エネルギーを負荷及び関連システムへ供給するための装置
エネルギーを負荷へ供給する装置は、電源周波数で電流を受けるための入力、前記電源周波数をより高い周波数、例えば30〜50kHzへ上げるための手段、及びより高い周波数でエネルギーを供給するための出力を有する電源供給ユニット(102)、例えばスイッチ型の電子トランス又は電子安定器からなる。二つの部分からなるコネクター(108)は、電源供給ユニットの出力へ接続される一次巻線(104)を有する第一コアー部分(106)、及びエネルギーを負荷(114)へ供給するための二次巻き線(110)を有する接合第二コアー部分(112)を有し、コアー部分は例えば少なくとも104Ωcmの抵抗を有するフェライトのような高抵抗材料である。装置は例えば低電圧ハロゲン、又は他の白熱球、電光灯、又は電気モーター、コンピュータ、ラジオ、テレビ、又は類似の電子装置、ヒーターのようなものへ電力を供給するために使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明はエネルギーを負荷及び関連システムへ供給するための装置に関する。特に本発明は、例えば照明設備、コンピュータ、電池再充電器やプリンターのような周辺装置、写真複写機及び飲料機械のような事務所設備、のような電気器具へエネルギーを供給する手段としての二部誘導コネクターを含む電気エネルギー伝送装置に関する。装置及び関連システムは外灯や庭園照明は勿論のこと、家庭、アパート、事務所、学校及び大学、商業ビルのような建物の中の回路で使用される。
【0002】
本発明は個々の一次コネクターから一つ以上の二次コネクターへエネルギーを結合するための二部誘導コネクターを含み、一つ又は各二次コネクターとの電気接続には一つ以上のランプのような電気器具がある。あるいは電気設備又は製品は一次コネクターへ直接誘導結合するための組み込み二次装置を有する。
【0003】
本発明は限定しないが、照明とは対照的な電力回路の負荷の使用も予想される、低電圧照明(電圧<50V)又は蛍光灯に特に適用でき、このような負荷は例えば電気モーター、ラジオ用電源供給、テレビ又は類似の電子装置、ヒーターのようなものである。
【背景技術】
【0004】
ビルの電力供給は負荷の端子と直接金属間接触をする配線を主に使用して来た。これらは色々な種類のプラグ及びソケットコネクターを含む。英国では、配線規則はBS7671「電気設備の必要条件」,及びIEC発行364「ビルの電気設備」により管理される。電気供給は天井のバラやランプホルダーへ供給する照明回路用6アンペアからソケットコンセント(通常BS1363による3ピンプラグ)により供給される器具用の13アンペア、そして調理器又は電気シャワーユニット用の40アンペア迄の色々な電流定格の色々な回路へ一般に分割される。電力用ソケットは、世界的用途用の色々な電力プラグ、ソケット及びコネクターを提供するMKエレクトリックのような既成の供給者により供給される。
【0005】
極最近例えば12Vでトランスにより作動するタングステンハロゲンランプを基本とする引き込みダウンライト、及び同様の表面設置型スポットライト、及び線路又はワイヤーベース照明システム用低電圧照明が使用されるようになって来た。このような照明はなお負荷端子の電源への直接電気接触を要する。
【0006】
GB−A−0392052(シーメンス)は坑内爆発性ガス又は他の爆発性ガスで汚染された雰囲気を有する場所で使用される二部磁気誘導コネクターを開示する。電源供給から負荷への伝送は、一次(電源)又は二次(負荷)巻き線を巻かれた環状磁気コア−のそれぞれの半分を夫々が取り囲む電源及び負荷部分を有する枠を使用して誘導的に行われる。枠の部分をいかに組み合わせるかは詳細に説明されないがしかし負荷部分の内面は凹みがあり、即ち電源部分の外部の凹みへの押し込み型であることは図面から明らかである。負荷が取り除かれる時さもなくば過熱し、そして消失するかもしれない一次巻き線を通しての過剰電流を避けるため、キーパーが電源半コアーの肢をまたいで取りつけられる。GB−A−1366134は危険な雰囲気での照明設備に関係し、そして一次巻き線が負荷がある場合は電源周波数(例えば1kHz)に調整されるが部分を分離した場合調整は崩れるL−C回路に接続される同様の二部コネクターを開示する。一つの実施例でコア−部品は面同士が合いそして別の実施例では負荷部分はコア−部分へ同軸上に取り付けられる。US−A−3995209は同様でそして通信システム用のコネクターに関係する。US−A−4303902も概して同様であるがしかしフエライトコア−及び例えば100kHzの伝送周波数の使用を開示するが、しかし例えばこのような周波数での通信目的の電気信号とは対照的で、エネルギー供給に関し詳細を欠いている負荷装置へのエネルギー伝送は開示していない。それが記述する誘導結合は例えば爆発性雰囲気でスパークを避けるため、海上工業での使用のため、又は海底への適用のため、のような周囲の媒体が通常の露出された金属間接触を許容しないことが分かるような用途向けであり、海底用カプラ−に関係するGB−A−2020116及び海底電気供給又は電力線用カプラーを開示するUS−A−4538863も見て欲しい。
【発明の開示】
【0007】
本発明は、結合装置のコアー材料が渦電流及び低ヒステレシスを避けるために抵抗性であり、そして使用される周波数での過熱を避けるため低損失であり、そして無負荷状態下の過電流問題は、第一半コアー上の一次巻き線がリアクタンスを提供し、そしてエネルギー供給が組み込み過電流そして/または過負荷短絡防止を有する場合に使用されるより高い周波数ではそれ程厳しくないならば、最近の電子高周波エネルギー供給を持って,負荷へのエネルギー伝送を提供するため二部誘導結合を使用することが可能になって来た現実に基づく。特に高周波エネルギー供給の低リアクタンス材料のコアーを有する二部結合との組み合わせは新しいと思われる。予想される周波数は23kHz以上で一般に10MHzの周波数へ広がる。現在予想される範囲は25〜100kHzの間が望ましく、25〜60kHzがより望ましい。いわゆる類似型電源供給の使用は比較的低いものから高い周波数への高効率周波数変換を可能にする。
【0008】
一つの観点では本発明は、電源周波数での電流を受けるための入力を有する電力供給ユニット,前記周波数をより高い周波数に上げるための手段,より高い周波数でエネルギーを供給するための出力、及び電力供給ユニット出力へ接続される一次巻き線を有する第一コアー部分及びエネルギーを負荷へ供給するための二次巻き線を有する接合第二コアー部分を有する二部誘導コネクターからなる。コアー部分は高抵抗材料である、エネルギーを負荷へ供給するための装置を提供する。
【0009】
ここで「電源供給」は標準の地域に分布される電気供給、これはより高いか又はより低いかも知れないが、一般に50〜60Hzに関する。
【0010】
本発明は前述のような装置用の二部誘導コネクター、又はその一次又は二次部分も提供する。前述の二部コネクターは二つの部分間の誘導接続は勿論のこと機械的接続を確立するため、及び望むらくは前記一次及び二次部分の極片が効率的誘導結合を促進するため、ぴったり合うように前記部品を相対的な構えに保持するため、相互にかみ合う形状を備える。
【0011】
コネクターの一次及び二次部分は最小のエアーキャップまたはプラスチック又は他の電気絶縁材料の薄い分離膜でクリップ又は他の弾力のある手段により一体に保持されることが望ましい。二つの部分の誘導コネクターの部分はコネクター部分を接合するように除去可能な状態でくっつけるピンとソケットからなる。
【0012】
またコネクター部分は、その第一と第二の部分を接合させるため、取り外し可能な状態でかみ合うクリップ及び凹みからなる。更なる代案ではそれらはコネクター部品が接合するため取り外し可能な状態でひねる差し込み形状と凹みからなる。
【0013】
先に説明したように結合の二つの部分をしっかりと繋ぎ合わせるための機械接続の色々な形状が想定される。
【0014】
コア−材料は過電流及び低ヒステレシス損を避ける低損失フエライトで出来ており、そしてエネルギーがシステム効率を最適化するように伝送される周波数で過度に加熱されないことが望ましい。
【0015】
別の観点では、本発明はその近接領域に二部誘導コネクターの半コア−及び負荷に電圧を加えるための半コアー上の二次巻き線を有する電気負荷を提供する。負荷の特別な型はそのベースに先に述べたような誘導コネクターの半コアー及びランプ又はチューブへ受けたエネルギーで電圧を加えるための二次巻き線を有する白熱灯又は蛍光管である。
【0016】
本発明は更に、誘導カプラーの一次巻き線に接続される高周波交流エネルギー源及び、同じ誘導カプラーの二次巻き線に接続される負荷との間の結合連結を提供する。システムとして作動するこの実施例によると、第一及び第二部分へ分離できる変換器として機能し、如何なる適当な種類の負荷へでも電気供給用エネルギー源の間のエネルギー伝送を可能にするカプラーが提供されることは認識されるだろう。
【0017】
システムは如何なる電圧又は電流も発生させないのでそれは従って広い範囲の環境で本質的に安全である。本発明の一つの主な使用は証明の分野にあるが、しかし例えば計算、遠隔通信、航空、船舶、工業用及び家庭用を含む電力回路の他の使用も本発明の範囲内にある。本発明はエネルギーの誘導結合を利用するので、ガス又は石油掘削機上、石油精製又は他の石油化学プラント、海底又は鉱山又は爆発危険のある他の地底環境のような不安全な環境で使用できることも認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明による電力供給配置の基本構成を示す図1に、例えば110V/240V、50〜60Hzの電源交流供給100は分割トランス108の半コア−106上の一次巻き線104へ給電する高周波交流‐交流電力供給ユニット102へエネルギーを供給する。半コアー112上の二次巻き線110は負荷114へ接続される。上述の供給装置からエネルギーを受ける負荷の例は低電圧ハロゲンランプ、他の白熱灯、蛍光灯、電気モーター、検出器、コンピュータ、建物、又は建物の一部で使用される、又は屋外照明で使用される工業用あるいは家庭用装置、又は電力配分回路を含む。接触は二つの部分を接合することにより確立され、そしてそれらを分解することにより解除される。部分は矢印116により示すように相対的に可動である。
【0019】
図2aは供給源200からの電気エネルギーが高周波低電圧交流‐交流電力供給ユニット202、再度110V又は240V及び50〜60Hzで給電され、そして204で名目11V交流波形を生成する高周波低電圧供給を線図的に示す。図2bに見るように、波形は例えば名目11。7VRMSを有し、そしてより低周波数包絡線例えば100Hz(50Hz入力)又は120Hz(60Hz入力)を変調する周波数23〜100kHz、望ましくは23〜60kHzの交流波形からなり、このエネルギー供給配置は例えば白熱灯には適している。低電圧ハロゲンランプは輝きと長寿命の特徴を有し、通常定格12Vで0。4〜4Aを引き出す5〜50Wである。それらはカプセル又は二色形式で供給されそしてひもまたはレール上の設置用スポットライトとして使用されるか、又は天井又はその中へ取り付けるダウンライトとして使用される。
【0020】
スイッチ型の電力供給の基本的要素は図2cに示す。供給源200からのエネルギーは,電源供給からユニット202へ流れそしてユニット202から電源へも戻る電源干渉を抑制するため電源フィルター段203を有する電力供給ユニット202へ渡る。フィルタリングされた電源電流は、供給周波数に依存する100又は120Hzの整流出力が、図2bの波形を与えるため23〜100kHz、望ましくは20〜60kHz及び最も望ましくは約30〜50kHzの高周波数で交流を生成するため包絡線を変調する変調器207へ渡る。変調信号は、12又は24V高周波変調100又は120Hz交流出力を204で半トランス213の一次巻き線211へ供給する出力段209へ渡る。その半トランスはエネルギーを白熱灯219へ供給する二次巻き線215を有する半トランス217と接合する。
【0021】
実際のエネルギー供給回路用簡略化回路は図2dに示す。交流電圧はコンデンサC1〜C3及びフエライトチョークHFCにより提供される電源フィルターを持った全ブリッジ整流器D1〜D4へ供給される。フィルターを通った電源電流は、交互にそしてコンデンサーC5、C6により導通するトランジスタQ1及びQ2により提供される半ブリッジ回路を使用して変調される包絡線波形を提供する。出力トランスT2の一次は半ブリッジを横断して接続され、そしてL‐C自励振回路は、T2の一次と直列に接続されるフィードバックトランスT1の一次T1cにより提供される。逆方向の二次巻き線T1b及びT1aは抵抗R1、R2及びスイッチングコンデンサC7、C8によりトランジスタQ1、Q2のベースを励起する。逆電圧のツェナーダイオードD5、D6はQ1、Q2のベースを保護し、そしてダイオードD7及びD8は逆電流に対してトランジスタQ1及びQ2を保護する。
【0022】
ネットワークR、C9によりタイミングをとられそしてDIACにより制御される起動回路はQ2のベースへ接続される。T2の二次巻き線はランプ219のための必要な電圧低減を提供し、そして単一ランプ219を駆動するための約60Wの出力、又は照明線路のようなものにより多くのランプを駆動するための200Wを提供する。例えばランプ219が開回路になれば過剰電流負荷を避けるため、抵抗R4(トランジスタQ1、Q2に流れる電流を測定する)を横断する電圧降下の予め決められた増加は、抵抗R5、R6により、抵抗R7により通常OFFにバイアスがかけられているトランジスタQ3のベースへ作動信号を提供する。Q3の開回路の際はコンデンサーC9が短絡されそして半ブリッジの振動が中止するように、ONにスイッチされる。復帰時間はQ3のベース回路に接続されるR5、C10の時定数により決定される。この電子スイッチ式過負荷電流防止装置に加え、例えば出力トランスT2又はその巻き線又はQ1又はQ2の温度を監視するカットアウト(示していない)により提供される耐熱防止が備えられる。
【0023】
上に述べた回路は全て別個素子及びバイポーラトランジスタを基礎としたマーケット上で装置の代表と思われるユニット202に含まれることは認識されるだろう。
【0024】
スイッチ型電力供給は特許文献に広く記述され、そしてそのような参考資料に記述される技術は本発明へ適用される。定電圧又は定電流出力を提供する回路はUS−A−3538518(アリントン、特殊計器会社)に開示され、そしてスイッチ型電力供給用の更なる設計は例えばUS−A−4453205(ボイド)及びUS−A−4945465(マリナス、フィリップス)に記述される。過電流制御そして/又は過負荷防止は例えばUS−A−4713740(ドラビング、SMSアドバンストパワー)、US−A−4916569(オノプカ、ゼニスエレクトロニックス)、US−A4858094(バーレイジ、アライドシグナル)、US−A−5633787(ソング、サムスン)、US−A−6434023(プレラーインフィネオンテクノロジーズ)、US−A−2001/0009517(プレーラー)、US−A−2001/0019469(コー、トムソン、マルチメディア)、及びUS−A−2002/0105767(シューライン、セミコンダクタコンポーネンツ)に論じられている。後の仕様は過電流防止の仕組みを以下を含み詳細に再検する。
【0025】
(a)検知電流の大きさが閾値電流の大きさを上回りそして電力スイッチ装置の負荷サイクルを削減することにより電力供給出力を制御する場合、電力供給出力電流のピークをクランプするパルスバイパルス方式。
【0026】
(b)一旦過電流状態が検出され、そして予め決められた時間後に再スタートを試みる場合の電力供給動作を終了させる一時中断電流制限方式。
【0027】
(c)もし供給出力電圧が過負荷又は回路短絡により減少すれば、出力電流が安全レベルへ減少するように最大電流制限も減少するように電力供給の最大電流制限を電力供給出力電圧を減少させるホールドバック電流制限方式、及び
【0028】
(d)電力供給は過電流状態下では完全にシャットダウンしそして正常動作は入力電圧(ON/OFF)を一旦切って入れなおすか又はENABLE入力をトグリングすることによってのみ復旧するラッチオフ防止方式。先に説明したように温度超過に対する熱防止も一般に備えられる。上の方式は勿論本発明の電力供給ユニットで使用できる。12Vハロゲンランプ駆動用高周波低価格電力供給はUS−A−6208086(ネローン、GE社)に開示される。
【0029】
低電圧ハロゲンランプ用の英国で現在入手できる電子トランスは、例えばリークスLT60(20〜60W)及びPD250(100〜250W)を含む。http://www。leax。co。uk/PDF/electronic%20transformer。pdf。をみて欲しい適当な高周波電力供給は、英国スローのアーレンEFA、(負荷範囲20〜105W、短絡回路防止及び過負荷防止を有する当社のTRX−105LVトランスを見て欲しい)トリドニックリミテッド、バシンストーク、英国(20〜105Wも提供し過負荷、過熱及び短絡回路防止を有し、そしてランプを30〜40kHzで作動させるTE絶縁トランス、又高周波安定器、LED電力供給及び放電ドライバー),オスラム(105VA12Vトランス、又高周波安定器、LED電力供給及び放電ドライバー)からも入手でき、そしてブラックボックス(LVトランス)、モード(LVトランス)、ユニバーサルライト&パワー(LVトランス)、マルチロード(ボルトマスターLVトランス)、フコ(LVトランス)、フィリップス(高周波安定器、LED電力供給及び放電ドライバー)、マグナテック(高周波安定器)、ヘルバー(高周波安定器、放電ドライバー)、トランスフィルターラ(LVトランス)及びカオイ(日本)からの製品がある。
【0030】
再度図2dに言及すると、二部トランスT3のコアーは軟金属酸化物ベースのセラミック又はソフトフエライトが望ましい。フエライト材料は三グループに分割できる。
【0031】
(a)H-材と称されるグループのマンガン-亜鉛フエライト(Mn。Zn)O。Fe2O3は抵抗値101〜103Ωcmでそして余り望ましくない。
【0032】
(b)N-材料と称されるグループで、103Ωcm、一般に104〜107Ωcmでそして例えば104〜105Ωcmの固有抵抗を有するニッケル-亜鉛フエライト(Ni。Zn)O。Fe2O3。
【0033】
(c)HR‐材料と称されるグループのマグネシウム-亜鉛フエライト(Mg。Mn。Zn)O。Fe2O3。フエライトは特別の所望特性を得るため、少量のコバルト、チタン、カルシウム、シリコン等も含む。フエライトはMn-Znフエライトであるが、しかし適切なグレードはN27及びN67であり、より高い固有抵抗及び低コア−損失のためNi-Znフエライトが望ましい。
【0034】
蛍光灯に対し、高周波交流−交流供給が使用される。図3aに示す電気エネルギー供給は、電源供給300、供給ユニット302及び出力304に関し同じであるが、しかしこの例で出力は、周波数23〜100kHzで240VのRMS電圧を有し、例えば100kHzのリップル周波数を有する。過去には普通の蛍光灯システムは、ランプ及びランプを始動させるためのグロースターターを作動させ、そしてそれが始動後にランプ電流を制限するのに十分な電圧を生成させるための安定器として直列チョークを使用する電源から作動される。このようなシステムは低価格であるが、それは可聴ハム、チョークのエネルギー損失、点灯遅れ、そしてフリッカーの欠点に苦しむ。ランプに電圧を加えるため電子安定器の使用は交流電源電圧を直流電圧へ整流することを含み、これは次にランプを駆動するため高周波交流電圧へ変換される。
【0035】
電子安定器は一般に20〜60kHzの周波数で作動し、そしてリン励起の増加はフリッカーを除去し、点灯の速度を改善し、そしてランプの寿命を延ばすため、より高い作動周波数が効率を約10%改善する。電子安定器は磁気チョークより少ないエネルギーしか消費せず、そしてスイッチ型技術の使用により、同じ照明出力及び駆動電子回路の寸法削減で総合エネルギー節約が約25%に達する。電子安定器からの高周波交流は上に述べたスイッチ型技術及びフエライト半コアーを基本とする二部結合トランスも使用できる。蛍光灯用スイッチ型電力供給は例えばUS−A−5065074(ヘスケス、クーライト)、US−A−5359274(バンデル、フィリップス)、US−A−5796597(フィッツゲラルド、トムソン)、US−A−6100647(ジアノポウロス、フィリップス)に開示される。
【0036】
図4はNT回巻きを有する供給側又はソケット巻き線104及びMT回巻きを有する出力又はプラグ側巻き線を有する分割トランスの詳細である。昇圧VoutにはNT/MT>1、一方降圧VoutにはNT/MT<1である。この様に図5の例において、要素500〜512は先に述べたそれらに対応し、MTは例えば4回巻き、NTは12VのRMS出力を低電圧灯514へも供給するため4回巻きであり、そしてランプへ24Vを供給するためにはNTは8回巻きである。図6aの例において要素600〜612は先に述べたそれらに対応し、MTは例えば91回巻きで、NTも出力RMSをランプ回路へ供給するため91回巻きである。二次巻き線610の一端は蛍光灯616の一つの電極と直列の安定器インダスタンス614に接続され、そして直列コンデンサー617、618及びブリッジの可変抵抗620(620:Rv=正温度係数PTC)二次巻き線610の他の端へ代わって接続されるランプ616のもう一つの電極へ直列接続される。
【0037】
より詳細な回路は、電解コンデンサーC11が整流器の一端及び線路(負)の間に接続されることを除いて図2dに同じである図6bに示し、出力トランスT2は消去されそして二部トランスの一次はフィードバックコイルT1cと直列の半ブリッジを横断して接続される。
【0038】
図7aの更なる例で要素700〜712は先に述べたそれらに対応し、そして巻き線710は直流エネルギーを直列抵抗716及び任意の高周波コンデンサー720により光放射ダイオード(LED)718へ供給するブリッジ整流器714として接続される高周波ダイオードD1〜D4を横断して接続される。供給供給ユニット702の出力は図7bにあるような、又は図7cにあるような高周波直流のような高周波変調直流になる。
【0039】
ワイヤーループシステムは図8及び図9に示す。図8で部品800〜814が先に述べたようにあり、そして一次巻き線804は単一ワイヤーループ803上の任意位置にある。供給源802から負荷814へのエネルギー伝送は、ワイヤーの切断又は巻き線804の絶縁層の貫通は全く無く確立され、従ってそれらのケーブへの損失は無く再配置できる。
【0040】
図9にワイヤーループ903及び現在のコネクターの半ソケット904、906が建物へ組み込まれた照明配線の一部を形成する。プラグ部品910及び912は建物天井に組み込まれる照明設備916の一部を形成し、そして照明設備は、この例では矢印により概して指示される負荷914を提供する普通の低電圧白熱灯920のための普通のソケット918を有する。必要な接続は端子台又はワイヤー切断を使わずに確立され、それは設備916を所定位置に設置するのに必要な熟練を削減する。
【0041】
図10で電源供給1000は、代わって負荷1014へ接続される第二の二部コネクター1004b、1010bへケーブル1007により接続される第一の二部コネクター1004a、1010aへ出力する高周波電力供給ユニット1002へ給電する。
【0042】
上に述べた二部誘導コネクターを照明ユニットに備えるための色々な可能性は図11〜13に示す。図11で電源供給1100a〜1100dは夫々の二部コネクター1106a〜1106d、1112a〜1112dにより負荷1114a〜1114dへ照明ユニットの形で接続される個々の電力供給ユニット1102a〜1102dへエネルギーを提供する。システムの設置はワイヤー切断を必要とせず、そして天井を通してのワイヤーループに単に依存するだけである。端子台の使用は必要とせずそして個々の照明ユニットは設置及び交換が容易である。図12に電源供給1200が夫々の負荷1214a〜1214c(1<c<n)へ接続される直列配置コネクター1204a〜1204c、1210a、1210cへエネルギーを提供するリングを有する供給ユニット1202へ給電する。図13の配置はコネクター1304a〜1304n、1310a〜1310nは並列にユニット1303へ接続されることを除き同じである。
【0043】
この発明は例えば照明回路において、ねじ込み又は押し込み端子の全体的な数が削減できる。大部分の電気火災は断線及びアーク放電によりケーブル又は端子に始まる。端子数が多くなる程、火災又は感電の危険が大きくなる。更に端子作製は最も時間を要することで、そのため全ての電気工事の費用のかかる部分であり、熟練労力を必要とする。端子の数が少ない程、発生するミスの数も減る。照明設置は特に困難でそして時間を要することで、なぜなら出口は高い上下逆及び重力に抗して天井に設置されなければならない。いくつかの接続が必要であり、中性点接地ライブ、スイッチライブ、及びしばしば永久ライブである。低電圧設置はトランスを必要とし、より大電流及びアーク放電の危険性がある。電気接続に加え、機械的取り付けが必要でありそして照明の重量は接続がなされている間支持されなければならない。
【0044】
電力接続をLEDベースの照明設備に提供するための二部誘導接続の使用は図14a〜14fに示す。ポリカーボネート又は他の電気絶縁プラスチック材料のランプホルダー本体1401は、一次巻き線1404を支えるフエライト半コア−1403を受ける上開口部を備え、そして取り付けフランジ及び依存クリップ1407を有する。ランプホルダー1409は補助的な第二フエライト半コア−1415が取りつけられるポリカーボネートの裏筐体1413に取り付けられるダイキャストアルミ反射器1411を有する。上方を向くラッチ舌1417はランプホルダーを所定位置に固定するため取り外し可能な状態でクリップ1407へかみ合わすことができる。ランプホルダー1409は二次巻き線1420により図7aに見られる、半コアー1415上の整流ブリッジ及び関連する要素を付加してエネルギーを受けられるルクセオン(商標)のようなLEDランプも支持する。クリップ1407及び使用される弾力材料の間の舌1417の留め金によるかみ合いは半コアー1403、1415がしっかりと面間接触を強いられ、それらの間のエアーキャップ及び結果として起こるエネルギー損失を最小化する。OEMで製造される筐体1422は天井へ埋め込むように設計されそして第一半コアー1403の末端それを通して依存し、そしてランプホルダー1409の舌1417がクリップ1407とかみ合うようにそれに挿入されるアパチュア1426が形成される上面1424を有する。本体部1401のフランジ1405はボルト又はスタッドボルト(表示無し)によりフランジ1405へ取りつけられる。一次巻き線1404用エネルギーは電源供給へ接続され、そして一次巻き線を提供するため半コアー1403上に巻かれる出力ワイヤーループ1432を有する高周波トランス1430から来る。例えば低電圧二色灯のような白熱灯はLEDの代わりに使用されることは認識されるであろう。
【0045】
電源電圧で作動する蛍光灯の設置は図15に示す。チューブ1500は小型回路基板上の図6aに示す安定器及び起動回路を収容し、そして本体部1502の上面に現れる負荷半コアー1504の周囲に二次巻き線を有する本体部1502に依存する。天井のバラ1506はその間へ本体部1502がスライド固定される依存壁及び、バラ1506に依存するラッチ舌1510も本体部1502をしっかりとバラ1506へ保持するため本体部の凹部表面1512へ滑りこみそしてかみ合い固定表面1514へ留める。一次巻き線ループ1518が巻かれる第二の半コアー1516は直立壁1520、1522間へ滑りこみ固定で、クリップ1524の留め金のかみ合いにより所定位置に維持される。再度弾力のあるクリップの使用が半コアー1504、1516が共にしっかりと面間接触を強いられることを可能にする。図16a、16bで供給ケーブル1600により電源電圧が給電され、そして例えば図6bに示すような回路を有する電源供給ユニット1602を示す。ユニット1602の下側からバラ1506の壁1520、1522により定義されるソケットへクリップ留めされるように配置される半コアー1616の極片が現れる極片1616上のラッチ表面は、電力ユニットを図16aの垂直姿勢か又は図16bの水平姿勢のいづれかにあるソケットへクリップ留めされることを可能にする。
【0046】
図16cは誘導カプラ−からの多くの二次巻き線を示す。図17a〜17dでランプ又は他の電気装置である負荷に対してのプラグ及びソケットコネクターは誘導半コアーの第一第二極片1704、1706を、そして本体部1702の相対する端部上に第一及び第二の前向き又は下向きに突出するクリップ1708、1710を有するプラグ本体部1702へ導く負荷供給ケーブル1700を有する。プラグコネクターは、例えば図2b又は図6bに関し述べたようなユニットを使用してエネルギーが供給され、そして望むならプラスチック又は他の適当な電気絶縁材料の薄膜により保護される補助ソケット部分1712と接合する。図17dに見るようにプラグ本体部はネジ1713により一体となる上及び下部分1702a、1702bからなり、そしてそれはケーブル受け端子1715へ導く二次巻き線を巻かれた誘導コアー1714を取り囲む。
【0047】
この実施例は、誘導半コアーがエアーキャップ、従ってエネルギー損失を最小化するためしっかりと接触を保つように接合要素をしっかりとつなぎ合わせるクリップを基本とするが、二次側から突出する2〜3の平らなピン、又は一次側のソケットで受けるためのプラグ部分又はソケット部分を備えるには十分である。ピン及びソケットは金属又はプラスチック材料で出来ているが、しかし電気的に絶縁されそして多分負荷を保護するため接地ラインを提供することを除き、接続に加わらない。プラグユニット1702は、個別の出力電圧を提供するため図4(NT)に示すように個別の回数にて巻かれる。
【0048】
図18aはレールの形をした一次側半コアーの第一及び第二の露出極片1804、1806を一端に有する高周波トランス又は安定器ユニット1802へ導く電源ケーブル1800を示す。多くのソケットはそれに沿った空間間隔でレール1804、1806の上及び下に形成される。プラグコネクター1810は並んでソケットに取り付けられ、そしてレール1804、1806と接合する半コアー及びソケット1808へはめ込む第一及び第二の突出したクリップ1812、1814を含む。コネクター1810の二次巻き線は負荷ケーブル1816へ繋がる色々な出力電圧及び任意の受動又はコード化(知的)カプラーとの直列又は並列接続を提供できる。
【0049】
図19はその間の誘導及び機械接続を確立するためBESA箱1902へひねり又は差し込み固定の器具搭載カプラ−1900を示す。
【0050】
図20は蛍光管2002、ランプ駆動用回路(図6a参照)を収容する近接領域2004、ソケットへのエネルギー伝送誘導結合を確立するための第一及び第二極片2006、及びランプ及びソケット間の機械接続を確立するための相対する第一及び第二の固定部材を有する蛍光灯2000を示す。機械接続は、もし接続がランプにその極片及びソケットのそれらの間の面間接触のため正しい姿勢で所定位置に固定されることを要求するならば、ランプを所定位置にしっかりと保持するクリップ、ネジ接続又は差し込み突起の形をとる。図21から明らかなように、蛍光灯2100,2102は図6bに示すような種類の高周波電子安定器ユニットを収容する線路2104に沿って間隔をあけて配置され、そしてケーブル2108により電源電圧を給電されるソケット位置2106、2106aに電力が供給される。
【0051】
図22はプラグ形の前述のコード化型の一次誘導カプラ−3000を有し、そして絶縁置換型装置3007a及び3007bにより一次誘導コアー3006により簡略化された二芯太径供給ケーブル3004からなる二線システム3002を示す。コード化装置(示していない)は各負荷に関連する電子式又は「スマート」レシーバー(示していない)により受けられる信号を伝送するために使用される。例えばランプのような特別な負荷はそれ自身のアドレスを有し、それは電子式消去可能読み取り専用メモリー(EEPROM)のような電子式メモリー装置へプログラムされ、そして選択的にその負荷又は各負荷をON-OFF又は減光するために使用される。一次及び二次部分の構成はいくつかの一次部分がエネルギーを単一の二次部分へ結合するように配置できるように送転できることは認識されるだろう。
【0052】
図22aは図22に示すように一次誘導カプラー3000へ接続される二次誘導カプラ−4000を示す。図22及び22aの配置は夫々プラグ3000及びソケット4000と想定している。図22は一次コアー3006を有するプラグ3000及び二次コアー4004を有するソケット4000を描写するが、二次コアー部分4004はプラグ3000の筐体内に設置されることは認識されるだろう。理想的にはプラグ3000の筐体はプラグ3000が同様の取り付け手段4010a及び4010bによりソケット4000に対し取り外し可能又は遊離可能にする適当な固定又は接続手段3010a及び3101bを有する。固定手段3010aとb及び4010aとbは例えば差し込み方式、ネジ方式、クリップ、キャッチ又はスライド式かみ合いメカニズムを含む。
【0053】
同様に高周波供給と電気接続するソケット4000はその中に設置される一次コアー部分を有し、ソケットは最低一つのプラグ3000を受けるようになっている。
【0054】
図22bは、並列一次誘導カプラー4018及び4019により簡略化された二芯太径出力ケーブル3004へ給電する高周波発生器4016へ進入する電源供給の概略を示す。この図は一次コアー部分が一つ以上の二次コネクター(示していない)との接続のため高周波発生器4016との直接電気接続で設置できることを図解している。
【0055】
図22cは一体型「アース」端子が必要で、「アース」の連続性を提供する絶縁置換コネクター(IDC)システムでの使用に適した場合に使用される三芯太径ケーブル4020の断面を示す。IDCシステムは電流搬送ケーブルの外側絶縁スリーブの直接貫通を露出導通表面の最小の危険で可能にする。このようなシステムで本発明を使用する子とは従って高い安全基準に合致すると考えられる。
【0056】
図23は一実施例により多くの二次部分4024、4026、及び4028が単一の一次部分4018からエネルギーを受けることを可能にする多面誘導結合システムの概要図を示す。一次及び二次部分の構成はいくつかの一次部分が単一の二次部分へエネルギー結合するように配置できるように、逆転できることは認識されるだろう。
【0057】
一つの部分から別の部分へ結合されるエネルギー量は夫々の一次及び二次部分の相対的配置を移動させることにより変動する。例えば第一コネクターを第二コネクターに対し回転させることにより、結合エネルギー量は、第一及び第二部分の各々の共通有効結合表面の量が変動するにつれて変動する。一次及び二次コアーの体積は、それらが立方体又は円又は環状又は円錐台状により変動する。同様に一次及び二次コアーの有効表面の形はそれが円、四角形、三角形又は他の色々な形により、変動する。
【0058】
エネルギーの移動は接続点で電流を流さずに磁気エネルギー結合により達成され、これによりアーク放電や感電を排除するので本質的安全を達成することは認識されるだろう。
【0059】
本発明は説明的例のみにより記述してきたので本発明の範囲から離れることなく記述した例のバリエーションを作ることは認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0060】
本発明の好適な実施例及びそれが如何に実施に移されるかは例のみにより図に関してここに述べる。
【図1】高周波供給ユニット及び二部誘導カプラーにより負荷を駆動する電源供給の基本構成を示す。
【図2a】低電圧照明の使用に適した高周波カプラーの図である。
【図2b】出力波形の図である。
【図2c】ユニットのブロック図である。
【図2d】ユニットのより詳細な回路図である。
【図3a】電子式安定器ユニットのブロック図である。
【図3b】図3aのユニットの出力波形の図である。
【図4】二部誘導カプリングの詳細図である。
【図5】低電圧灯用に構成された誘導カプリングシステム構成のブロック図である。
【図6a】放電管を駆動する構成のブロック図である。
【図6b】図6aに示す放電管を駆動するための構成のより詳細な回路図である。
【図7a】光放射ダイオード(LED)灯を駆動するための構成のブロック図である。
【図7b】可能な出力波形を示す。
【図7c】可能な出力波形を示す。
【図8】ワイヤーループシステムのブロック図である。
【図9】ダウンライトとして使用される低電圧灯のブロック図である。
【図10】二つの誘導カプラ−及び連結ケーブルを使用するシステムのブロック図である。
【図11】ランプが個々の関連する電力供給ユニットにより電力が供給される照明システムのブロック図である。
【図12】単一の電力供給ユニットから直列で駆動されるランプのブロック図である。
【図13】単一の電力供給ユニットから並列で駆動されるランプのブロック図である。
【図14a】LEDベースのダウンライト及びコネクターの例の分解図である。
【図14b】コネクター部分の分解図である。
【図14c】ランプ部分の分解図である。
【図14d】ランプ及び半コアーの詳細である。
【図14e】先に述べた要素が取りつけられるダウンライト型容器の線図である。
【図15】蛍光灯、天井ソケット又はバラ及び一次側半コアーの分解図である。
【図16a】図15のランプユニットへ取り付けるための電力供給ユニットの下面及び上面の斜視図である。
【図16b】図15のランプユニットへ取り付けるための電力供給ユニットの下面及び上面の斜視図である。
【図16c】3コアーケーブルの巻き線を線図的に示す。
【図17a】負荷へエネルギーを伝送するためのプラグの上部分及び下部分の斜視図である。
【図17b】負荷へエネルギーを伝送するためのプラグの上部分及び下部分の斜視図である。
【図17c】補助ソケットに接合されるプラグを示す。
【図17d】プラグの好適な実施例の分解図である。
【図18a】並列構成で多くの二次誘導カプラーを受け入れるための一体化された一次誘導カプラーを有する電力供給の斜視図である。
【図18b】直列版及び知的符号化誘導カプラ−を含む誘導カプラーを組み込める潜在的製品の範囲を示す図である。
【図19】部品が差し込み方式で組み合わされる二部誘導コネクターを示す。
【図20】近接端部へ組み込まれる二部コネクター及び関連駆動回路部分を有する蛍光灯を示す。
【図21】ランプが駆動される点を有する線路と一対の蛍光灯を示す。
【図22】絶縁置換型装置により一次誘導カプラーにより簡略化された二芯太径供給ケーブルからなる二線式システムの一部としてのプラグを示す。
【図22a】図22に示すプラグを受けるソケットを示し、二次誘導カプラ−は図22に示すように一次誘導カプラ−への接続に適する。
【図22b】並列一次誘導カプラーにより簡略化された二芯太径出力ケーブルへ給電する高周波発生器へ入る電源供給の概略図を示す。
【図22c】一体化された「アース」端子が必要とされ、そして「アース」の継続性に備える絶縁置換型コネクター「IDC」システムでの使用に適する三芯太径ケーブルの断面を示す。
【図23】多くの一次そしてまたは二次接続を可能にする多面誘導結合システムの概略図を示す。
【技術分野】
【0001】
この発明はエネルギーを負荷及び関連システムへ供給するための装置に関する。特に本発明は、例えば照明設備、コンピュータ、電池再充電器やプリンターのような周辺装置、写真複写機及び飲料機械のような事務所設備、のような電気器具へエネルギーを供給する手段としての二部誘導コネクターを含む電気エネルギー伝送装置に関する。装置及び関連システムは外灯や庭園照明は勿論のこと、家庭、アパート、事務所、学校及び大学、商業ビルのような建物の中の回路で使用される。
【0002】
本発明は個々の一次コネクターから一つ以上の二次コネクターへエネルギーを結合するための二部誘導コネクターを含み、一つ又は各二次コネクターとの電気接続には一つ以上のランプのような電気器具がある。あるいは電気設備又は製品は一次コネクターへ直接誘導結合するための組み込み二次装置を有する。
【0003】
本発明は限定しないが、照明とは対照的な電力回路の負荷の使用も予想される、低電圧照明(電圧<50V)又は蛍光灯に特に適用でき、このような負荷は例えば電気モーター、ラジオ用電源供給、テレビ又は類似の電子装置、ヒーターのようなものである。
【背景技術】
【0004】
ビルの電力供給は負荷の端子と直接金属間接触をする配線を主に使用して来た。これらは色々な種類のプラグ及びソケットコネクターを含む。英国では、配線規則はBS7671「電気設備の必要条件」,及びIEC発行364「ビルの電気設備」により管理される。電気供給は天井のバラやランプホルダーへ供給する照明回路用6アンペアからソケットコンセント(通常BS1363による3ピンプラグ)により供給される器具用の13アンペア、そして調理器又は電気シャワーユニット用の40アンペア迄の色々な電流定格の色々な回路へ一般に分割される。電力用ソケットは、世界的用途用の色々な電力プラグ、ソケット及びコネクターを提供するMKエレクトリックのような既成の供給者により供給される。
【0005】
極最近例えば12Vでトランスにより作動するタングステンハロゲンランプを基本とする引き込みダウンライト、及び同様の表面設置型スポットライト、及び線路又はワイヤーベース照明システム用低電圧照明が使用されるようになって来た。このような照明はなお負荷端子の電源への直接電気接触を要する。
【0006】
GB−A−0392052(シーメンス)は坑内爆発性ガス又は他の爆発性ガスで汚染された雰囲気を有する場所で使用される二部磁気誘導コネクターを開示する。電源供給から負荷への伝送は、一次(電源)又は二次(負荷)巻き線を巻かれた環状磁気コア−のそれぞれの半分を夫々が取り囲む電源及び負荷部分を有する枠を使用して誘導的に行われる。枠の部分をいかに組み合わせるかは詳細に説明されないがしかし負荷部分の内面は凹みがあり、即ち電源部分の外部の凹みへの押し込み型であることは図面から明らかである。負荷が取り除かれる時さもなくば過熱し、そして消失するかもしれない一次巻き線を通しての過剰電流を避けるため、キーパーが電源半コアーの肢をまたいで取りつけられる。GB−A−1366134は危険な雰囲気での照明設備に関係し、そして一次巻き線が負荷がある場合は電源周波数(例えば1kHz)に調整されるが部分を分離した場合調整は崩れるL−C回路に接続される同様の二部コネクターを開示する。一つの実施例でコア−部品は面同士が合いそして別の実施例では負荷部分はコア−部分へ同軸上に取り付けられる。US−A−3995209は同様でそして通信システム用のコネクターに関係する。US−A−4303902も概して同様であるがしかしフエライトコア−及び例えば100kHzの伝送周波数の使用を開示するが、しかし例えばこのような周波数での通信目的の電気信号とは対照的で、エネルギー供給に関し詳細を欠いている負荷装置へのエネルギー伝送は開示していない。それが記述する誘導結合は例えば爆発性雰囲気でスパークを避けるため、海上工業での使用のため、又は海底への適用のため、のような周囲の媒体が通常の露出された金属間接触を許容しないことが分かるような用途向けであり、海底用カプラ−に関係するGB−A−2020116及び海底電気供給又は電力線用カプラーを開示するUS−A−4538863も見て欲しい。
【発明の開示】
【0007】
本発明は、結合装置のコアー材料が渦電流及び低ヒステレシスを避けるために抵抗性であり、そして使用される周波数での過熱を避けるため低損失であり、そして無負荷状態下の過電流問題は、第一半コアー上の一次巻き線がリアクタンスを提供し、そしてエネルギー供給が組み込み過電流そして/または過負荷短絡防止を有する場合に使用されるより高い周波数ではそれ程厳しくないならば、最近の電子高周波エネルギー供給を持って,負荷へのエネルギー伝送を提供するため二部誘導結合を使用することが可能になって来た現実に基づく。特に高周波エネルギー供給の低リアクタンス材料のコアーを有する二部結合との組み合わせは新しいと思われる。予想される周波数は23kHz以上で一般に10MHzの周波数へ広がる。現在予想される範囲は25〜100kHzの間が望ましく、25〜60kHzがより望ましい。いわゆる類似型電源供給の使用は比較的低いものから高い周波数への高効率周波数変換を可能にする。
【0008】
一つの観点では本発明は、電源周波数での電流を受けるための入力を有する電力供給ユニット,前記周波数をより高い周波数に上げるための手段,より高い周波数でエネルギーを供給するための出力、及び電力供給ユニット出力へ接続される一次巻き線を有する第一コアー部分及びエネルギーを負荷へ供給するための二次巻き線を有する接合第二コアー部分を有する二部誘導コネクターからなる。コアー部分は高抵抗材料である、エネルギーを負荷へ供給するための装置を提供する。
【0009】
ここで「電源供給」は標準の地域に分布される電気供給、これはより高いか又はより低いかも知れないが、一般に50〜60Hzに関する。
【0010】
本発明は前述のような装置用の二部誘導コネクター、又はその一次又は二次部分も提供する。前述の二部コネクターは二つの部分間の誘導接続は勿論のこと機械的接続を確立するため、及び望むらくは前記一次及び二次部分の極片が効率的誘導結合を促進するため、ぴったり合うように前記部品を相対的な構えに保持するため、相互にかみ合う形状を備える。
【0011】
コネクターの一次及び二次部分は最小のエアーキャップまたはプラスチック又は他の電気絶縁材料の薄い分離膜でクリップ又は他の弾力のある手段により一体に保持されることが望ましい。二つの部分の誘導コネクターの部分はコネクター部分を接合するように除去可能な状態でくっつけるピンとソケットからなる。
【0012】
またコネクター部分は、その第一と第二の部分を接合させるため、取り外し可能な状態でかみ合うクリップ及び凹みからなる。更なる代案ではそれらはコネクター部品が接合するため取り外し可能な状態でひねる差し込み形状と凹みからなる。
【0013】
先に説明したように結合の二つの部分をしっかりと繋ぎ合わせるための機械接続の色々な形状が想定される。
【0014】
コア−材料は過電流及び低ヒステレシス損を避ける低損失フエライトで出来ており、そしてエネルギーがシステム効率を最適化するように伝送される周波数で過度に加熱されないことが望ましい。
【0015】
別の観点では、本発明はその近接領域に二部誘導コネクターの半コア−及び負荷に電圧を加えるための半コアー上の二次巻き線を有する電気負荷を提供する。負荷の特別な型はそのベースに先に述べたような誘導コネクターの半コアー及びランプ又はチューブへ受けたエネルギーで電圧を加えるための二次巻き線を有する白熱灯又は蛍光管である。
【0016】
本発明は更に、誘導カプラーの一次巻き線に接続される高周波交流エネルギー源及び、同じ誘導カプラーの二次巻き線に接続される負荷との間の結合連結を提供する。システムとして作動するこの実施例によると、第一及び第二部分へ分離できる変換器として機能し、如何なる適当な種類の負荷へでも電気供給用エネルギー源の間のエネルギー伝送を可能にするカプラーが提供されることは認識されるだろう。
【0017】
システムは如何なる電圧又は電流も発生させないのでそれは従って広い範囲の環境で本質的に安全である。本発明の一つの主な使用は証明の分野にあるが、しかし例えば計算、遠隔通信、航空、船舶、工業用及び家庭用を含む電力回路の他の使用も本発明の範囲内にある。本発明はエネルギーの誘導結合を利用するので、ガス又は石油掘削機上、石油精製又は他の石油化学プラント、海底又は鉱山又は爆発危険のある他の地底環境のような不安全な環境で使用できることも認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明による電力供給配置の基本構成を示す図1に、例えば110V/240V、50〜60Hzの電源交流供給100は分割トランス108の半コア−106上の一次巻き線104へ給電する高周波交流‐交流電力供給ユニット102へエネルギーを供給する。半コアー112上の二次巻き線110は負荷114へ接続される。上述の供給装置からエネルギーを受ける負荷の例は低電圧ハロゲンランプ、他の白熱灯、蛍光灯、電気モーター、検出器、コンピュータ、建物、又は建物の一部で使用される、又は屋外照明で使用される工業用あるいは家庭用装置、又は電力配分回路を含む。接触は二つの部分を接合することにより確立され、そしてそれらを分解することにより解除される。部分は矢印116により示すように相対的に可動である。
【0019】
図2aは供給源200からの電気エネルギーが高周波低電圧交流‐交流電力供給ユニット202、再度110V又は240V及び50〜60Hzで給電され、そして204で名目11V交流波形を生成する高周波低電圧供給を線図的に示す。図2bに見るように、波形は例えば名目11。7VRMSを有し、そしてより低周波数包絡線例えば100Hz(50Hz入力)又は120Hz(60Hz入力)を変調する周波数23〜100kHz、望ましくは23〜60kHzの交流波形からなり、このエネルギー供給配置は例えば白熱灯には適している。低電圧ハロゲンランプは輝きと長寿命の特徴を有し、通常定格12Vで0。4〜4Aを引き出す5〜50Wである。それらはカプセル又は二色形式で供給されそしてひもまたはレール上の設置用スポットライトとして使用されるか、又は天井又はその中へ取り付けるダウンライトとして使用される。
【0020】
スイッチ型の電力供給の基本的要素は図2cに示す。供給源200からのエネルギーは,電源供給からユニット202へ流れそしてユニット202から電源へも戻る電源干渉を抑制するため電源フィルター段203を有する電力供給ユニット202へ渡る。フィルタリングされた電源電流は、供給周波数に依存する100又は120Hzの整流出力が、図2bの波形を与えるため23〜100kHz、望ましくは20〜60kHz及び最も望ましくは約30〜50kHzの高周波数で交流を生成するため包絡線を変調する変調器207へ渡る。変調信号は、12又は24V高周波変調100又は120Hz交流出力を204で半トランス213の一次巻き線211へ供給する出力段209へ渡る。その半トランスはエネルギーを白熱灯219へ供給する二次巻き線215を有する半トランス217と接合する。
【0021】
実際のエネルギー供給回路用簡略化回路は図2dに示す。交流電圧はコンデンサC1〜C3及びフエライトチョークHFCにより提供される電源フィルターを持った全ブリッジ整流器D1〜D4へ供給される。フィルターを通った電源電流は、交互にそしてコンデンサーC5、C6により導通するトランジスタQ1及びQ2により提供される半ブリッジ回路を使用して変調される包絡線波形を提供する。出力トランスT2の一次は半ブリッジを横断して接続され、そしてL‐C自励振回路は、T2の一次と直列に接続されるフィードバックトランスT1の一次T1cにより提供される。逆方向の二次巻き線T1b及びT1aは抵抗R1、R2及びスイッチングコンデンサC7、C8によりトランジスタQ1、Q2のベースを励起する。逆電圧のツェナーダイオードD5、D6はQ1、Q2のベースを保護し、そしてダイオードD7及びD8は逆電流に対してトランジスタQ1及びQ2を保護する。
【0022】
ネットワークR、C9によりタイミングをとられそしてDIACにより制御される起動回路はQ2のベースへ接続される。T2の二次巻き線はランプ219のための必要な電圧低減を提供し、そして単一ランプ219を駆動するための約60Wの出力、又は照明線路のようなものにより多くのランプを駆動するための200Wを提供する。例えばランプ219が開回路になれば過剰電流負荷を避けるため、抵抗R4(トランジスタQ1、Q2に流れる電流を測定する)を横断する電圧降下の予め決められた増加は、抵抗R5、R6により、抵抗R7により通常OFFにバイアスがかけられているトランジスタQ3のベースへ作動信号を提供する。Q3の開回路の際はコンデンサーC9が短絡されそして半ブリッジの振動が中止するように、ONにスイッチされる。復帰時間はQ3のベース回路に接続されるR5、C10の時定数により決定される。この電子スイッチ式過負荷電流防止装置に加え、例えば出力トランスT2又はその巻き線又はQ1又はQ2の温度を監視するカットアウト(示していない)により提供される耐熱防止が備えられる。
【0023】
上に述べた回路は全て別個素子及びバイポーラトランジスタを基礎としたマーケット上で装置の代表と思われるユニット202に含まれることは認識されるだろう。
【0024】
スイッチ型電力供給は特許文献に広く記述され、そしてそのような参考資料に記述される技術は本発明へ適用される。定電圧又は定電流出力を提供する回路はUS−A−3538518(アリントン、特殊計器会社)に開示され、そしてスイッチ型電力供給用の更なる設計は例えばUS−A−4453205(ボイド)及びUS−A−4945465(マリナス、フィリップス)に記述される。過電流制御そして/又は過負荷防止は例えばUS−A−4713740(ドラビング、SMSアドバンストパワー)、US−A−4916569(オノプカ、ゼニスエレクトロニックス)、US−A4858094(バーレイジ、アライドシグナル)、US−A−5633787(ソング、サムスン)、US−A−6434023(プレラーインフィネオンテクノロジーズ)、US−A−2001/0009517(プレーラー)、US−A−2001/0019469(コー、トムソン、マルチメディア)、及びUS−A−2002/0105767(シューライン、セミコンダクタコンポーネンツ)に論じられている。後の仕様は過電流防止の仕組みを以下を含み詳細に再検する。
【0025】
(a)検知電流の大きさが閾値電流の大きさを上回りそして電力スイッチ装置の負荷サイクルを削減することにより電力供給出力を制御する場合、電力供給出力電流のピークをクランプするパルスバイパルス方式。
【0026】
(b)一旦過電流状態が検出され、そして予め決められた時間後に再スタートを試みる場合の電力供給動作を終了させる一時中断電流制限方式。
【0027】
(c)もし供給出力電圧が過負荷又は回路短絡により減少すれば、出力電流が安全レベルへ減少するように最大電流制限も減少するように電力供給の最大電流制限を電力供給出力電圧を減少させるホールドバック電流制限方式、及び
【0028】
(d)電力供給は過電流状態下では完全にシャットダウンしそして正常動作は入力電圧(ON/OFF)を一旦切って入れなおすか又はENABLE入力をトグリングすることによってのみ復旧するラッチオフ防止方式。先に説明したように温度超過に対する熱防止も一般に備えられる。上の方式は勿論本発明の電力供給ユニットで使用できる。12Vハロゲンランプ駆動用高周波低価格電力供給はUS−A−6208086(ネローン、GE社)に開示される。
【0029】
低電圧ハロゲンランプ用の英国で現在入手できる電子トランスは、例えばリークスLT60(20〜60W)及びPD250(100〜250W)を含む。http://www。leax。co。uk/PDF/electronic%20transformer。pdf。をみて欲しい適当な高周波電力供給は、英国スローのアーレンEFA、(負荷範囲20〜105W、短絡回路防止及び過負荷防止を有する当社のTRX−105LVトランスを見て欲しい)トリドニックリミテッド、バシンストーク、英国(20〜105Wも提供し過負荷、過熱及び短絡回路防止を有し、そしてランプを30〜40kHzで作動させるTE絶縁トランス、又高周波安定器、LED電力供給及び放電ドライバー),オスラム(105VA12Vトランス、又高周波安定器、LED電力供給及び放電ドライバー)からも入手でき、そしてブラックボックス(LVトランス)、モード(LVトランス)、ユニバーサルライト&パワー(LVトランス)、マルチロード(ボルトマスターLVトランス)、フコ(LVトランス)、フィリップス(高周波安定器、LED電力供給及び放電ドライバー)、マグナテック(高周波安定器)、ヘルバー(高周波安定器、放電ドライバー)、トランスフィルターラ(LVトランス)及びカオイ(日本)からの製品がある。
【0030】
再度図2dに言及すると、二部トランスT3のコアーは軟金属酸化物ベースのセラミック又はソフトフエライトが望ましい。フエライト材料は三グループに分割できる。
【0031】
(a)H-材と称されるグループのマンガン-亜鉛フエライト(Mn。Zn)O。Fe2O3は抵抗値101〜103Ωcmでそして余り望ましくない。
【0032】
(b)N-材料と称されるグループで、103Ωcm、一般に104〜107Ωcmでそして例えば104〜105Ωcmの固有抵抗を有するニッケル-亜鉛フエライト(Ni。Zn)O。Fe2O3。
【0033】
(c)HR‐材料と称されるグループのマグネシウム-亜鉛フエライト(Mg。Mn。Zn)O。Fe2O3。フエライトは特別の所望特性を得るため、少量のコバルト、チタン、カルシウム、シリコン等も含む。フエライトはMn-Znフエライトであるが、しかし適切なグレードはN27及びN67であり、より高い固有抵抗及び低コア−損失のためNi-Znフエライトが望ましい。
【0034】
蛍光灯に対し、高周波交流−交流供給が使用される。図3aに示す電気エネルギー供給は、電源供給300、供給ユニット302及び出力304に関し同じであるが、しかしこの例で出力は、周波数23〜100kHzで240VのRMS電圧を有し、例えば100kHzのリップル周波数を有する。過去には普通の蛍光灯システムは、ランプ及びランプを始動させるためのグロースターターを作動させ、そしてそれが始動後にランプ電流を制限するのに十分な電圧を生成させるための安定器として直列チョークを使用する電源から作動される。このようなシステムは低価格であるが、それは可聴ハム、チョークのエネルギー損失、点灯遅れ、そしてフリッカーの欠点に苦しむ。ランプに電圧を加えるため電子安定器の使用は交流電源電圧を直流電圧へ整流することを含み、これは次にランプを駆動するため高周波交流電圧へ変換される。
【0035】
電子安定器は一般に20〜60kHzの周波数で作動し、そしてリン励起の増加はフリッカーを除去し、点灯の速度を改善し、そしてランプの寿命を延ばすため、より高い作動周波数が効率を約10%改善する。電子安定器は磁気チョークより少ないエネルギーしか消費せず、そしてスイッチ型技術の使用により、同じ照明出力及び駆動電子回路の寸法削減で総合エネルギー節約が約25%に達する。電子安定器からの高周波交流は上に述べたスイッチ型技術及びフエライト半コアーを基本とする二部結合トランスも使用できる。蛍光灯用スイッチ型電力供給は例えばUS−A−5065074(ヘスケス、クーライト)、US−A−5359274(バンデル、フィリップス)、US−A−5796597(フィッツゲラルド、トムソン)、US−A−6100647(ジアノポウロス、フィリップス)に開示される。
【0036】
図4はNT回巻きを有する供給側又はソケット巻き線104及びMT回巻きを有する出力又はプラグ側巻き線を有する分割トランスの詳細である。昇圧VoutにはNT/MT>1、一方降圧VoutにはNT/MT<1である。この様に図5の例において、要素500〜512は先に述べたそれらに対応し、MTは例えば4回巻き、NTは12VのRMS出力を低電圧灯514へも供給するため4回巻きであり、そしてランプへ24Vを供給するためにはNTは8回巻きである。図6aの例において要素600〜612は先に述べたそれらに対応し、MTは例えば91回巻きで、NTも出力RMSをランプ回路へ供給するため91回巻きである。二次巻き線610の一端は蛍光灯616の一つの電極と直列の安定器インダスタンス614に接続され、そして直列コンデンサー617、618及びブリッジの可変抵抗620(620:Rv=正温度係数PTC)二次巻き線610の他の端へ代わって接続されるランプ616のもう一つの電極へ直列接続される。
【0037】
より詳細な回路は、電解コンデンサーC11が整流器の一端及び線路(負)の間に接続されることを除いて図2dに同じである図6bに示し、出力トランスT2は消去されそして二部トランスの一次はフィードバックコイルT1cと直列の半ブリッジを横断して接続される。
【0038】
図7aの更なる例で要素700〜712は先に述べたそれらに対応し、そして巻き線710は直流エネルギーを直列抵抗716及び任意の高周波コンデンサー720により光放射ダイオード(LED)718へ供給するブリッジ整流器714として接続される高周波ダイオードD1〜D4を横断して接続される。供給供給ユニット702の出力は図7bにあるような、又は図7cにあるような高周波直流のような高周波変調直流になる。
【0039】
ワイヤーループシステムは図8及び図9に示す。図8で部品800〜814が先に述べたようにあり、そして一次巻き線804は単一ワイヤーループ803上の任意位置にある。供給源802から負荷814へのエネルギー伝送は、ワイヤーの切断又は巻き線804の絶縁層の貫通は全く無く確立され、従ってそれらのケーブへの損失は無く再配置できる。
【0040】
図9にワイヤーループ903及び現在のコネクターの半ソケット904、906が建物へ組み込まれた照明配線の一部を形成する。プラグ部品910及び912は建物天井に組み込まれる照明設備916の一部を形成し、そして照明設備は、この例では矢印により概して指示される負荷914を提供する普通の低電圧白熱灯920のための普通のソケット918を有する。必要な接続は端子台又はワイヤー切断を使わずに確立され、それは設備916を所定位置に設置するのに必要な熟練を削減する。
【0041】
図10で電源供給1000は、代わって負荷1014へ接続される第二の二部コネクター1004b、1010bへケーブル1007により接続される第一の二部コネクター1004a、1010aへ出力する高周波電力供給ユニット1002へ給電する。
【0042】
上に述べた二部誘導コネクターを照明ユニットに備えるための色々な可能性は図11〜13に示す。図11で電源供給1100a〜1100dは夫々の二部コネクター1106a〜1106d、1112a〜1112dにより負荷1114a〜1114dへ照明ユニットの形で接続される個々の電力供給ユニット1102a〜1102dへエネルギーを提供する。システムの設置はワイヤー切断を必要とせず、そして天井を通してのワイヤーループに単に依存するだけである。端子台の使用は必要とせずそして個々の照明ユニットは設置及び交換が容易である。図12に電源供給1200が夫々の負荷1214a〜1214c(1<c<n)へ接続される直列配置コネクター1204a〜1204c、1210a、1210cへエネルギーを提供するリングを有する供給ユニット1202へ給電する。図13の配置はコネクター1304a〜1304n、1310a〜1310nは並列にユニット1303へ接続されることを除き同じである。
【0043】
この発明は例えば照明回路において、ねじ込み又は押し込み端子の全体的な数が削減できる。大部分の電気火災は断線及びアーク放電によりケーブル又は端子に始まる。端子数が多くなる程、火災又は感電の危険が大きくなる。更に端子作製は最も時間を要することで、そのため全ての電気工事の費用のかかる部分であり、熟練労力を必要とする。端子の数が少ない程、発生するミスの数も減る。照明設置は特に困難でそして時間を要することで、なぜなら出口は高い上下逆及び重力に抗して天井に設置されなければならない。いくつかの接続が必要であり、中性点接地ライブ、スイッチライブ、及びしばしば永久ライブである。低電圧設置はトランスを必要とし、より大電流及びアーク放電の危険性がある。電気接続に加え、機械的取り付けが必要でありそして照明の重量は接続がなされている間支持されなければならない。
【0044】
電力接続をLEDベースの照明設備に提供するための二部誘導接続の使用は図14a〜14fに示す。ポリカーボネート又は他の電気絶縁プラスチック材料のランプホルダー本体1401は、一次巻き線1404を支えるフエライト半コア−1403を受ける上開口部を備え、そして取り付けフランジ及び依存クリップ1407を有する。ランプホルダー1409は補助的な第二フエライト半コア−1415が取りつけられるポリカーボネートの裏筐体1413に取り付けられるダイキャストアルミ反射器1411を有する。上方を向くラッチ舌1417はランプホルダーを所定位置に固定するため取り外し可能な状態でクリップ1407へかみ合わすことができる。ランプホルダー1409は二次巻き線1420により図7aに見られる、半コアー1415上の整流ブリッジ及び関連する要素を付加してエネルギーを受けられるルクセオン(商標)のようなLEDランプも支持する。クリップ1407及び使用される弾力材料の間の舌1417の留め金によるかみ合いは半コアー1403、1415がしっかりと面間接触を強いられ、それらの間のエアーキャップ及び結果として起こるエネルギー損失を最小化する。OEMで製造される筐体1422は天井へ埋め込むように設計されそして第一半コアー1403の末端それを通して依存し、そしてランプホルダー1409の舌1417がクリップ1407とかみ合うようにそれに挿入されるアパチュア1426が形成される上面1424を有する。本体部1401のフランジ1405はボルト又はスタッドボルト(表示無し)によりフランジ1405へ取りつけられる。一次巻き線1404用エネルギーは電源供給へ接続され、そして一次巻き線を提供するため半コアー1403上に巻かれる出力ワイヤーループ1432を有する高周波トランス1430から来る。例えば低電圧二色灯のような白熱灯はLEDの代わりに使用されることは認識されるであろう。
【0045】
電源電圧で作動する蛍光灯の設置は図15に示す。チューブ1500は小型回路基板上の図6aに示す安定器及び起動回路を収容し、そして本体部1502の上面に現れる負荷半コアー1504の周囲に二次巻き線を有する本体部1502に依存する。天井のバラ1506はその間へ本体部1502がスライド固定される依存壁及び、バラ1506に依存するラッチ舌1510も本体部1502をしっかりとバラ1506へ保持するため本体部の凹部表面1512へ滑りこみそしてかみ合い固定表面1514へ留める。一次巻き線ループ1518が巻かれる第二の半コアー1516は直立壁1520、1522間へ滑りこみ固定で、クリップ1524の留め金のかみ合いにより所定位置に維持される。再度弾力のあるクリップの使用が半コアー1504、1516が共にしっかりと面間接触を強いられることを可能にする。図16a、16bで供給ケーブル1600により電源電圧が給電され、そして例えば図6bに示すような回路を有する電源供給ユニット1602を示す。ユニット1602の下側からバラ1506の壁1520、1522により定義されるソケットへクリップ留めされるように配置される半コアー1616の極片が現れる極片1616上のラッチ表面は、電力ユニットを図16aの垂直姿勢か又は図16bの水平姿勢のいづれかにあるソケットへクリップ留めされることを可能にする。
【0046】
図16cは誘導カプラ−からの多くの二次巻き線を示す。図17a〜17dでランプ又は他の電気装置である負荷に対してのプラグ及びソケットコネクターは誘導半コアーの第一第二極片1704、1706を、そして本体部1702の相対する端部上に第一及び第二の前向き又は下向きに突出するクリップ1708、1710を有するプラグ本体部1702へ導く負荷供給ケーブル1700を有する。プラグコネクターは、例えば図2b又は図6bに関し述べたようなユニットを使用してエネルギーが供給され、そして望むならプラスチック又は他の適当な電気絶縁材料の薄膜により保護される補助ソケット部分1712と接合する。図17dに見るようにプラグ本体部はネジ1713により一体となる上及び下部分1702a、1702bからなり、そしてそれはケーブル受け端子1715へ導く二次巻き線を巻かれた誘導コアー1714を取り囲む。
【0047】
この実施例は、誘導半コアーがエアーキャップ、従ってエネルギー損失を最小化するためしっかりと接触を保つように接合要素をしっかりとつなぎ合わせるクリップを基本とするが、二次側から突出する2〜3の平らなピン、又は一次側のソケットで受けるためのプラグ部分又はソケット部分を備えるには十分である。ピン及びソケットは金属又はプラスチック材料で出来ているが、しかし電気的に絶縁されそして多分負荷を保護するため接地ラインを提供することを除き、接続に加わらない。プラグユニット1702は、個別の出力電圧を提供するため図4(NT)に示すように個別の回数にて巻かれる。
【0048】
図18aはレールの形をした一次側半コアーの第一及び第二の露出極片1804、1806を一端に有する高周波トランス又は安定器ユニット1802へ導く電源ケーブル1800を示す。多くのソケットはそれに沿った空間間隔でレール1804、1806の上及び下に形成される。プラグコネクター1810は並んでソケットに取り付けられ、そしてレール1804、1806と接合する半コアー及びソケット1808へはめ込む第一及び第二の突出したクリップ1812、1814を含む。コネクター1810の二次巻き線は負荷ケーブル1816へ繋がる色々な出力電圧及び任意の受動又はコード化(知的)カプラーとの直列又は並列接続を提供できる。
【0049】
図19はその間の誘導及び機械接続を確立するためBESA箱1902へひねり又は差し込み固定の器具搭載カプラ−1900を示す。
【0050】
図20は蛍光管2002、ランプ駆動用回路(図6a参照)を収容する近接領域2004、ソケットへのエネルギー伝送誘導結合を確立するための第一及び第二極片2006、及びランプ及びソケット間の機械接続を確立するための相対する第一及び第二の固定部材を有する蛍光灯2000を示す。機械接続は、もし接続がランプにその極片及びソケットのそれらの間の面間接触のため正しい姿勢で所定位置に固定されることを要求するならば、ランプを所定位置にしっかりと保持するクリップ、ネジ接続又は差し込み突起の形をとる。図21から明らかなように、蛍光灯2100,2102は図6bに示すような種類の高周波電子安定器ユニットを収容する線路2104に沿って間隔をあけて配置され、そしてケーブル2108により電源電圧を給電されるソケット位置2106、2106aに電力が供給される。
【0051】
図22はプラグ形の前述のコード化型の一次誘導カプラ−3000を有し、そして絶縁置換型装置3007a及び3007bにより一次誘導コアー3006により簡略化された二芯太径供給ケーブル3004からなる二線システム3002を示す。コード化装置(示していない)は各負荷に関連する電子式又は「スマート」レシーバー(示していない)により受けられる信号を伝送するために使用される。例えばランプのような特別な負荷はそれ自身のアドレスを有し、それは電子式消去可能読み取り専用メモリー(EEPROM)のような電子式メモリー装置へプログラムされ、そして選択的にその負荷又は各負荷をON-OFF又は減光するために使用される。一次及び二次部分の構成はいくつかの一次部分がエネルギーを単一の二次部分へ結合するように配置できるように送転できることは認識されるだろう。
【0052】
図22aは図22に示すように一次誘導カプラー3000へ接続される二次誘導カプラ−4000を示す。図22及び22aの配置は夫々プラグ3000及びソケット4000と想定している。図22は一次コアー3006を有するプラグ3000及び二次コアー4004を有するソケット4000を描写するが、二次コアー部分4004はプラグ3000の筐体内に設置されることは認識されるだろう。理想的にはプラグ3000の筐体はプラグ3000が同様の取り付け手段4010a及び4010bによりソケット4000に対し取り外し可能又は遊離可能にする適当な固定又は接続手段3010a及び3101bを有する。固定手段3010aとb及び4010aとbは例えば差し込み方式、ネジ方式、クリップ、キャッチ又はスライド式かみ合いメカニズムを含む。
【0053】
同様に高周波供給と電気接続するソケット4000はその中に設置される一次コアー部分を有し、ソケットは最低一つのプラグ3000を受けるようになっている。
【0054】
図22bは、並列一次誘導カプラー4018及び4019により簡略化された二芯太径出力ケーブル3004へ給電する高周波発生器4016へ進入する電源供給の概略を示す。この図は一次コアー部分が一つ以上の二次コネクター(示していない)との接続のため高周波発生器4016との直接電気接続で設置できることを図解している。
【0055】
図22cは一体型「アース」端子が必要で、「アース」の連続性を提供する絶縁置換コネクター(IDC)システムでの使用に適した場合に使用される三芯太径ケーブル4020の断面を示す。IDCシステムは電流搬送ケーブルの外側絶縁スリーブの直接貫通を露出導通表面の最小の危険で可能にする。このようなシステムで本発明を使用する子とは従って高い安全基準に合致すると考えられる。
【0056】
図23は一実施例により多くの二次部分4024、4026、及び4028が単一の一次部分4018からエネルギーを受けることを可能にする多面誘導結合システムの概要図を示す。一次及び二次部分の構成はいくつかの一次部分が単一の二次部分へエネルギー結合するように配置できるように、逆転できることは認識されるだろう。
【0057】
一つの部分から別の部分へ結合されるエネルギー量は夫々の一次及び二次部分の相対的配置を移動させることにより変動する。例えば第一コネクターを第二コネクターに対し回転させることにより、結合エネルギー量は、第一及び第二部分の各々の共通有効結合表面の量が変動するにつれて変動する。一次及び二次コアーの体積は、それらが立方体又は円又は環状又は円錐台状により変動する。同様に一次及び二次コアーの有効表面の形はそれが円、四角形、三角形又は他の色々な形により、変動する。
【0058】
エネルギーの移動は接続点で電流を流さずに磁気エネルギー結合により達成され、これによりアーク放電や感電を排除するので本質的安全を達成することは認識されるだろう。
【0059】
本発明は説明的例のみにより記述してきたので本発明の範囲から離れることなく記述した例のバリエーションを作ることは認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0060】
本発明の好適な実施例及びそれが如何に実施に移されるかは例のみにより図に関してここに述べる。
【図1】高周波供給ユニット及び二部誘導カプラーにより負荷を駆動する電源供給の基本構成を示す。
【図2a】低電圧照明の使用に適した高周波カプラーの図である。
【図2b】出力波形の図である。
【図2c】ユニットのブロック図である。
【図2d】ユニットのより詳細な回路図である。
【図3a】電子式安定器ユニットのブロック図である。
【図3b】図3aのユニットの出力波形の図である。
【図4】二部誘導カプリングの詳細図である。
【図5】低電圧灯用に構成された誘導カプリングシステム構成のブロック図である。
【図6a】放電管を駆動する構成のブロック図である。
【図6b】図6aに示す放電管を駆動するための構成のより詳細な回路図である。
【図7a】光放射ダイオード(LED)灯を駆動するための構成のブロック図である。
【図7b】可能な出力波形を示す。
【図7c】可能な出力波形を示す。
【図8】ワイヤーループシステムのブロック図である。
【図9】ダウンライトとして使用される低電圧灯のブロック図である。
【図10】二つの誘導カプラ−及び連結ケーブルを使用するシステムのブロック図である。
【図11】ランプが個々の関連する電力供給ユニットにより電力が供給される照明システムのブロック図である。
【図12】単一の電力供給ユニットから直列で駆動されるランプのブロック図である。
【図13】単一の電力供給ユニットから並列で駆動されるランプのブロック図である。
【図14a】LEDベースのダウンライト及びコネクターの例の分解図である。
【図14b】コネクター部分の分解図である。
【図14c】ランプ部分の分解図である。
【図14d】ランプ及び半コアーの詳細である。
【図14e】先に述べた要素が取りつけられるダウンライト型容器の線図である。
【図15】蛍光灯、天井ソケット又はバラ及び一次側半コアーの分解図である。
【図16a】図15のランプユニットへ取り付けるための電力供給ユニットの下面及び上面の斜視図である。
【図16b】図15のランプユニットへ取り付けるための電力供給ユニットの下面及び上面の斜視図である。
【図16c】3コアーケーブルの巻き線を線図的に示す。
【図17a】負荷へエネルギーを伝送するためのプラグの上部分及び下部分の斜視図である。
【図17b】負荷へエネルギーを伝送するためのプラグの上部分及び下部分の斜視図である。
【図17c】補助ソケットに接合されるプラグを示す。
【図17d】プラグの好適な実施例の分解図である。
【図18a】並列構成で多くの二次誘導カプラーを受け入れるための一体化された一次誘導カプラーを有する電力供給の斜視図である。
【図18b】直列版及び知的符号化誘導カプラ−を含む誘導カプラーを組み込める潜在的製品の範囲を示す図である。
【図19】部品が差し込み方式で組み合わされる二部誘導コネクターを示す。
【図20】近接端部へ組み込まれる二部コネクター及び関連駆動回路部分を有する蛍光灯を示す。
【図21】ランプが駆動される点を有する線路と一対の蛍光灯を示す。
【図22】絶縁置換型装置により一次誘導カプラーにより簡略化された二芯太径供給ケーブルからなる二線式システムの一部としてのプラグを示す。
【図22a】図22に示すプラグを受けるソケットを示し、二次誘導カプラ−は図22に示すように一次誘導カプラ−への接続に適する。
【図22b】並列一次誘導カプラーにより簡略化された二芯太径出力ケーブルへ給電する高周波発生器へ入る電源供給の概略図を示す。
【図22c】一体化された「アース」端子が必要とされ、そして「アース」の継続性に備える絶縁置換型コネクター「IDC」システムでの使用に適する三芯太径ケーブルの断面を示す。
【図23】多くの一次そしてまたは二次接続を可能にする多面誘導結合システムの概略図を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源周波数で電流を受けるための入力を有する電力供給ユニット、前記周波数をより高い周波数へ上げるための手段、より高い周波数でエネルギ−を供給するための出力、及び電力供給ユニットの出力へ接続される一次巻き線接続を有する第一コア−部分及び負荷へエネルギ−を供給するための二次巻き線接続を有する第二コア−部分を有する二部誘導コネクタ−からなり、コア−部分は高抵抗材料である、負荷へエネルギ−を供給するための装置。
【請求項2】
誘導コネクタ−の第一及び第二コア−部分は、接合に適しそして二つが別々に離脱される請求項1による装置。
【請求項3】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は前記電源周波数を23kHz〜10MHzの周波数へ上げるように配置された請求項1又は2による装置。
【請求項4】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は前記電源周波数を25kHz〜60kHzの周波数へ上げるように配置された請求項1又は2による装置。
【請求項5】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は前記電源周波数を30kHz〜50kHzの周波数へ上げるように配置された請求項1又は2による装置。
【請求項6】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は、電子トランス及び変調直流供給を行うための手段を含む先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項7】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は予め決めた電圧で変調直流供給を行うための電子トランスを含む請求項6による装置。
【請求項8】
過電流そして/又は負荷短絡回路防止が備えられる請求項6又は7のいずれかによる装置。
【請求項9】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段はスイッチ型電力供給又は類似型の電力変換器を含む請求項6、7又は8のいずれかによる装置。
【請求項10】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は電子式安定器である請求項1から5のいずれかによる装置。
【請求項11】
誘導コネクタ−の第一及び第二コア−部分は最低103Ωcmの大抵抗を有する材料で出来ている、先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項12】
誘導コネクタ−の第一及び第二コア−部分は最低104Ωcmの大抵抗を有する材料で出来ている請求項11による装置。
【請求項13】
第一及び第二コア−部分はニッケル‐亜鉛フェライトで出来ている先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項14】
二部誘導コネクタ−の第一及び第二部分は、コネクタ−の第一及び第二部分を接合するため、取り外し可能な状態でくっつけるピン及びソケットからなる、先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項15】
二部誘導コネクタ−の部分はコネクタ−の部分を接合するため、取り外し可能な状態でかみ合うクリップと凹みからなる請求項1から13のいずれかによる装置。
【請求項16】
二部誘導コネクタ−の部分はコネクタ−の部分を接合するため、取り外し可能な状態でひねる差し込み型と凹みからなる請求項1から13のいずれかによる装置。
【請求項17】
負荷は電源白熱灯、低電圧白熱灯、光放射ダイオ−ド、及び蛍光灯からなるグル−プの一つ以上からなる請求項1から16のいずれかによる装置。
【請求項18】
負荷は並列の多くのランプからなる請求項17による装置。
【請求項19】
負荷は直列の多くのランプからなる請求項17による装置。
【請求項20】
負荷はワイヤー又は線路上の多くのランプからなる請求項17による装置。
【請求項21】
負荷は、コンピュータ、ラジオ、テレビ又は類似電子装置、ヒ−タ−のようなものからなる請求項1〜16のいずれかによる装置。
【請求項22】
先行請求項のいずれかの装置用二部誘導コネクタ−又はその一次又は二次部分。
【請求項23】
エネルギ−を一つ以上の二次コネクタ−へ結合するのに適した多面一次誘導コネクタ−を持った一次接続を有する請求項22による二部誘導コネクタ−。
【請求項24】
二次接続はエネルギ−を一つ以上の一次コネクタ−から結合するのに適した多面二次誘導コネクタ−を有する請求項22による二部誘導コネクタ−。
【請求項25】
コア−の周りに巻かれたワイヤ‐を有する一次誘導接続を提供するための一次コア−があり、ワイヤ‐は絶縁置換コネクタ−装置により二芯ケ−ブルへ接続される、二芯ケ−ブルを受けるのに適した請求項22から24のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項26】
付加接地接続を提供するための第三ワイヤーを有する請求項25による二部誘導コネクタ−。
【請求項27】
二次コア−上の多くの巻き線に基づいて電圧を提供できる請求項22から31のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項28】
二次カプラ−からの出力電圧は交流又は直流のいずれかである請求項22から27のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項29】
コネクタ−は互いに回転でき、これにより一次コア−部分から二次コア−部分へ結合されるエネルギ−量を変動させる請求項22から28のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項30】
請求項17から20のいずれかに基づく場合、コア−部分は互いに回転でき、これにより減光スイッチを提供する、請求項29による二部誘導コネクタ−。
【請求項31】
請求項17から20のいずれかに基づく場合、スイッチ又は減光効果は一次コア−及び二次コア−部分の面間エア−ギャップを増加させることにより達成される、請求項。29による二部誘導コネクタ−。
【請求項32】
フェライト又は同様の低リラクタンス材料を含む請求項22から31のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項33】
一次及び二次部分は、環状、ひし形、立方体、平行六面体、半球体、円錐台又は他の円状対称体からなるグル−プからの如何なる形状でも形成されることを特徴とする請求項22から32のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項34】
工場で巻かれそして特定の負荷要求に合うように完成品で供給される、請求項22から33のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項35】
ユ−ザ−で巻かれた一次そして/又は二次誘導コネクタ−が正しい数の巻き線が適用されることを保証するため、らせん状経路のような予め形成された外形を有する請求項22から33のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項36】
その筐体内に形成される二部誘導コネクタ−の二次コア−を有し、そしてランプへ電圧を加えるため前記コア−上の巻き線と電気接続をするランプ。
【請求項37】
筐体は白熱灯又は蛍光管を支持し、前記筐体は前記二次コア−の最低第一及び第二極片を表面に有する請求項36のランプ。
【請求項38】
器具は、コンピュータ、コンピュータ周辺装置、携帯機器を含む遠隔通信装置、事務所設備、医療装置、皿洗い機のような家庭電気器具、洗濯機、マイクロ波オ−ブン(白物)、食品ミキサー、ラジオ、テレビ、ハイファイ装置、オ−ディオ装置(茶物)、鉱山装置、工業装置、航空装置、海上及び潜水装置、車両運搬具、商用及び家庭家具、学校設備、小売りPOS及び広告装置、道路信号、道路標識、街路備品、石油化学設備、商用、工業用、小売業用、運輸飛行場及び滑走路を含む照明、道路サイン、道路標識、電子式監視装置、プリント回路板、軍隊装置、運搬装置及び保安システムのグル−プからとられる請求項1から21のいずれかによる負荷を含む器具。
【請求項39】
請求項1から21のいずれかによる装置、又は請求項22から26のいずれかによるコネクタ−、または請求項27または28のいずれかによるランプ、または請求項38による器具用の固定手段を有する、筐体内の二次コア−部分を含むプラグ。
【請求項40】
前記固定手段は差し込み方式、ネジ方式、クリップ、キャッチ又はスライド式かみ合いメカニズムからなる請求項39によるプラグ。
【請求項41】
一次コア−を有しそして請求項39又は40による最低一つのプラグを受けるのに適した、電力供給と電気接続するソケット。
【請求項42】
システムは、請求項41によるソケット及び請求項39又は40のいずれかによるプラグ及び請求項1から21のいずれかによる装置、又は請求項22から26のいずれかによるコネクタ−、又は請求項27又は28のいずれかによるランプ、又は請求項38による器具又は他の負荷を含むシステム。
【請求項43】
風、太陽、波、及び水力発電機を含む、再生可能な電気発電機との使用に適した請求項1から21のいずれかの装置。
【請求項1】
電源周波数で電流を受けるための入力を有する電力供給ユニット、前記周波数をより高い周波数へ上げるための手段、より高い周波数でエネルギ−を供給するための出力、及び電力供給ユニットの出力へ接続される一次巻き線接続を有する第一コア−部分及び負荷へエネルギ−を供給するための二次巻き線接続を有する第二コア−部分を有する二部誘導コネクタ−からなり、コア−部分は高抵抗材料である、負荷へエネルギ−を供給するための装置。
【請求項2】
誘導コネクタ−の第一及び第二コア−部分は、接合に適しそして二つが別々に離脱される請求項1による装置。
【請求項3】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は前記電源周波数を23kHz〜10MHzの周波数へ上げるように配置された請求項1又は2による装置。
【請求項4】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は前記電源周波数を25kHz〜60kHzの周波数へ上げるように配置された請求項1又は2による装置。
【請求項5】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は前記電源周波数を30kHz〜50kHzの周波数へ上げるように配置された請求項1又は2による装置。
【請求項6】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は、電子トランス及び変調直流供給を行うための手段を含む先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項7】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は予め決めた電圧で変調直流供給を行うための電子トランスを含む請求項6による装置。
【請求項8】
過電流そして/又は負荷短絡回路防止が備えられる請求項6又は7のいずれかによる装置。
【請求項9】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段はスイッチ型電力供給又は類似型の電力変換器を含む請求項6、7又は8のいずれかによる装置。
【請求項10】
前記周波数をより高い周波数へ上げる手段は電子式安定器である請求項1から5のいずれかによる装置。
【請求項11】
誘導コネクタ−の第一及び第二コア−部分は最低103Ωcmの大抵抗を有する材料で出来ている、先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項12】
誘導コネクタ−の第一及び第二コア−部分は最低104Ωcmの大抵抗を有する材料で出来ている請求項11による装置。
【請求項13】
第一及び第二コア−部分はニッケル‐亜鉛フェライトで出来ている先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項14】
二部誘導コネクタ−の第一及び第二部分は、コネクタ−の第一及び第二部分を接合するため、取り外し可能な状態でくっつけるピン及びソケットからなる、先行請求項のいずれかによる装置。
【請求項15】
二部誘導コネクタ−の部分はコネクタ−の部分を接合するため、取り外し可能な状態でかみ合うクリップと凹みからなる請求項1から13のいずれかによる装置。
【請求項16】
二部誘導コネクタ−の部分はコネクタ−の部分を接合するため、取り外し可能な状態でひねる差し込み型と凹みからなる請求項1から13のいずれかによる装置。
【請求項17】
負荷は電源白熱灯、低電圧白熱灯、光放射ダイオ−ド、及び蛍光灯からなるグル−プの一つ以上からなる請求項1から16のいずれかによる装置。
【請求項18】
負荷は並列の多くのランプからなる請求項17による装置。
【請求項19】
負荷は直列の多くのランプからなる請求項17による装置。
【請求項20】
負荷はワイヤー又は線路上の多くのランプからなる請求項17による装置。
【請求項21】
負荷は、コンピュータ、ラジオ、テレビ又は類似電子装置、ヒ−タ−のようなものからなる請求項1〜16のいずれかによる装置。
【請求項22】
先行請求項のいずれかの装置用二部誘導コネクタ−又はその一次又は二次部分。
【請求項23】
エネルギ−を一つ以上の二次コネクタ−へ結合するのに適した多面一次誘導コネクタ−を持った一次接続を有する請求項22による二部誘導コネクタ−。
【請求項24】
二次接続はエネルギ−を一つ以上の一次コネクタ−から結合するのに適した多面二次誘導コネクタ−を有する請求項22による二部誘導コネクタ−。
【請求項25】
コア−の周りに巻かれたワイヤ‐を有する一次誘導接続を提供するための一次コア−があり、ワイヤ‐は絶縁置換コネクタ−装置により二芯ケ−ブルへ接続される、二芯ケ−ブルを受けるのに適した請求項22から24のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項26】
付加接地接続を提供するための第三ワイヤーを有する請求項25による二部誘導コネクタ−。
【請求項27】
二次コア−上の多くの巻き線に基づいて電圧を提供できる請求項22から31のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項28】
二次カプラ−からの出力電圧は交流又は直流のいずれかである請求項22から27のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項29】
コネクタ−は互いに回転でき、これにより一次コア−部分から二次コア−部分へ結合されるエネルギ−量を変動させる請求項22から28のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項30】
請求項17から20のいずれかに基づく場合、コア−部分は互いに回転でき、これにより減光スイッチを提供する、請求項29による二部誘導コネクタ−。
【請求項31】
請求項17から20のいずれかに基づく場合、スイッチ又は減光効果は一次コア−及び二次コア−部分の面間エア−ギャップを増加させることにより達成される、請求項。29による二部誘導コネクタ−。
【請求項32】
フェライト又は同様の低リラクタンス材料を含む請求項22から31のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項33】
一次及び二次部分は、環状、ひし形、立方体、平行六面体、半球体、円錐台又は他の円状対称体からなるグル−プからの如何なる形状でも形成されることを特徴とする請求項22から32のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項34】
工場で巻かれそして特定の負荷要求に合うように完成品で供給される、請求項22から33のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項35】
ユ−ザ−で巻かれた一次そして/又は二次誘導コネクタ−が正しい数の巻き線が適用されることを保証するため、らせん状経路のような予め形成された外形を有する請求項22から33のいずれかによる二部誘導コネクタ−。
【請求項36】
その筐体内に形成される二部誘導コネクタ−の二次コア−を有し、そしてランプへ電圧を加えるため前記コア−上の巻き線と電気接続をするランプ。
【請求項37】
筐体は白熱灯又は蛍光管を支持し、前記筐体は前記二次コア−の最低第一及び第二極片を表面に有する請求項36のランプ。
【請求項38】
器具は、コンピュータ、コンピュータ周辺装置、携帯機器を含む遠隔通信装置、事務所設備、医療装置、皿洗い機のような家庭電気器具、洗濯機、マイクロ波オ−ブン(白物)、食品ミキサー、ラジオ、テレビ、ハイファイ装置、オ−ディオ装置(茶物)、鉱山装置、工業装置、航空装置、海上及び潜水装置、車両運搬具、商用及び家庭家具、学校設備、小売りPOS及び広告装置、道路信号、道路標識、街路備品、石油化学設備、商用、工業用、小売業用、運輸飛行場及び滑走路を含む照明、道路サイン、道路標識、電子式監視装置、プリント回路板、軍隊装置、運搬装置及び保安システムのグル−プからとられる請求項1から21のいずれかによる負荷を含む器具。
【請求項39】
請求項1から21のいずれかによる装置、又は請求項22から26のいずれかによるコネクタ−、または請求項27または28のいずれかによるランプ、または請求項38による器具用の固定手段を有する、筐体内の二次コア−部分を含むプラグ。
【請求項40】
前記固定手段は差し込み方式、ネジ方式、クリップ、キャッチ又はスライド式かみ合いメカニズムからなる請求項39によるプラグ。
【請求項41】
一次コア−を有しそして請求項39又は40による最低一つのプラグを受けるのに適した、電力供給と電気接続するソケット。
【請求項42】
システムは、請求項41によるソケット及び請求項39又は40のいずれかによるプラグ及び請求項1から21のいずれかによる装置、又は請求項22から26のいずれかによるコネクタ−、又は請求項27又は28のいずれかによるランプ、又は請求項38による器具又は他の負荷を含むシステム。
【請求項43】
風、太陽、波、及び水力発電機を含む、再生可能な電気発電機との使用に適した請求項1から21のいずれかの装置。
【図15】
【図19】
【図20】
【図21】
【図23】
【図1】
【図2a】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図22】
【図22a】
【図19】
【図20】
【図21】
【図23】
【図1】
【図2a】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図22】
【図22a】
【公表番号】特表2006−525661(P2006−525661A)
【公表日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−506211(P2006−506211)
【出願日】平成16年5月4日(2004.5.4)
【国際出願番号】PCT/GB2004/001897
【国際公開番号】WO2004/097866
【国際公開日】平成16年11月11日(2004.11.11)
【出願人】(505381493)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年5月4日(2004.5.4)
【国際出願番号】PCT/GB2004/001897
【国際公開番号】WO2004/097866
【国際公開日】平成16年11月11日(2004.11.11)
【出願人】(505381493)
【Fターム(参考)】
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