專利名稱：功率限制方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率限制方法和設備，且特定來說涉及用于限制燈具消耗的功率的方 法和設備。
背景技術(shù)：
自從將電力作為功率源引入建筑物和其它環(huán)境開始，燈具就基本上一直在使用。 現(xiàn)代燈具通常包含至少一個光源(例如，白熾燈或熒光燈)和一外殼，所述外殼支撐和/或 封閉光源且將其連接到電功率源(例如，通過燈插座和布線)。燈具可附接到天花板、墻壁 或建筑物結(jié)構(gòu)的其它部分，且還可與其它電力供電組件組合。舉例來說，燈具與風扇器具 (例如，吊扇)的組合常用于提供風扇/燈組合器具。通常，燈具在其在正常、安全和/或另外合意的操作條件下可承受的電流量和/或 溫度方面具有一些限制(例如，由于其結(jié)構(gòu)或設計)。舉例來說，許多燈具經(jīng)設計以安全地 承受在連接到120伏功率源的一個或一個以上60瓦燈泡的操作期間通常產(chǎn)生的電流和溫 度。此安全操作限制(也稱為額定值)通常標記在燈具上以告知用戶。然而，無論是有意地(例如，為了獲得更多的光)還是因疏忽而無意地，通?？赡?安裝操作可引起燈具中發(fā)生高于額定的電流和/或溫度的光源(例如，代替60瓦額定燈泡 的75瓦燈泡)。具有比其額定處置的光源大的光源的燈具的此操作可導致異常、不安全或 另外不合意的狀況，其可造成操作損失和例如由于過量的熱、煙和/或火而對燈具和周圍 環(huán)境的顯著損害。迄今為止許多裝置已用以限制到達包含燈具和鎮(zhèn)流器在內(nèi)的負載的電流。舉 例來說，熱敏電阻(thermister)已用作傳感器以在流過其的電流超過預先選擇的水平 的情況下觸發(fā)電子切斷開關(guān)。還已經(jīng)如此使用正溫度系數(shù)開關(guān)(positive temperature coefficientswitch)或PTC。還已使用三端雙向可控硅開關(guān)(triac)和繼電器。然而這些 裝置和電路通常需要其自身的功率源且消耗功率。這種情況可用PTC開關(guān)來避免，但僅要 以產(chǎn)生顯著熱量為代價。這些電路對于其通常起到的被動作用來說成本也是相對較高的。當然會在用于燈具的建筑物電路中使用例如熔絲和斷路器等電路中斷器。燈具本 身還可連同復位按鈕一起而使用所述裝置。然而這些裝置的操作會完全熄滅可能產(chǎn)生危險 情形的燈。當燈具處于高位時，如在天花板燈或帶有燈的吊扇的情況下，復位按鈕的手動操 作將常常需要能使用活梯。因此可見需要一種在燈具中有意或疏忽地使用高于額定的光源時在不熄滅燈具 的情況下控制燈具的功率消耗以避免損壞或操作的完全損失的設備和方法。本發(fā)明主要是 針對提供此設備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，功率限制設備包括絕熱外殼，其具有延伸穿過所述外殼 以連接到AC功率源的輸入導體，和延伸穿過所述外殼以連接到例如具有預先選擇的最大 功率額定值的燈等電負載的輸出導體。熱響應開關(guān)安裝在所述外殼內(nèi)，且通過具有相對低 電阻的串聯(lián)電阻器而連接于所述輸入導體與輸出導體之間。具有相對高電阻的并聯(lián)電阻器 與所述開關(guān)并聯(lián)安裝在所述外殼內(nèi)。二極管通過輔助線路連接到所述輸入導體和所述輸出 導體。在操作中，如果所述負載超過其最大功率額定值，那么由通過串聯(lián)電阻器的高電 流產(chǎn)生的熱量致使所述外殼內(nèi)的溫度上升到致使所述溫度響應開關(guān)斷開且進而使具有相 對高電阻的所述并聯(lián)電阻器與所述串聯(lián)電阻器串聯(lián)進而減少但不終止通過所述負載的電 流的水平。必要時可無需包含輔助線路，而單單用電阻器的選定值來確保燈具不會消耗過 量功率，同時消耗足夠功率以確保燈具確實輻射光。在本發(fā)明的另一優(yōu)選形式中，提供一種用于防止因在燈具中使用具有超過針對燈 具選擇的安全額定值的功率額定值的燈而產(chǎn)生的可能危險的狀況的發(fā)生的方法，其中所述 燈具的亮度不必實質(zhì)性下降到具有或低于所述選定安全功率額定值的燈可產(chǎn)生的亮度以 下。根據(jù)所述方法，通過限流器將AC電功率傳導到所述燈具，所述限流器具有與具有相對 低電阻的電阻器串聯(lián)且與具有相對高電阻的電阻器并聯(lián)連接的熱響應開關(guān)，所述開關(guān)和電 阻器經(jīng)熱連接。同時通過輔助限流器將AC電功率傳導到所述燈具的燈，在所述熱響應開關(guān) 激活后，所述輔助限流器即刻減少但并不阻止流到所述燈的電流。


圖1是以優(yōu)選形式體現(xiàn)本發(fā)明的原理且可在實踐本發(fā)明方法的優(yōu)選形式時使用 的功率限制設備的示意圖。圖2是以另一優(yōu)選形式體現(xiàn)本發(fā)明的原理且還可在實踐本發(fā)明方法的另一優(yōu)選 形式時使用的功率限制設備的示意圖。
具體實施例方式接著參見圖式，圖1中展示負載L，其可為可通過本發(fā)明的功率限制設備連接到AC 功率源的燈具的一個或一個以上白熾燈。功率限制設備包含絕熱殼體C，輸入引線或?qū)w IC和輸出引線或?qū)wOC延伸穿過所述殼體C。輸入導體IC通過雙金屬熱響應開關(guān)B和串 聯(lián)電阻器S連接到殼體C內(nèi)的輸出導體0C。并聯(lián)電阻器P連接在開關(guān)兩端，即與其并聯(lián)。 并聯(lián)開關(guān)具有遠遠超過串聯(lián)電阻器的電阻值的電阻值。在開關(guān)和電阻器全部在殼體C內(nèi)的 情況下，開關(guān)和電阻器熱連接。旁路導體BC通過用以提供輔助限流器的二極管Dl連接到 優(yōu)選在殼體C外部的輸入導體IC和輸出導體0C，如圖所示。在正常使用時，AC電流基于全波周期流過開關(guān)B和串聯(lián)電阻器S。電流還基于半 波周期流過二極管D1。然而，如果負載L被切換成具有過量功率額定值(即，具有過量瓦 數(shù))的另一負載，那么這會導致通過串聯(lián)電阻器S的電流實質(zhì)性增加，這會產(chǎn)生實質(zhì)性較多 的熱量。當溫度響應開關(guān)B的溫度到達其跳閘溫度(trip temperature)時，其斷開。開關(guān)B的斷開使并聯(lián)電阻器P在線路上，并聯(lián)電阻器P之前由處于閉合位置的開關(guān)短接。由于電阻器P具有相對高的值，所以通過負載的電流實質(zhì)性下降。然而電流仍流 過電阻器P，因為電流一直以半波形式流過二極管D1。開關(guān)B的跳閘斷開因此將通過負載 的電流減少約一半。然而在殼體C內(nèi)仍產(chǎn)生的熱量防止開關(guān)B重新閉合且來回循環(huán)。同樣，負載L可為白熾燈泡，如具有鎢絲的燈泡或吊扇器具的燈具組件中的一組 燈泡。燈或組合的燈可具有100瓦的額定值。當使用具有100瓦或100瓦以下的組合功率 額定值的燈泡時，器具按設計以安全方式發(fā)光。然而，如果使用具有顯著較高瓦數(shù)(比如 200瓦)的燈泡，那么可能會出現(xiàn)危險狀況。在此情況下，串聯(lián)電阻器S發(fā)射的熱量將增加， 進而使殼體C內(nèi)的溫度和溫度響應開關(guān)B的溫度升高到其觸發(fā)溫度。作為響應，開關(guān)B斷 開，進而使電阻器P處于線路上與電阻器S串聯(lián)，開關(guān)P先前已由閉合的開關(guān)B短接。這又 減少通過負載L的電流。負載可實際上返回到其所設計針對的100瓦水平而不是產(chǎn)生200 瓦。在任何情況下來自燈泡的光均將不會熄滅，因為電流將持續(xù)流過燈泡，盡管是以降低的 水平。以此方式，將避免至少可能因使用高于額定的燈泡而導致的危險狀況，同時也不會因 所有燈的突然熄滅而產(chǎn)生可能危險的狀況。雖然旁路導體和二極管的使用是優(yōu)選的，但只 要使用具有選定燈具額定值的適當值的電阻器，旁路導體和二極管的使用便不是必要的。圖2中展示本發(fā)明的另一實施例。此處的設備與圖1中所示的設備相同，但是添 加了連接到輸出引線或?qū)wOC的另一二極管D2。當負載汲取比殼體C的功率限制設備及 其內(nèi)部電路的額定值高的電流時，此實施例是優(yōu)選的。舉例來說，在其全負載額定值為4安 培的情況下，將雙金屬開關(guān)設定為在3安培下斷開，但燈負載為5安培。在此情形下，顯然 無法使用功率限制器。然而如果包含二極管D2則準許此情況。此處，二極管D2以與二極管Dl的極性相反的極性連接到輸出引線?；蛘咂淇蛇B 接到輸入引線。通過殼體C內(nèi)的電路的電流被減半，進而準許其使用。因此對于5安培的 負載額定值，2. 5安培將通常流過殼體C及其內(nèi)部電路，且2. 5安培流過二極管D 1。如果 以7安培的過量燈負載作為替代，那么3. 5安培將流過殼體C且3. 5安培流過二極管D1。 開關(guān)B將在3安培下斷開且通過燈的電流將大部分僅通過二極管D1，但較小的電流將持續(xù) 流過殼體C，其足以維持開關(guān)B斷開。實例一燈負載額定值為140瓦且使用140瓦燈。功率源120VAC串聯(lián)電阻器S :0. 4歐并聯(lián)電阻器P :2 歐開關(guān)B觸發(fā)溫度120攝氏度負載140瓦此處，通過串聯(lián)電阻器S和負載(燈)的電流是140/120或1.167安培。電阻器 S兩端的電壓降是1. 167x0. 4 = 0. 466伏。串聯(lián)電阻器S中在殼體C中產(chǎn)生熱量時的功率 損失為0. M瓦。這不足以觸發(fā)開關(guān)。實例二燈負載額定為140瓦，但使用200瓦燈泡。功率源120VAC
串聯(lián)電阻器S :0. 4歐并聯(lián)電阻器P :2 歐開關(guān)B觸發(fā)溫度120攝氏度負載200瓦此處，通過串聯(lián)電阻器S的電流是200/120或1. 67安培。串聯(lián)電阻器S兩端的電 壓降是1.67x 0.4或0.668伏。串聯(lián)電阻器S中在殼體C內(nèi)產(chǎn)生熱量時的功率損失是1. 11 瓦。這加上因高于額定的燈產(chǎn)生的增加的熱量所產(chǎn)生的雙金屬開關(guān)B周圍的環(huán)境溫度增加 足以使開關(guān)的溫度升高到高于其120攝氏度的觸發(fā)溫度。因此開關(guān)B斷開，這使并聯(lián)電阻 器P與燈負載L 一起處于線路上。電流減少到25K/120或0. 0048安培，其足以使燈持續(xù)產(chǎn) 生光。在開關(guān)斷開情況下2 歐并聯(lián)電阻器P中的功率損失為0.57瓦。其產(chǎn)生的熱量足 以保持開關(guān)斷開，直到其通過使燈斷開而復位為止。殼體C可具有單部件袋狀外殼(bag housing)，其在其末端由樹脂封閉以使開關(guān)B 防霉，以用于例如高濕度和污濁等不利環(huán)境中。也可使用未密封的型式或板條型式。對于 吊扇，由德國立米特有限公司(Limitor GmbH)制造的未密封TO型號已證明可以可靠地操 作。在所述環(huán)境中其無需密封。對燈(負載L)的通電和斷電可由常規(guī)的壁裝開關(guān)單獨地或在燈與風扇一起使用 的情況下隨著風扇接通或斷開的切換來控制?；蛘?，可將三位置開關(guān)用于燈，其中一個位置 是斷電，第二位置用于僅通過由殼體C及其內(nèi)部電路提供的功率限制器電路對燈的操作， 且第三位置添加具有二極管Dl的輔助線路。因此可見現(xiàn)在提供一種設備和方法，用于在有意地或無意地使用高于額定的燈時 限制例如燈等負載消耗的功率。重要的特征在于此高于額定的燈仍可發(fā)光，進而避免因無 法預期的黑暗而突然出現(xiàn)可能危險的情形，同時避免了過量發(fā)熱的另一可能危險的情形。 這是以最少的功率限制電路和費用來實現(xiàn)的，鑒于功率限制器對燈的操作來說本質(zhì)上并非 必要的事實，最少的功率限制電路和費用是另一重要特征。應了解，剛才描述的實施例僅用以用本發(fā)明的優(yōu)選形式說明本發(fā)明的原理。當然 可在不脫離如所附權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對其做出添加和刪 除以及其它修改。
權(quán)利要求
1.一種功率限制設備，其包括絕熱外殼，其具有延伸穿過所述外殼的適于與AC功率 源連接的輸入導體，和延伸穿過所述外殼的適于連接到燈的輸出連接器；熱響應開關(guān)，其安 裝在所述外殼內(nèi)，通過具有相對低電阻的串聯(lián)電阻器而以可切換方式連接所述輸入連接器 與所述輸出連接器；具有相對高電阻的并聯(lián)電阻器，其與所述開關(guān)并聯(lián)安裝在所述外殼內(nèi)； 以及旁路導體，其通過二極管連接到所述輸入導體和所述輸出導體，借此如果所述燈在使 用時超過其最大功率額定值，那么所述外殼內(nèi)的溫度可上升到足以致使所述溫度響應開關(guān) 斷開且進而使所述并聯(lián)電阻器與所述串聯(lián)電阻器串聯(lián)而減少但不終止通過所述燈的電流 的水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率限制設備，其中所述熱響應開關(guān)是雙金屬的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率限制設備，其中所述二極管位于所述外殼的外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率限制設備，其進一步包括連接到所述輸出導體或所述輸 入導體的第二二極管，其中所述第二二極管的極性相對于所述二極管的極性相反。
5.一種功率限制設備，其用于將燈具的功率限制于大體上所述燈具的功率額定值的功 率以避免因使用具有超過所述燈具功率額定值的功率額定值的燈而發(fā)生的危險情形的產(chǎn) 生，且其中所述設備包括絕熱外殼，其具有延伸穿過所述外殼的適于與AC功率源連接的 輸入導體，和延伸穿過所述外殼的適于連接到燈的輸出連接器；熱響應開關(guān)，其安裝在所述 外殼內(nèi)，通過具有相對低電阻的串聯(lián)電阻器而以可切換方式連接所述輸入連接器與所述輸 出導體；以及具有相對高電阻的并聯(lián)電阻器，其與所述開關(guān)并聯(lián)安裝在所述外殼內(nèi)，借此如 果所述燈在使用時超過其最大功率額定值，那么所述外殼的溫度可上升到足以致使所述溫 度響應開關(guān)斷開且進而使所述并聯(lián)電阻器與所述串聯(lián)電阻器串聯(lián)而減少但不終止通過所 述燈的電流的水平，因此避免危險情形的產(chǎn)生，同時仍通過使用高于額定的燈而確保持續(xù) 發(fā)光。
6.一種防止因使用具有超過針對正使用的燈具預先選擇的安全額定值的功率額定值 的燈而產(chǎn)生的危險狀況的出現(xiàn)的方法，其中所述燈具的亮度不會實質(zhì)性下降到具有所述選 定安全額定值或以下的燈可產(chǎn)生的亮度以下，且其中所述方法包括通過限流器將AC電功 率傳導到所述燈具，所述限流器具有與具有相對低電阻的電阻器串聯(lián)且與具有相對高值的 電阻器并聯(lián)連接的熱響應開關(guān)，同時通過輔助限流器將AC電功率傳導到所述燈具的燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述熱響應開關(guān)與具有相對低電阻的所述電阻 器熱連接的情況下通過所述限流器傳導電功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在所述熱響應開關(guān)與具有相對高電阻的所述電阻 器熱連接的情況下通過所述限流器傳導AC電功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中通過充當所述輔助限流器的二極管將AC電功率同 時傳導到所述燈具的燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中通過所述限流器和具有與所述輔助限流器二極 管的極性相反的極性的另一二極管將AC功率傳導到所述燈具的燈。
11.一種限制通過具有最大AC功率額定值的燈具中的燈的電流的方法，且其中所述方 法包括通過熱響應開關(guān)和具有相對低電阻的電阻器將電流傳遞到所述燈，所述熱響應開 關(guān)具有電連接在其兩端且與其熱連接的具有相對高電阻的電阻器；以及同時通過與所述熱 響應開關(guān)并聯(lián)安裝的輔助導體和二極管傳導電流，借此如果在所述燈具中使用具有超過所述最大燈具額定值的功率額定值的燈，那么所述熱響應開關(guān)跳間且使具有相對高電阻的所 述電阻器處于線路上與所述燈串聯(lián)，進而減少通過所述燈的電流。
12. —種限制通過具有最大AC功率額定值的燈具中的燈的電流以避免因使用具有超 過所述燈具的功率額定值的功率額定值的燈而出現(xiàn)的危險情形的產(chǎn)生同時確保所述燈持 續(xù)發(fā)射顯著的光的方法，且其中所述方法包括通過熱響應開關(guān)和具有相對低電阻的電阻 器將電流傳遞到所述燈，所述熱響應開關(guān)具有電連接在其兩端且與其熱連接的具有相對高 電阻的電阻器，所述并聯(lián)電阻在所述熱響應開關(guān)的斷開后即刻與所述串聯(lián)電阻器串聯(lián)連 接，使得過量功率的所述燈持續(xù)消耗功率但不會實質(zhì)性高于所述燈具額定值。
全文摘要
在燈具(L)中使用具有超過燈具的最大功率額定值的功率額定值的燈的情況下，使通過具有最大功率額定值的燈具的交流電電流減少而不終止。這是通過以下方式進行的使用與具有相對低電阻的電阻器(S)串聯(lián)且與具有相對高電阻的電阻器(P)并聯(lián)連接的熱響應開關(guān)(B)，所述開關(guān)和電阻器熱連接；且通過輔助線路同時將交流電傳遞到所述燈具，所述輔助線路具有使通過所述輔助線路的電流大體上減半的二極管(D1)。
文檔編號H05B41/36GK102076155SQ201010525509
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者維奈·梅赫塔 申請人:亨特風扇公司