帶遠紅外發射機的調光器控制系統的製作方法

2023-05-30 22:40:01

專利名稱：帶遠紅外發射機的調光器控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及調光器控制系統，特別是涉及其中一主控與多個調光 器通信的調光器控制系統。
背景技術：
調光器被用來控制光亮度已變得越來越普及。調光器通常採用固 態器件如觸發三極體、矽控整流器、或場效應電晶體來改變所施加的 交流正弦電壓的相角。己知的調光器均響應於在調光器處所指示的、 輻射能形式的指令信號，通常在紅外線範圍內。紅外透射窗口或部分 允許指令信號到達嵌於調光器內的IR接收器。
IR響應調光器考慮了調光器控制系統，其中IR指令信號可從一 IR輻射源被"發射"以用於被多個調光器接收。使用紅外輻射進行 從一 IR源到多調光器的指令信號通信的調光器控制系統的一個實例 是賓夕法尼亞州的Coopersburg的路創電子公司出售的SPACER SYSTEM 。 SPACER SYSTEM 使用了具有視覺上清晰的後罩的主控，該 主控允許來自位於主控內的一 IR輻射源的指令信號被向外"發射" 而從主控進入嵌於主控內的單路調光器(wallbox)。該系統還包括 嵌於同一單路調光器中的多個調光器。每一調光器包括一視覺上清楚 的後罩及一內部IR接收器。每一調光器的IR接收器接收從主控發射進單路調光器的紅外指令信號。該系統還在美國專利申請序列號
09/220,632、公開號為6， 380, 696的專利中公開，該專利已轉讓給路 創電子公司。

發明內容
根據本發明的一方面，這裡提供了一種控制系統，該系統包括至 少一響應於輻射能形式的指令信號的電力負載控制器件。控制系統還 包括一用於產生輻射能形式的指令信號的發射機，指令信號用於為至 少一電力負載控制器件接收。發射機包括一對導電接線端以用於接收 電子信號形式的指令信號。發射機還包括兩組輻射能發生器，每一輻 射能發生器具有一用於連接到電子電路的電極。輻射能發生器被可操 作地連接在包含導電接線端的電子電路中，其中一組發生器的電極對 於另一組發生器的電極極性相反。輻射能發生器還被按兩組發生器相 互並聯連接的方式連接到電子電路。
根據本發明的另一方面，這裡提供了一種控制系統，該系統包括 至少一響應於輻射能形式的指令信號的電子控制器件及一產生輻射 能形式的指令信號的發射機。控制系統還包括一置於兩發射機之間的 輻射能偏轉器及至少一電力負載器件，以用於將至少一部分來自發射 機的輻射能偏轉到要求的方向。
根據本發明的另一方面，這裡提供了一種控制系統，該系統包括 至少一響應於輻射能形式的指令信號的電力負載控制器件及一發射 機，該發射機能夠響應於接收的電子信號發射輻射能形式的指令信 號。發射機通過導電線連接到主控，主控產生電子指令信號以用於經 導電線傳輸到發射機。主控包括至少一可為主控的用戶訪問的執行 器，以用於通過主控產生電子指令信號，主控還包括一輻射能接收器。 主控能夠響應於接收的輻射能信號產生電子指令信號，以將信號再傳 送給發射機。控制系統能夠阻止主控響應於接收的輻射能信號產生電 子信號，這樣，主控僅能產生響應於至少一執行器的使用的電子信號。
根據本發明的另一方面，這裡提供了一種控制系統，該系統包括 一具有至少一用於產生輻射能形式的指令信號的輻射能發生器的發射機及至少一響應於輻射能形式的指令信號的電力負載控制器件。電 力負載器件可透射發射機的輻射能並包括一罩部分。控制系統還包括 一支承發射機的託座，以用於連接發射機到電力負載控制器件。託座 將電力負載控制器件的罩部銜接到關於電力負載器件的至少一輻射 能發生器的位置。
根據本發明的另一方面，這裡提供了一種用於具有至少一 LED 激勵器的紅外發射機的電源。電源包括一電源電容器及一濾波器網 絡，濾波器網絡包括與電源電容器串聯連接的一濾波電容器及一濾波 電阻器。電源還包括一與濾波器網絡的電阻器並聯連接的二極體，以 提供濾波電容器與電源電容器之間的隔離。
附圖簡要說明


圖1為根據本發明的調光器控制系統的原理圖2為安裝到連接託座的、根據本發明的遠紅外發射機的立體
圖3為圖2的遠紅外發射機及連接託座的分解立體圖4為圖2的遠紅外發射機及連接託座靠近調光器後罩的立體
圖5為圖2的遠紅外發射機及連接託座銜接到調光器後罩的立體
圖6A為圖2的遠紅外發射機的外殼的立體圖6B為圖6A的外殼的底部平面圖6C為圖6A的外殼的側視圖6D為圖6B的外殼沿線A-A的剖視圖6E為圖6C的外殼沿線B-B的剖視圖6F為圖6A的外殼的端視圖7為根據本發明的遠紅外發射機的外殼及LED的俯視圖8為圖7的外殼及LED的側視圖9為圖7和圖8的其上具有記號的LED之一的側視圖；圖IO為根據本發明的遠紅外發射機的電原理圖11為用於根據本發明的遠紅外發射機的電源的電原理圖12為圖11的電路的簡化原理圖表示；
圖13為電源波形圖14為根據本發明的、設置用於在第一模式中工作的調光器控 制系統的原理圖15為根據本發明的、設置用於在第二模式中工作的調光器控
制系統的原理圖。
優選實施例的
具體實施例方式
參考附圖，這裡示出了根據本發明的調光器控制系統10，其中 同一附圖標記表示同一元件。控制系統10包括置於第一單路調光器 14內的、在圖1中示意性示出的主控12。有電電線和中線以公知的 方式將主控12連接到電源，如住所中的配電面板。
控制系統10還包括兩組分別置於分開的第二和第三單路調光器 18和20中的調光器16。如圖1所示，其中置有主控12的第一單路 調光器14與其中置有調光器16的第二和第三單路調光器18和20相 分離。每一調光器16能夠控制供應給電力負載的電流，例如，如光。
可用於本發明控制系統的適合的主控12及適合的調光器16的一 個實例在美國專利申請序列號為09/220,632、公開美國專利號為 6，380，696的專利中公開，該專利在此被併入以供參考。調光器的特 徵和運轉同樣在美國專利號為5， 248， 919及5， 909， 087的專利中被 描述，在此同樣將它們併入以供參考。每一調光器16包括一用於單 非閉鎖開關的大執行器。在大執行器的邊框內是一用於通過紅外接收 器接收紅外信號的紅外接收窗口 24，紅外接收器置於窗口 24的後面。 這樣的信號可來自手持遠程控制器。調光器16還包括一用於增加或 降低所連接的負載的光亮水平的用戶可調亮度執行器26。 LED陣列 28顯示包括關於所連接的負載的光亮水平的信息的信息。調光器能 夠記憶存儲預置的光亮水平，如與首選照明"景物"關聯的光亮水平。調光器均響應於由IR接收器接收到的紅外指令信號，以調整調光器 為存於調光器中的預置光亮水平。
主控12包括一 "開"執行器30、 一 "關"執行器32、四個預置 執行器34、 一亮度執行器36、 LED指示器38及在預置執行器34之 一中的IR接收窗口40。主控包括一執行不同功能的微處理器(未示 出)，那樣的功能如輸出控制信號到調光器，包括調整調光器為由調 光器存於存儲器中的預置光亮水平。
調光器控制系統10包括一對電導線，在此提及為傳導線42和 44，用於將來自第一單路調光器中的主控12的調光器控制信號傳送 到置於第二和第三單路調光器18和20中的調光器16，下面將對此 進行詳述。傳導線最好為最小值的第14號AWG。如圖1所見，傳導 線42、 44分別被拆分成分離的傳導線42A、 42B及44A、 44B，以用 於將來自主控12的控制信號傳送到在第二和第三單路調光器18、 20 中的分開的調光器組。
控制系統10包括一用於調光器16的每一單路調光器18、 20的 紅外(IR)發射機46。每一IR發射機46被連接到一對傳導線，或 42A、 44A或42B、 44B，以用於接收來自主控的調光器控制信號。如 圖1所示，每一 IR發射機46可拆裝地固緊到調光器16的後罩以將 IR發射機放置在一調光器後面的單路調光器中，下文中將對其進一 步描述。
參考圖2-9，這些圖更詳細的示出了與單路調光器18關聯的IR 發射機46的結構和操作。用於單路調光器20的IR發射機的結構和 操作類似於圖2-9所示的IR發射機。發射機46包括一視覺上清晰的 外殼48，該外殼48可透射可見光及IR光。用於形成視覺上清楚的 外殼48的合適的材料為來自General Electric的241R Lexar^樹脂。
IR發射機包括導電接線端50，每一導電接線端具有一對直立支 柱52，其用於延伸進入外殼48的傳導線42A和44A的導電引腳54 的接收。接線端50被支承在印製板56的上表面。發射機46包括四 個提供紅外輻射源的發光二極體(LED) 58A-58D，其中紅外輻射源是用於通過IR可透射的外殼48發射IR指令信號給IR接收器。如圖2 和圖3所見，LED58A-58D被安排成LED58A和58B、 LED58C和58D分 別位於延長的外殼48的相對端。電路上，LED被連接成如圖IO所示 的反並聯方式。這種安排為電極提供了不靈敏的接線，這將在下文中 詳細描述，其中在延長的外殼的每一相對端的LED58A-58D將發射IR 信號，不管哪一接線端50被用於連接各自的傳導線42A、 44A。
IR發射機還包括一連接託座60，其最好由導電材料如不鏽鋼製 成，以用於將IR發射機46固緊到一個調光器16。連接託座固緊發 射機46到調光器15，使得發射機鄰近調光器16的後罩62放置。後 罩62由視覺上清楚的材料製成，如製造發射機外殼48的Lexa，樹 脂材料，以慮及從發射機46發射至被後罩62包封的IR接收器的IR 信號通道。發射機46最好附著於調光器組的位於中央的調光器16， 以使IR信號容易傳送至調光器組的每一調光器16。
連接託座60包括一通常平坦的支承部分64，以用於支承印製板 56和外殼48。支承部分包括用於接收外殼48的用於可拆裝式連接外 殼48到連接託座60的突出68的槽66。連接託座還包括通常垂直延 伸至支承部分64的平面的定位夾70。如圖4和圖5所見，定位夾70 被調光器後罩62的邊牆72接收。定位夾的初步功能是使發射機46 對於調光器16而言是位於中央的，如圖5所見。
連接託座還包括為附著發射機46到調光器16提供主要手段的安 裝夾74。連接託座60還包括第二組具有U形形狀截面的安裝夾以形 成通道76。安裝夾74從相對於定位夾70的支承部分的延伸部分78 擴展。如圖5所見，安裝夾74接合一調光器16的磁軛80，使得磁 軛的端部82被接收在安裝夾74的通道76中。如圖5所見，由連接 託座60的定位夾70和安裝夾74提供的發射機46的連接和定位使外 殼鄰近後罩62。這種結構使通過後罩發射IR信號進入調光器16變 得容易。用於連接託座60的導電材料的使用為連接託座提供了將IR發射
機通過磁軛80接地到單路調光器的用途。這種結構不再需要單獨的 接地線提供單路調光器內的接地連接。
參考圖6A-6F，這些圖詳細示出了外殼48的結構。如圖6A和6D 所見，外殼包括一對位於其一側的圓形凹口 84，以為穿過外殼48的 傳導線42A、 44A提供通道。凹口沿外殼48的較低的邊緣設置易於將 外殼固緊到連接託座60，導線引腳54與接線端50的支柱接合。外 殼48還包括從外殼向下延伸的柱86，如圖6D所見。這些柱與印製 板56中提供的定位孔87 (參見圖3)接合。
柱86有兩個主要功能。它們用於在外殼48砰地扣進連接託座 60上的位置時臨時定位外殼48內的印製板56。柱86還用於防止安 裝到印製板56上的LED58A-58D撞擊外殼48。如圖6D所見，外殼包 括包圍每一柱86的肩部以保持LED58A-58D與外殼48的上部之間的 間隔。
外殼48還包括一橫越外殼延伸的中肋89。中肋89，與柱86的 肩部一道，用於在突出68與槽66接合時在外殼48和連接託座60之 間扣住印製板56。這避免了印製板56在外殼48內浮動。中肋89還 與柱86的肩部一道防止LED58A-58D撞擊外殼48。橫向延伸的中肋 89還用於對開外殼48從而在傳導線42A、 44A的引腳54之間提供另 外的電隔離。
如圖6A-6D和圖7、 8所見，外殼48包括一對從外殼的上部90 向內延伸的鋸齒部分88。每一鋸齒部分各自包括通常平坦的第一及 第二支柱92和94。如圖8所見，第一支柱92相對於上部90的角度 小於第二支柱的角度，使得第一支柱92長於第二支柱94。鋸齒部分 88被置於外殼上以使當外殼被固緊到印製板56時，LED58A-58D位於 第一支柱92之下，如圖7和8所見。
外殼48的鋸齒部分88的引入用以指引從LED58A-58D發射的IR 輻射。從發射機46發射的IR的方向還被LED58A-58D的結構進一步 增強。如圖9所示，其中LED58A被示出，LED的結構被做成可發射相對於印製板56的平面為向上指向的錐形IR輻射，其具有30度的 半角。由於IR錐形光束撞擊鋸齒部分88的第一支柱92， IR光的大 部分(約80%)被偏轉為平行於通過延長的外殼48的一相對端的印 制板56的平面。小部分IR光(約20%)則垂直通過第一支柱92。 按這種方式導向IR輻射使得在IR發射機被固緊在調光器組的中央位 置的調光器時，可很容易發射工R信號進入向外分布的調光器16。
轉到圖IO，其示出了 LED58A-58D的線路圖。如所示，二極體被 排列成相互並聯連接的兩組二極體。LED58A和58C形成第一組， LED58B和58D形成第二組。LED被連接在電路中使得第一組LED的極 性與第二組LED的極性相反。這種兩組LED的"反並聯"連接確保兩 組之一能運行從而產生紅外信號，不管接線端50的哪一端被連接至 各自的傳導線42A和44A。按這種方式，傳導線的連接被使得對極性 不敏感，從而使得不管所選擇的連接如何，IR信號將被導向出延長 的外殼的相對端。
參考圖11-13，本發明提供了用於IR發射機的改進電源系統。 如圖11所見，用於主控系統10的電源包括一電源電路100，該電路 包括一電源電容器102。從主控12延伸的傳導線42、 44相對於地將 為典型的120伏特。如圖11所示，用於激勵發射機46的LED58A-58D 所要求的電壓將由一獨立的13伏電源提供。該13伏電源用於供電 IR LED58A-58D、激勵5伏調節器104並提供使用於LED的激勵器106 工作的電流脈衝。
本發明提供了一種改進的濾波器108，如圖11中由點線包圍的 部分所示，用於運行LED激勵器106。參考圖12， 一濾波電阻器IIO 和電容器112包括於濾波器108中。電阻器/電容器(R-C)網絡的使 用是運行噪音電路如LED激勵器的傳統方式，其來自主電源電容器如 電容器102。然而，R-C網絡獨自不能保護主電源電容器不受到由LED 激勵器的運行而產生的劇烈電流尖峰信號。由R-C網絡提供的兩電容 器之間沒有隔離將導致電荷被從主電源電容器及濾波電容器弄走。結 果，主電源的性能被降級。本發明的改進的濾波器108包括一用於限制可被LED激勵器106 直接從主電源電容器102取走的電流量的二極體114。 二極體114被 放置為與電阻器110並聯連接。二極體的引入對R-C網絡的濾波性能 沒有任何影響。參見圖13，該圖表示了二極體的添加在電源線上的 效果。二極體114的引入用以限制可從主電源電容器102取走的電荷 量。如圖13所示，二極體114的引入用以降低出現在電源線上的電 壓尖峰。
現在參見圖14和15的原理圖，本發明調光器控制系統10提供 了在兩種運行模式之間的控制系統10的觸發。每一調光器16能夠通 過IR窗口 24從調光器的前面接收IR信號。每一調光器16還能夠通 過在調光器後面的單路調光器中的後罩26接收工R信號。如果同樣的 信號被主控12接收並由IR發射機46轉送至調光器16，這就會產生 由調光器接收的多IR信號之間"衝突"的可能性，該多IR信號分別 來自通過窗口 24 (例如，自手持遙控)的紅外信號的直接接收和信 號的間接接收。
參見圖14，這裡示出了運行的第一模式或"房間"模式。運行 的"房間"模式用於直接IR信號和間接IR信號可能衝突的情況。例 如，在包含主控12和調光器16的單路調光器被放置於同一房間時， 這種情況可出現。在房間模式中，主控12不能轉送由主控12接收的 IR信號(如來自手持遙控的信號)。儘管主控12被阻止轉送所接收 的IR信號，主控仍保持能夠響應於圖1中所示的主控12的執行器的 使用而直接發送IR信號到調光器16。
參見圖15，其示出了運行的第二模式或"套間"模式。該運行 模式在直接IR信號與間接重發的IR信號之間的衝突的可能性被限制 的情況下是有用的。例如，在物理障礙48如牆被放置在主控12的的 單路調光器和調光器16的單路調光器之間時，這種情況會出現。當 設為"套間"模式時，主控能夠通過發射機46發送IR指令信號給調 光器16，其或響應於主控12的執行器的使用、或響應於由主控接收 的IR信號。
權利要求
1、一種控制系統，包括至少一響應於輻射能形式的指令信號的電力負載控制器件；及用於產生輻射能形式的指令信號的發射機，指令信號用於為至少一電力負載控制器件接收，發射機包括一對導電接線端以用於接收電信號形式的指令信號，發射機還包括兩組輻射能發生器，每一組中的輻射能發生器相互串聯連接及每一組輻射能發生器具有用於連接到電子電路的電極，所述兩組輻射能發生器連接在包含導電接線端的電子電路中，所述兩組輻射能發生器連接到電子電路中使得所述兩組輻射能發生器相互並聯連接且一組輻射能發生器的電極與另一組輻射能發生器的電極極性相反。
2、 根據權利要求1所述的控制系統，其中每一輻射能發生器產 生紅外能量且其中發射機包括一適於包封紅外發生器的紅外可透射 的外殼。
3、 根據權利要求2所述的控制系統，其中紅外發生器為安裝在 確定了實質上平坦的表面上的LED,及其中所述外殼包括一對相對放 置的鋸齒部分，每一鋸齒部分按照至少一 LED鄰近於每一鋸齒部分安 置的方式位於外殼上。
4、 根據權利要求3所述的控制系統，其中每一鋸齒部分確定了 一實質上平坦的偏轉器部分，該偏轉器部分以相對於LED支承表面呈 一斜角而確定方向。
5、 根據權利要求4所述的控制系統，其中每一LED適於發射被 指引朝向外殼的各自的偏轉器部分的錐形IR輻射，及其中偏轉器部 分相對於LED支承表面而確定方向，使得大量來自錐形IR輻射的紅 外能量被偏轉為實質上平行於LED支承表面的方向。
6、 根據權利要求1所述的控制系統，其中至少一電力負載控制 器件為具有紅外可透射後罩的調光器，及其中發射機被安裝在連接託 座上，連接託座具有第一組夾，每一夾適於與調光器後罩的邊牆接合。
7、根據權利要求1所述的控制系統，其中連接託座包括第二組 適於與磁軛接合的夾，調光器後罩固緊到磁軛，連接託座是導電的以 幫助發射機通過磁軛進行接地連接。
全文摘要
一種帶遠紅外發射機的調光器控制系統包括一響應於輻射能的電力負載控制器件及一發射機。發射機包括兩組連接到電子電路的輻射能發生器，其中兩組的極性相反。一可透射外殼包括確定偏轉器相對於發生器支承表面為斜角方向的鋸齒部分。發射機(46)被固緊到用於連接到負載控制器件的後罩的託座(60)。控制系統還可包括一響應於執行器(30、32)或響應於輻射能信號而產生電子控制信號的主控(12)。控制系統能夠限制主控響應於執行器產生信號。一用於發射機的電源(100)包括一濾波器網絡(108)及與電阻器並聯連接的二極體，所述網絡具有與電源電容器(102)串聯連接的濾波電容器和電阻器。
文檔編號H05B39/08GK101453811SQ20081013479
公開日2009年6月10日 申請日期2002年8月2日 優先權日2001年8月3日
發明者克里斯多福·J.·薩爾韋斯特裡尼, 卡爾·W.·Ⅱ·戈梅斯, 埃利奧特·G.·Jr.·雅各比, 傑克遜·P.·格曼, 理察·D.·塞繆爾斯, 肖恩·L.·利克萊特 申請人:路創電子公司