载108电连接。三向开关102、 104中的每个还包括两个固定的触点。当活动触点与上面的固定的触点接触时，三向开关102、 104位于图1A中的位置A。当活动触点与下面的固定的触点接触时，三向开关102、 104位于位置B。当三向开关102、 104均位于位置A(或均位于位置B)时，系统IOO的电路是接通的，且照明负载108被通电。当开关102位于位置A且开关104位于位置B (或反之亦然)时，电路没有接通，且照明负载108未被通电。
在本领域中，用于替代三向开关的三向调光器开关是已知的。在图1B中示出了三向调光器开关系统150的一个实施例，该三向调光器开关系统150包括一个现有技术的三向调光器开关152和一个三向开关104。三向调光器开关152包括调光电路152A和三向开关152B。典型的AC相位控制调光电路152A通过传输每半个周期的AC波形的一部分、且不传输该半个周期中的其余部分来对提供给照明负载108的电量进行调节。由于调光电路152A与照明负载108串联，因此调光电路传输的越长，则就会有越多的电量被传送至照明负载108。在照明负载108是灯的情况下，传送至照明负载108的电量越多，则该灯的照明亮度级别就越大。在通常的调光操作中，用户可以调节控制器以将灯的照明亮度级别设置为期望的照明亮度级别。调光器所传输的每半个周期的部分是基于所选择的照明亮度级别确定的。用户可
以从三向调光器开关152来减暗和转换照明负载108，并只能从三向开关104
来转换该照明负载。由于不能串联连接两个调光电路，因此三向调光器开关
系统150只能包括一个三向调光器开关152，该三向调光器开关152可位于系统的线路侧或负载侧。
当具有多于两个的用以控制负载的开关位置时，则需要四向开关系统。例如，四向系统需要以已知的方式进行连线的两个三向开关和一个四向开关，从而使每个开关都完全可操作以独立地控制负载，而与系统中的任何其他开关的状态无关。在四向系统中，需要连接在两个三向开关之间的四向开关以使所有开关都可以独立地操作，即， 一个三向开关必须连接在系统的AC源侧，另一个三向开关必须连接在系统的负载侧，且所述四向开关必须电力地位于两个三向开关之间。
图1C示出了现有的四向开关系统180。系统180包括两个三向开关102、104和四向开关185。四向开关185具有两个状态。在第一状态中，节点A1被连接至节点A2，且节点B1被连接至节点B2。当四向开关185被转换时，该四向开关185变为第二状态，在该第二状态中的通路是交叉的(即，节点A1被连接到节点B2，且节点B1被连接到节点A2)。注意，如果简单地不连接四向开关的一个端点，则该四向开关可以用作三向开关。
图1D示出了另一现有技术中包括多个四向开关185的开关系统190。如图所示，可以在三向开关102、 104之间包括任意数量的四向开关以实现对照明负载108的多位置控制。
已经开发了多位置调光系统，该系统使用智能调光器开关和特别设计的远程(或"附加")开关以允许从多个位置调节光线级别。智能调光器是包括微控制器或其他处理装置的调光器，用于向终端用户提供控制特征的高级设置和反馈选项。例如，智能调光器高级的特征可以包括保护或锁定照明预
30置、减暗和双击以达到满亮度。为了向微控制器提供电力，智能调光器包括电力供应，当半导体开关不导通时，该电力供应在每半个周期中获取少量通过照明负载的电流。该电力供应通常使用所述少量电流来为储能电容器充电并产生直流(DC)电压以为微控制器供电。多位置照明控制系统的一个实
施例在1993年9月28日出版的共同转让的发明名称为"LIGHTINGCONTROL DEVICE"的美国专利5,248,919中公开，该系统包括用于在多位置调光系统的所有位置有线连接的壁式安装的智能调光器开关和壁式安装的远程开关，该专利的全部内容作为参考结合于此。
再次参考图IB中的系统150，由于当电力供应106和照明负载108之间的电路被三向开关152B或104切断时，没有负载电流经过三向调光器开关152的调光电路152A，所以调光器开关152不能包括电力供应和微控制器。因此，调光器开关152不能向终端用户提供智能调光器的特征的高级设置。
图2示出了多位置照明控制系统200的一个实施例，该系统200包括一个壁式安装的智能调光器开关202和一个壁式安装的远程开关204。调光器开关202具有火线(H)端，该火线端用于接收AC电力供应206所提供的AC源电压；以及调光后的火线(DH)端，该调光后的火线端用于向照明负载208提供调光后的火线(或相位控制后的)电压。远程开关204与调光器开关202的DH端以及照明负载208串联，并向照明负载208传递调光后的火线电压。
调光器开关202和远程开关204都具有执行器用以实现提升、减弱和转换开启/关闭照明负载208的照明亮度级别。调光器开关202响应于这些执行器中的任意一个的动作以相应地改变调光级别(或激励照明负载208开启/关闭)。特别地，在远程开关204处的执行器的动作使AC控制信号或部分整流后的AC控制信号通过远程开关204的附加调光器(AD)端与调光器开关202的AD端之间的连线从远程开关204传送至调光器开关202。调光器开关202响应于控制信号的接收来改变调光级别或转换负载208的开启/关闭。这样，可以从远程开关204完全控制负载。
在图3中示出了多位置照明控制系统200的调光器开关202的用户界面。如图所示，调光器开关202可以包括面板310、框312、亮度选择执行器314，该亮度选择执行器314用于选择由调光器开关202所控制的照明负载208的期望的照明亮度级别，以及控制开关执行器316。面板310不需限制为任何特定的形式，并优选地采用适用于通常用于照明控制设备的安装中的安装于传统的壁箱上的类型。类似地，框312和执行器314、 316都不限制为任何特定形式，并且可以是任何适当的可以实现用户的手动操作的设计。
执行器314上部314A的操作增加或提升照明负载208的照明亮度，同时执行器314下部314B的操作减小或降低照明亮度。执行器314可以控制摇杆开关、两个分离的按压开关或类似物。虽然执行器316可以是触摸屏，但是执行器316也可以控制按压开关。执行器314、 316可以以任何传统的方式连接至相应的开关。由执行器314、 316控制的开关可以直接连接至如下所述的控制电路，或者可以通过扩展线路连接、红外(IR)连接、射频(RF)连接、电力线载波(PLC)连接或其他连接来连接至所述控制电路。
调光器开关202还可以包括采用多个例如发光二极管(LED)的光源318的形式的亮度级别指示器。光源318可以排列为一列(例如所示的直线列)，代表所控制的照明负载208的照明亮度级别的范围。照明负载208的亮度级别可以分布在从最小亮度级别至最大亮度级别，最小亮度级别优选为最小可见亮度，但是可以是"全关"或零，最大亮度级别通常为"全开"，或基本为100%。照明亮度级别通常采用满亮度的百分比来表示。这样，当照明负载208为开时，其照明亮度级别可以分布在从1%至基本100%。
在图4中示出了多位置照明控制系统200的调光器开关202和远程开关204的简化结构图。调光器开关202使用了耦合在火线端H和调光后的火线 端DH之间的半导体开关420来控制经过的电流，从而控制照明负载208的 照明亮度。半导体开关420可以采用触发三极管或两个反向串联的场效应晶 体管(FET)。半导体开关420具有连接至门极驱动电路424的控制输入端 (或门极)。该门极的输入可以导致半导体开关420导通或不导通，从而反 过来控制提供给照明负载208的电力。门极驱动电路424响应于来自微控制 器426的命令信号来向半导体开关420提供控制输入。
微控制器426产生对例如多个LED418的可视显示的命令信号，以反馈 给调光器开关202的用户。微控制器426从零交叉检测器430和信号检测器 432接收输入。电力供应428产生DC输出电压Vcc以向微控制器426供电。 电力供应耦合在火线端H和调光后的火线端DH之间。
零交叉检测器430从AC电力供应206确定输入AC波形的零交叉。将 零交叉定义为在每半个周期开始时，AC供应电压从正极变为负极的时刻或 从负极变为正极的时刻。将零交叉信息作为输入提供给微控制器426。微控 制器426提供门极控制信号以操作半导体开关420在预定的相对于AC波形 的零交叉点的时刻，将来自AC电力供应206的电压提供给照明负载208。
通常，使用两种技术来控制提供给照明负载208的电力正向相位控制 调光和反相相位控制调光。在正相相位控制调光中，在每个AC线电压的半 周期内的某时刻闭合半导体开关420并一直闭合直至下一个电压零交叉。正 向相位控制调光通常用于控制向阻性的或感性的负载供电，该负载可以包括 例如磁低压变压器或白炽灯。在反向相位控制调光中，在AC线电压的零交 叉处闭合半导体开关420，并在AC线电压的每半个周期内的某时刻断开该 半导体开关420。反向相位控制通常用于控制电容负载的电力，该负载可以 包括例如电子低压变压器。由于半导体开关420必须在半周期的开始时导通 并能够在该半周期内断开，因此，反向相位控制调光要求调光器具有两个反向串联的FET或类似物。
信号检测器432具有输入端440，该输入端440用于接收来自瞬时幵关 T、 R和L的开关闭合信号。开关T对应于由开关执行器316所控制的拨动 开关，而开关R和L分别对应于由亮度选择执行器314的上部314A和下部 314B所控制的提升和减小开关。
开关T的闭合将信号检测器432的输入端连接至调光器开关202的DH 端，并允许AC电流的正半周期和负半周期都流过信号检测器。开关R和L 的闭合也将信号检测器432的输入端连接至DH端。但是，当开关R闭合时， 由于二极管434，电流只能在AC电力供应406的正半周期期间通过信号检 测器432。类似地，当开关L闭合时，由于二极管436，电流只能在AC电 力供应406的负半周期期间通过信号检测器432。信号检测器432检测开关 T、 R和L何时关闭，并提供两个分离的代表开关状态的输出信号作为控制 器426的输入。信号检测器432的第一输出端上的信号表示开关R的闭合， 且在第二输出端上的信号表示开关L的闭合。在两个输出端上的同步信号表 示开关T的闭合。微处理器控制器426响应于来自信号检测器432的输入来 确定闭合的持续时间。
远程开关204提供用于从远程位置的单独的壁箱内来控制调光器开关 202的装置。远程开关204进一步包括一组瞬时开关T'、 R，和L，以及二 极管434'和436'。在远程开关204的AD端与调光器开关202的AD端之 间进行有线连接以允许在远程开关处传送执行器的按压。所述AD端连接至 信号检测器432的输入端440。远程开关204中的开关T'、 R，和L，的动 作对应于调光器开关202中的开关T、 R和L的动作。
图2、 3和4中所示的系统提供了全功能的三向开关系统，其中用户可 以访问所有功能，例如在两个位置进行调光。但是，为了提供这种功能，两 个开关设备均需要分别被替换为设备202、 204。
34有时期望在三向或四向开关电路中只安置一个智能开关。如图1B所示， 至今仍不能通过简单地将调光器152替换为智能调光器而将机械的三向开关
104保留在电路中以实现该期望，这是因为当开关104切断电路时，由于不 再有电流经过调光器流向照明负载108，因此智能调光器(替换了调光器152) 的微控制器不再被供电。根据本发明的三向和四向调光器开关提供了对这个 问题的解决办法，并可选择地提供了用于远程控制开关的装置。
在一个现有技术的远程控制照明控制系统中，可以在同一个电路中安装 单个多位置调光器和多达九个"附加"调光器以实现来自多个控制器的调光。 在现有技术中，由于现有技术的多位置调光器与机械的三向开关不兼容，因 此需要附加调光器。遍布房屋安装的附加调光器可极大地增加元件的花费和 安装调光系统的花费。
此外，即使多位置照明控制系统200允许在三向系统中使用智能调光器， 用户也需要与智能调光器开关202 —起购买远程开关204。通常，当用户为 三向或四向系统购买智能调光器开关时，该用户并不知道需要远程开关，直 到购买后，当安装了该智能调光器开关后，才发现该智能调光器开关使用已 有的机械的三向或四向开关不能正常工作。因此，需要一种智能调光器，该 智能调光器能够被安装在三向或四向系统的任何位置而不需要购买和安装 专门的远程开关。
己经设计出了智能三向开关，该智能三向开关与传统的机械的三向开关 一起工作，但是该系统需要对机械的三向开关重新布线以提供来自两个位置 的适当的三向操作。这是于2005年5月9日提交的、发明名称为"DIMMER FOR USE WITH A THREE-WAY SWITCH"的共同转让的美国专利申请 11/125045的主题，其全部内容在此结合作为参考
发明内容
本发明改进了上述这些以及可确定的其他缺点，特别是对于现有的智能 三向和四向调光器开关，提供了可以替代现有机械的三向和四向开关的智能 调光器开关，并可以完全与现有机械的三向和四向开关一起操作而不需要对 其他开关重新布线或替换。
根据一个方面，本发明包括用于耦合到电路的调光开关，该电路包括电 源、负载和标准SPDT三向开关。该调光器开关包括第一、第二和第三电负 载端和电力地耦合到第一、第二和第三电负载端的可控导通设备。该可控导 通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，可控导通设备被控制从 而使期望的电量被传送至负载，在不导通状态中，可控导通设备被控制从而 基本上没有电量被传送给负载。该可控导通设备被安置从而当该可控导通设 备处于导通状态中时，流向负载的电流是在第一终端和第二终端之间或第一 终端和第三终端之间流动。所述调光器开关进一步包括电力地耦合到第二终 端和第三终端中的至少一个的感测设备和可操作地耦合至可控导通设备和 感测设备的控制器。该控制器可被操作为响应于感测设备的输出根据电特性 来控制可控导通设备。该调光器开关进一步包括以并联电连接与可控导通设 备相耦合的电力供应且该电力供应可用于向控制器提供电力。在一种优选实 施方式中，感测设备包括电流变压器，该电流变压器用于感测经过第二负载 端和第三负载端中的一个的电流。
根据另一方面，本发明包括调光器开关，该调光器开关用于耦合到电路，
该电路包括电源、负载和标准SPDT三向开关，该调光器开关还包括第一可
控导通设备和第二可控导通设备。该调光器开关还包括第一、第二和第三电 负载端，第一可控导通设备电耦合在第一负载端和第二负载端之间，且第二 可控导通设备耦合在第一和第三负载端之间。第一可控导通设备被安置为， 当第一可控导通设备处于导通状态中时，使电流流向第一负载端和第二负载 端之间的负载。第二可控导通设备被安置为，当该第二可控导通设备处于导通状态中时，使电流流向第一负载端和第三负载端之间的负载。所述调光器 开关还包括电力地耦合到可控导通设备的控制器，且该控制器可操作为在导 通状态和不导通状态之间控制可控导通设备；以及耦合至第一、第二和第三 负载端的电力供应，该电力供应可操作为向控制器提供电力。在一种优选实 施方式中，调光器开关进一步包括第一感测设备和第二感测设备。第一感测 设备电力地耦合至所述第二终端并可操作为感测与第二负载端有关的第一 电特性。第二感测设备电力地耦合至所述第三终端并可操作为感测与第三负 载端有关的第二电特性。所述控制器可进一步被操作为响应于第一感测设备 的输出根据第一电特性以及响应于第二感测设备的输出根据第二电特性来 控制第一和第二可控导通设备。
根据另一方面，本发明包括调光器开关，该调光器开关用于耦合至电路，
该电路包括电源、负载、第一标准SPDT三向开关和第二标准SPDT三向开 关。调光器开关包括第一、第二、第三和第四电负载端以及电力地耦合在第 一负载端和第三负载端之间的可控导通设备，该可控导通设备用于承载流向 负载的负载电流。该可控导通设备被安置为，当可控导通设备处于导通状态 时，流向负载的电流从第一负载端和第二负载端中的一个流向第三负载端和 第四负载端中的一个。该调光器开关包括电力地耦合在第一负载端和第二负 载端之间的第一感测设备且该第一感测设备用于承载通过第二负载端的负 载电流。第一感测设备可操作为感测与第二负载端有关的第一电特性。所述 调光器开关包括电力地耦合在第三负载端和第四负载端之间的第二感测设 备且该第二感测设备用于承载通过第四负载端的负载电流。第二感测设备可 操作为感测与第四负载端有关的第二电特性。所述调光器开关进一步包括控 制器，该控制器可操作地耦合至可控导通设备以及第一和第二感测设备。该 控制器可被操作为响应于第一感测设备的输出和第二感测设备的输出来控 制可控导通设备。所述调光器开关还包括与可控导通设备以并联连接相耦合以向控制器提供电力的电力供应。
根据本发明的另一方面，调光器开关包括第一、第二和第三电负载端；
电力地耦合到第一、第二和第三负载端的可控导通设备；电力地耦合到第二 负载端和第三负载端中的至少一个的感测设备；电力地耦合至可控导通设备 和感测设备的控制器；以及以并联电连接与可控导通设备电力地耦合并用于 向控制器提供电力的电力供应。该可控导通设备被安置为，当可控导通设备 处于导通状态时，流向负载的电流在第一负载端和第二负载端之间或在第一 负载端和第三负载端之间流动。所述感测设备被操作为通过可控导通设备和 负载来感测电源的火线连接与零线连接之间的连续性。该控制器被操作为响 应于感测设备的输出来控制可控导通设备。本发明进一步提供了一种用于控制电路中的负载的方法，该电路包括电 源、负载、调光器开关和标准SPDT三向开关。该方法包括以下步骤在调 光器开关上提供第一、第二和第三电负载端，并将可控导通设备电力地耦合 到第一、第二和第三负载端。该可控导通设备具有导通状态和不导通状态， 在导通状态中，可控导通设备被控制以使期望的电量被传送至负载，在不导 通状态中，所述可控导通设备被控制以基本上不向负载传送电量。所述方法 进一步包括以下步骤感测与第二负载端和第三负载端中的至少一个有关的
电特性，以及响应于根据电特性的感测步骤来控制可控导通设备，从而使流 向负载的电流在第一负载端和第二负载端之间流动，或在第一负载端和第三 负载端之间流动。在一种优选的实施方式中，所述感测步骤包括感测经过第 二负载端和第三负载端中的一个的电流。
根据本发明的另一方面， 一种用于控制负载的方法包括以下步骤提供 第一、第二和第三电终端，在第一负载端和第二负载端之间电力地耦合第一 可控导通设备，以及在第一负载端和第三负载端之间电力地耦合第二可控导 通设备。该第一可控导通设备被安置为，当第一可控导通设备处于导通状态中时，流向负载的电流在第一负载端和第二负载端之间流动，且第二可控导 通设备被安置为，当第二可控导通设备处于导通状态时，流向负载的电流在 第一负载端和第三负载端之间流动。所述方法迸一步包括以下步骤在导通 状态和不导通状态之间控制第一和第二可控导通设备。在一种优选实施方式 中，该方法进一步包括以下步骤感测与第二负载端有关的第一电特性以及 感测与第三负载端有关的第二电特定。并且，控制第一和第二可控导通设备 的步骤包括响应于感测第一电特性的步骤和感测第二电特性的步骤来控制 第一和第二可控导通设备。
另外，本发明还提供了一种用于从电源向负载提供电力的系统。该系统 包括标准单刀双掷(SPDT)三向开关，该开关包括第一固定触点、第二固
定触点和活动触点，该活动触点用于耦合到电源和负载中的一个。SPDT三
向开关具有第一状态和第二状态，在第一状态中，活动触点与第一固定触点 接触，且在第二状态中，活动触点与第二固定触点接触。所述系统进一步包 括调光器开关，该调光器开关包括第一负载端，该第一负载端用于耦合到电
源和负载中SPDT三向开关没有耦合的一个；第二负载端，该第二负载端耦 合到SPDT三向开关的第一固定触点；第三负载端，该第三负载端耦合到 SPDT三向开关的第二固定触点；第一可控导通设备，该第一可控导通设备 电力地耦合以当第一可控导通设备处于导通状态中时，期望的电量被可操作 地传送至负载，且当第一可控导通设备处于不导通状态中时，基本上没有电 量被可操作地传送至负载；控制器，该控制器电力地耦合到第一可控导通设 备，并可操作为控制第一可控导通设备；以及电力供应，该电力供应以并联 电连接电力地耦合到第一可控导通设备并操作为向控制器提供电力。当 SPDT三向开关处于第一状态中时，控制器被操作为控制第一可控导通设备， 从而使流向负载的电流经过第二负载端。当SPDT三向开关处于第二状态中 时，控制器被操作为控制第一可控导通设备，从而使流向负载的电流经过第三负载端。
根据所述系统的第一实施方式，调光器开关进一步包括感测设备，该感 测设备电力地耦合至第二负载端和第三负载端中的至少一个，该感测设备用 于感测与该感测设备所耦合的负载端有关的电特性。调光器开关的控制器用 于响应于感测设备的输出来确定SPDT三向开关的状态。根据该系统的第二 实施方式，调光器开关进一步包括第二可控导通设备；第一感测设备，该第
一感测设备电力地耦合至第二负载端并用于感测与第二负载端有关的第一
电特性；以及第二感测设备，该第二感测设备电力地耦合至第三负载端并用 于感测与第三负载端有关的第二电特性。控制器被用于响应于第一感测设备 的输出根据第一电特性以及响应于第二感测设备的输出根据第二电特性来 控制可控导通设备。调光器开关的控制器可操作为响应于感测设备的输出来 确定SPDT三向开关的状态。
根据另一方面，本发明提供了一种用于从电源向负载提供电力的系统， 该系统包括第一标准单刀双掷(SPDT)三向开关、第二标准SPDT三向开 关和调光器开关。该第一SPDT三向开关包括第一固定触点、第二固定触点 和第一活动触点，该第一活动触点用于耦合到电源。该第一SPDT三向开关 具有第一状态和第二状态，在第一状态中，第一活动触点与第一固定触点接 触，在第二状态中，第一活动触点与第二固定触点接触。该第二SPDT三向 开关包括第三固定触点、第四固定触点和第二活动触点，该第二活动触点用 于耦合到负载。该第二SPDT三向开关具有第三状态和第四状态，在第三状 态中，第二活动触点与第三固定触点接触，在第四状态中，第二活动触点与 第四固定触点接触。所述调光器开关包括第一负载端，该第一负载端耦合到 第一SPDT三向开关的第一固定触点，第二负载端，该第二负载端耦合到第 一SPDT三向开关的第二固定触点，第三负载端，该第三负载端耦合到第二 SPDT三向开关的第三固定触点，以及第四负载端，该第四负载端耦合到第二SPDT三向开关的第四固定触点。调光器开关用于控制传送至负载的电量。 从以下参考附图的描述中，本发明的其他特征和优点将变得清楚。


为了举例说明本发明，在附图中表示了优选的形式，但是，应当理解， 本发明并不限制于所示的精确的配置和手段。本发明的特征和优点将从以下 结合附图的详细描述中变得清楚，在附图中
图1A表示现有技术的三向开关系统，该系统包括两个三向开关；
图1B表示现有技术的三向调光器开关系统的一个实施例，该系统包括
一个现有技术的三向调光器开关和一个三向开关； 图1C表示现有技术的四向开关系统； 图1D表示现有技术的扩展的四向开关系统； 图2是典型的现有技术的多位置照明控制系统的简化结构图； 图3表示现有技术的图2中的多位置照明控制系统的调光器开关的用户
界面；
图4是图2中的现有技术的多位置照明控制系统的调光器开关和远程开 关的简化结构图5A是包括根据本发明的智能三向调光器的三向照明控制系统的简化 的结构图5B表示简述图5A中的照明控制系统的操作的状态图； 图5C是图5A中的智能三向调光器的用户界面的透视图； 图6A是包括根据本发明的智能三向调光器的第二实施方式的三向照明 控制系统的简化的结构图6B是图6A中的调光器的第一检测电路的简化的结构图7A是包括根据本发明的智能三向调光器的第三实施方式的三向照明控制系统的简化的结构图7B表示图7A中的调光器的电流检测电路的简化的结构图； 图8是包括根据本发明的智能四向调光器的四向照明控制系统的简化的 结构图9表示简述了图8中的照明控制系统的操作的状态图； 图10是图8中的用于确定调光器状态的智能四向调光器的控制器的控 制环路的流程图11是图10中的控制环路的按钮程序的过程的流程图12是图10中的控制环路的电流检测程序的过程的流程图13是图10中的控制环路的触发三极管状态程序的过程的流程图；以
及
图14是图8中的调光器开关的控制器的启动过程的流程图。
具体实施例方式
当结合附图阅读前面的简述以及下面对优选实施方式的详细描述时，会 更好理解。为了举例说明本发明，在附图中表示了优选的实施方式，其中在 多个附图的图示中，相同的标记表示相同的部分，但是应当理解，本发明并 不限于所公开的特定方法和手段。
图5A是包括根据本发明的智能三向调光器开关502的三向照明控制系 统500的简化的结构图。调光器502和标准三向开关504串联在AC电压源 506与照明负载508之间。调光器502包括耦合至AC电压源506的火线端 H和两个连接至三向开关504的两个固定触点的调光后的火线端DH1，DH2。 三向开关504的公共端耦合到照明负载508。可替换地，调光器502可以连 接在系统500的负载侧，而三向开关504连接在线路侧。调光器502可以被 安装以替换现有的三向开关而不需要替换其他己有的三向开关504，而且不
42需要改变被替换的三向开关的布线。调光器502的终端H， DH1， DH2可以 是螺旋终端、绝缘线或"飞线"、刺入终端或其他将调光器连接至AC电压 源506和照明负载508的合适的装置。
在智能双线调光器开关502的实施方式中，使用了两个双向半导体开关 510、 514。调光器502将每个半导体开关作为触发三极管。但是，也可以使 用其他的半导体开关电路，例如两个反向串联连接的FET或绝缘栅双极晶体 管(IGBT)。第一触发三极管510串联在火线端H和第一调光后的火线端 DH1之间。第一触发三极管510具有耦合至第一门极驱动电路512的门极(或 控制输入端)。第二触发三极管514串联在火线端H和第二调光后的火线端 DH2之间，并具有耦合到第二门极驱动电路516的门极。调光器502进一步 包括耦合至门极驱动电路512、 516的控制器518，该控制器518用于控制触 发三极管510、 514在每半个周期中的导通时间。控制器518优选地使用微 控制器来实现，但是也可以是任何合适的处理设备，例如可编程逻辑设备 (PLD)、微处理器或专用集成电路(ASIC)。
电力供应520产生DC电压Vcc来向控制器518提供电力。电力供应520 从火线端H通过第一二极管522耦合到第一调光后的火线端DH1，并通过 第二二极管524耦合到第二调光后的火线端DH2。这允许电力供应520在三 向开关504处于位置A时使电流通过第一调光后的火线端DH1，并在三向 开关504处于位置B时使电流通过第二调光后的火线端DH2。当触发三极 管510、 514都不导通时，电力供应520能够充电，且这样在调光器520两 端产生了电压电势。
调光器502进一步包括零交叉检测器526，该零交叉检测器526也分别 通过二极管522、 524耦合在火线端H和调光后的火线端DH1、 DH2之间。 零交叉检测器526向控制器518提供控制信号，该控制信号标志AC供应电 压的零交叉。控制器518通过从AC供应电压的每个零交叉开始计时来确定在每个半周期中何时导通触发三极管510、 514。
用户界面528耦合到控制器518，并使用户能够确定期望的照明负载508 的照明级别(或状态)。用户界面528提供了多个用于从用户接收输入的执 行器。例如，用户界面528可以包括开关按钮560 (即，按压开关)和图5C 中所示的强度执行器570 (即，滑动控制器)。响应于开关按钮560的操作， 控制器518将通过改变两个触发三极管510、 514中的一个正在导通的触发 三极管来转换照明负载508的状态(即，从开到关，反之亦然)。控制器518 驱动触发三极管510、 514以互补的形式导通，这样，同时两个触发三极管 中只有一个可被操作为导通。这样，调光器502采用与标准SPDT开关相同 的方式来操作，其响应于开关按钮560的操作，使电流单独流过第一调光后 的火线端DH1获第二调光后的火线端DH2。可替换地，用户界面528可以 包括单独的开按钮和关按钮，这会使照明负载508分别开启或关闭。强度执 行器570的动作会使调光器502控制照明负载508的强度。调光器502进一 步包括空气隙开关530，用于防止电流流过触发三极管510、 514中的一个， 以及感应器531，用于提供对电磁干扰(EMI)的过滤。
当三向开关504在位置A且期望的照明负载508的状态为开启时，控制 器518会使第一触发三极管510在每半周期的一部分时间内导通，同时使第 二触发三极关514维持在不导通的状态。如果之后将三向开关504从位置A 转换至位置B，则由于第二触发三极管514不导通，电流将不流向照明负载 508。因此，照明负载508将不会被点亮。可替换地，如果三向开关504处 于位置A，照明负载508开启，且用户界面528的开关按钮被操作，则控制 器518将促使第一触发三极管510停止导通，并促使第二触发三极管514开 始导通。由于当三向开关504处于位置A时，控制器518驱动第二触发三极 管514，因此照明负载508将关闭。如果用户界面528的开关按钮被再次操 作，则控制器518将停止驱动第二触发三极管514，并促使第一触发三极管510开始导通，从而促使照明负载508被再次点亮。
类似地，当三向开关504处于位置B且期望的照明负载508的状态为开 启时，控制器518使第二触发三极管514在每半个周期中的一部分时间内导 通，同时使第一触发三极管510维持在不导通状态。如果之后将三向开关504 变换到位置A，则通向照明负载508的电流通路被中断且照明负载将关闭。 同样地，如果三向开关504处于位置B，照明负载508开启，且用户界面528 的开关按钮被操作，则控制器528将使第二触发三极管514停止导通，且第 一触发三极管510开始导通。由于第一触发三极管510导通且三向开关504 处于位置B，因此照明负载508将关闭。
电力供应520优选地具有足够多的存储电容以在三向开关504从位置A 向位置B转换期间(反之亦然)向控制器518供电。例如，当三向开关504 被转换时，由于活动触点的转换，电流将暂时不流经调光后的火线端DH1 禾口DH2，且由于电力供应520内部存储电容的功效，该电力供应520将向控 制器518提供电力。电力供应504需要在三向开关504转换时提供的电量取 决于活动触点从一个固定触点移动到另一个固定触点所需要的转换时间。
但是，并不是总能保证在三向开关504在所述位置间转向期间，电力供 应520能够对控制器518和其他低电压电路供电。由于壁式安装的调光器开 关的空间限制，不能简单地在电力供应520中包括特定的大存储电容以在转 换期间供电。同样地，由于转换时间取决于用户在三向开关504的执行器上 施加的压力，因此从一端转换到另一端的转换时间可以宽幅变化。所有的三 向幵关504都包括"死区"区域，S口，当三向开关的活动触点基本在位置A 和位置B的中间并且与任一固定触点都不接触时。有时，可以将三向开关 504维持在死区区域，从而在一段不确定的时间内将没有电流流经电力供应 520。
因此，调光器502包括存储器532，该存储器532使调光器502能够返
45回到合适的状态，即，如果当三向开关504在转换时调光器502的供电暂时 失去，则存储器532控制两个触发三极管510、 514中正确的一个。存储器 532耦合到控制器518。无论何时只要用户界面528的开关按钮被操作，则 控制器518将当前正被控制的触发三极管510、 514中的一个存储在存储器 532中。这样，如果调光器502暂时失去了电力且DC电压Vcc降至允许控 制器518进行正常操作的级别以下，则控制器将从存储器532中读出触发三 极管510和514中的一个以在"启动"时对其加以控制，该"启动"即当 DC电压Vcc恢复到确保所述控制器的正常操作的级别以上时。
图5B示出了简述图5A中的照明控制系统500的操作的状态图550。显 示了由于三向开关504处于通过导通的触发三极管来接通电路的正确位置， 因此照明负载508将开启的两个状态552、 554。例如，在状态552，当三向 开关504处于位置A时，第一触发三极管510能够导通电流从而控制照明负 载508。该状态图550还包括两个状态556、 558，在状态556、 558下，由 于三向开关504未处于通过导通的触发三极管来导通电流的位置，因此照明 负载508将关闭。可以由以下三个动作中的一个来实现各状态之间的转向 将三向开关504从位置A转换到位置B (在图5B中由"B"表示)；将三向 开关504从位置B转换到位置A (由"A"表示)；以及在用户界面528上 对拨动开关的操作(由"T"表示)。
图6A示出了包括根据本发明的智能三向调光器开关602的第二实施方 式的三向照明控制系统600的简化的结构图。第一检测电路(或感测电路) 636耦合在第一触发三极管510两端，且第二检测电路(或感测电路)638 耦合在第二触发三极管514两端。检测电路636、 638向控制器618提供分 别表示第一调光后的火线端DH1和第二调光后的火线端DH2的电特性的控 制信号。每个电特性都可以是各个触发三极管中的一个的两端所产生的电 压。可替换地，检测电路636、 638可以与调光后的火线端DH1、 DH2串联，且所述电特性可以是流过调光后的火线端的电流。本质上，对电特性的感测
提供了对在经过照明负载508、三向开关504和位于第一调光后的火线端 DH1或第二调光后的火线端DH2处的三向调光器开关602的AC电压电源 506的火线和零线之间是否存在通路的判断。
控制器618使用该信息来确定系统600中的三向开关504的位置。例如， 当三向开关504处于位置A且第一触发三极管510不导通时，在第一检测电 路636两端将产生电压，该第一检测电路636将输出表示三向开关504处于 位置A的信号。类似地，当三向开关504处于位置B时，第二检测电路638 将向控制器618输出相应的信号。控制器618使用三向开关504的状态信息 以通过用户界面628上的多个LED (发光二极管)向用户提供反馈，并可以 通过可选的通信电路634向其他控制设备提供反馈信息。例如，用户界面628 可以与图3中所示的用户界面相同。
通信电路634可以耦合到通信链路，例如，有线的串行控制链路、电力 线载波(PLC)通信链路或无线通信链路，例如红外(IR)或射频(RF)通 信链路。在1999年5月18日出版的共同转让的发明名称为"METHODAND APPARATUS FOR CONTROLLING AND DETERMINING THE STATUS OF ELECTRICAL DEVICE FROM REMOTE LOCATIONS "的美国专利 5,905,442中，描述了 RF照明控制系统的实施例。
代替提供触发三极管510、 514的互补的控制，控制器618可以控制所 述触发三极管同时达到相同的状态。例如，当第一触发三极管510导通且第 二电压检测电路638确定三向开关504已被转换到位置B时，由于期望的照 明负载508的照明级别为关闭，因此控制器可以促使两个触发三极管都停止 导通。当两个触发三极管510、 514都不导通时，基本上没有电量被传送至 照明负载，即只有不能点亮照明负载508的少量电量会被传送至照明负载。
因此，控制器被操作为检测三向开关504的位置变化并可根据三向开关的位置变化和调光器的当前状态来确定何时向负载提供电力。由此，图5A
和6A中所示的实施方式就可以与机械的三向开关504兼容。
图6B是第一检测电路636的可实现的简化示意图。由于在检测电路636 两端提供的电压是AC线电压，因此检测电路包括光耦合器640。提供有与 光耦合器640的光电二极管640A、 640B相串联的电阻642，该电阻642用 以限制通过光电二极管的电流。将光耦合器640的光电晶体管640C的集电 极电压提供给控制器618。提供有与光电晶体管640C相串联的电阻646，该 电阻646用以在所述光电晶体管不导通时(即，在检测电路636两端没有电 压时)，将提供给控制器618的电压提升至电力供应520的DC电压VCC。
当在检测电路636两端产生了电压时，电流在正半周期流过光电二极管 640A并在负半周期流过光电二极管640B。因此，光电晶体管640C导通， 且光电晶体管的集电极电压被降至电路公共端648。第二检测电路638的示 意图与图6B中所示的第一检测电路636的示意图相同，其区别仅在于第二 检测电路638被连接在火线端H和第二调光后的火线端DH2之间。可替换 地，第一和第二检测电路636、 638可以由简单的阻性电路(未示出)来实 现，例如，电阻分配器，且其中控制器518被操作为检测由电阻电路所产生 的电压。
图7A示出了包括根据本发明的智能三向调光器开关702的第三实施方 式的三向照明控制系统700的简化结构图。在本实施方式中，调光器开关702 包括单个可控导通设备，例如双向半导体开关，例如触发三极管710。控制 器714通过门极驱动电路712耦合到触发三极管710的门极并控制该触发三 极管在每个半周期中的导通时间。电力供应716被耦合在触发三极管710两 端并产生DC电压VCC以向控制器714供电。零交叉检测器718确定AC 电压源506的零交叉点并将该信息提供给控制器714。用户界面720将来自 多个按钮(包括开关按钮)的输入提供给控制器714，且该用户界面720还包括多个用于向用户反馈的LED。通信电路722使控制器714能够与其他控 制设备发送和接收消息。空气隙开关724将调光器开关702和照明负载508 与AC电压源506分隔。电感725与触发三极管710串联并提供EMI (电磁 干扰)过滤。存储器726存储调光器开关702的当前状态，从而使控制器714 能够在启动时正确操作触发三极管710。
调光器702还包括耦合在第一调光后的火线端DH1和第二调光后的火 线端DH2之间的电流检测电路(感测电路)728。电流检测电路728可操作 为检测何时有电流流过第二调光后的火线端DH2，并相应地向控制器714 提供控制信号。当触发三极管710不导通时，电力供应716提供经过电流检 测电路728的电流通路。当三向开关504处于位置B时，经过电力供应716 的充电电流将经过第二调光后的火线端DH2。电流检测电路728将感测充电 电流并向控制器714指示所述三向开关处于位置B。当三向开关504处于位 置A时，没有电流流过电流检测电路728且没有信号被提供到控制器714。 由此，控制器714能够确定三向开关504的状态并相应地控制照明负载508 的状态(即开启或关闭)。
存储器726存储触发三极管710和三向开关504的状态。如果电力供应 716不能在三向开关504转换期间向控制器714供电，则控制器714将重置， 即断电，且之后在三向开关504已经结束转向时启动。在启动时，调光器702 的控制器714从来自电流检测电路728的控制信号来检査三向开关504的状 态，并将三向开关的当前状态与存储在存储器726中的三向开关的状态相比 较。如果三向开关504的状态发生了改变，则控制器714将根据存储在存储 器726中的触发三极管的当前状态来改变触发三极管710的状态。
图7B示出了调光器702的电流检测电路(感测电路)728的简化示意 图。电流检测电路728包括电流感测变压器730，该电流感测变压器730具 有串联耦合在调光后的火线端DH1、 DH2之间的初级线圈。电流感测变压器730仅运转在例如100kHz的最小工作频率以上，从而当经过初级线圈的
电流波形具有大于最小工作频率的频率时，使得电流仅流过次级线圈。当充
电电流经过第二调光后的火线端DH2时，电流感测变压器730检测经过电 力供应716的电流波形的下降沿。由于调光器702使用触发三极管作为半导 体开关，因此调光器使用正向相位控制调光而运转，其中触发三极管710在 每个半周期的开始时不导通。由此，电力供应716在每半个周期的开始时充 电。当电力供应716在半个周期中停止充电时，经过电源的充电电流将降至 零。由于经过电流感测变压器730的初级线圈的电流波形的下降时间很短 (即，该波形具有高频分量)，因此当开关504处于位置B时，电流将经过 电流感测变压器的次级线圈。电流感测变压器730的一个实施例是由 Datatronic有限公司制造的，零件号为CT319-200。
电流感测变压器730的次级线圈耦合在电阻732两端。电阻732还耦合 在电路接地端和比较器734的负极输入端之间。参考电压由包括两个电阻 736、 738的电压分压器产生，且该参考电压被提供给比较器734的正极输入 端。比较器734的输出端通过电阻740与Vcc相连且比较器734的输出端被 耦合到控制器714。当电流经过电流感测变压器730的次级线圈时，在电阻 732两端产生超过参考电压的电压。之后，比较器734将输出设置为低并用 信号通知控制器714已感测到电流。可替换地，电流检测电路728可以使用 运算放大器或包括一个或多个除比较器734以外的晶体管的分立电路来实 现。
图8是包括根据本发明的智能四向调光器开关802的四向照明控制系统 800的简化结构图。在AC电压源806和照明负载808之间耦合有调光器802 和两个三向开关803、 804。调光器802替代了图1C中的四向照明控制系统 中的四向开关185。
调光器802使用与图7A的调光器702相同的原理来操作。但是，调光器802包括耦合到系统802的线路侧上的三向开关803的附加火线端H2。 调光器802进一步包括第二电流检测电路(感测电路)829，该第二电流检 测电路829耦合在火线端H、 H2之间并向控制器814提供信号。第二电流 检测电路829采用与第一电流检测电路728相同的方式来操作。当检测到有 电流经过第二电流检测电路829时，控制器814确定线路侧的三向开关803 处于位置D。当没有电流经过第二电流检测电路829时，三向开关803处于 位置C。因此，控制器814能够确定线路侧的三向开关803和负载侧的三向 开关804的状态并相应地操作触发三极管710。当三向开关803、 804中的任 一个被转换或用户界面720的开关按钮被操作时，控制器714将转换照明负 载808的状态。
尽管四向调光器开关802具有四个接线端，但是该调光器可以被安装在 三向系统中(在图5A的三向调光器开关502或图7A的三向调光器开关702 的位置)。在系统800中将有一个附加端DH2或H2不连接。这样，调光器 802允许单个设备安装在四向或三向系统中的任意位置，而不需要提前确定 该调光器将要替换何种开关。
图9示出了简述图8中的照明控制系统800的操作的状态图900。在四 种状态卯2、 904、 906、 908中，由于期望的照明负载808的状态为开启， 因此触发三极管710将导通。状态图900还示出了期望的照明负载808的状 态为关闭的四种状态912、 914、 916和918。可以由以下五种动作之一引起 状态之间的转换将三向开关804从位置A转换到位置B(由图6B中的"B" 表示)；将三向开关804从位置B转换到位置A (由"A"表示)；将三向开 关803从位置C转换到位置D (由"D"表示)；将三向开关803从位置D 转换到位置C (由"C"表示)；以及用户界面720的拨动开关的操作(由"T" 表示)(或当通过通信电路722接收到"转换"信号时)。注意，在状态图900 中的所有状态中，触发三极管710被操作为将电流传导至照明负载808以控制该照明负载的状态，而与三向开关803、 804的状态无关。
由此，状态图900标志出了三向开关803、三向开关804和触发三极管710 (并由此标志出了照明负载808)所有可能的状态并显示了当三向开关803、 804被转换以及用户界面720的开关按钮被操作时(或当通过通信电路722接收到"转换"信号时)的所有状态转换。
图10是用于确定调光器802的状态的控制器814的状态控制过程1000的流程图。状态控制过程1000周期性地运转，例如，大约每6毫秒运转一次。状态控制过程1000包括按钮程序1100、电流检测程序1200和触发三极管状态程序1300。虽然在图10中表示为按顺序依次执行按钮程序1100、电流检测程序1200和触发三极管状态程序1300，但是这些程序每个都可以轮换地被不同的软件片段调用，且每个程序都能以不同的间隔被执行。
控制器814利用fifo (先进先出)堆栈来存储对触发三极管状态程序1300的请求以改变触发三极管710状态。按钮程序1100和电流检测程序1200都可操作为向FIFO堆栈中加载事件(例如，"转换事件")。触发三极管状态程序从FIFO堆栈下载这些事件并处理这些事件。在图10至14的讨论中，
仅讨论转换事件。但是，其他事件，例如"增加亮度"或"降低亮度"也可以被其他程序(未描述)加载入FIFO堆栈。
在状态控制过程1000中，控制器814使用存储在存储器726中的三个变量TRIAC_STATUS ， 1ST—DETECT 禾卩2ND—DETECT 。 变量TRIAC—STATUS存储触发三极管710的导通状态，即导通或截止。变量1ST—DETECT和2ND—DETECT分别存储第一电流检测电路728和第二电流检测电路829的状态。变量1ST—DETECT禾tl 2ND—DETECT的可能值为TRUE,即真(当检测到电流时)和FALSE,即假(当没有检测到电流时)。
在图11中示出了按钮程序1100的过程的流程图。在步骤1110，控制器814首先检査用户界面720的开关按钮。如果在步骤1112开关按钮被按下，
52则控制器814将在步骤1114向FIFO堆栈加载"转换事件"并退出该过程。如果在步骤1112开关按钮没有被按下，则直接退出该过程。
图12是电流检测程序1200的过程的流程图。第一电流检测电路728的输出端和第二电流检测电路829的输出端耦合到控制器814上独立的中断输入端。无论何时从第一电流检测电路728提供了输入，则执行第一中断程序以设置第一电流检测标记。类似地，无论何时从第一电流检测电路728提供了输入，则执行第二中断程序以设置第二电流检测标记。
参考图12，首先在步骤1210检查第一电流检测标记。在步骤1212，如果第一电流检测标记改变了状态，即第一电流检测电路的新状态不等于存储在变量1ST一DETECT中的值，则该过程进入步骤1214，其中在该步骤1214中对当前的变量值1ST一DETECT是否等于TRUE做出判断。如果是，则在步骤1216将变量1ST—DETECT设置为FALSE;否则，在步骤1218将变量1ST—DETECT设置为TRUE。接着，控制器814将在步骤1220向FIFO堆栈
加载"转换事件"。
在步骤1220中向FIFO堆栈加载了转换事件之后，或在步骤1212中检测到第一电流检测电路728的状态没有变化之后，在步骤1222检查第二电流检测电路829的输出。在步骤1224，如果第二电流检测电路829的输出改变了状态，即，第二电流检测电路的新状态不等于存储在变量2ND—DETECT中的值，则在步骤1226对变量2ND—DETECT的当前值是否等于TRUE作出判断。如果是，则在步骤1228将变量2ND—DETECT设置为FALSE;否则，在步骤1230将变量2ND—DETECT设置为TRUE。接着，控制器714将在步骤1232向FIFO堆栈加载转换事件并退出。
在步骤1224，如果第二电流检测电路829的输出没有改变状态，则直接退出该过程，而不向FIFO堆栈加载转换事件。
图13是触发三极管状态程序1300的过程的流程图。首先，在步骤1310从FIFO堆栈下载转换事件(并同时从堆栈中删除)。如果在步骤1312，在FIFO堆栈中存在需要被处理的转换事件，则转换触发三极管的状态。在步骤1314，如果变量TRIAC一STATE等于OFF (截止)，则在步骤1316将变量TRIAC一STATE设置为ON(导通)。否贝lj，在步骤1318将变量TRIAC—STATE设置为OFF。在步骤1320，变量TRIAC—STATE 、 1ST_DETECT和2ND—DETECT都被存储在存储器726中。该过程循环直至在步骤1312中没有需要被处理的转换事件为止，这时退出该过程。
图14是控制器814执行启动的启动过程1400的流程图，例如，当所连接的三向或四向开关正在转换的同时控制器814失去了电力时。首先，控制器814在步骤1410从存储器726读取变量TRIAC—STATE、 1ST—DETECT和2ND—DETECT。接着，控制器814在电流检测程序1100中检査第一电流检测电路728和第二电流检测电路829的状态。接着，控制器814判断是否改变在触发三极管状态程序1200中的变量TRIAC—STATE。最后，退出该过程以开始执行图10的状态控制过程1000的正常操作。
尽管图8的实施方式示出了两个电流检测电路728、 829，但是也可以使用额外的感测电路。例如，可以使用与智能四向调光器开关802的每一端都串联耦合的电流检测电路， 一共为四个电流检测电路。
智能调光器502、 602、 702和802在不需要替换已经安装在其他开关位置的标准开关的情况下，可有效地应用在三向和四向应用中。与上述在现有技术中的应用不同，在同一个三向或四向电路中的其他开关位置上的所有其他开关都不用使用额外的调光器来替换。因此，本发明可以降低成本。只需要购买一个智能三向或四向调光器，且在三向或四向开关电路中的己有开关仍然可以被完全操作。通过安装单个调光器502、 602、 702或802，安装需要更少的时间，从而降低了安装成本。同样地，也减少了安装中出现错误的可能性(例如，布线错误)，进一步降低了安装成本和损坏以及更换元件的可能性。
由此，调光器502、 602、 702和802可构造为在现有的智能调光器的基础上加以改进的三向或四向(或多相)开关。根据本发明，所述调光器制造起来较便宜，且与提供三向和四向开关功能的现有智能调光器相比，所述调光器更易于安装在现有的电子系统中。例如，用户不需要使用额外的调光器来替换其他己有的三向开关。此外，避免了对其他已有的三向开关的布线的修改。
此外，在此所示的各个三向调光器502、 602和702的实施例中的每一个都是直接连接到照明控制系统的线路侧。本领域的普通技术人员将意识到，在替换方式中，调光器502、 602和702可以被连接在系统的负载侧。
尽管使用了词语"设备"和"元件"来描述本发明的照明控制系统的部件，但是应当注意，在此所述的每个"设备"和"元件"都不需要完全包括在单个外壳或结构中。例如，图5的调光器502可以包括在壁式安装的外壳中的多个按钮和包括在单独位置上的控制器。同样地， 一个"设备"可以包括在另一个"设备"之中。例如，半导体开关(即，可控导通设备)是本发明的调光器的一部分。
尽管己经根据特定的实施方式对本发明进行了描述，但是很多其他变化和修改以及其他用途对本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明不应被此处的特定公开所限制。
5权利要求
1、一种用于耦合到电路的调光器开关，该电路包括电源、负载和单刀双掷三向开关，该调光器开关包括第一、第二和第三电负载端；电耦合到第一、第二和第三负载端的可控导通设备，该可控导通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该可控导通设备被控制为向所述负载传输期望的电量，且在不导通状态中，该可控导通设备被控制为基本不向所述负载传输电量，该可控导通设备被安置为当该可控导通设备处于导通状态且所述调光器开关耦合到所述电路时，流向所述负载的电流在所述第一终端与所述第二终端之间流动或在所述第一终端与所述第三终端之间流动；电耦合到所述第二负载端和所述第三负载端中的至少一者的感测设备，该感测设备用于感测与该感测设备所耦合的负载端有关的电特性；可操作地耦合到所述可控导通设备和所述感测设备的控制器，该控制器用于响应于所述感测设备的输出根据电特性来控制所述可控导通设备；以及以并联电连接与所述可控导通设备电耦合的电力供应，该电力供应用于向所述控制器提供电力。
2、 根据权利要求1所述的调光器开关，其中所述感测设备包括电流感
3、 根据权利要求2所述的调光器开关，其中所述电流感测设备包括电 流变压器。
4、 根据权利要求3所述的调光器开关，其中所述电流变压器包括初级 线圈和次级线圈，该电流变压器的初级线圈耦合在所述可控导通设备与所述 第二和第三负载端两者中的至少一者之间，且该电流变压器的次级线圈被耦合以将所述感测设备的输出提供给所述控制器。
5、 根据权利要求4所述的调光器开关，其中所述电流感测设备用于检 测在电力供应中是否有充电电流流过。
6、 根据权利要求5所述的调光器开关，其中所述感测电路用于产生表 示在所述电力供应中是否有充电电流流过的控制信号，且所述控制器用于响 应于该控制信号而使所述可控导通设备在导通和不导通状态之间转换。
7、 根据权利要求1所述的调光器开关，其中所述可控导通设备包括双向半导体开关。
8、 根据权利要求7所述的调光器开关，其中所述双向半导体开关包括 触发三极管。
9、 根据权利要求7所述的调光器开关，其中所述双向半导体开关包括 两个反向串联连接的场效应晶体管。
10、 根据权利要求1所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括 通信电路，用于接收包括控制信息的消息； 其中所述控制器用于根据该控制信息来控制所述可控导通设备。
11、 根据权利要求10所述的调光器开关，其中所述通信电路通过红外 通信链路来接收所述消息。
12、 根据权利要求10所述的调光器开关，其中所述通信电路通过射频通信链路来接收所述消息。
13、 根据权利要求10所述的调光器开关，其中所述通信电路通过有线 通信链路来接收所述消息。
14、 根据权利要求1所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括 通信电路，该通信电路用于发送消息，该消息包括表示所述可控导通设备的状态和所述感测设备的输出的反馈信息。
15、 根据权利要求14所述的调光器开关，其中所述通信电路通过射频 通信链路来发送所述消息。
16、 根据权利要求14所述的调光器开关，其中所述通信电路通过有线通信链路来发送所述消息。
17、 根据权利要求1所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括 耦合到所述控制器的存储器。
18、 根据权利要求17所述的调光器开关，其中所述控制器用于在所述存储器中存储代表所述可控导通设备的状态和所述感测设备的输出的状态f曰息。
19、 根据权利要求18所述的调光器开关，其中所述控制器用于在启动 时从所述存储器中调用所述状态信息。
20、 根据权利要求1所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括可视显示，该可视显示用于向所述调光器开关的用户提供反馈。
21、 根据权利要求20所述的调光器开关，其中所述可视显示包括多个 发光二极管。
22、 根据权利要求1所述的调光器开关，其中所述控制器包括微处理器。
23、 根据权利要求1所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括 执行器；其中所述控制器响应于该执行器的操作来控制所述可控导通设备。
24、 根据权利要求1所述的调光器开关，其中所述负载包括照明负载， 且所述控制器用于控制所述可控导通设备的导通状态，从而控制该照明负载 的调光级 别。
25、 根据权利要求1所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括 第四电负载端；以及电耦合到所述第一负载端和所述第四负载端中至少一者的第二感测设 备，该感测设备用于感测与该第二感测设备相耦合的负载端有关的第二电特 性；其中所述控制器耦合到所述第二感测设备，且该控制器用于响应于第二 感测设备的输出根据所述第二电特性来控制所述可控导通设备；以及其中所述可控导通设备被安置为当该可控导通设备处于导通状态且所 述调光器开关耦合到所述电路时，流向所述负载的电流根据所述第二感测设 备的输出而在第一负载端与第二负载端和第三负载端两者中的一者之间流 动或在第四负载端与第二负载端和第三负载端两者中的一者之间流动。
26、 一种用于耦合到电路的调光器开关，该电路包括电源、负载和单刀 双掷三向开关，该调光器开关包括第一、第二和第三电负载端；第一可控导通设备，该第一可控导通设备具有导通状态和不导通状态， 在导通状态中，该第一可控导通设备被控制为向负载传输期望的电量，且在 不导通状态中，该可控导通设备被控制为基本不向所述负载传输电量，该第 一可控导通设备电耦合在所述第一负载端和第二负载端之间，由此当该第一 可控导通设备处于导通状态且所述调光器开关耦合到所述电路时，流向所述 负载的电流在所述第一负载端与第二负载端之间流动；第二可控导通设备，该第二可控导通设备具有导通状态和不导通状态， 在导通状态中，该第二可控导通设备被控制为向所述负载传输期望的电量， 在不导通状态中，该第二可控导通设备被控制为基本不向所述负载传输电 量，该第二可控导通设备电耦合在所述第一负载端和第三负载端之间，从而 当所述第二可控导通设备处于导通状态且所述调光器开关耦合到所述电路 时，流向所述负载的电流在所述第一负载端与第三负载端之间流动；可操作地耦合到所述第一和第二可控导通设备的控制器，该控制器用于使所述第一和第二可控导通设备处于所述导通和不导通状态中的一者；以及 电耦合到所述第一、第二和第三负载端的电力供应，且该电力供应用于 向所述控制器供电。
27、 根据权利要求26所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括 电耦合到所述第二负载端的第一感测设备，且该第一感测设备用于感测与所述第二负载端有关的第一电特性；以及电耦合到所述第三负载端的第二感测设备，且该第二感测设备用于感测 与所述第三负载端有关的第二电特性；其中所述控制器被用于响应于第一感测设备的输出根据第一电特性以 及响应于第二感测设备的输出根据第二电特性来控制所述第一和第二可控 导通设备。
28、 根据权利要求27所述的调光器开关，其中所述第一感测设备以并联电连接与所述第一可控导通设备耦合，且所述第二感测设备以并联电连接 与所述第二可控导通设备耦合。
29、 根据权利要求28所述的调光器开关，其中所述第一感测设备包括 以串联电连接耦合在所述第一负载端和第二负载端之间的第一阻抗，且所述 第二感测设备包括以串联电连接耦合在所述第一负载端和第三负载端之间 的第二阻抗；其中所述控制器响应于在所述第一阻抗两端产生的第一电压和在所述 第二阻抗两端产生的第二电压。
30、 根据权利要求28所述的调光器开关，其中所述第一感测设备包括 第一光耦合器，该第一光耦合器具有以串联电连接耦合在所述第一负载端和 第二负载端之间的输入光电二极管；且所述第二感测设备包括第二光耦合 器，该第二光耦合器具有以串联电连接耦合在所述第二负载端和第三负载端 之间的输入光电二极管；其中所述控制器响应于所述第一光耦合器的输出和所述第二光耦合器 的输出。
31、 根据权利要求27所述的调光器开关，其中所述第一和第二感测设 备包括电流感测设备。
32、 根据权利要求31所述的调光器开关，其中所述电流感测设备包括电流变压器。
33、 根据权利要求27所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括通信电路，该通信电路用于发送消息，该消息包括表示所述第一和第二可控导通设备的状态和所述第一和第二感测设备的输出的反馈信息。
34、 根据权利要求33所述的调光器开关，其中所述通信电路通过射频通信链路来发送所述消息。
35、 根据权利要求33所述的调光器开关，其中所述通信电路通过有线通信链路来发送所述消息。
36、 根据权利要求27所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括可视显示，该可视显示用于向所述调光器开关的用户提供反馈。
37、 根据权利要求36所述的调光器开关，其中所述可视显示包括多个发光二极管。
38、 根据权利要求27所述的调光器开关，其中所述控制器用于控制所述第一和第二可控导通设备同时为不导通从而基本不向所述负载供电。
39、 根据权利要求26所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括通信电路，该通信电路用于接收包括控制信息的消息；其中所述控制器用于根据所述控制信息来控制所述第一和第二可控导通设备。
40、 根据权利要求39所述的调光器开关，其中所述通信电路通过红外通信链路来接收所述消息。
41、 根据权利要求39所述的调光器开关，其中所述通信电路通过射频通信链路来接收所述消息。
42、 根据权利要求39所述的调光器开关，其中所述通信电路通过有线通信链路来接收所述消息。
43、 根据权利要求26所述的调光器开关，其中所述第一和第二可控导通设备包括双向半导体开关。
44、 根据权利要求43所述的调光器开关，其中所述双向半导体开关包括触发三极管。
45、 根据权利要求43所述的调光器开关，其中所述双向半导体开关包括两个反向串联连接的场效应晶体管。
46、 根据权利要求26所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括耦合到所述控制器的存储器。
47、 根据权利要求46所述的调光器开关，其中所述控制器用于在所述存储器中存储代表所述第一和第二可控导通设备的状态的状态信息。
48、 根据权利要求47所述的调光器开关，其中所述控制器用于在启动时从所述存储器中调用所述状态信息。
49、 根据权利要求26所述的调光器开关，其中所述控制器用于控制所述第一和第二可控导通设备以互补的方式导通，从而当所述第一可控导通设备导通时，所述第二可控导通设备为不导通，且当所述第二可控导通设备导通时，所述第一可控导通设备为不导通。
50、 根据权利要求26所述的调光器开关，其中所述控制器包括微处理器。
51、 根据权利要求26所述的调光器开关，该调光器开关进一步包括执行器；其中所述控制器响应于该执行器的操作来控制所述第一和第二可控导通设备。
52、 根据权利要求26所述的调光器开关，其中所述负载包括照明负载，且所述控制器用于控制所述第一和第二可控导通设备的导通状态，从而控制所述照明负载的调光级别。
53、 根据权利要求26所述的调光器开关，其中所述电力供应通过第一二极管耦合到所述第二终端且通过第二二极管耦合到所述第三终端。
54、 一种用于耦合到电路的调光器开关，该电路包括电源、负载、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，该调光器开关包括第一、第二、第三和第四电负载端；电耦合在所述第一负载端和第三负载端之间的、用于向负载传送负载电流的可控导通设备，该可控导通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该可控导通设备被控制为向所述负载传输期望的电量，且在不导通状态中，该可控导通设备被控制为基本不向所述负载传输电量，该可控导通设备被安置为当该可控导通设备处于导通状态且所述调光器开关耦合到所述电路时，流过所述负载的电流从所述第一负载端和第二负载端两者中的一者流向所述第三负载端和第四负载端两者中的一者；电耦合在所述第一负载端和第二负载端之间的第一感测设备，且该第一感测设备用于传输经过所述第二负载端的负载电流，该第一感测设备用于感测与所述第二负载端有关的第一电特性；电耦合在所述第三负载端和第四负载端之间的第二感测设备，且该第二感测设备用于传输经过所述第四负载端的负载电流，该第二感测设备用于感测与所述第四负载端有关的第二电特性；可操作地耦合到所述可控导通设备和所述第一和第二感测设备的控制器，该控制器用于响应于所述第一感测设备的输出和第二感测设备的输出来控制所述可控导通设备；以及以并联电连接耦合到所述可控导通设备的电力供应，且该电力供应用于向所述控制器供电。
55、 根据权利要求54所述的调光器开关，其中所述第一和第二感测设备包括电流感测设备。
56、 根据权利要求55所述的调光器开关，其中所述第一感测电路用于产生表示所述第一电流感测设备中是否有第一电流流过的第一控制信号，且所述第二感测电路用于产生表示所述第二电流感测设备中是否有第二电流流过的第二控制信号；其中所述控制器用于响应于所述第一控制信号和第二控制信号而在导通和不导通状态之间改变所述可控导通设备。
57、 一种用于耦合到电路的调光器开关，该电路包括电源、负载和单刀双掷三向开关，该电源包括火线连接和零线连接，该调光器开关包括第一、第二和第三电负载端；电耦合到所述第一、第二和第三负载端的可控导通设备，该可控导通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该可控导通设备被控制为向负载传输期望的电量，在不导通状态中，该可控导通设备被控制为基本不向所述负载传输电量，该可控导通设备被安置为当该可控导通设备处于导通状态且所述调光器开关被耦合到所述电路时，流向所述负载的电流在所述第一负载端和第二负载端之间流动或在所述第一负载端和第三负载端之间流动；电耦合到所述第二负载端和第三负载端中的至少一者的感测设备，该感测设备用于感测经过所述可控导通设备和负载的所述电源的火线连接和零线连接之间的电连续性；可操作地耦合到所述可控导通设备和感测设备的控制器，该控制器用于响应于所述感测设备的输出来控制所述可控导通设备；以及与所述可控导通设备以并联电连接电耦合的电力供应，该电力供应用于向所述控制器供电。
58、 一种用于控制电路中的负载的方法，该电路包括电源、负载、调光器开关和单刀双掷三向开关，该方法包括以下步骤在所述调光器开关上提供第一、第二和第三电负载端；将所述可控导通设备电耦合到所述第一、第二和第三负载端，该可控导通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该可控导通设备被控制为向所述负载传输期望的电量，且在不导通状态中，该可控导通设备被控制为基本不向该负载传输电量；感测与所述第二负载端和第三负载端中的至少一者有关的电特性；以及根据所检测的电特性来控制所述可控导通设备，从而使流过所述负载的电流在所述第一负载端与第二负载端之间流动或在所述第一负载端与第三负载端之间流动。
59、 根据权利要求58所述的方法，其中所述感测的步骤包括感测经过所述第二负载端和第三负载端中的一者的电流。
60、 根据权利要求59所述的方法，该方法进一步包括以下步骤将电流变压器以串联电连接与所述第二负载端和第三负载端中的至少一者相耦合。
61、 根据权利要求60所述的方法，该方法进一步包括以下步骤将电力供应以并联电连接与所述可控导通设备相耦合；其中所述感测的步骤进一步包括检测是否有所述电力供应的充电电流经过所述电流变压器。
62、 根据权利要求61所述的方法，该方法进一步包括以下步骤产生表示是否有充电电流经过所述电流变压器的控制信号；其中控制所述可控导通设备的步骤包括响应于所述控制信号而在导通状态和不导通状态之间改变该可控导通设备。
63、 根据权利要求58所述的方法，其中所述可控导通设备包括双向半导体开关。
64、 根据权利要求63所述的方法，其中所述双向半导体开关包括触发三极管。
65、 根据权利要求63所述的方法，其中所述双向半导体开关包括两个反向串联连接的场效应晶体管。
66、 根据权利要求58所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 接收包括控制信息的消息；其中控制所述可控导通设备的步骤包括响应于所述控制信息来控制该 可控导通设备。
67、 根据权利要求66所述的方法，其中接收所述消息的步骤包括通过 红外通信链路来接收该消息。
68、 根据权利要求66所述的方法，其中接收所述消息的步骤包括通过 射频通信链路来接收该消息。
69、 根据权利要求66所述的方法，其中接收所述消息的步骤包括通过 有线通信链路来接收该消息。
70、 根据权利要求58所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 发送消息，该消息包括表示所述可控导通设备的状态和所述感测步骤的结果的反馈信息。
71、 根据权利要求70所述的方法，其中发送所述消息的步骤包括通过 射频通信链路来发送该消息。
72、 根据权利要求70所述的方法，其中发送所述消息的步骤包括通过 有线通信链路来发送该消息。
73、 根据权利要求58所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 将代表所述可控导通设备的状态和所感测的电特性的状态信息存储在存储器中。
74、 根据权利要求73所述的方法，该方法进一步包括以下步骤在启动时从所述存储器中调用所述状态信息。
75、 根据权利要求58所述的方法，该方法进一步包括以下步骤通过可视显示向所述调光器开关的用户提供反馈。
76、 根据权利要求75所述的方法，其中所述可视显示包括多个发光二 极管。
77、 根据权利要求58所述的方法，其中控制所述可控导通设备的步骤 进一步包括响应于所述调光器开关的执行器的操作来控制该可控导通设 备。
78、 根据权利要求58所述的方法，其中所述负载包括照明负载，且控 制所述可控导通设备的步骤进一步包括控制该可控导通设备的导通状态，从 而控制该负载的调光级别。
79、 根据权利要求58所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 在所述调光器开关上提供第四电负载端；以及感测与所述第一负载端和第四负载端中的至少一者有关的第二电特性； 其中控制所述可控导通设备的步骤进一步包括根据所感测的第二电特 性来控制该可控导通设备。
80、 一种用于控制电路中的负载的方法，该电路包括电源、负载、调光 器开关和单刀双掷三向开关，该方法包括以下步骤在所述调光器开关上提供第一、第二和第三电负载端；在所述第一负载端和第二负载端之间电耦合第一可控导通设备，该第一 可控导通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该第一可控导通 设备被控制为向所述负载传输期望的电量，在不导通状态中，该可控导通设 备被控制为基本不向该负载传输电量，该第一可控导通设备被安置为当该第 一可控导通设备处于导通状态时，流经所述负载的电流在所述第一负载端和第二负载端之间流动；在所述第一负载端和第三负载端之间电耦合第二可控导通设备，该第二 可控导通设备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该第二可控导通 设备被控制为向所述负载传输期望的电量，在不导通状态中，该第二可控导 通设备被控制为基本不向该负载传输电量，该第二可控导通设备被安置为当 该第一可控导通设备处于导通状态时，流经所述负载的电流在所述第一负载端和第三负载端之间流动；在导通状态和不导通状态之间控制所述第一和第二可控导通设备。
81、 根据权利要求80所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 感测与所述第二负载端有关的第一电特性；以及 感测与所述第三负载端有关的第二电特性；其中控制所述第一和第二可控导通设备的步骤包括根据感测到的第一 电特性和感测到的第二电特性来控制该第一和第二可控导通设备。
82、 根据权利要求81所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 将第一感测设备以并联电连接与所述第一可控导通设备相耦合以用于感测所述第一电特性；以及将第二感测设备以并联电连接与所述第二可控导通设备相耦合以用于 感测所述第二电特性。
83、 根据权利要求82所述的方法，其中所述第一感测设备包括以串联 电连接耦合在所述第一负载端和第二负载端之间的第一阻抗，且所述第二感 测设备包括以串联电连接耦合在所述第二负载端和第三负载端之间的第二 阻抗；其中控制所述第一和第二可控导通设备的步骤包括根据在所述第一阻抗两端产生的第一电压和在所述第二阻抗两端产生的第二电压来控制所述 第一和第二可控导通设备。
84、 根据权利要求82所述的方法，其中所述第一感测设备包括第一光 耦合器，该第一光耦合器具有以串联电连接耦合在所述第一负载端和第二负 载端之间的输入光电二极管；且所述第二感测设备包括第二光耦合器，该第 二光耦合器具有以串联电连接耦合在所述第二负载端和第三负载端之间的 输入光电二极管；其中控制所述第一和第二可控导通设备的步骤包括根据所述第一光耦 合器的输出和第二光耦合器的输出来控制所述第一和第二可控导通设备。
85、 根据权利要求81所述的方法，其中感测第一电特性的步骤包括 感测经过所述第二负载端的第一电流，且感测第二电特性的步骤包括感测经 过所述第三负载端的第二电流。
86、 根据权利要求81所述的方法，该方法进一步包括以下步骤发送消息，该消息包括表示所述第一和第二可控导通设备的状态、感测 到的第一电特性以及感测到的第二电特性的反馈信息。
87、 根据权利要求86所述的方法，其中发送所述消息的步骤包括通过 射频通信链路来发送该消息。
88、 根据权利要求86所述的方法，其中发送所述消息的步骤包括通过 有线通信链路来发送该消息。
89、 根据权利要求81所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 通过可视显示向所述调光器开关的用户提供反馈。
90、 根据权利要求89所述的方法，其中所述可视显示包括多个发光二 极管。
91、 根据权利要求81所述的方法，其中控制所述第一和第二可控导通 设备的步骤包括控制该第一和第二可控导通设备均不导通以基本不向所述 负载供电。
92、 根据权利要求80所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 接收包括控制信息的消息；其中控制所述第一和第二可控导通设备的步骤包括根据所述控制信息 来控制该第一和第二可控导通设备。
93、 根据权利要求92所述的方法，其中接收所述消息的步骤包括通过 红外通信链路来接收该消息。
94、 根据权利要求92所述的方法，射频通信链路来接收该消息。
95、 根据权利要求92所述的方法， 有线通信链路来接收该消息。
96、 根据权利要求80所述的方法， 包括双向半导体开关。其中接收所述消息的步骤包括通过其中接收所述消息的步骤包括通过其中所述第一和第二可控导通设备
97、 根据权利要求96所述的调光器开关，其中所述双向半导体开关包 括触发三极管。
98、 根据权利要求96所述的调光器开关，其中所述双向半导体幵关包 括两个反向串联连接的场效应晶体管。
99、 根据权利要求81所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 在存储器中存储代表所述第一和第二可控导通设备的状态、感测到的第一电特性以及感测到的第二电特性的状态信息。
100、 根据权利要求99所述的方法，该方法进一步包括以下步骤 在启动时从所述存储器中调用所述状态信息。
101、 根据权利要求80所述的方法，其中控制所述第一和第二可控导通 设备的步骤包括控制所述第一和第二可控导通设备以互补的方式导通，从而 当所述第一可控导通设备导通时，所述第二可控导通设备为不导通，且当该 第二可控导通设备导通时，该第一可控导通设备为不导通。
102、 根据权利要求80所述的方法，其中控制所述第一和第二可控导通设备的步骤进一步包括响应于所述调光器开关的执行器的操作来控制该第 一和第二可控导通设备。
103、 根据权利要求80所述的方法，其中所述负载包括照明负载，且控制所述第一和第二可控导通设备的步骤进一步包括控制该第一和第二可控导通设备的导通状态，从而控制所述照明负载的调光级别。
104、 根据权利要求80所述的方法，该方法进一步包括以下步骤-将电力供应从所述第一负载端通过第一二极管耦合到所述第二负载端，且从所述第一负载端通过第二二极管耦合到所述第三终端。
105、 一种用于从电源向负载供电的系统，该系统包括单刀双掷三向开关，包括第一固定触点、第二固定触点和用于耦合到电 源或负载的活动触点，该单刀双掷三向开关具有第一状态和第二状态，在第 一状态中，该活动触点与所述第一固定触点接触，且在第二状态中，该活动触点与所述第二固定触点接触；以及 调光器开关，包括第一负载端，用于耦合到所述电源或负载中未与所述单刀双掷三向开关相耦合的一者；第二负载端，耦合到所述单刀双掷三向开关的第一固定触点； 第三负载端，耦合到所述单刀双掷三向开关的第二固定触点； 第一可控导通设备，该第一可控导通设备电耦合为当所述第一可控导通设备处于导通状态时，期望的电量被传输给所述负载，且当所述第一可控导通设备处于不导通状态时，基本没有电量被传输给所述负载；电耦合到所述第一可控导通设备的控制器，且该控制器用于控制该 第一可控导通设备；以及以并联电连接耦合到所述第一可控导通设备的电力供应，且该电力供应用于向所述控制器供电；其中当所述单刀双掷三向开关处于第一状态时，所述控制器被操作为控 制所述第一可控导通设备，从而当该第一可控导通设备处于导通状态时，流向所述负载的电流经过所述第二负载端；以及其中当所述单刀双掷三向开关处于第二状态时，所述控制器被操作为控 制所述第一可控导通设备，从而当该第一可控导通设备处于导通状态时，流 向所述负载的电流经过所述第三负载端。
106、 根据权利要求105所述的系统，其中所述第一可控导通设备电耦 合在所述第一负载端和第二负载端之间，从而当该第一可控导通设备处于导 通状态时，流向所述负载的电流在所述第一负载端和第二负载端之间流动；其中所述调光器开关进一步包括第二可控导通设备，该第二可控导通设 备具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，所述第二可控导通设备被控 制为向所述负载传输期望的电量，且在不导通状态中，所述第二可控导通设 备被控制为基本不向该负载传输电量，该第二可控导通设备电耦合在所述第 一负载端和第三负载端之间，从而当所述第二可控导通设备处于导通状态 时，流向所述负载的电流在所述第一负载端和第三负载端之间流动。
107、 根据权利要求106所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 电耦合到所述第二负载端的第一感测设备，且该第一感测设备用于感测与该第二负载端有关的第一电特性；以及电耦合到所述第三负载端的第二感测设备，该第二感测设备用于感测与所述第三负载端有关的第二电特性；其中所述控制器被用于响应于第一感测设备的输出根据第一电特性以 及响应于第二感测设备的输出根据第二电特性来控制所述可控导通设备。
108、 根据权利要求107所述的系统，其中所述控制器用于响应于所述第一和第二感测设备的输出来确定所述单刀双掷三向开关是处于第一状态 还是处于第二状态。
109、 根据权利要求108所述的系统，其中调光器开关进一步包括连接 至控制器的存储器。
110、 根据权利要求109所述的系统，其中所述控制器用于在所述存储 器中存储代表所述第一和第二可控导通设备的状态和所述单刀双掷三向开 关的状态的状态信息。
111、 根据权利要求110所述的系统，其中所述控制器用于在启动时从 所述存储器中调用所述状态信息。
112、 根据权利要求108所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 通信电路，该通信电路用于发送消息，该消息包括代表所述第一和第二可控 导通设备的状态和所述单刀双掷三向幵关的状态的反馈信息。
113、 根据权利要求108所述的系统，其中所述负载包括照明负载，且 所述调光器开关进一步包括可视显示，该可视显示用于向该调光器开关的用 户提供表示所述照明负载的调光级别的反馈信息，该反馈信息取决于所述第 一和第二可控导通设备的状态和所述单刀双掷三向开关的状态。
114、 根据权利要求107所述的系统，其中所述控制器用于当所述负载 没有被供电时，控制所述第一和第二可控导通设备均为不导通。
115、 根据权利要求106所述的系统，其中所述第一和第二可控导通设 备包括双向半导体开关。
116、 根据权利要求106所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 通信电路，该通信电路用于接收包括控制信息的消息；以及其中所述控制器用于根据所述控制信息来控制所述第一和第二可控导 通设备。
117、 根据权利要求106所述的系统，其中所述控制器用于控制所述第 一和第二可控导通设备以互补的方式导通，从而当该第一可控导通设备导通 时，该第二可控导通设备为不导通，且当该第二可控导通设备导通时，该第 一可控导通设备为不导通。
118、 根据权利要求105所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 与所述第二负载端和第三负载端中的至少一者电耦合的感测设备，该感测设 备用于感测与该感测设备相耦合的负载端有关的电特性；其中所述第一可控导通设备被安置为当该第一可控导通设备处于导通 状态时，流向所述负载的电流在所述第一负载端与第二负载端之间流动或在 所述第一负载端与第三负载端之间流动。
119、 根据权利要求118所述的系统，其中所述控制器用于响应于所述 感测设备的输出来确定所述单刀双掷三向开关是处于第一状态还是处于第 二状态。
120、 根据权利要求119所述的系统，其中所述感测设备包括电流感测 设备。
121、 根据权利要求120所述的系统，其中所述电流感测设备包括电流 变压器。
122、 根据权利要求119所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 耦合到所述控制器的存储器。
123、 根据权利要求122所述的系统，其中所述控制器用于在所述存储 器中存储表示所述第一可控导通设备的状态和所述单刀双掷三向开关的状 态的状态信息。
124、 根据权利要求123所述的系统，其中所述控制器用于在启动时从 所述存储器中调用所述状态信息。
125、 根据权利要求119所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 通信电路，该通信电路用于发送消息，该消息包括代表所述第一可控导通设 备的状态和所述单刀双掷三向开关的状态的反馈信息。
126、 根据权利要求119所述的系统，其中所述负载包括照明负载，且 所述调光器开关进一步包括可视显示，该可视显示用于向该调光器开关的用 户提供表示该照明负载的调光级别的反馈信息，该反馈信息取决于所述第一 可控导通设备的状态和所述单刀双掷三向开关的状态。
127、 根据权利要求118所述的系统，其中所述第一可控导通设备包括双向半导体开关。
128、 根据权利要求118所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括通信电路，该通信电路用于接收包括控制信息的消息；以及其中所述控制器用于根据所述控制信息来控制所述第一可控导通设备。
129、 根据权利要求105所述的系统，其中所述控制器包括微处理器。
130、 根据权利要求105所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 执行器；其中该执行器的操作使得所述控制器控制所述第一可控导通设备。
131、 根据权利要求105所述的系统，其中所述负载包括照明负载，且 所述控制器用于控制所述第一可控导通设备的导通状态，从而控制所述照明 负载的调光级别。
132、 根据权利要求105所述的系统，其中所述调光器开关的第一终端 耦合到所述电源，且所述单刀双掷三向开关的活动触点耦合到所述负载。
133、 根据权利要求105所述的系统，其中所述调光器开关的第一终端 耦合到所述负载，且所述单刀双掷三向开关的活动触点耦合到该电源。
134、 一种用于从电源向负载供电的系统，该系统包括 第一单刀双掷三向开关，包括第一固定触点、第二固定触点和用于耦合到所述电源的第一活动触点，该第一单刀双掷三向开关具有第一状态和第二 状态，在第一状态中，该第一活动触点与所述第一固定触点接触，且在第二状态中，该第一活动触点与所述第二固定触点接触；第二单刀双掷三向开关，包括第三固定触点、第四固定触点和用于耦合 到所述负载的第二活动触点，该第二单刀双掷三向开关具有第三状态和第四 状态，在第三状态中，该第二活动触点与所述第三固定触点接触，在第四状态中，该第二活动触点与所述第四固定触点接触；以及调光器开关，包括第一负载端，该第一负载端耦合到所述第一单刀双掷三向开关的第一固定触点；第二负载端，该第二负载端耦合到所述第一单刀 双掷三向开关的第二固定触点；第三负载端，该第三负载端耦合到所述第二 单刀双掷三向开关的第三固定触点，以及第四负载端，该第四负载端耦合到 所述第二单刀双掷三向开关的第四固定触点；其中所述调光器开关用于控制传输给所述负载的电力。
135、根据权利要求134所述的系统，其中所述调光器开关进一步包括 可控导通设备，具有导通状态和不导通状态，在导通状态中，该可控导 通设备被控制为向所述负载传输期望的电量，且在不导通状态中，该可控导 通设备被控制为基本不向该负载传输电量；该可控导通设备被安置为当该可 控导通设备处于导通状态时，流向所述负载的电流在所述第一负载端和第二 负载端两者中的一者与所述第三负载端和第四负载端两者中的一者之间流 动；电耦合到所述第一负载端和第二负载端中的至少一者的第一感测设备， 该第一感测设备用于感测与该第一感测设备耦合的负载端有关的第一电特 性；电耦合到所述第三负载端和第四负载端中的至少一者的第二感测设备， 该第二感测设备用于感测与该第二感测设备耦合的负载端有关的第二电特 性；以及电耦合到所述可控导通设备的控制器，且该控制器用于响应于所述第一 感测设备的输出和所述第二感测设备的输出来控制该可控导通设备。
136、根据权利要求135所述的系统，其中所述控制器用于响应于所述 第一感测设备的输出来确定所述第一单刀双掷三向开关是处于第一状态还 是处于第二状态，并响应于所述第二感测设备的输出来确定所述第二单刀双 掷三向开关是处于第三状态还是处于第四状态。
全文摘要
一种用于从AC电压源来控制照明负载的智能调光器开关，该智能调光器开关可以替代三向或四向照明控制系统中的任何开关。该智能调光器开关可以连接在其他位置上具有标准三向开关的三向系统的线路侧或负载侧。并且，该调光器开关可以替代四向系统中的四向开关，并可操作为与两个标准三向开关相耦合。该调光器开关包括一个或两个半导体开关，该半导体开关用于控制所连接的照明负载的亮度。该调光器开关优选为包括感测电路，该感测电路用于在该调光器的终端上检测电特性(即，电压或电流)以确定所连接的三向开关或四向开关的状态。该调光器开关优选为响应于系统中任何其他开关的转换或该调光器开关的开关按钮的操作来控制所述半导体开关的状态。
文档编号H05B37/02GK101496449SQ200680029084
公开日2009年7月29日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者C·罗根, D·莫塞布鲁克, J·基吉, J·施特菲, S·德特默 申请人:路创电子公司