电路及制造和使用方法

专利名称：电路及制造和使用方法
技术领域：
泛言之，本发明为照明控制领域。更特别地，本发明涉及电压控制负 载中心，用于控制施加给HID灯的电压。所述电压控制负载中心包括多个模块 变压器电路，^控制施加给HID灯或一组这种灯的电压。另外，本发明涉及 这样一种模块电压控制变压器电路，以及制造和使用电压控制负载中心和模块 变压器电路的方法。
2. 相关技术本发明在现有技术~~美国专利4,431，948(于1984年2月14日授权) 和美国专利5,528,110、 5，508589和5,623,186 i^ft行改进，这些披露在此以参考 的方式并入本文中，以达到完整披露和理解本发明所必须的程度。戶舰'948专利t臓了一种用于HID照明的控审iJ器，通过禾,串联至一 开关的自动变压器实现选择性斷氏应用电压。所述自动变压器绕组的第一部分 介于输入端与输出端之间，且附加绕组部分介于输出端和交流电流源的公共或 中性端之间。绕组的第一部分指的是自动变压器的串联绕组，且绕组的第二部 分指的是自动变压器的公共绕组。开关(例如，可以实施为继电器)与公共绕 组串联连接，由此当继电器处于其开状态时，在公共绕组内无电流流动，且输 出电压实质上和输入电压相同。另一方面，根据所述'948专利，当继电器的开划虫点闭合时，允许电 流在公共绕组内流动，且自动变压器执行其正常功能，输出电压相对于f俞入电 压减小了。然而，戶腿'948专利具有重大缺点，这在上面所确定的三个后续专 利中被指出。在上面所确定的三个后续专利中，为了取消自动变压器中产生的谐波以及无意造成的热效应，提供了一种创新的具有补偿线圈的自动变压器。这种
创新的自动舰器避免了'948专利的缺陷。然而，对用于控制HDD照明技术的 进一步改进是可能的。因此，为了实现M^功率消耗，需要提供一种用于控制 HID照明的^S装置和方法。所有现有的已知的电压控制变压器电路都为了特殊应用而设计，且根 据这些应用制定规格。因此，用于MD照明的这种电压控制顿器的每一7她 用或安装都或多或少是一种定制设计和定制(亦即面向应用)安装。然而，理想的是如何发挥电压控制HID照明的优势，并禾,这禾中照明 实现能源节省，广泛地应用于公众。由此，具有用于MD照明的、可以方便的 规格(亦即方便的瓦特数)模剁七的电压控制变压器电路将会是一种优点。另外，使樹共给多个这种模i刺七电压控制变压器电路的用于HID照明 的电压控制负载中心布置成方便连接至已有或新安装的HID照明单元，将会是 一禾中优点。

发明内容
鉴于相关技术的缺陷，本发明的目标为减少或消除至少是这些缺陷其
中之一。特别地，本发明的目标为提供一种模块化电压控制变压器电路。
本发明的另一目标在于掛共一种用于HID照明的电压控制负载中心，
其考虑了多个这种模块化电压控制变压器电路的安装，以及至HID单元的便捷连接。相应地，本发明的一特定i^实施例提供一种模谢七电压控制变压器电路。本发明的另一特定优选实施例提供一种包含多个*莫块化电压控制变 压器电路的电压控制负载中心。另外，本发明掛共一种禾佣一模i刺七电压控制^E器电路控制施力瞎 HID灯的运行电压的创造性方法。通过考虑本发明的特定^^例示性实施例的以下披露，接合附图，能 够对本发明的这些和其它目标与优点理解的更加充分。


图1 Jtf共一电压控制负载中心的外部透视图，其包括多个用于HID照
8明的模±刺七电压控制，器电路；图2衛共一种图1中所示的电压控审晚载中心的正视图，戶腿负载中 心的门打开了 (部分破开以供说明方便)，以显示置于此负载中心中的多个模土央
化电压控制^E器电路；图3为所述模块化电压控制^ffi器电路的简单示意图；图4和5分别为根据本发明的模i刺七电压控审'^E器电路的侦舰图和
正视图；图6提供一如图2-6所示的模i央化电压控制变压器电路的分解透视图。
具体实施例方式结合参考图1和图2， 一电压控制负载中心10包括一f^^户性金属盒或 外壳12。此盒12—般安装在墙上(在图中未示出)，具有多个连接至那里的电 线管14 (每个都包裹电线)。所述盒12包含后部12a，具有外围壁(亦即，顶、 底和侧壁)，每个都fflil数字12b指示，以及后部壁12c (最好见图2)。盖子12d (或盒12的前壁)铰接连接或可移动连接至后部12a。在图2中，所示盖12d为 铰接打开(为了方便说明部分破开)。如图2所示，所述盒12包围一容积，参 考为数字16。收纳于盒12中，在容积16内，为多个模i央化电压控制变压器电 路(MVCTC)的阵列18，每个单独由数字20所指示。由于^MVCTC基本 相同，描述这些电路的其中一个对描述所有这些电路己足够。如图2中所示， 这些MVCTC通过线管14连接至itA盒中的线。如同将要进-一步j^辨畢的一样， 每个MVCTC20包含一终端条，这些线中的某一条连接至终端条，鉴于后续的 描述将会得到更好的理解。图3掛共电路的简化示意图，该电路由供电线(亦即，来自交流电力 线)结合一个MVCTC20，并结合一负载，该负载最^3^—高强度放电(HID) 灯(或一组这种HID灯)。见图3，可知所述线路电压接收自两根线，由数字22 和24所指示(22作为线，且24作为公共)。为了证实对于电压控制负载中心 IO的初步理解，现在注意图3，显示线22连接至变压器28的初级(亦即串联) 绕组26的一侧。此^E器绕组26的另外H则连接至一HID照明单元，M表 示负载的字母'L"指示。所述HD照明单元L的另一节点连接至另一根线24。 由此，无论何时线电压加载于线22和24，戶/MHID照明单元L都能接收电压。 然而，MD照明单元L所接收的电压3131^作MVCTC20来控制，尤其是通过操作舰器28来控制。可看出图3中所示的MVCTC20包括一单极、双摆^(SPDT)开关30，
其具有一连接至戶;M绕组26的另一侧和照明单元L的公共节点。该SPDT开关 30包括一常开(NO)节点，其连接至线22和初级绕组26的第一端。樹姐也， SPDT开关30包括一常闭(NC)节点，其连接至变压器28的次级(亦即并联) 绕组32的一端。次级绕组32的另一^^接至线24，和负载L的另一侧。
由此，相关领域的普通技术人员将认识到，当SPDT开关30 (其雌 为一继电器)没有加压，且NC节点闭合时，变压器28执行传统自动M器的 功能，^(专送降低的电压至照明单元L。反过来，当SPDT开关(继电器)30 的NC节点闭合时，继电器30从线22为绕组32的第一端^f共电力。绕组26 和32为磁耦合(亦即，这在变压器中是常见的)，且绕组32布置成补偿或阻止 或斷氐(反繊)横跨在绕组26上的电压。因此，负载L接收至U小于施加到 线22和24上的电压。另一方面，当该继电器30的NO触点闭合时，该继电器 短接初级绕组26，但将来自线22的全部电压传送至照明单元L。当继电器28 或30的NC触点闭合，传送至照明单元L的斷氐的电压将会是线电压的一个比 例，该比率通常根据绕组32的匝数与线圈26和线圈32的总匝数的比。并且， 重要的是，由于如图3所示的电路配置，使得从施加至照明单元L的满电压， 到至施加至该照明单元L的降低电压的转换发生时，流至照明单元的电流没有 中断。由此，不存在HID照明单元L熄灭的可能性，明啪是由于电流的临时中 断也不会熄灭。在HID照明单元L准备动作后电压降低期间，电流流动是持续 不断的。现在，为了Jif共HID照明单元L的满电压启动，伴随着满电压运行时 一个足够长的准备动作间隔，以确保当电压等级为维，提行而降低时，照明单 元L保持发光，最f^地，使用"HH十时装置，并编程或选择以提供一足够长 准备动作间隔，使得HID照明单元(亦即，负载L)将会ii到维持^it，从而 当加载运行电压降低时，该单元不会熄灭。该时间间隔可以为一变量，取决于 例如所需的电压下降(和节能)的程度，以及HID灯安装位置的环境纟仏度等因 素。现联合考虑图4-6，可见模块化电压控制变压器电路(MVCTC) 20包括一ffl40，其从前视一般为矩形或正方形，在侧视图中为u形。戶; 座
40包括一个一般为矩形的后板部分42，其确定安装孔42a，通过该安装孔 MVCTC20能够被固定到盒12的后壁12a上和在空间16中。 一连接腿部分44 自此后板部分42向前伸展，以承载前板部分46。协作地，后板部分42、连接 器腿部分44和前板部分46共同定义了凹进处48 (在图6中最清楚显示)。 一环 形或螺管形变压器组件50收纳入该凹进处50。此组件包括一变压器芯和具有中 心S5各52a的绕组52、多个弓践54以及一安装组件，在图6中由数字56所概 括指示。观察图6，可见安装组件56包括后垫子元件56a (其为塑料，是绝缘 的)，介于后板部分42和变压器52之间。如在图6中最清楚显示，后板部分42 限定了一中心定位螺纹孔42b，该孔42b收纳一螺栓56b以收纳垫子元件56a。 接下来，变压器芯52收纳在螺栓56b上方，接着另一垫子元件56c (其也是塑 料，是绝缘的)、波纹清洗装置56d以及螺栓56e将这些元件定位在合适的位置。 可见，戶腿波纹衞蝶置56d包括一中心圆锥分支56d'，其规格大小可收纳进 入环形ffi器52的中心通路52a。如在图6中最清楚显示，但在图4和图5中 也可见，折述前板部分46限^X寸准螺纹孔42b的中心定位开口46a，并且通过 42b能轻易抵达螺母54e，以实现将变压器52安装在凹进处48中。由此，所述 变压器52通过后板部分42支撑，但收纳进入凹进处48，由此引线54能够轻易 抵达前板部分46。如图4-6所示，来自变压器52的这些弓践沿着前板部分46的边缘排 列，且在那儿固定至前板部分46上设置的连接器带60上。该连接器带60，以 及也设置在前板部分46上的第二连接器带62，提供电线至MVCTC20的连接， 参考图2概括说明和描述。用于MVCTC20的控制线路也设在前板部分46的前 面，通过数字64表示。该控制线路64包括一继电器66，其提供图3所描述的 SPDT开关30。也就是说，该继电器66包括一组常开(NO)，和一组常闭(NC) 触点，它们如上戶;M方式操作以改变提供自M接至MVCTC20的负载的电压。 在电路板68上的前板部分46也设置有用于控制继电器66操作的计时电路70。 也就是说，当向MVCTC20供电时，戶腿计时电路70布置成开始倒计时时间间 隔，并由此在电源打开后，操作全线电压(folllinevoltage)的负载(亦即，连接至 MVCTC20的HID灯) 一确定的时间间隔。由此，戶7MHID灯将会启动，并在此确定的时间间隔内于全线电压运行，确保当利用MVCTC20降低其施加电压 时，灯足够热而不会熄灭。在此时间间隔之后，戶脱MVCTC20操作继电器66， 导致施加在HID灯上的电压斷氐至一个低于全线电压的等级。这样没有导致从 戶皿HID灯发出的光减弱或仅仅可接受范围内较小地减弱，而且导致明显的节 能。因此，当连接至MVCTC20的HID照明单元开始处于全线电压，且随
之提供一段时间的全线电压运行，期间所述照明单元从周围温度中变热以达到 足以在斷氐电压等级也维持运行的温度，所述计时电路70导通确定时间间隔的 下降沿。选择所述时间间隔，使得照明单元足够热以在斷氐的电压下维持运行。
鉴于以上所述，本发明明显不限于上面所描述、描绘和披露的 例 示性实施例的准确细节。相反地，本发明希望仅通过其精神和附加的权利要求 的范围来限制，并希望X寸等同物的全面认同。
权利要求
1.一种用于控制施加给HID照明单元的运行电压等级的模块化电压控制变压器电路，所述模块化电压控制变压器电路的特征在于，一支撑变压器的底座，且所述底座也支撑一承载有一SPDT开关的面板，SPDT开关处于第一位置时连接全线电压至所述HID照明单元用于开启所述照明单元，且所述SPDT开关在第二位置连接一低于全线电压的电压至所述HID照明单元以维持所述照明单元的运行，且所述面板上设置有一计时电路，其经过一确定全线电压操作的启动时间间隔后，实现所述SPDT开关从第一位置到第二位置的转换。
2. 根据权利要求1的模±刺七电压控制 器电路，其中戶腿电路的特 征在于 一自动变压器，具有包括第一和第二端的初级绕组，和具有相应第一 和第二端的次级绕组；所述初级绕组在其第一端连接至戶;M ac线的一侧，且其第二端连接至戶;M负载设备的一侧；一 spdt开关，其第一开关触点连接至所述初级绕组的戶;M第一端，和其公共触点连接至所述负载设备，由此当所述第一开划虫点和所述公共触点相连 接时，戶舰初级绕组被短接，且戶腿负载设織收全线电压-，戶腿spdt开关包J链接至戶腿次级绕组的第一端的第二开划虫点，^j3;f 述次级绕组的第二端连接至所述ac线的另一端和所述负载设备的另一侧，由 此当所述第二开关触点和所述公共触点连接时，所述初级和次级绕组串接横跨 在所述交流线上，JJ3腿负载设織收斷氐的电压。
3. 根据权利要求1的控制设备，其中，戶M计时电路包括一间隔装置， 用于导致戶诚spdt开关在施加线电压给戶脱控帝股备和负载一个时间间隔后， 从连接所述公共触点至所述第一开^M点，转换至连接所述公共触点至所述第 二开关触点。
4. 根据权利要求3的控制设备，其中，戶脱间隔装置包括一倒计时计 时器。
5. 根据权利要求4的控帝股备，其中，戶脱间隔装置根据戶腿倒计时 计时器所决定的值，在施加所述线电压至所述控制设备和负载，以及降低施加 给戶，负载的电压之间，执行一确定时间的间隔。
6. 用于控制施加给多个HID灯的运行电压的电压控制负载中心，所述电压控制负载中心包括多个根据权利要求1的模±刺七电压控制^]1器电路。
7. 根据权利要求1的模i^f七电压控制鄉器电路，其中，戶脱电足斜寺 征在于一底座，其从前视一般为矩形或正方形，在侧视图中为U形；所述底座包 括一个一般为矩形的后板部分，其确定安装孔，通过该安装 L所述模块化电压 控制变压器电路能够确保在外壳内；所述底座进一步包括一连接腿部分，其向 前伸展以承载前板部分；由后板部分、连接器腿部分和前板部分共同定义的一凹进处，其收纳包括 变压器芯和绕组的^E器组件。
8. 根据权利要求7模i央化电压控制变压器电路，进一步包括 一安装组件，其具有后垫子元件，该后垫子元件为塑料和绝缘的的，且介于后板部分和 器之间；所述后板部分限定了中心定位螺纹 L以及由该孔收纳的一螺栓，用以收纳 垫子元件；所述变压器芯M31戶诚螺栓被收纳，禾口另一垫子元件，其也是塑料的和绝缘的，且^A爿;M变压器中间；一波纹清洗器元件和一螺母，该螺母将所述另一垫子元件、所述变压器和 戶万述后垫子元件固定到所述后板部分上。
9. 根据权利要求7的模树七电压控制变压器电路，进一步包括来自变压器 的弓l线沿着戶皿前板部分的ii^彖排列；设置在所述前板部分上的连接器带；也设置在戶;M前板部分上的第二连接器带；一用于模±央化电压控制变压器电路的控制线路，设置在所述前板部分上， 包括一继电器，其m提供包括一组常开(NO)，和一组常闭(NC)触点，且 这些触点相反操作的戶舰SPDT开关，来改变提供给戶脱HID照明单元的电压；一控制戶腿SPDT继电器运行的计时电路；由此当电力供给该模块化电压控制变压器电路时，开启倒计时间隔，从而HID灯开启且运行于全线电压一确定的时间间隔；且经 [:时间间隔后，模块化电压控制^E器电足射喿作所述SPDT继电器以M^、施加给HID灯的电压至一 低于全线电压的等级。
10. —种禾lj用一模谢七电压控带^ffi器电路来控伟鹏加给hd灯的运行电 压的方法，包括下列步骤提供一模i央化电压控制变压器电路，以及利用所述模块化电压控制变压器电路实现施加给hid灯的电压在全线电压和低于全线电压的电压等级之间的切换。
11. 根据权禾腰求10的方法，进一步包括步骤掛共一电压控制负载中心，其包括一收纳延伸自一线电源的电导线的傲户性外壳，以及包括多个hid灯的 负载；在戶脱电压控制负载中心内设置多个模±央化电压控制 器电路，每个独 自连接延伸自戶诚线电源的电导线，且每一个也连接至一个或多个x寸应的hid 灯。
12. 权利要求ll的方法，其中所述多个模i央化电压控制变压器电路中的每 一个实质上相同。
13. —用于hid照明单元的模i刺七照明控制设备，戶舰模i刺七照明控制特 征在于适合安装于保护性电外壳内的底座，所述底座装有自动变压器，固定至戶;f^底座，具有包括第一和第二端的初级绕组，和具有相应第一和第二端的次级绕组；初级绕组在其第一端连接至ac电源，且在 其第二纟l^接至hid照明单元的一侧；spdt开关，固定至所述底座，具有连接至戶;M初级绕组的所述第一端的第一开划虫点，和连接至所述hid照明单元的一侦啲公共触点，由此当所述第 一开关触点和戶舰公共触点相连接时，戶舰初级绕组被短接，且戶腿hid照明 单元接收全线电压；戶/M spdt开关包 ,接至所述次级绕组的第一端的第二开^M点，且所述次级绕组的第二立l^接至戶/M ac电源和至戶;M hid照明单元的另一侧，由此当戶腿第二开关触点和户腿公共触点连接时，戶腿初级和次级绕组跨戶腿ac 电源串接，所述hid照明单元接收到降低的电压；从而，戶7f^模i夹化照明控制单元不需要中断至hid照明单元的电流，^f共 戶，hd照明单元以全线电压或降低的线电压。
14. 根据权利要求13的用于hid照明单元的模块化照明控制设备，其中 在所述底座上还固定有一倒计时计时器，且所述倒计时计时器自电力施加给所述模剁七照明控制设备开始倒计时一段确定时间间隔，实5^服spdt开关的切换，M^樹共给hd照明单元的运行电压，由此当戶;M倒计时计时器到达所述的确定时间间隔的终点，并实Jl^f述spdt开关的切换以M^、提供给hid照 明单元的运行电压时，戶腿md照明单元将达到高于周围足够高的^t，以维 持在降低的运行电压下的放电运行。
15. 提供一模i^f七照明控制设备用于控制多个hid照明单元的方法，戶， 方、 ^括以下步骤禾佣数个模谢七照明控制变压器单元，針都l尉户性封于一电外壳内； 对于戶腿的数个模i刺七照明控制变压器单元的每个，都掛共一底座；利用每个戶; M底座，将一x寸应的自动变压器固定至戶，底座，提供具有初级绕组和次级绕组的所述自动变压器，初级绕组具有第一和第二端，和次级绕 组具有对应第一和第二端；连接初级绕组的第一端至ac电源的一侧，且连接其第二端S)(寸应hid照 明单元的一侧；提供所述数个模块化电压控制变压器单元中的每一个一对应的spdt开 关，其固定至对应的底座，j蝶一开关触点连接至戶舰初级绕组的戶脱第一端， 和公共触点连接至戶; W"应hid照明单元的一端，由此当所述第一开^M点和 戶腿公共触点相连接时，戶诚初级绕组被短接，且戶舰hid照明单元接收全线 电压；为所述spdt开关^f共第二开关触点，第二开^M点连接至戶;M次级绕组的第一端，且戶腿次级绕组的第二纟驢接至戶欣ac电源和至戶;M)(寸应hid照 明单元的另一侧，由此当所述第二开关触点和所述公共触点连接时，所述初级 和次级绕组串接横跨在戶脱ac电源上，且戶;mx寸应md照明单元接收到斷氐 的电压；借此，所述模i央化照明控制单元不需要中断至hid照明单元的电流，提供 戶腿hid照明单元以全线电压或降低的线电压，且在戶腿电外壳内的戶脱数个 模i刺七电压控制变压器单元控制多个hid照明单元。
16. 权利要求15的方法，进一步包括步骤提供纟^^戶;M模谢七电压控制变压器单元一相应的固定于戶腿底座上的倒计时计数器，且所述倒计时计时 器自电力施加给所述模i央化照明控制设备开始倒计时一段确定时间间隔，实现戶腿SPDT开关的切换，M^提供给HID照明单元的运行电压，由此当戶脱倒 计时计时器至魅戶，的确定时间间隔的终点，并实m^;M SPDT开关的切换以 ^^、提供给HD照明单元的运行电压时，戶腿HID照明单元将达到高于周围足 够高的》鹏，以维持在斷氐的运行电压下的放电运行。
全文摘要
一电压控制负载中心(10)包括多个模块化电压控制变压器电路(20)，其连接于电源线(22)和负载(L)之间，负载包括一个或多个高强度放电(HID)灯。灯启动于全线电压，经过一段足够长的运行间隔，以确保所述灯已达到一维持温度后，降低施加给灯的运行电压，实现相当大的节能，且不会或仅仅可接受范围内较小地降低灯的发光。由于电压控制变压器电路(20)为模块化，电压控制负载中心(10)适合于多种不同需求，能够方便、快捷、经济地制造和安装，而不需要传统需求的定制(亦即，面向应用)的变压器设计和制作，而传统的需求耗时又费力。
文档编号H01H7/00GK101496122SQ200780009715
公开日2009年7月29日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年3月21日
发明者J·M·阿奇德金 申请人:活动Es照明控制公司