CN101507357A - 具有分离式外壳的负载控制装置 - Google Patents

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CN101507357A CNA200780031518XA CN200780031518A CN101507357A CN 101507357 A CN101507357 A CN 101507357A CN A200780031518X A CNA200780031518X A CN A200780031518XA CN 200780031518 A CN200780031518 A CN 200780031518A CN 101507357 A CN101507357 A CN 101507357A
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Abstract

本发明提供一种负载控制装置，该负载控制装置用于接收具有第一幅度的第一控制信号，且产生具有第二幅度的第二控制信号。所述负载控制装置适应于安装在具有隔板的电暗线盒中。所述负载控制装置包括具有第一和第二外壳部分以及两个部分之间的间隙的分离式外壳。第一连接器设置在用于接收第一控制信号的开口中，而第二连接器设置在用于提供第二控制信号的第二部分的开口中。当负载控制装置安装在电暗线盒中时分离式外壳的间隙容纳隔板，使得第一控制信号与第二控制信号电隔离。因此，负载控制装置在安装在电暗线盒中时符合国家电气规程的要求。

Description

具有分离式外壳的负载控制装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2006年7月7日提交的在先美国专利申请序列号No.11/483374并要求其优先权，其全部内容并入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及一种负载控制装置，其用于控制从交流(AC)源输送到电负载的功率量。特别地，本发明涉及一种负载控制装置，其用于接收具有第一幅度的第一控制信号，并用于产生具有基本上大于第一幅度的第二幅度的第二控制信号。
背景技术
传统的壁上安装的负载控制装置安装到标准的电暗线盒(electricalwallbox)上，且耦合在交流(AC)电源(典型地，50或60Hz线电压AC干线)和电负载之间。标准负载控制装置(诸如调光器和发动机速度控制装置)使用串联耦合在电源和照明负载之间的一个或多个半导体开关(诸如三端双向可控硅开关元件或场效应晶体管(FET))来控制输送给负载的功率，从而控制照明负载的强度或发动机的速度。调光器利用相位控制调光技术使半导体开关对于各线路半周期的一部分为导通的，以向照明负载提供电力；并使半导体开关对于线路半周期的另一部分为不导通的，从而使电源与负载断开连接。
通常，壁上安装的负载控制装置耦合到用于发送和接收数字控制信号的数字通信链路。例如，由本发明的受让人制造的GRAFIK Eye @ ControlUnit包括用于控制多个照明负载的多个调光电路，且其经由低电压数字通信链路耦合到远程控制壁站(wallstation)。GRAFIK Eye Control Unit用于响应于从远程控制壁站接收的数字控制信号来控制多个照明负载中的每一个。在于1995年7月4日公布的、标题为“PROGRAMMABLE LIGHING CONTROLSYSTEM WITH NORMALIZED DIMMING FOR DIFFERENT LIGHT SOURCES”的共同受让美国专利No.5430356中非常详细地描述了GRAFIK Eye ControlUnit，该美国专利的全部公开内容在此引入以供参考。
国家电气规程(NEC)提供了电子设备和布线的安全安装指南。国家电气规程(2005年版本)定义“2级”电路为“2级电源的负载侧和连接的设备之间的布线系统的部分”。通常，2级AC电路受限于42.4伏特峰值和100VA。通常，2级直流(DC)电路受限于60伏特和100VA。例如，2级电路包括恒温器，防盗(burglary)和安全系统，对用于局域网的电脑进行互连的电缆(对绞电缆或同轴电缆)，以及能量受限的语音系统、内部通信系统和音响系统。典型地，将耦合到照明控制装置(例如，GRAFIK EyeControl Unit)的低电压数字通信链路分类为2级电路。
国家电气规程(2005年版本)的第725.55条规定除了如下情况之外可以不将2级电路设置在与电光和电源布线导体相同的外壳中：必须连接到使用2级电路的设备，并使电光和电源布线在物理上最小分隔开6mm(0.250”)或在150伏特或更小电压下操作至接地，并利用合适级别的3级电缆适当地安装2级电路。由于在美国典型的电负载和典型的负载控制装置是在120VRMS下操作的，所以GRAFIK Eye Control Unit可以耦合到120-VRMS电源和2级数字通信链路二者，可以安装在电暗线盒中，并且仍然满足国家电气规程。
然而，许多电负载(例如电子镇流器)需要较高的电压来操作，例如277VRMS。根据国家电气规程，GRAFIK Eye Control Unit不能耦合到277VRMS电源和2级数字通信链路二者，并且不能安装在单个电暗线盒中。因此，需要一种负载控制装置，其响应于数字控制信号来控制277-VAC镇流器，其中负载控制装置能够安装在单个暗线盒中，使得安装符合国家电气规程的要求。
发明内容
根据本发明的第一实施例，安装在具有隔板的电暗线盒中的负载控制装置包括电路、第一连接器、第二连接器和分离式外壳。所述电路用于接收具有第一幅度的第一电压并接收具有基本上大于第一幅度的第二幅度的第二电压。所述第一连接器用于接收第一电压，而第二连接器用于接收第二电压。所述分离式外壳具有第一和第二外壳部分以及所述第一和第二外壳部分之间的间隙。当负载控制装置安装在暗线盒中时，所述间隙用于容纳电暗线盒的隔板。第一连接器设置在第一外壳部分的第一开口中，而第二连接器设置在第二外壳部分的第二开口中。优选地，负载控制装置进一步包括用于将负载控制装置安装到暗线盒的支撑板，以及具有在其上安装的电路、第一连接器和第二连接器的印刷电路板，其中分离式外壳和印刷电路板连接到支撑板，使得印刷电路板包含在分离式外壳和支撑板之间。此外，印刷电路板优选地安装到支撑板，使得当负载控制装置安装在暗线盒中时印刷电路板从外部设置到电暗线盒。
根据本发明的第二实施例，用于控制输送给电负载的功率量的负载控制装置包括：支撑板，其适于将负载控制装置安装到具有隔板的电暗线盒；外壳，其适于安装在具有隔板的电暗线盒中；以及电路，其封装在支撑板和外壳之间。所述电路用于耦合具有第一幅度的第一电压并耦合具有基本上大于第一幅度的第二幅度的第二电压。第一和第二电压分别通过外壳中的第一和第二开口而穿过负载控制装置。第一和第二开口适于通过隔板而彼此电隔离。
根据本发明参考附图的下述描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是包含根据本发明的具有分离式外壳的负载控制装置的照明控制系统的简化方块图；
图2是图1的负载控制装置的简化方块图；
图3是具有隔板的双联(two-gang)暗线盒的透视图；
图4A是示出根据本发明的第一实施例的分离式外壳的第一和第二部分的图1的负载控制装置的后透视图；
图4B是示出图4A的负载控制装置的底透视图，其中分离式外壳的第二部分被去除；
图4C是图4A的负载控制装置的底视图，其中分离式外壳的两个部分均被去除；
图5A是示出根据本发明的第二优选实施例的分离式外壳的第一和第二部分的负载控制装置的后透视图；
图5B是示出分离式外壳的第一和第二部分的图5A的负载控制装置的底透视图；
图5C是示出图5A的负载控制装置的底透视图，其中分离式外壳的两个部分均被去除；
图5D是图5A的负载控制装置的底视图，其中分离式外壳的两个部分均被去除。
具体实施方式
当结合附图阅读时，前述发明内容以及优选实施例的以下详细说明将得到更好的理解。为了说明本发明的目的，附图中示出当前优选的实施例，其中附图的几个视图，类似的附图标记表示类似的部件，然而，应该理解，本发明不限于所公开的特定方法和手段。
图1是包含根据本发明的负载控制装置12的照明控制系统10的简化方块图。负载控制装置12耦合到低电压通信链路14(即2级通信链路)和277-VAC电源18(即电光和电源布线)。远程控制装置15也耦合到通信链路14且用于经由通信链路将数字控制信号发送给负载控制装置12。例如，如本领域众所周知的，通信链路14可包括两导线数字可寻址照明接口(DALI)通信链路。由供电装置16对通信链路14供电。负载控制装置12在第一和第二数据端子D1、D2处接收通信链路14的两条导线。
负载控制装置12也分别在热端子H和中性端子N处从277-VAC电源18接收热连接和中性连接。负载控制装置12用于响应于通信链路14上所接收的数字控制信号而在调光热输出端子DH处向277-VAC镇流器20提供277-VAC调光热信号。负载控制装置12进一步在切换热输出端子SH处提供277-VAC切换热信号。响应于277-VAC调光热信号，镇流器20控制荧光灯22的亮度。因此，用户控制远程控制装置15的亮度调节器(未示出)，从而调节荧光灯22的亮度。
图2是根据本发明的负载控制装置12的简化方框图。负载控制装置12包括第一电路部分24A和第二电路部分24B。第一电路部分24A包含第一连接器26A，该第一连接器26A在数据端子D1、D2处耦合到通信链路14。第二电路部分24B包含第二连接器26B，该第二连接器26B用于在热端子H和中性端子N处接收277-VAC电源18的热和中性连接。第二连接器也在调光热输出端子DH处提供277-VAC调光热信号，且在切换热输出端子SH处提供277-VAC切换热信号。供电装置32耦合在277-VAC电源18的热和中性连接之间，用于产生对控制器34供电的直流(DC)电压VCC。
控制器34用于断开和闭合机械开关，例如继电器36，其耦合在热端子H和切换热输出端子SH之间。而且，控制器34用于控制相位控制电路38，该相位控制电路38耦合在切换热输出端子SH和调光热输出端子DH之间。控制器34优选控制相位控制电路38的半导体开关(未示出)的导通时间，以产生277-VAC调光热信号。
光耦合器40将来自通信链路14的数字控制信号耦合到通信电路41，使得第一电路部分24A与第二电路部分24B电隔离。通信电路41用于在适当的电压电平向控制器34提供数字控制信号，其中所述控制器34即指在供电装置32的DC电压VCC和电路公共端之间所标记出的器件。控制器34用于：响应于经由通信链路14接收的数字控制信号，通过277-VAC切换热信号来打开和关闭荧光灯22，并通过277-VAC调光热信号来控制荧光灯的亮度。
或者，通信链路14可包括四导线通信链路，例如，RS-485通信链路。相应地，第一连接器26A将具有四个端子，用以连接四导线RS-485通信链路。关于RS-485通信链路，四导线包括共用导体，电源电压导体以及两数据导体(用于传输数字控制信号)。在单个集成电路(IC)(例如，由MaximIntegrated Products制造的部件号MAX1480B)上，可以实现光耦合器40和通信电路41。
由于根据国家电气规程2级通信链路14和277-VAC电源18的布线可以不设置在相同的暗线盒中，所以负载控制装置12适于安装在分离式暗线盒中，例如图3的双联暗线盒42，该双联暗线盒42具有将暗线盒42分成两个部分42A、42B的隔板44。隔板在暗线盒的部分42A、42B之间提供电隔离。通常，这样的暗线盒42的隔板44是可拆装的。本发明的负载控制装置12安装在双联暗线盒42中，其中第一连接器26A在隔板44的一侧，而第二连接器26B在隔板44的另一侧。注意，本发明的负载控制装置12也可以设计成安装在三联或较大的暗线盒中。
图4A-4C示出根据本发明的第一实施例的负载控制装置12。图4A是示出分离式外壳50的第一和第二部分50A、50B的负载控制装置12的后透视图。图4B是示出负载控制装置12的底透视图，其中分离式外壳50的第二部分50B被去除。图4C是负载控制装置12的底视图，其中分离式外壳50的两个部分50A、50B均被去除。
外壳的第一和第二部分50A、50B中分别封装了第一和第二印刷电路板(PCB)52A、52B。第一连接器26A安装在第一PCB 52A上，而第二连接器26B安装在第二PCB 52B上。在分离式外壳50的第一和第二部分50A、50B的开口54A、54B中设置第一和第二连接器26A、26B。第一和第二电路部分24A、24B安装在第一和第二PCB 52A、52B上，使得第一和第二电路部分分隔开足够的距离以保持两个电路部分之间的电隔离。第一和第二PCB 52A、52B经由PCB通信链路(例如，带状电缆55)连接。或者，PCB通信链路可以实现为红外(IR)通信链路或射频(RF)通信链路。
分离式外壳50的第一和第二部分50A、50B以及第一和第二PCB 52A、52B安装到支撑板56上。当负载控制装置安装在电暗线盒中时，支撑板56用作负载控制装置12的面板。支撑板56也起散热件的作用，以耗散在相位控制电路38的半导体开关中产生的热。支撑板56包括多个翅片58以协助冷却支撑板。支撑板56包含安装孔60，用于容纳要被连接到暗线盒42的螺钉孔46的螺钉(未示出)。支撑板56还包含通道62，如图4C中所示，该通道62允许带状电缆55连接在第一和第二PCB 52A、52B之间。分离式外壳50的第一和第二部分50A、50B具有延伸部分64，该延伸部分64密封支撑板56的通道60且防止外部材料进入负载控制装置12的内部。
分离式外壳50的第一和第二部分50A、50B由间隙66间隔开。负载控制装置12安装在具有隔板44的双联暗线盒42中，使得隔板容纳在第一和第二部分之间的间隙66中。因此，第一和第二连接器26A、26B会由隔板44分隔开，从而通信链路14和277-VAC电源18的电压会适当地分隔开以满足国家电气规程。
图5A-5D示出了根据本发明的第二优选实施例的具有分离式外壳70的负载控制装置68。图5A是示出分离式外壳70的第一和第二部分70A、70B的负载控制装置68的后透视图，而图5B是底透视图。图5C是负载控制装置68的底透视图，而图5D是底视图，其中分离式外壳70的两个部分70A、70B均被去除。
负载控制装置68具有单个PCB 72，第一和第二电路部分24A、24B均安装在该单个PCB 72上。例如，第一和第二电路部分24A、24B分隔开0.060英寸的距离，且经由光耦合器40耦合在一起，使得第一和第二电路部分电隔离。第一和第二连接器76A、76B安装在PCB 72上，且包括与根据第一实施例的负载控制装置12的第一和第二连接器26A、26B相同的端子。第一连接器76A设置在分离式外壳70的第一部分70A的开口74A中，而第二连接器76B设置在第二部分70B的开口74B中。分离式外壳70包括附有第一和第二部分70A、70B的基座部分75。
经由附着支柱80，将PCB 72附着到支撑板78。将接地片82附着到支撑板78，以允许负载控制装置68连接到地。如同负载控制装置12一样，支撑板78起着半导体开关84(即相位控制电路38的半导体开关)的散热件的作用，所述半导体开关84热耦合到支撑板(如图5D所示)。支撑板78包括用于冷却支撑板的多个翅片86。面板88可拆装地附着到支撑板78的翅片86上，以提供负载控制装置68的改善的美学外观。
分离式外壳70的基座部分75覆盖PCB 72，使得PCB 72设置在电暗线盒(未示出)之外，其中负载控制装置68安装到所述电暗线盒(注意如图5D所示的壁的水平面)。基座部分75包括侧壁90，该侧壁90防止外部材料进入负载控制装置68的内部。基座部分75进一步包括安装孔92，该安装孔92与支撑板78中的相对应的安装孔94对准。安装孔92、94允许负载控制装置68安装到暗线盒42。
类似于第一实施例的负载控制装置12，第二实施例的负载控制装置86包括分离式外壳70的第一和第二部分70A、70B之间的间隙96。因此，负载控制装置86能够安装在具有隔板44的暗线盒42中，使得安装符合由国家电气规程规定的要求。
尽管已经参考用于响应于经由数字通信链路所接收的数字控制信号来控制277-VAC镇流器的负载控制装置描述了本发明，但是本发明能够应用到用于接收需要在电暗线盒中分隔开的两个电压的任何负载控制装置，从而例如满足诸如国家电气规程的电气标准。例如，负载控制装置能够用于响应于具有第一幅度的相位控制信号来控制镇流器，而不是经由通信链路接收数字控制信号。可将镇流器设定为在具有第二幅度的操作电压下操作，使得在第一和第二幅度处导体可不设置在相同外壳中。使用本发明的分离式外壳，负载控制装置能够安装在单个电暗线盒中以在第一幅度处接收第一相位控制信号且在第二幅度处产生第二相位控制信号，同时满足国家电气规程的要求。在于1989年6月10日公布的、标题为“POWER CONTROLCIRCUIT WITH PHASE CONTROLLED SIGNAL INPUT”的共同受让美国专利No.4797599中更详细地描述了这样的负载控制装置的电路(常常被称为“功率增幅器”)，该美国专利的全部公开内容在此引入以供参考。
尽管已经就本发明的特定实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说许多其它变型和修改以及其它使用会变得显而易见。因此，优选地，本发明不受限于本文的特定公开内容，而仅由所附权利要求书限定。

Claims (19)

1、一种安装在具有隔板的电暗线盒中的负载控制装置，该负载控制装置包括：
电路，其用于接收具有第一幅度的第一电压并接收具有基本上大于所述第一幅度的第二幅度的第二电压；
第一连接器，其用于接收所述第一电压；
第二连接器，其用于接收所述第二电压；以及
分离式外壳，其具有第一和第二外壳部分以及所述第一和第二外壳部分之间的间隙，所述间隙用于在所述负载控制装置安装在暗线盒中时容纳所述电暗线盒的所述隔板；
其中，所述第一连接器设置在所述第一外壳部分的第一开口中，而所述第二连接器设置在所述第二外壳部分的第二开口中。
2、根据权利要求1所述的负载控制装置，进一步包括：
第一和第二印刷电路板；
其中，所述电路包括第一和第二电路部分，所述第一电路部分和所述第一连接器安装在所述第一印刷电路板上，所述第二电路部分和所述第二连接器安装在所述第二印刷电路板上，所述第一和第二电路部分分别容纳在所述分离式外壳的所述第一和第二外壳部分中。
3、根据权利要求2所述的负载控制装置，进一步包括：
支撑板；
其中，所述第一外壳部分和所述第一印刷电路板连接到所述支撑板，使得所述第一印刷电路板包含在所述第一外壳部分和所述支撑板之间，而所述第二外壳部分和所述第二印刷电路板连接到所述支撑板，使得所述第二印刷电路板包含在所述第二外壳部分和所述支撑板之间。
4、根据权利要求3所述的负载控制装置，进一步包括：
通信链路，其用于将所述第一和第二电路部分彼此耦合。
5、根据权利要求4所述的负载控制装置，其中，所述支撑板进一步包括用于容纳所述通信链路的通道。
6、根据权利要求5所述的负载控制装置，其中，所述分离式外壳进一步包括延伸部分，该延伸部分适于装配到所述通道内以防止外部材料进入所述负载控制装置。
7、根据权利要求4所述的负载控制装置，其中，所述通信链路包括带状电缆。
8、根据权利要求4所述的负载控制装置，其中，所述通信链路包括红外通信链路。
9、根据权利要求4所述的负载控制装置，其中，所述通信链路包括RF通信链路。
10、根据权利要求3所述的负载控制装置，其中，所述第一和第二印刷电路板设置在所述电暗线盒内。
11、根据权利要求1所述的负载控制装置，进一步包括：
支撑板，其用于将所述负载控制装置安装到所述暗线盒；以及
印刷电路板，其具有安装于其上的所述电路、所述第一连接器和所述第二连接器；
其中，所述分离式外壳和所述印刷电路板连接到所述支撑板，使得所述印刷电路板包含在所述分离式外壳和所述支撑板之间。
12、根据权利要求11所述的负载控制装置，其中，所述印刷电路板安装到所述支撑板，使得所述印刷电路板从外部设置到所述电暗线盒。
13、根据权利要求11所述的负载控制装置，其中，所述分离式外壳进一步包括具有侧壁的基座部分，从而防止外部材料进入所述负载控制装置。
14、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中，所述电路用于在所述第一连接器处接收具有所述第一幅度的第一控制信号，并在所述第二连接器处产生具有所述第二幅度的第二控制信号。
15、根据权利要求14所述的负载控制装置，其中，所述第一控制信号包括120伏特的相位控制信号，而所述第二控制信号包括277伏特的相位控制信号。
16、根据权利要求14所述的负载控制装置，其中，所述第一连接器耦合到2级通信链路，而所述第二控制信号包括277伏特的相位控制信号。
17、根据权利要求14所述的负载控制装置，其中，所述负载控制装置用于控制277伏特的镇流器。
18、一种安装在具有隔板的电暗线盒中的负载控制装置，该负载控制装置包括：
支撑板，其用于将所述负载控制装置安装到所述暗线盒；
分离式外壳，其具有第一和第二外壳部分以及所述第一和第二外壳部分之间的间隙，所述间隙用于在所述负载控制装置安装在所述暗线盒中时容纳所述电暗线盒的所述隔板；
印刷电路板，其封装在所述支撑板和所述分离式外壳之间；
电路，其安装在所述印刷电路板上，所述电路用于接收具有第一幅度的第一电压并接收具有基本上大于所述第一幅度的第二幅度的第二电压；
第一连接器，其安装在所述印刷电路板上且用于接收所述第一电压，所述第一连接器设置在所述第一外壳部分的第一开口中；以及
第二连接器，其安装在所述印刷电路板上且用于接收所述第二电压，所述第二连接器设置在所述第二外壳部分的第二开口中；
其中，当所述负载控制装置安装在所述暗线盒中时，所述印刷电路板从外部设置到所述电暗线盒。
19、一种用于控制输送给电负载的功率量的负载控制装置，所述负载控制装置包括：
支撑板，其适于将所述负载控制装置安装到具有隔板的电暗线盒；
外壳，其适于安装在具有所述隔板的所述电暗线盒中；以及
电路，其封装在所述支撑板和所述外壳之间，所述电路用于耦合具有第一幅度的第一电压并耦合具有基本上大于所述第一幅度的第二幅度的第二电压；
其中，所述第一和第二电压分别通过所述外壳中的第一和第二开口而穿过所述负载控制装置，所述第一和第二开口适于通过所述隔板而彼此电隔离。
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