TWI474344B - 用於懸吊一低電壓照明總成之導電電纜系統 - Google Patents

Description

用於懸吊一低電壓照明總成之導電電纜系統

當前所揭示之標的係關於低電壓懸吊系統，尤其用於(但不限制於)照明總成之低電壓懸吊系統。更特定言之，該標的係關於一種懸吊系統，該懸吊系統包含：一非絕緣線構造，其用於支撐該總成並且給該總成提供低電壓電力；及可調整電纜夾具及不可調整電纜耦合器，其等用於以一使得照明器可容易地經調整至所期望之高度的方式而將該(該等)線構造分別附接至支撐結構及照明器兩者。

本申請案主張2010年11月25日申請之美國專利申請案第12/626,283號之權利，其揭示內容全部以引用之方式併入本文中。

許多電力式總成及裝置(諸如照明總成)係從天花板或其他支撐結構懸掛。為懸掛一照明總成，該照明總成之重量必須從該支撐結構得以支撐。再者，為提供光，該照明總成必須供予電力。

已經發展許多種類之支撐以懸掛照明總成且對其等提供電力。支撐的一形式係一電纜，其經組態以對該照明總成提供電力及支撐兩者。然而，由高導電性金屬導體組成之電纜僅可懸吊至多約5磅的照明器。當一電纜需要支撐多於5磅時，需要一不同的懸吊或支撐電纜，且該電纜將需要一非金屬材料(諸如聚合物或彈性體)的一絕緣夾套。

對於金屬導電電纜使用非金屬絕緣體可導致許多與使用可調整電纜夾具相關的問題。明確言之，可調整電纜夾具需與該金屬電纜直接接觸以便生效。當一電纜夾具係被使用於一非金屬絕緣電纜上時，其將滑動並且撕破絕緣物，最終嵌抵金屬本身，且使絕緣目的失敗。

已知使用金屬電纜之混合絞線以用於支撐燈總成及將電傳導至燈總成兩者。在先前技術中展示滿足電纜中足夠的支撐及強度之目的而仍提供足夠導電性之許多嘗試。然而，此等嘗試並不解決關於使用可調整夾具之問題。

來自先前技術之許多實例揭示使用銅線及鋼線的一組合之電纜。此等實例之一些描述曝露於該電纜之外層上之鋼線及銅線。頒予Edwards的美國專利第2,250,907號及頒予Hutchins的美國專利第3,339,012號描述此等電纜之一些。銅在具有較好導電性的同時，銅亦具有一較低彈性強度。在該電纜之外層上存在銅意謂該電纜之外部缺乏用於供該電纜用可調整夾具夾緊所需的橫向抗壓強度。

先前技術中的其他實例描述在一電纜之外層上的鋼線，但此等電纜並不經組態為由可調整夾具夾緊。頒予Williams的美國專利第2,396,734號及由Valadez等人申請之美國專利申請公開案第2001/0000590號描述此等電纜之一些。

先前技術中之其他實例使用替代金屬材料以提供導電及抗拉強度兩者。然而，此等替代金屬材料缺乏用於與可調整夾具搭配使用之橫向抗壓強度。頒予Roche等人之美國專利第3,261,908號及美國專利申請公開案第2001/0017219號描寫此等電纜之一些。

先前技術中之又其他實例需要非金屬絕緣物，如上文所論述，該非金屬絕緣物由一可調整夾具夾緊而被破壞。由Maeda申請之美國專利第7,462,781號及美國專利申請公開案第2005/0109530號描述此等電纜之一些。

雖然所有此等先前技術電纜使用金屬絞線以為電纜提供抗拉強度，但是該等先前技術電纜未能揭示具有足夠橫向抗壓強度以用一可調整夾具夾緊，經組態以由一可調整夾具夾緊且不使用聚合物或彈性體絕緣物的一電纜。先前技術未能揭示對內部導電絞線提供保護使之免受一可調整電纜夾緊機構(諸如一個三球壓縮系統)之橫向壓縮力的外部鋼絞線。

在支撐照明器及其他電設備的領域中需要的是一導電電纜，其提供軸向抗拉強度及對使用一可調整電纜夾具而支撐一懸掛照明總成或其他電設備所需的橫向壓縮力的抵抗兩者。

本發明係關於一低電壓電纜，其用於提供低電壓電力至一電力式總成，尤其一照明器具或照明標記，且用於以一使得可在安裝期間容易地調整高度之方式懸掛的同時支撐該照明器具。該電纜包括由一第一金屬材料組成之一導電絞線及纏繞在該導電絞線周圍之複數個強力絞線，該複數個強力絞線係由一第二金屬材料組成。該第一金屬材料大體上比該第二金屬材料更具導電性，且該第二金屬材料具有大體上比該第一金屬材料更大的抗拉強度。此容許該電纜跨該導電絞線而傳導一低電壓饋送，且容許該電纜支撐一懸掛照明器具之拉伸負荷。儘管較佳使用該電纜系統以懸吊一照明總成，但是可用低壓電供電的其他電子電力式設備(諸如其他燈、感測器、麥克風、裝飾品及類似物)亦可與本懸吊系統搭配使用。

本發明亦係關於用於一可調整懸掛物(尤其一照明總成)之一系統。該系統包含一照明器具總成或照明標記與附接至該照明器具總成的兩個或更多個器具座架。該系統亦包含附接至一天花板的兩個或更多個天花板座架，及遠離該照明總成的一個或多個電源。上文描述之該等低電壓電纜之兩者或更多者各將該等天花板座架之一者連接至該等器具座架之一者，以便從該天花板懸掛該照明器具總成。再者，該遠端電源經由透過該等低電壓電纜之導電絞線引導之低電壓電饋送而提供電力至該照明器具總成內的一光源。

對於低電壓電系統，需要一最小24AWG的導電電纜。為使該電纜之導電部分(在此情況中為銅)等效於一24AWG之尺寸，則該電纜之外直徑將為1.8 mm。單獨該1.8 mm電纜之理論強度為645磅。此尺寸之其他導電電纜將無法支撐此重量。

當結合附圖閱讀時可更好地理解前述發明內容以及下文之實施方式。為闡釋本發明，展示本發明之多種態樣。然而，本發明並不限制於所展示之特定態樣。

圖1描繪一實例低電壓懸吊電纜101之一橫截面。該電纜包括一導電絞線102及若干強力絞線103。該等強力絞線103纏繞在導電絞線102周圍，使得導電絞線102被覆蓋。該導電絞線102可傳導低電壓電力。該等強力絞線103導電性大體上比該導電絞線102小，且具有足夠抗拉強度以從天花板支撐一懸掛照明總成。當與一可調整電纜夾具及一3/32”直徑電纜搭配使用時足夠抗拉強度可為500磅總破斷重量之數量級。該等強力絞線103亦保護該導電絞線102使之免於由該可調整電纜夾具施加的橫向壓縮力。該低電壓懸吊電纜101可經組態成許多不同實施例。此外，可用低壓電供電之其他電子電力式設備(諸如其他燈、感測器、麥克風、裝飾品及類似物)可與本懸吊系統搭配使用。

在該低電壓懸吊電纜101之一實施例中，導電絞線102包括複數個導電線104，且該複數個強力絞線之各者包括複數個強力線105。圖1中展示之實施例描繪包括七個導電線104的導電絞線102，並且描繪各包括七個個別強力線105之強力絞線103。該七線式絞線之組態包含一中央線及圍繞該中央線的六個線。

在該低電壓懸吊電纜101之另一實施例中，導電絞線102包括七個銅線，其等具有等效於如第2類系統所需之24AWG的一最小橫截面。強力絞線103各包括七個304不鏽鋼線。

圖2A描繪低電壓懸吊電纜101之一長度。如所示，強力絞線103經纏繞使得導電絞線102並不曝露。低電壓懸吊電纜101之終端201可經電切割、焊接，或以任意類似方式加工或未經加工。該低電壓懸吊電纜101之長度可取決於使用該電纜的應用而改變。

圖2B描繪包含一模鍛式套管202之低電壓懸吊電纜101之一長度。模鍛式套管202可用作一連接器系統之一部分，用於將該電纜連接至一天花板或至一照明總成。

圖3描繪一實例照明總成系統。此系統包含一遠端電源301。該遠端電源301係經連接至兩個電導線302。電導線302係經引導至天花板座架303。天花板座架303將低電壓懸吊電纜101牢固地附接至天花板或其他結構304(圖中未展示)。在天花板座架303中，電導線302係經連接至低電壓懸吊電纜101之導電芯102。器具座架305將低電壓懸吊電纜101牢固地附接至照明總成306。低電壓懸吊電纜101係以一使得便於適當地支撐懸掛照明總成306的方式而連接至天花板座架303及器具座架305。電導線307係經連接至低電壓懸吊電纜101之該導電芯102。電導線307在照明總成306內被引導至照明總成306的一發光元件(圖中未展示)處。如圖3中所描繪，低電壓懸吊電纜101可支撐懸掛之照明總成306的重量並且提供低電壓電力至照明總成306。

該遠端電源301可為任意類型之低電壓電源。該遠端電源可經由該等低電壓懸吊電纜101之各者而提供直流電饋送，其中該等電纜之一者或多者提供一正饋送，且其他電纜提供一負饋送。在一實施例中，該遠端電源在該等電纜之一者上提供一正24伏特直流電或交流電饋送，且在另一電纜上提供一負24伏特直流電或交流電饋送。該遠端電源可為具有一電力輸出之任意其他類型之裝置，諸如可將一高電壓交流電源轉換為一低電壓交流電輸出的一變壓器。熟習此項技術者將認識到適合於此等目的之許多其他類型之遠端電源。

光源可為需要一低電壓輸入之任意類型之光源。隨著與電力產生關聯之經濟上及環境上的成本增加，已發展具有低電力需求的光源。此等低電力光源包含LED燈、小型螢光燈管及其他類似源。因為此等光源並不需要過多電能，其等可由一低電壓電源經由低電壓懸吊電纜而供電。

圖4A及圖4B分別以組裝圖及分解圖兩者描繪一實例天花板安裝式不可調整電纜耦合器403。天花板座架401需要具有一模鍛式套管202的一低電壓懸吊電纜101。當低電壓懸吊電纜101經不可調整之電纜耦合器403而插入時，模鍛式套管202位於不可調整之電纜耦合器403內。絕緣套管409係被插在電纜101上且在模鍛式套管202上方。不可調整之電纜耦合器403係經絕緣襯套404及支架桿405而插入，使得在不可調整之電纜耦合器403之本體上的外螺紋延伸於支架桿405的下方。支架桿405係經由螺絲406而固定至接線盒402。在支架405下方延伸之不可調整電纜耦合器403之部分穿過天花板(圖中未展示)並且穿過天花板頂篷407。耦合器帽408具有內螺紋，其與不可調整之電纜耦合器403之外螺紋接合，以將該天花板頂篷407固定至天花板或其他結構。

圖5A及圖5B分別以組裝圖及分解圖兩者描繪一實例天花板安裝式可調整電纜夾具503。天花板座架501可利用不具有一模鍛式套管202的一低電壓懸吊電纜101。可調整電纜夾具503含有一內部3球壓縮系統，其夾緊低電壓懸吊電纜101且將其鎖定在適當之位置。在低電壓懸吊電纜101被鎖定至可調整電纜夾具503中之情況下，天花板座架501之剩餘部分類似於天花板座架401之剩餘部分。可調整之電纜夾具503係經絕緣襯套504及支架桿505而插入。支架桿505係使用螺絲506而固定至接線盒502。在支架505下方延伸之可調整電纜夾具503之部分穿過天花板(圖中未展示)並且穿過天花板頂篷507。耦合器帽508之內螺紋與可調整電纜夾具503之外螺紋接合，以將該天花板頂篷507固定至天花板或其他結構。絕緣套管509係被插在電纜101上且在可調整電纜夾具503上方。

第一天花板座架401及第二天花板座架501之組件可由多種材料組成。在一實施例中，不可調整之電纜耦合器403、可調整電纜夾具503及耦合器帽408及508係由鍍鎳黃銅組成；支架桿405及505係由鍍鋅鋼組成；且絕緣襯套404及504及天花板頂篷407及507係由尼龍6/6組成。絕緣套管409及509係由PVC組成。一般技術者將認識到許多其他材料可容易地用作上文描述之材料的替代。

圖6A及圖6B分別以組裝圖及分解圖兩者描繪一實例不可調整之器具座架601。第一天花板座架601需要具有一模鍛式套管202之一低電壓懸吊電纜101。當低電壓懸吊電纜101經電纜耦合器606而插入時，模鍛式套管202位於電纜耦合器606內。絕緣套管607係被插在電纜101上且在模鍛式套管202下方。電纜耦合器606係經絕緣襯套605，經照明總成604之頂部及經絕緣襯套603而插入。電纜耦合器606係用螺母602而固定至器具總成604，其中螺母602之內螺紋與電纜耦合器606之外螺紋接合。

圖7A及圖7B分別以組裝圖及分解圖兩者描繪一實例第一可調整器具座架701。第一可調整器具座架701可利用不具有一模鍛式套管202的一低電壓懸吊電纜101。可調整電纜夾具706含有一內部3球壓縮系統，其夾緊低電壓懸吊電纜101且將其鎖定在適當之位置。低電壓懸吊電纜101係經絕緣襯套705，經照明總成外殼704及經絕緣襯套703而插入。可調整電纜夾具706係用螺母702固定至器具總成外殼704，其中螺母702之內螺紋與電纜夾具706之外螺紋接合。絕緣套管707係被插在電纜101上且在可調整電纜夾具706下方。

圖8A及圖8B分別以組裝圖及分解圖兩者描繪一實例第二可調整器具座架801。第二可調整器具座架801可利用不具有一模鍛式套管202的一低電壓懸吊電纜101。可調整電纜夾具806牢固地夾緊低電壓懸吊電纜101，且將其鎖定在適當之位置。可調整電纜夾具806僅在外部設計上不同於可調整電纜夾具706：可調整電纜夾具706從外殼壁下方插入至照明總成外殼704中，且可調整電纜夾具806從該外殼壁上方插入至照明總成外殼804中。低電壓懸吊電纜101係經絕緣襯套803，經照明總成外殼804及經絕緣襯套805而插入。電纜夾具806係用螺母802固定至器具總成外殼804，其中螺母802之內螺紋與電纜夾具806之外螺紋接合。絕緣套管807係被插在電纜101上且在電纜夾具806下方。一般技術者將認識到許多其他可調整電纜夾具設計可容易地用作上文描述之設計的替代。

不可調整之器具座架601、該第一可調整器具座架701及該第二可調整器具座架801之組件可由多種材料組成。在一實施例中，不可調整電纜耦合器及可調整電纜夾具606、706及806係由鍍鎳黃銅組成；且襯套603、605、703、705、803及805係由尼龍6/6組成；絕緣套管607、707及807係由PVC組成。一般技術者將認識到許多其他材料可容易地用作上文描述之材料的替代。

返回參考圖3中描繪的實例照明總成系統，該等天花板座架303及該等器具座架305可為上述實例座架或類似座架之任意者。在天花板座架303與器具座架305以及所需要的關聯之低電壓電纜之可行配對之中，包含表1中描述的配對。

圖9A及圖9B繪示一實例3球可調整電纜夾具901。在圖9A中所示之實施例中，該可調整電纜夾具901具有一止動凸緣902及一螺紋式本體903。當安裝時，將該螺紋式本體903插入至一天花板、一器具或其他結構(圖中未展示)的一通孔中，直到該止動凸緣902與該結構接觸。圖9A描繪上半部經移除的螺紋式本體903之一截面圖。一內部錐形圓筒904在螺紋式本體903內，且在一截面圖中亦描繪為上半部經移除。該螺紋式本體903圍繞該內部錐形圓筒904，該內部錐形圓筒904繼而含有三個球905。若將一向下力施加於該低電壓懸吊電纜101上，則該電纜將在該內部錐形圓筒904上傳輸該向下力。在該內部錐形圓筒904上的此向下力致使該等球905在該螺紋式本體903與該低電壓懸吊電纜101之間壓縮。該等球905的此壓縮致使一橫向力從每一球905施加朝向該低電壓懸吊電纜101之軸。此等橫向力防止該低電壓懸吊電纜101向下移動，而無關於將該低電壓懸吊電纜101向下拉的力。

圖9B描繪俯視該低電壓懸吊電纜101之軸的一截面圖。如所描繪，低電壓懸吊電纜101包含導電絞線102及強力絞線103。亦描繪該螺紋式本體903、該內部錐形圓筒904及該等三個球905之截面圖。如可見，該等球與該低電壓懸吊電纜101之外邊緣直接接觸。若將聚合物或彈性體絕緣夾套使用於低電壓懸吊電纜101之外側上，則由該等球施加之橫向力將永久地使絕緣物變形(例如撕破或扯壞該絕緣物)。此外，聚合物或彈性體絕緣夾套並不具有支撐一懸掛器具所需之抗拉強度。

前述描述已經由使用圖式及實例而闡明該系統及該等組件的多種實施例。雖然已結合多種圖之較佳實施例而描述本發明，但應理解，可使用其他類似實施例，或可對所描述之實施例作出修改及添加，以在未脫離本發明的前提下執行與本發明相同的功能。因此，本發明不應限制於任意單一實施例，但相反應在根據隨附申請專利範圍之廣度及範圍內解讀本發明。本發明之額外特徵在下述請求項中闡明。

101．．．低電壓懸吊電纜

102．．．導電絞線/導電芯

103．．．強力絞線

104．．．導電線

105．．．強力線

201．．．低電壓懸吊電纜之終端

202．．．模鍛式套管

301．．．遠端電源

302．．．電導線

303．．．天花板座架

305．．．器具座架

306．．．照明總成

307．．．電導線

401．．．天花板座架

402．．．接線盒

403．．．不可調整電纜耦合器

404．．．絕緣襯套

405．．．支架桿

406．．．螺絲

407．．．天花板頂篷

408．．．耦合器帽

409．．．絕緣套管

501．．．天花板座架

502．．．接線盒

503．．．可調整電纜夾具

504．．．絕緣襯套

505．．．支架桿

506．．．螺絲

507．．．天花板頂篷

508．．．耦合器帽

509．．．絕緣套管

601．．．天花板座架

602．．．螺母

603．．．絕緣襯套

604．．．照明總成/器具總成

605．．．絕緣襯套

606．．．電纜耦合器

607．．．絕緣套管

701．．．第一可調整器具座架

702．．．螺母

703．．．絕緣襯套

704．．．器具總成外殼

705．．．絕緣襯套

706．．．可調整電纜夾具

707．．．絕緣套管

801．．．第二可調整器具座架

803．．．絕緣襯套

804．．．照明總成外殼

805．．．絕緣襯套

806．．．電纜夾具

807．．．絕緣套管

901．．．3球可調整電纜夾具

902．．．止動凸緣

903．．．螺紋式本體

904．．．內部錐形圓筒

905．．．球

圖1繪示一實例懸吊電纜之一橫截面；

圖2A及圖2B繪示兩個實例懸吊電纜之一側視圖，該等兩個實例之一者展示一模鍛式套管；

圖3繪示一實例懸掛照明總成；

圖4A及圖4B繪示一實例天花板安裝式不可調整之電纜耦合器；

圖5A及圖5B繪示一實例天花板安裝式可調整電纜夾具；

圖6A及圖6B繪示一實例器具安裝式不可調整之電纜耦合器；

圖7A及圖7B繪示一第一實例器具安裝式可調整之電纜夾具；

圖8A及圖8B繪示一第二實例器具安裝式可調整電纜夾具；及

圖9A及圖9B繪示一實例三球可調整電纜夾具。

101．．．低電壓懸吊電纜

102．．．導電絞線/導電芯

103．．．強力絞線

104．．．導電線

105．．．強力線

Claims (20)

1. 一種懸掛系統，其包括：一電力式總成；至少兩個器具座架，其經耦接至該電力式總成；至少兩個結構座架，其經耦接至一結構；一電源，其遠離該電力式總成；一可調整夾具；及至少兩個導電電纜，每一個導電電纜係非絕緣，其中該至少兩個導電電纜之各者經耦接至一結構座架及一器具座架，該至少兩個導電電纜之各者包括：一第一金屬材料之一導電絞線，該導電絞線將該電源連接至該電力式總成，及複數個第二金屬材料之強力絞線，其對於橫向壓縮力具有高橫向抗壓強度，該複數個強力絞線在該導電絞線周圍，俾使該導電絞線並未暴露，且其中該複數個強力絞線之外表面係直接與該可調整夾具接觸。
2. 如請求項1之系統，其中該電力式總成係包括一光源的一照明器具總成。
3. 如請求項2之系統，其中該光源包括至少一個低電壓、低功率燈。
4. 如請求項1之系統，其中該至少兩個結構座架之一者包括一不可調整之電纜耦合器，且其中該至少兩個導電電纜之一者包含一模鍛式套管，該套管位於該不可調整之電纜耦合器中。
5. 如請求項4之系統，其中該至少兩個器具座架之一者包括該可調整電纜夾具，且其中較遠離該模鍛式套管之該導電電纜之該者之一端係經附接至該可調整電纜夾具。
6. 如請求項1之系統，其中該至少兩個結構座架之一者包括一可調整電纜夾具，且其中較遠離一模鍛式套管之該導電電纜之一者之一端係經附接至該者之該可調整電纜夾具。
7. 如請求項1之系統，其中該電源係經組態以經由該等導電電纜之一者提供一正30伏特或更小的直流電饋送，及經由該等導電電纜之另一者提供一負30伏特或更小的直流電饋送。
8. 如請求項1之系統，其中該第一金屬材料係為以下之一者：銅、銅合金或非亞銅、高導電性材料；且其中該第二金屬材料係為以下之一者：鋼、不鏽鋼或其他高抗拉強度材料。
9. 如請求項1之系統，其中至少兩個導電電纜之各者之該導電絞線包括複數個導電線。
10. 如請求項1之系統，其中每一導電電纜之該複數個強力絞線之至少一者包括複數個強力線。
11. 一種懸掛電力式總成系統，其包括：用於消耗電的構件；用於安裝至一器具的至少兩個構件，其經附接至用於消耗電的該構件； 一可調整夾具；用於安裝至一結構的至少兩個構件，其經附接至該結構；用於提供電力的構件，其遠離用於消耗電的該構件；及用於懸掛的至少兩個構件，每一個用於懸掛的構件經連接至用於安裝至一器具的一構件及連接至用於安裝至一結構的一構件，每一個用於懸掛之構件係非絕緣且包括：由一第一金屬材料組成之用於導電的構件，用於導電的該構件將用於提供電力之該構件連接至用於消耗電之該構件，及在用於導電之該構件周圍之用於提供抗拉強度及提供對於對橫向壓縮力之高橫向抗壓強度之構件，用於提供抗拉強度之該構件由一第二金屬材料組成且直接與該可調整夾具接觸。
12. 一種懸掛系統，其包括：一電力式總成；至少兩個器具座架，其經耦接至該電力式總成；至少兩個結構座架，其經耦接至一結構；一電源，其遠離該電力式總成；及至少兩個非絕緣導電電纜，其各經耦接至一結構座架及至一器具座架；該等器具座架或該等結構座架之至少一者包含一可調整電纜夾具，該可調整電纜夾具可調整地適於該等非絕緣導電電纜之至少一者且與該等非絕緣 導電電纜之至少一者直接接觸，每一非絕緣導電電纜包含：一第一金屬材料之一導電絞線，該導電絞線將該電源連接至該電力式總成，及複數個抗橫向壓縮力之強力絞線，其在該導電絞線周圍，該複數個抗橫向壓縮力之強力絞線由一第二金屬材料組成。
13. 如請求項12之系統，其中該電力式總成係包括一光源的一照明器具總成。
14. 如請求項12之系統，其中該光源包括至少一個低電壓、低功率燈。
15. 如請求項12之系統，其中該等導電電纜之一者包含一模鍛式套管，其靠近該等導電電纜之該者之一端。
16. 如請求項15之系統，其中該模鍛式套管位於該可調整之電纜夾具。
17. 如請求項12之系統，其中該電源係經組態以經由該等導電電纜之一者提供一正30伏特或更小的直流電饋送，及經由該等導電電纜之另一者提供一負30伏特或更小的直流電饋送。
18. 如請求項12之系統，其中該第一金屬材料係為以下之一者：銅、銅合金或非亞銅、高導電性材料；且其中該第二金屬材料係為以下之一者：鋼、不鏽鋼或其他高抗拉強度材料。
19. 如請求項12之系統，其中每一導電電纜之導電絞線包括複數個導電線。
20. 如請求項12之系統，其中每一導電電纜之複數個強力絞線之至少一者包括複數個強力線。