一种灯具驱动器和安装方法与流程

1.本发明涉及灯具驱动器和安装该灯具驱动器的方法，更特别地，涉及一种具有壳体的led驱动器，该壳体能够插入并穿过标准布线接线盒中的开口，该接线盒可以用于改型或新安装。


背景技术：

2.从传统照明系统升级到更新的照明系统提供了能量节省以及可能的维护节省。这种传统的照明系统包括白炽钨丝灯，它是最早产生的光源。后来使用hid或金属卤化物灯和荧光灯来提供比白炽灯增加的灯寿命和更亮的输出。最近，led亮度和功效的进步已经使led灯和led模块得以发展，当合适地配置时，它们可以提供甚至更长的灯寿命和更亮的输出，以与白炽灯、hid或荧光灯竞争。led驱动器用于通过pwm、恒压、或恒流向led提供正确的功率。led灯和led模块可以在内部或外部配置中直接硬连线到led驱动器，或者可以通过使用可调光的ac led和特殊的ic芯片来消除。
3.与常规的荧光照明系统相比，led技术降低了电力需求和能耗，并且还提供了可控性、光均匀性和更少的维护。在这点上，led灯具是一种有效的替代光源。通过在限定的布置中利用多个led，led可以被用来提供以上讨论的当前灯具的替代物。为了led灯具（如灯泡、灯管、器材）被广泛适用，它们需要能够替换现有照明配置中的当前灯具。
4.在一些应用中，期望具有一种可以安装到现有白炽灯、紧凑型荧光灯、或hid器材中的led灯泡或led模块，以最终产生更持久和节能的led光器材。例如，荧光照明灯具广泛用于商业机构（例如，办公楼、零售店、公寓大楼、酒店）。这种荧光照明灯具一般包括通常位于天花板上的壳体。壳体包括多个荧光管。这些管需要高的初始电压来开始操作（照明），并然后需要恒定的电流来操作，使得镇流器用于接收线路功率（例如，120 v、240 v）来为这些管提供操作功率要求。在一些应用中，可以使用常规的改型led管，其具有相同、大体上相同、或相似的占用面积和形状因子，以能够替换壳体中的荧光管。然而，如果整个荧光照明灯具（即，移除壳体）要被新的灯具（例如，更小、更现代的器材）替换，则不能使用这种常规的改型led管。
5.在这点上，现有的常规led灯具被设计成使得将led驱动器模块安装到布线盒（也称为接线盒）中。布线盒隐藏在墙壁或天花板后面。布线盒充当led驱动器模块所需的壳体外壳。使用一些通常为布线连接所需要的空间来将led驱动器模块放置在布线盒内。
6.然而，这种常规的led灯具和常规的led驱动器模块存在两个主要问题或缺点。第一，当需要更高瓦数的灯具时，led驱动器变得太大而无法装配入布线盒。第二，较大的led驱动器模块生成更多的热量，这些热量可能不能够在布线盒内合适地散发。这可能导致led驱动器模块故障以及可能的火灾危害。
7.本发明的各方面和各实施例通过提供一种当使用常规布线盒进行器材安装时供更高瓦数灯具使用的led驱动器来解决这些缺点中的一个和/或两个。这允许（1）当使用常规布线盒进行器材安装时，有更多的空间用于“构建”布线连接，以及（2）更好地散发由更高
瓦数的led驱动器生成的热量，因为led驱动器位于由墙壁或天花板通风空间（plenum space）提供的更大的空气空间中，而不是被限制在常规布线盒内。


技术实现要素：

8.本发明的一个方面涉及一种使用led驱动器的改进方法，该led驱动器能够插入并穿过布线接线盒的敲落孔。可以使用凸片将led驱动器锁定到其最终位置——建筑物的通风空间内侧。可在接线盒中接触到led驱动器的布线。在这点上，led驱动器可以从用于改型应用的建筑物的房间侧——经由敲落孔（knockout）穿过接线盒——插入建筑物的通风空间中。这允许布线盒中有更多的空间用于布线，并允许更大的led驱动器用于具有更高功率的灯具。
9.本发明的另一方面允许更好地散发由更高瓦数的led驱动器生成的热量。
10.本发明的一个实施例针对一种用于灯具的驱动器，其包括壳体，该壳体能够至少部分地穿过接线盒中的开口并插入通风空间中，该通风空间不是接线盒的拼接隔室的一部分。多个部件位于壳体中，用于驱动灯具，以及电连接用于将多个部件电耦合到灯具。在一个实施例中，驱动器是led驱动器并且灯具是led灯具。
11.本发明的另一个实施例针对一种为led灯具安装led驱动器的方法。该方法包括以下步骤：从接线盒中移除敲落孔凸片以在接线盒中形成至少一个开口，或者使用至少一个现有的开口而至少部分地穿过该开口并将led驱动器插入通风空间中，该通风空间不是接线盒的拼接隔室的一部分。该方法进一步包括将led驱动器固定到接线盒并将led驱动器电连接到led灯具（12）的步骤。固定led驱动器的步骤可以使用紧固件来完成。
附图说明
12.参考附图，将仅通过示例的方式描述本发明的进一步的细节、方面和实施例。附图中的元件是为了简单和清晰而示出的，并且不一定是按比例绘制的。在附图中，对应于已描述的元件的元件可以具有相同的附图标记。在附图中，图1示出了根据本发明的实施例的led驱动器；图2示出了安装到接线盒中的图1的led驱动器；以及图3示出了将图1的实施例安装到接线盒中的方法。
具体实施方式
13.虽然本发明容许多种不同形式的实施例，但是存在附图中示出并且将在本文详细描述的一个或多个具体实施例，应理解的是，本公开被认为是本发明原理的示例，并且不旨在将本发明限制于所示出和描述的具体实施例。
14.在下文中，为了理解起见，在操作中描述了实施例的元件。然而，将清楚的是，相应元件被布置成执行被描述为由它们执行的功能。
15.此外，本发明不限于这些实施例，并且本发明在于本文描述的或在相互不同的从属权利要求中叙述的每一个新颖特征或特征的组合。
16.图1示出了根据本发明一个实施例的led驱动器10。led驱动器10包括多个部件11，用于向led灯具12提供操作电压和电流。部件11可以布置在从壳体13可移除的印刷电路
（pc）板上。例如，部件11可以能够滑出壳体13用于修理或更换。部件11可以包括电连接到壳体13和/或引线14的连接器（未示出）。引线14（直接地或间接地）将led驱动器10电连接到led灯具12和/或电源（未示出）。引线14可以是电线、连接器或其他常规的耦合装置。
17.led驱动器10还可以包括帽15。帽15可以用于为部件11提供免受环境影响的覆盖和/或帮助将部件11锁定在壳体13内侧。本领域普通技术人员将领会，在所有实施例中，帽15不是必需的。帽15的功能也可以由壳体13和/或部件11的pc板来执行/集成。
18.led驱动器10可以进一步包括紧固件16，以将led驱动器10定位和/或锁定在接线盒17中（如图2中所示）。紧固件16可以是将led驱动器10机械接合或贴附在接线盒17的开口18（接线盒17包括主开口以允许接触到拼接隔室20，并且可以包括多个敲落孔凸片18a，如图2中所示）内的硬件器件。一般来说，紧固件16用于产生非永久性接合，该接合可以被移除或拆除而不损坏led驱动器10。在这点上，紧固件16可以是凸片、夹子、夹具或螺纹连接器。如果需要，接合也可以是永久性的，例如经由熔接。紧固件16可以由金属、塑料、复合材料、合金或一般用于紧固的其他材料制成。将led驱动器10接合到开口18的其他替代方法可以包括压接、焊接、铜焊、胶连、胶粘、粘合、或使用其他黏合剂。也可以使用力，诸如磁铁、真空（如吸盘）、或甚至摩擦（如粘性垫）。
19.多个部件11驱动led灯具12。部件11可以包括电源和控制电路、隔离电路（例如，光隔离器、变压器）、整流器/滤波器、和电流（以及可能的电压）监控电路。led驱动器10可以将接收到的电压切片（slice）或切换成小切片，使得信号可以有效地跨隔离电路传输。切片的交流电（ac）在隔离电路的次级绕组上感应出电。切片的ac频率确定了流经由其供电的led灯具（例如，器材、灯泡、灯管、阵列）的电流量。可以基于各种参数来编程led驱动器10，这些参数包括与它所使用的电源和它将要供电的led灯具12相关的参数。led驱动器10也可以用于功率因子校正，以确保其电源满足能效标准。
20.隔离电路可以执行降压功能，并且可以将能量转换成操作led灯具12所必需的能量（例如，120 v到30 v）。替代地，其他电路（未示出）可以用于将能量转换（例如，进一步降压）到led灯具12所需的水平。隔离电路将电源与led驱动器隔离，以防止无意中与线路电源（line power）接触。整流器/滤波器将ac电压转换为dc电压，并滤除任何噪声。
21.电流监控电路可以在隔离电路的初级侧上间接地（通过测量ac信号的频率）监控通过led灯具12的电流。电流监控电路可以提供反馈（例如，与测量的电流相关联的参考信号）来调节ac电压的频率（对应于电流）以相应地增加或减少电流。电压监控电路可以通过测量跨隔离电路初级侧的电压降来监控跨led灯具12的电压，以确保led灯具12的电压不达到危险水平。被监控的led灯具12的电压也可以在考虑该测量的情况下被调节。
22.本领域普通技术人员将理解，可以使用其他已知的电路、元件和模块来提供驱动led灯具12所必需的电压和电流。本发明也不限于led驱动器（10），而是可以包括用于灯具的其他类型的驱动器。
23.还应该理解，术语led不限制led的物理和/或电气封装类型。例如，led可以指具有多个管芯的单个发光器件，这些管芯被配置成分别发射不同的辐射光谱（例如，这些管芯可以是或可以不是单独可控的）。此外，led可以与被认为是led的组成部分的磷光体相关联（例如，一些类型的白色led）。一般来说，术语led可以指封装led、非封装led、表面安装led、板上芯片led、t
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封装安装led、径向封装led、功率封装led、包括某种类型的包封和/或光学
元件（例如，漫射透镜）的led等。
24.术语“照明器材”或“灯具”在本文用来指特定形状因子、组件或封装中的一个或多个照明单元的实施方式或布置。术语“照明单元”在本文用来指包括相同或不同类型的一个或多个光源的装置。给定的照明单元可以具有用于（多个）光源的各种安装布置、外壳/壳体布置和形状、和/或电气和机械连接配置中的任何一种。另外地，给定的照明单元可选地可以与涉及（多个）光源的操作的各种其他部件（例如，控制电路）相关联（例如，包括、耦合到、和/或封装在一起）。“基于led的照明单元”是指包括如上所讨论的一个或多个基于led的光源的照明单元，单独地或与其他非基于led的光源相组合。“多通道”照明单元指的是基于led或非基于led的照明单元，其包括至少两个光源，这些光源被配置成分别生成不同的辐射光谱，其中每个不同的源光谱可以被称为多通道照明单元的“通道”。
25.壳体13被设计成能够通过一个或多个开口18插入。如图1中的实施例所示，壳体13可以是管状的，例如圆柱形管。然而，壳体13不限于这种形状，并且可以是能够完全或部分地穿过一个或多个开口18而插入的任何形状。例如，壳体13可以是矩形形状、多面体形状、八边形管、3d弯曲形状、中间或别处具有角度（例如，30度、45度或90度）的3d形状、u形容器、非圆形3d形状或能够容纳部件11并穿过开口18而装配的其他容器。壳体13还可以包括促进散热的通风口，并且可以由金属、塑料、复合材料、合金、或可以促进散热的其他材料制成。
26.用led灯具12改型旧的灯具（例如，白炽灯或荧光灯）的一些目的是节省电力（并因而节省金钱）并使这种过渡尽可能容易和便宜。除了led灯具12的材料成本之外，最终用户必须考虑安装劳动力。使led灯具12的安装快速、容易和简单是其设计中的一个重要考虑。本发明的一些实施例简单安装的方式之一是通过使用接线盒17的现有开口18。接线盒17可能已经用于先前的非led灯具。例如，如图2中所示，接线盒17预先存在并安装在墙壁或天花板19后面。根据本发明的一个或多个实施例，当安装用于新的led灯具12的led驱动器10时，安装者不需要移除或添加任何附加的接线盒17或壳体。led驱动器10装配在墙壁或天花板19后面的空间中（例如，在墙壁或天花板19的立柱或支撑梁之间）。
27.出于本发明的目的，接线盒17包括为电连接提供保护和安全屏障的壳体。壳体可以是任何适当的配置，诸如但不限于盒形、矩形、六边形或其他3d形状。壳体可以例如由金属、塑料、复合材料或其他材料制成。壳体可以形成建筑物电气布线系统的一部分。
28.接线盒17为电线提供安全的环境，一般（例如在美国）被称为火线（黑色）、零线（白色）和接地（绿色或铜）。其他颜色的电线，用于次级功能并用于照明控制。接线盒17用作电线的公共汇合点，电线在继续前进之前在这里连接。在这点上，接线盒17将具有用于电线的拼接隔室20（图2中所示），电源、照明控制线和/或数据线放置在该拼接隔室20中。这种电源、照明控制线和/或数据线的互连或公共汇合可以经由接线盒开口20a实现。接线盒17必须正确安装并符合适用的建筑规范。
29.电工通常将接线盒17固定到坚固的结构位置，诸如立柱或托梁，如果接线盒17将用于支撑光器材，则这一般是必要的。接线盒17也可以被称为插孔盒或其他名称，诸如安装盒、器材盒、便携盒、改造盒、灯开关盒、插孔盒、插座盒、电气盒、和吊扇盒。
30.在美国，接线盒17有各种尺寸，但有两种典型的尺寸：尺寸为2英寸
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3英寸和2 1/2英寸深的接线盒17一般包含三根电线，而尺寸为2英寸
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3英寸和3 1/2英寸深的接线盒17是为五根或更多根电线制造的。
31.如图2中所示，接线盒17包括多个敲落孔凸片18a。敲落孔凸片18a可以被部分冲压成“四分之一硬币”大小（在美国，直径通常约为3/4''），以在接线盒17中形成开口18，用于诸如插座和开关之类的东西。一旦移除，开口18就允许电线进出接线盒17。虽然3/4''是住宅和建筑照明应用的开口18的最常见尺寸，但是开口18有各种尺寸，包括1/2''、3/4''、1''、1
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1/4''、1
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1/2''和2''。本领域普通技术人员将领会，接线盒17的其他配置是可能的，例如，包括没有敲落孔凸片18a的开口18。
32.图3示出了经由开口18将led驱动器10安装到接线盒17中的方法。在步骤a中，led驱动器10是独立的，并且没有安装在接线盒17中。安装者必须首先确定用于插入或连接led驱动器10的适当开口18。开口18可能已经就位，或者一个或多个敲落孔凸片18a可能需要被移除。安装者必须确保有空间，例如在墙壁19、天花板19等后面，以装配led驱动器10。在步骤b中，led驱动器被插入、推动、移动、布置、放置在开口18中或部分在开口18中。在步骤c中（可选），led驱动器可以用紧固件16固定就位。如步骤a
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c中所示，led驱动器10被设计成能够从用于改型或新的应用的建筑物的房间侧——经由开口18穿过接线盒17——插入建筑物的通风空间21中（即，在墙壁19或天花板19后面）。安装者可以使用引线14在led驱动器（10）和led灯具（12）之间进行电连接。
33.该方法允许接线盒17中有更多的空间用于布线，并允许更大的led驱动器10用于具有更高功率的led灯具12。这也允许更好地散发由led驱动器10生成的热量，因为led驱动器10位于由通风空间21提供的更大的空气空间中，而不是被限制在接线盒17内。
34.前面的详细描述已经阐述了本发明可以采取的许多形式中的一些。上面的示例仅仅是本发明各个方面的若干可能实施例的说明，其中在阅读和理解本发明和附图时，本领域其他技术人员将想到等同的更改和/或修改。特别地，关于由上述部件（器件、系统等）执行的各种功能，除非以其他方式指示，否则用于描述这样的部件的术语（包括对“装置”的引用）旨在对应于执行所描述部件的特定功能（即，在功能上等同）的任何部件（诸如硬件或其组合），即使在结构上不等同于执行本公开的所示实施方式中的功能的所公开的结构。
35.尽管本发明的特定特征可能已经仅相对于若干实施方式之一来说明和/或描述，但是这种特征可以与其他实施方式的一个或多个其他特征相组合，这对于任何给定的或特定的应用来说可能是期望的和有利的。此外，除非以其他方式说明，否则对单一部件或项目的引用旨在涵盖两个或更多个这样的部件或项目。
36.除非明确相反指示，否则如本文在说明书中和权利要求中使用的不定冠词“一”和“一个”应当理解为意味着“至少一个”。
37.如本文在说明书中和权利要求书中使用的短语“和/或”应当理解为意味着这样结合的元件中的“一个或两个”，即在一些情况下结合存在而在其他情况下分离存在的元件。用“和/或”列出的多个元件应当以相同的方式解释，即这样结合的元件中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体标识的元件之外，可以可选地存在其他元件，无论与那些具体标识的元件相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“a和/或b”的引用可以在一个实施例中仅指代a（可选地包括除b之外的元件）；在另一个实施例中仅指代b（可选地包括除a之外的元件）；在又一个实施例中指代a和b两者（可选地包括其他元件）；等等。
38.如本文在说明书中和权利要求中使用的，“或”应当理解为具有与上面定义的“和/
或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或者“和/或”应被解释为包含性的，即包括多个元件或元件列表中的至少一个，但也包括多个元件或元件列表中的多于一个，以及可选地，包括附加的未列出的项目。只有明确相反指示的术语、诸如
“……
中的仅一个”或
“……
中的恰好一个”，或者当在权利要求中使用时，“由
……
组成”将指代包括多个元件或元件列表中的恰好一个元件。一般来说，如本文使用的术语“或”在前面有诸如“任一”、
“……
中的一个”、
“……
中的仅一个”或
“……
中的恰好一个”之类的排他性术语时仅应被解释为指示排他性的替代物（即“一个或另一个，但不是两者”）。“基本上由
……
组成”在权利要求中使用时应具有其如在专利法领域中使用的普通含义。
39.如本文在说明书中和权利要求中使用的，提及一个或多个元件的列表的短语“至少一个”应当被理解为意味着从元件列表中的任何一个或多个元件中选择的至少一个元件，但是不一定包括元件列表内具体列出的每一个元件中的至少一个，并且不排除元件列表中元件的任何组合。此定义还允许可以可选地存在除了在短语“至少一个”所指的元件列表内具体标识的元件之外的元件，无论与那些具体标识的元件相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，“a和b中的至少一个”（或者等同地，“a或b中的至少一个”，或者等同地“a和/或b中的至少一个”）可以在一个实施例中指代至少一个，可选地包括多于一个的a，而不存在b（并且可选地包括除b之外的元件）；在另一个实施例中指代至少一个、可选地包括多于一个的b，而不存在a（并且可选地包括除a之外的元件）；在又一实施例中指代至少一个、可选地包括多于一个的a以及至少一个、可选地包括多于一个的b（并且可选地包括其他元件）；等等。
40.还应当理解，除非明确相反指示，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不一定限于记载该方法的步骤或动作的顺序。
41.在权利要求中，以及在上面的说明书中，所有过渡短语，诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”、“包含有”等将理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡短语“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”应分别是封闭或半封闭的过渡短语，如美国专利局《专利审查程序手册》第2111.03节所述。
42.在权利要求中，括号中的附图标记是指示例性实施例的附图中的附图标记或者是指实施例的公式，因此增加了权利要求的可理解性。这些附图标记不应被解释为限制权利要求。