CN107110447A - 用于电气设备的表面安装的设备和方法 - Google Patents

Abstract

发明方法和装置用于提供表面安装的电气设备，其中采用至少一个芯柱，该芯柱提供去往电源的电气连接以及用于安装的部件二者。这样的电气设备的一个示例是天花板表面安装的照明器，其在不要求嵌入式外壳的材料和成本的情况下给出嵌入式照明器的外观。所公开的发明降低了产品成本并且增加了安设的速度和简易性。

Description

用于电气设备的表面安装的设备和方法

本发明涉及用于以降低产品成本并且增加安设过程的速度和简易性的方式安装在表面上的电气设备。作为示例，本发明提供了一种表面安装照明器，其在不要求嵌入式外壳的材料和成本的情况下给出嵌入式照明器的外观。

嵌入式照明器在20世纪50年代投入应用，此时具有其中的灯的金属盒或柱体（即“嵌入式外壳”）被放置在天花板中的孔洞上方。如图1中所描绘的，该类型的照明器提供了独特不引人注目的外貌，因为照明器的基本上所有部分位于天花板上方。其还具有在光经过由天花板中的孔洞创建的孔时提供光的锐利截止的能力。随着不同的光源的开发，它们已经取代了嵌入式外壳中的原始白炽灯。也就是说，嵌入式照明器当前利用白炽、HID、荧光和甚至LED光源可得到。

如图2中所描绘的，传统嵌入式照明器的构造牵涉包含在嵌入式外壳自身（204）中的大量材料（金属）、石膏框架（206）和安装支架（202）。嵌入式外壳的高度可以限制其中可以安设照明器的位置，因为必须存在天花板上方的空间以安置高的嵌入式外壳。天花板中的开口（孔）典型地是大的（例如4''-8''），并且照此要求额外小心并且通常要求特殊的工具进行切割。由于开口的大小基本上是成品大小，因此存在针对定位误差的极少宽容度。如果在天花板就位之后进行安设，则仅存在正确地定位照明器开口的一次机会。此外，大开口和该开口正上方的结构的要求可能妨碍照明器在天花板的期望定位中的安设。也就是说，作为示例，安装位置上方的空间可能包含天花板托梁、管道系统或甚至管子，其过于靠近以至于无法在照明器的期望位置中容纳嵌入式外壳。此外，在嵌入式外壳单元内生成的热量还可能妨碍其中单元上方的不足空间可用的安设。许多市政当局具有要求最小热量耗散空间的建筑规范，该规范包括天花板隔离材料（insulation）可以定位得多么紧密。

本公开涉及全部地消除嵌入式外壳和至少一个安装支架的发明方法和装置。这节约材料、重量和成本。根据本发明的一个方面，光源是基于LED的并且单独位于天花板的房间侧上。该布置意味着天花板中的孔洞不需要比对于电气连接而言所要求的大得多，并且因而相对于光源是小的。这允许照明器的容易重定位，如果孔洞不正确地定位或者用户稍后决定再定位照明器的话。

由于天花板中的孔洞是小的，因此可以使用常规的钻头。因为不存在用于使光穿过的孔，因此新的非传统的创造性光形状是可能的，如以下讨论的各种实施例中所述。本发明的照明器设计减少材料并且因而降低照明器的成本。本发明允许更大数目的应用中的安设，并且安设的简易性通过放弃对切割天花板中的大开口的要求而增加。小安装孔洞还允许照明器的容易再定位，如果其不正确地定位或者期望再定位的话。特别地，当重定位发生在可以被照明器“镶边”覆盖的距离内时，照明器自身可以简单地隐藏不正确的孔洞位置。另外，当重定位发生在较大距离处时，容易修复所牵涉的较小孔洞。

另外，如果天花板上方的空间受到天花板上方的各种物体的存在所限制或约束，则本发明准许在定位照明装置方面的较大灵活性。再进一步地，通过不创建天花板中的相对大的开口（和开口上方的隔离材料中的对应间隙），本发明提供了用于加热/空气调节功能的下方空间的更好隔离。

为了示例性实施例的更好理解并且为了示出示例性实施例可以如何付诸实践，参照随附各图。要强调的是，所示出的详情仅作为示例并且出于本公开的优选实施例的说明性讨论的目的，并且在提供坚信为本发明的原理和概念方面的最有用且容易理解的描述的内容的过程中呈现。在这方面，没有试图以比对于本发明的基本理解而言必要的更多的细节来示出本发明的结构细节，结合附图理解的描述使得可以如何在实践中体现本发明的若干形式对于本领域技术人员而言是明显的。在随附各图中：

图1图示了传统的嵌入式照明镶边的房间视图；

图2图示了示例性现有技术嵌入式照明器及其安装结构的阁楼视图；

图3图示了本发明的灯具；

图4是图3的灯具的截面视图；

图5a和5b图示了本发明的示例性光学控制元件；

图6图示了用于将灯具紧固到天花板面板的本发明的实施例；

图7A和7B图示了其中采用两个芯柱的本发明的附加实施例；

图8A-8C图示了根据本发明的示例性灯具安设的阁楼视图；以及

图9A-9E图示了通过本发明而使得能够实现的各种光形状的示例。

要理解的是，本文所描述的本发明的各图和描述已经简化成说明对于本发明的清楚理解而言相关的要素，而同时出于清楚的目的消除了许多其它要素。然而，因为这些被省略的要素在本领域中是公知的，并且因为它们不促进对本发明的更好理解，因此本文不提供这样的要素的讨论。本文的公开内容还涉及对本领域技术人员而言已知的变形和修改。

图3图示了本发明的示例性灯具。虽然该灯具类似于如在图1中描绘的传统嵌入式照明灯具的镶边片段的外观，但是应当指出的是，（多个）LED光源位于设备302内（如在以下描述的图4中更加详细地图示）。呈现本发明的该实施例中的一体化装饰性镶边环304以得出常规嵌入式灯的外观。应当指出的是，本发明在这方面不受限制，因为设想到其中镶边片段具有不同的形状和/或大小以及全部缺失的本发明的可替换实施例。

本发明的另外的实施例设想到，镶边环304可以从照明器的其余部分分离以准许在损坏事件中的更换或者改变照明器的外观。另外，镶边环304的临时移除在本发明的一些实施例的安设中是有利的（例如在以下的图7B中描绘的实施例中，其中在安设设备时可能要求某种力来推动墙钉）。

在图3中描绘的实施例中，照明器具有位于印刷电路板上的LED，印刷电路板与传统镶边环灯具大小近似相同。LED连接到LED驱动器（802），LED驱动器位于通过中空芯柱（306）的后部、荫蔽空间（例如阁楼空间、墙壁空间）中，中空芯柱（306）承载电气导体（308）。该芯柱机械连接到LED板并且在一个实施例中提供有低电压同轴电力连接器。芯柱通过钻穿天花板的小直径孔洞（310）容易地安设。如果孔洞未正确定位，可以在镶边环（304）的直径内钻出新的孔洞，从而允许容易的重定位。另外，在其中不正确的孔洞处于镶边环（304）的直径外部的情形中（例如，在其中光要移动到房间天花板中的不同定位的情形中），可以容易地修复小孔洞。

如图4中所描绘的，包括LED 410的电路板406还可以由热沉金属片段404支持，热沉金属片段404可以热学连接到芯柱306，芯柱306可以向天花板上方的空间传输热量。在另外的实施例中，在其中由光源（物项410）生成的热量保证这一点的情形中，芯柱将连接到补充的（complimentary）、附加热沉402，热沉402位于该荫蔽空间中。尽管未图示，但是本发明设想到LED驱动器可以驻留在镶边环304中或位于电路板406上。

还在图4中图示的是光学控制元件408，光学控制元件408可以用作简单的保护透镜或者用作漫射器、挡板、天窗、蜂巢状物等。作为示例，图5a描绘了提供所发射的光的强截止的蜂巢网格组装件。图5b图示了光学控制元件408的漫射器示例。在附加的实施例中，还可以供应管状物以及专用光学处理来提供定向光和截止。

图6描绘了本发明的实施例的阁楼或背侧视图，其中芯柱306通过弹簧夹片602稳固就位在天花板604上方，弹簧夹片602在芯柱之上滑动并且在其上提供张力。在附加的实施例（未图示）中，芯柱可以通过简单的弹簧钢夹或者通过使用锯齿状或无锯齿的棘轮机构而紧固。在其中芯柱306的至少部分带螺纹的实施例中，简单的锁紧螺母可以用于抵靠天花板604拧紧芯柱。

在另外的可替换实施例中，所图示的张力弹簧夹片602可以被系墙螺栓机构取代，并且芯柱306提供有螺纹以接合系墙螺栓翼，如本领域中公知的（即系墙螺栓翼充当弹簧夹片602）。另外的实施例设想到使用莫莉（molly）螺栓机构和螺纹芯柱以将灯紧固到天花板。也就是说，首先钻出孔洞，然后插入莫莉螺栓并且以常规方式抵靠安装表面拧紧它。然后移除“拧紧螺丝”并且利用螺纹芯柱夹具取代它。虽然这些可替换的实施例要求略微更大的孔洞以容纳（非展开）系墙螺栓/莫莉螺栓机构的进入，但是它们提供了更牢固的连接以及准许通过一个个体对灯具的安设并且不要求接入到天花板背侧上的中间区域的优点。也就是说，在安设灯具时，要用于连接灯具的导线可以从天花板下方行进通过孔洞306并且然后通过（例如“蜿蜒通过”）天花板上方的空间行进到安装和接入LED驱动器的便利点。导线然后连接到光源，并且光源的芯柱然后充当系墙螺栓/莫莉螺栓螺钉以将灯具附连到天花板。因此，在安设这些实施例中不要求接入到安装位置正后方的空间。相应地，以有利的方式，本发明的灯具可以容易地安装在竖直墙壁上的各种位置处。

图7A图示了其中两个芯柱306可以用作安装机构的本发明的附加实施例。图7B描绘了所采用的双墙钉芯柱702，其中安装可以在不要求钻出任何孔洞的情况下发生。本发明还设想到，安装可以利用仅一个墙钉芯柱而发生。在其中采用仅一个墙钉的实施例中，墙钉可以提供有尖端，该尖端代表使得能够通过简单地扭转设备来进行安装的螺旋钻。在采用这样的墙钉芯柱的情况下，将利用汇流排（而不是中空芯柱中的供应导线）来提供电气连接。应当指出的是，在其中采用两个芯柱的实施例中，本发明设想到，一个芯柱可以承载两个电力柱，或者可替换地，每一芯柱可以承载一个柱。

由于不存在牵涉于本发明中的嵌入式外壳或石膏框架，因此相关联的LED驱动器802可以位于远离照明器的安装位置的距离处。图8A描绘了示例性NEC 2类驱动器802，其采用常规接线盒安装类型804。还图示的是去往连接器的增压级软线（806），该连接器配对到安装芯柱306从而提供电气连接。接线盒804被描绘为紧固在单个安装支架上。在本发明的各种实施例中，接线盒可以提供有支架，该支架将允许直接夹钳到天花板网格，或者钉入/稳固到建筑物结构构件。在用于供悬挂式天花板使用的另外的实施例中，支架可以提供在接线盒上，这将使得能够实现其向天花板悬挂导线的附连。

如图8B中所描绘的，在本发明的可替换的实施例中，可以采用非2类LED驱动器808。在这样的实施例中，从驱动器808到芯柱306的线缆需要装在金属导管中。可以利用若干金属柔性导管/线缆中的任何一个，如本领域中公知的。

图8C描绘了又一实施例，其中市电（分支电路）接线盒814可以直接安装在芯柱306之上。在附加的实施例（未图示）中，接线盒814可以合并芯柱夹具，并且还可以包含LED驱动器802。

如以上所指示的，由于不存在用于使光穿过的孔，因此在当前发明使用于照明器应用中时，新的非传统的创造性光形状是可能的。图9A-9E图示了如在向上看向天花板安装的照明器时观看到的这样的光形状的示例。

虽然以上已经关于LED照明器描述了本发明，但是本发明不如此受限，因为所公开的安装部件可以使用在任何天花板（或墙壁）安装的设备上，该设备典型地将要求安装表面中的大开口。这样的设备将包括采用可替换光源（例如OLED、直列式四荧光灯管等）的照明器、占用性/运动检测器、日光传感器、信号器、无线接入点、IP/CCTV相机等。

虽然本文已经描述和图示了若干发明实施例，但是本领域技术人员将容易预想到用于执行本文所描述的功能和/或获得本文所描述的结果和/或优点中的一个或多个的各种其它部件和/或结构，并且每一个这样的变形和/或修改被视为在本文所描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易领会到，本文所描述的所有参数、尺寸、材料和配置意为示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于发明教导所用于的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到，或仅仅使用例行实验就能够查明，对本文所描述的具体发明实施例的许多等同方案。因此要理解的是，前述实施例仅通过示例的方式而呈现，并且在随附权利要求及其等同方案的范围内，可以以除了如具体描述和要求保护的之外的其它方式实践发明实施例。本公开的发明实施例涉及本文所描述的每一个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外，两个或更多这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合都包括在本公开的发明范围内，如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不相互矛盾的话。

如本文所限定和使用的所有定义应当理解为控制字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所限定的术语的普通含义。

除非明显指示相反，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”应当理解成意指“至少一个”。

如本文在说明书中和权利要求中使用的短语“和/或”应当理解成意指如此连结的要素中的“任一个或二者”，即在一些情况下结合存在并且在其它情况下分开存在的要素。利用“和/或”列出的多个要素应当以相同方式来解释，即如此连结的要素中的“一个或多个”。除了通过“和/或”从句具体标识的要素之外，其它要素可以可选地存在，无论与具体标识的那些要素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，当结合诸如“包括”之类的开放式语言而使用时，对“A和/或B”的引用可以在一个实施例中是指仅A（可选地包括除了B之外的要素）；在另一实施例中是指仅B（可选地包括除了A之外的要素）；在又一实施例中是指A和B二者（可选地包括其它要素）；等。

如本文在说明书中和权利要求中所使用的“或”应当理解成具有与如以上定义的“和/或”相同的含义。例如，当在列表中分离物项时，“或”或者“和/或”应当解释为包括性的，即包括至少一个，但是还包括数个要素或要素列表中的多于一个，以及可选地，附加的未列出的物项。仅明显指示相反的术语，诸如“……中的仅一个”或“……中的精确地一个”，或在权利要求中使用时的“由……构成”，将是指包括数个要素或要素列表中的精确地一个要素。一般而言，当前面有诸如“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅一个”或“……中的精确地一个”之类的排他性术语时，如本文所使用的术语“或”应当仅被解释为指示排他性的可替换方案（即“一个或另一个但不是二者”）。当在权利要求中使用时，“由……构成”应当具有如其在专利法领域中使用的普通含义。

如本文在说明书中和权利要求中使用的，参考一个或多个要素的列表的短语“至少一个”应当理解成意指从要素列表中的要素中的任何一个或多个选择的至少一个要素，但是不一定包括在要素列表内具体列出的每一个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许可以可选地存在除在短语“至少一个”所指的要素列表内具体标识的要素之外的要素，无论与具体标识的那些要素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”（或等同地，“A或B中的至少一个”或等同地，“A和/或B中的至少一个”）在一个实施例中可以是指至少一个，可选地包括多于一个A，没有B存在（并且可选地包括除B之外的要素）；在另一实施例中是指至少一个，可选地包括多于一个B，没有A存在（并且可选地包括除A之外的要素）；在又一实施例中是指至少一个，可选地包括多于一个A，以及至少一个，可选地包括多于一个B（并且可选地包括其它要素）；等。

还应当理解的是，除非明显指示相反，否则在包括多于一个步骤或动作的本文所要求保护的任何方法中，方法的步骤或动作的次序不必限于以其叙述该方法的步骤或动作的次序。

在权利要求中，以及在以上说明书中，诸如“包括”、“包含”、“承载”、“具有”、“含有”、“牵涉”、“持有”、“包括有”等的所有过渡短语要理解为开放式的，即意味着包括但不限于。仅过渡性短语“由……构成”和“基本上由……构成”应当分别是闭合或半闭合的过渡性短语，如在美国专利局专利审查指南章节2111.03中所阐述的。

Claims (15)

1.一种适配成安装到房间的表面的照明器，所述表面具有小孔洞，所述小孔洞创建所述表面的内部侧和背侧之间的通路，所述照明器包括：

包含至少一个LED的印刷电路板；

具有近端和远端的芯柱，近端物理连接到电路板；芯柱在使用中提供电源与电路板之间的电气连接；

保持部件，所述保持部件可附连到芯柱的远端，使得在使用中，芯柱延伸通过小孔洞，并且保持部件在背侧上附连到芯柱，从而抵靠内部侧支承照明器。

2.权利要求1所述的照明器，其中芯柱是中空的，并且其中其提供用于至少一个导体的导管。

3.权利要求1所述的照明器，其中保持部件选自包括以下的组：摩擦附连到芯柱的弹簧夹片、接合芯柱的锯齿状棘轮机构、以及接合芯柱的无锯齿棘轮机构。

4.权利要求2所述的照明器，其中芯柱具有螺纹外部表面，并且保持部件选自包括以下的组：系墙螺栓装置、莫莉螺栓装置和锁紧螺母。

5.权利要求1所述的照明器，还包括可拆卸一体镶边环。

6.一种适配成安装到房间的表面的电气设备，所述表面具有小孔洞，所述小孔洞创建所述表面的内部侧与背侧之间的通路，所述设备包括：

至少一个功能电子组件物理连接到的衬底；

具有近端和远端的芯柱，近端物理连接到衬底；芯柱提供去往功能电子组件中的至少一个的电气连接；

保持部件，所述保持部件可附连到芯柱的远端，使得在使用中，芯柱延伸通过小孔洞，并且保持部件在背侧上附连到芯柱，从而抵靠内部侧支承电气设备。

7.权利要求6所述的设备，其中芯柱是中空的，并且其中其提供用于至少一个导体的导管。

8.权利要求6所述的电气设备，其中电气设备选自包括以下的组：照明器、占用性/运动检测器、日光传感器、信号器、无线接入点、IP/CCTV相机、及其组合。

9.权利要求6所述的电气设备，其中保持部件选自包括以下的组：摩擦附连到芯柱的弹簧夹片、接合芯柱的锯齿状棘轮机构、以及接合芯柱的无锯齿棘轮机构。

10.权利要求6所述的电气设备，其中芯柱具有螺纹外部表面，并且保持部件选自包括以下的组：系墙螺栓装置、莫莉螺栓装置和锁紧螺母。

11.权利要求6所述的电气设备，其中利用精确地两个芯柱，所述芯柱中的每一个具有附连到它的背侧上的保持部件，从而抵靠内部侧支承电气设备。

12.一种适配成安装到房间的表面的电气设备，所述表面具有内部侧和背侧，所述电气设备包括：

至少一个功能电子组件物理连接到的衬底；

具有近端和远端的至少一个墙钉芯柱，近端物理连接到衬底；芯柱提供去往功能电子组件中的至少一个的电气连接；其中在使用中，墙钉芯柱通过房间的表面插入到背侧中，从而抵靠内部侧支承电气设备。

13.一种将电气设备附连到房间的表面的方法，所述电气设备包括所附连的芯柱，所述芯柱提供去往电气设备的电气连接，所述芯柱具有近端和远端；所述方法包括以下步骤：

创建孔洞以建立所述表面的内部侧与所述表面的背侧之间的通路；

通过孔洞插入芯柱的远端；以及

抵靠表面的背侧保持芯柱，从而抵靠内部侧紧固电气设备。

14.权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：在完成所述插入步骤之后，将用于向设备供应电力的线缆连接到芯柱的远端。

15.权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：在开始所述插入步骤之前，将用于向设备供应电力的线缆连接到芯柱的远端。