TWI604753B

TWI604753B - 開關裝置及開關系統

Info

Publication number: TWI604753B
Application number: TW104144153A
Authority: TW
Inventors: 郭順霖; 王玟淇; 平田聰
Original assignee: 松下知識產權經營股份有限公司
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-11-01
Also published as: JP2016134211A; TW201637519A; CN107211510A; CN107211510B; WO2016113799A1

Description

開關裝置及開關系統

本發明係有關於開關裝置及開關系統。

以往，提出了一種開關系統，該開關系統包含有按操作切換複數台照明器具之點亮狀態的複數台第1開關裝置、及統一使對應複數台第1開關裝置之複數台照明器具熄滅的第2開關裝置(參照文獻1[日本專利公開公報2014-120789號])。

第1開關裝置具有與照明器具及商用交流電源串聯之開關元件。第1開關裝置藉使開關元件開啟/關閉(ON/OFF)，而使照明器具點亮及熄滅。又，第1開關裝置具有按預先設定之調光位準來階段性地切換照明器具的分段調光功能。

第2開關裝置按操作將無線電信號發送至複數台第1開關裝置而使複數台照明器具統一熄滅。

各開關裝置包含有具有AC/DC轉換部及LDO(Low Dropout：低壓差)穩壓器之電源電路。AC/DC轉換部將從商用交流電源供給之交流電力轉換為直流電力。進而，以LDO穩壓器將已轉換之直流電力降壓至預定電壓。

而記載於文獻1之開關裝置及開關系統於照明負載之供電通路***有開關元件，而需要可供電流容量較大之電流流過的開關元件。因此，記載於文獻1之開關裝置需要散熱等對策。又，當1個開關裝置要控制複數之照明負載時，開關裝置必須具有複數之開關元件，而使開關裝置之形狀增大。

是故，藉將受到開關裝置控制之遙控繼電器***照明負載之供電通路來取代使用開關元件，可解決開關元件所致之開關裝置的散熱及開關裝置大型化等問題。

然而，使用遙控繼電器時，開關裝置需要另外供電用之配線，而有施工時之作業增加的可能性。

本發明係鑑於上述事由而作成，其目的在於提供可使用遙控繼電器且謀求因配線作業的簡單化所致之施工性的提高之開關裝置及開關系統。

本發明一態樣之開關裝置用於開關系統，該開關系統用以開啟/關閉設於從外部電源至照明負載之供電通路的遙控繼電器且從遙控變壓器供給該遙控繼電器之驅動電力，該開關裝置並包含有電源電路、電源輸入端子、控制端子、觸控開關部及控制部，該電源電路係藉由由該電源輸入端子從該遙控變壓器供給該驅動電力，而依據該驅動電力，產生使該控制部及該觸控開關部驅動之操作電力，該觸控開關部係從該電源電路供給該操作電力，而將按照對該觸控開關部之操作的操作信號發送至該控制部，該控制部產生對應從該觸控開關部發送之該操作信號的控制信號，並藉由該控制端子將該控制信號發送至該遙控繼電器而使該遙控繼電器開啟/關閉。

本發明一態樣之開關系統包含有該開關裝置、該遙控變壓器、及該遙控繼電器，該遙控變壓器之一次側電性連接於外部電源，二次側電性連接於該電源輸入端子，該遙控繼電器與該遙控變壓器之二次側藉由該開關裝置電性連接。

1‧‧‧開關裝置

2‧‧‧遙控變壓器

3‧‧‧遙控繼電器

4‧‧‧照明負載

5‧‧‧供電通路

7‧‧‧調光點亮裝置

10‧‧‧牆壁

11‧‧‧電源電路

12‧‧‧電源輸入端子

13‧‧‧控制端子

14‧‧‧觸控開關部

15‧‧‧控制部

16‧‧‧無線電通訊部

17‧‧‧分機連接端子

18‧‧‧調光端子

21‧‧‧一次側端子

22‧‧‧二次側端子

31‧‧‧主電路側端子

32‧‧‧操作側端子

71‧‧‧輸入端子

72‧‧‧輸出端子

73‧‧‧連接端子

100‧‧‧外部電源(商用交流電源)

141‧‧‧面板

142‧‧‧板

150‧‧‧開關元件(開關部)

161‧‧‧接收電路

162‧‧‧天線

D1‧‧‧二極體

D2‧‧‧二極體

L1‧‧‧繼電器繞組

S1‧‧‧主接點

S2‧‧‧輔助接點

圖1係第1實施形態之開關系統的系統結構圖。

圖2係第1實施形態之開關裝置的正面圖。

圖3係第2實施形態之開關系統的系統結構圖。

圖4係第3實施形態之開關系統的系統結構圖。

[用以實施發明之形態]

第1~第3實施形態分別係有關於開關裝置及開關系統，特別是有關於使用遙控繼電器來控制照明負載之開關裝置及使用該開關裝置之開關系統。就本發明實施形態之開關裝置1及開關系統，參照圖1~圖4，詳細地說明。以下各實施形態例示嵌壁式開關裝置。惟，本發明之技術思想可適用於嵌壁式以外之開關裝置1。此外，在以下之說明中，只要無特別禁止，便在圖2，規定上下左右各方向。又，令垂直於紙面之方向為前後方向，前面為前方，後面為後方。

(第1實施形態)

就本實施形態之開關裝置1，參照圖1及圖2來說明。

首先，就開關裝置1之電路結構，參照圖1來說明。開關裝置1包含有電源電路11、電源輸入端子12、控制端子13、觸控開關部14、控制部15。此外，電源輸入端子12為1對端子，並從開關裝置1之外部供給交流電力。又，控制端子13為1對端子，並將信號發送至開關裝置1之外部。

電源電路11具有整流電路、降壓電路等。整流電路以例如二極體橋等構成，將從電源輸入端子12輸入之交流電壓、交流電流(驅動電力)整流成脈動電壓、脈動電流。降壓電路以例如DCDC轉換器等構成，將從整流電路輸入之脈動電壓降壓至預定(例如5V)之直流電壓。電源電路11將經降壓電路降壓之直流電壓(操作電壓)供至觸控開關部14及控制部15等。

觸控開關部14具有感測電路。觸控開關部14於安裝有感測電路之感測基板的表面形成有複數之電極。感測電路係間接且個別測量於複數之電極與接地之間產生的靜電容量。再者，感測電路構造於靜電容量之測量值超過預定之閾值而變化時，人體(特別是手指)靠近各電極，即，判斷為有觸碰操作。感測電路(觸控開關部14)將顯示有觸碰操作之操作信號發送至控制部15。

控制部15用以開啟/關閉其中一控制端子13與其中一電源輸入端子12之導通。舉例而言，控制部15具有開關元件(開關部)150，並接收來自觸控開關部14之操作信號，開啟開關元件150，藉此，使其中一控制端子13與其中一電源輸入端子12導通。又，藉關閉開關元件150，遮斷其中一控制端子13與其中一電源輸入端子12之電路。亦即，開關元件150之一端藉由其中一電源輸入端子12與遙控變壓器2電性連接。開關元件150之另一端藉由其中一控制端子13與遙控繼電器3電性連接。開關元件150係藉由對應操作信號，使電源輸入端子12與控制端子13之導通開啟/關閉，而將所產生的信號作為控制信號來發送至遙控繼電器3。

接著，就本實施形態之開關裝置1的構造，參照圖2來簡單說明。開關裝置1嵌入配設於設在牆壁10之嵌入孔。開關裝置1包含有設於前面而可供操作者操作之面板141、及板142。面板141以聚碳酸酯等具有透光性之合成樹脂材料形成為矩形平板狀。板142形成為具有矩形開口部之矩形平板狀的框狀。板142配置成覆蓋牆壁10之嵌入孔與面板141的間隙且該開口部面臨面板141。

就本實施形態之開關系統，參照圖1來說明。本實施形態之開關系統包含有開關裝置1、遙控變壓器2、遙控繼電器3。

遙控變壓器2具有1組一次側端子21、1組二次側端子22。遙控變壓器2將從電性連接於一次側端子21之外部電源(商用交流電源)100供給之電壓、例如100V之交流電壓降壓至24V之交流電壓後，從二次側端子22輸出。亦即，遙控變壓器2之一次側(一次側線圈)電性連接於外部電源100，二次側(二次側線圈)電性連接於電源輸入端子12。遙控變壓器2從1組二次側端子22輸出驅動電力。

遙控繼電器3具有1組(1對)主電路側端子31、及1組(1對)操作側端子32。遙控繼電器3用以開啟/關閉從商用交流電源100至照明負載4之供電通路5。再者，遙控繼電器3係從遙控變壓器2供給驅動電力。

遙控繼電器3之一對主電路側端子31電性連接於從商用交流電源100至照明負載4之供電通路5。其中一主電路側端子31電性連接於照明負載4，另一主電路側端子31電性連接於商用交流電源100。亦即，照明負載4係藉由遙控繼電器3之1對主電路側端子31從商用交流電源100供給電力。遙控繼電器3以1對操作側端子32接收之控制信號，使從商用交流電源100至照明負載4之供電通路5開啟/關閉。遙控繼電器3之1對操作側端子32藉由控制端子13電性連接於開關裝置1之控制部15。又，操作側端子32與遙控變壓器2之二次側端子22藉由開關裝置1電性連接。

遙控繼電器3具有繼電器繞組L1、主接點S1、輔助接點S2、1對二極體D1、D2。遙控繼電器3藉切換往繼電器繞組L1之通電方向，開啟、關閉設於商用交流電源100與照明負載4之間的主接點S1。又，遙控繼電器3係藉連動主接點S1之輔助接點S2切換連接於繼電器繞組L1之二極體D1、D2而限制通電方向。因此，以從控制部15發送之控制信號(激磁電流)將繼電器繞組L1激磁而使主接點S1開閉來使供電通路5開啟/關閉。

而開關裝置1係以遙控變壓器2供給已轉換之交流電力(驅動電力)取代從商用交流電源100供給電力。亦即，開關裝置1之電源電路11與遙控變壓器2之二次側端子22藉由電源輸入端子12電性連接，而供給例如24V之交流電壓。因此，本實施形態之開關裝置1由於電源電路11可以從遙控變壓器2供給之驅動電力予以驅動，故不需來自商用交流電源100之供電用配線。

就本實施形態之開關裝置1及開關系統的動作，參照圖1及圖2來說明。在本實施形態之開關系統中，藉由例如操作者觸碰操作開關裝置1之面板141，觸控開關部14之感測電路將操作信號發送至控制部15。控制部15接收該操作信號，在短於電源電壓之半周期的時間，開啟開關元件150。藉開啟開關元件150，從遙控變壓器2將激磁電流(控制信號)供給至遙控繼電器3之1對操作側端子32間。遙控繼電器3之主接點S1按激磁電流流至繼電器繞組L1之方向開啟或關閉。舉例而言，照明負載4熄滅(主接點S1關閉)時，當控制部15從觸控開關部14接收操作信號時，控制部15將開關元件150開啟。接著，控制部15將開關元件150控制成激磁電流從繼電器繞組L1往二極體D1之方向流至遙控繼電器3之繼電器繞組L1。以流至繼電器繞組L1之激磁電流，開啟主接點S1，電流通電至供電通路5 而點亮照明負載4。又，舉例而言，照明負載4點亮(主接點S1開啟)時，控制部15將開關元件150開啟，而將開關元件150控制成激磁電流從二極體D2往繼電器繞組L1之方向流至繼電器繞組L1。接著，以流至繼電器繞組L1之激磁電流關閉主接點S1，切斷供電通路5而熄滅照明負載4。當主接點S1之開啟關閉動作完畢時，以控制部15關閉開關元件150。輔助接點S2與主接點S1連動，當主接點S1之開啟關閉動作完畢時便切換。

此外，開關裝置1宜包含有無線電通訊部16、分機連接端子17。無線電通訊部16以接收電路161、天線162等構成，並與控制部15電性連接。無線電通訊部16以天線162接收以無線電為媒介之無線電信號，接收電路161將所接收之無線電信號所包含之操作資訊發送至控制部15。舉例而言，以天線162接收從諸如遙控器這種可搬運的發射機發送之信號，接收電路161將該信號所包含之操作資料發送至控制部15。控制部15宜控制流至遙控繼電器3之激磁電流的方向而使照明負載4點亮及熄滅。

又，控制部15亦可藉由分機連接端子17，與1至複數台開關分機電性連接。開關分機以觸控開關部、電源電路部、控制部等構成。舉例而言，當操作裝設於牆壁等之開關分機的觸控開關部時，開關分機之控制部藉所輸入之信號將操作信號藉由分機連接端子17發送至開關裝置1。開關裝置1之控制部15宜接收來自開關分機之操作信號，控制流至遙控繼電器3之激磁電流的方向，而使照明負載4點亮及熄滅。

本實施形態之開關裝置1用於開關系統，該開關系統係以遙控繼電器3使從外部電源(商用交流電源100)至照明負載4之供電通路5開啟/關閉，且從遙控變壓器2供給遙控繼電器3之驅動電力。本實施形態之開關裝置1包含有電源電路11、電源輸入端子12、控制端子13、觸控開關部14、及控制部15。電源電路11係藉由電源輸入端子12從遙控變壓器2供電而產生控制部15與觸控開關部14之驅動電源。觸控開關部14係將由操作者操作而輸入之信號發送至控制部15。控制部15產生對應從觸控開關部14發送之信號的控制信號，藉由控制端子13將控制信號(激磁信號)發送至遙控繼電器3來控制。

本實施形態之開關系統包含有開關裝置1、遙控變壓器2、及遙控繼電器3。

本實施形態之開關裝置1及開關系統如上述構成，由於開關裝置1從遙控變壓器2供電，故開關裝置1與商用交流電源100之間不需配線。因此，本實施形態之開關裝置1及開關系統可使用遙控繼電器3且謀求配線作業的簡單化所致之施工性的提高。

(第2實施形態)

就本實施形態之開關裝置1及開關系統，參照圖3來說明。本實施形態之開關裝置1及開關系統在調光點亮照明負載4這點與第1實施形態不同。

本實施形態之開關系統包含有用以使照明負載4對應調光位準來點亮之調光點亮裝置7。又，開關裝置1包含有從控制部15使調光信號發送至調光點亮裝置7的1對調光端子18。此外，除了使照明負載4調光點亮之點外，本實施形態具有與第1實施形態相同之結構及功能。對與第1實施形態重複之結構，附上相同之符號，而省略詳細之說明。

本實施形態之開關裝置1及開關系統係可對應面板141之操作狀況，變更照明負載4之調光位準。舉例而言，本實施形態之開關系統係當操作者以手指在面板141之表面從下側滑動至上方時，控制部15即產生按照高於現狀之調光位準的調光位準之調光信號，而使照明負載4點亮成更亮。反之，依本實施形態之開關系統，當操作者以手指從面板141之上側滑動至下方時，控制部15即產生按照低於現狀之調光位準的調光位準之調光信號，使照明負載4點亮成更暗。

觸控開關部14之感測電路將例如包含從操作者的手指接觸面板141之起點至終點所花費之時間與距離的操作信號發送至控制部15。操作信號包含調光位準之資訊。控制部15從該操作信號產生以直流電壓位準顯示從操作面板141之操作時間及操作路徑等計算的調光位準之調光信號。該調光信號藉由1對調光端子18發送至調光點亮裝置7。

調光點亮裝置7具有1對輸入端子71、1對輸出端子72、1對連接端子73、雙向三極體、及控制部。調光點亮裝置7之1對輸入端子71與開關裝置1之1對調光端子18電性連接而接收調光信號(直流電壓)。1對輸出端子72與照明負載4電性連接。其中一連接端子73與遙控繼電器3之其中一主電路側端子31電性連接，另一連接端子73與商用交流電源100電性連接。因而，調光點亮裝置7將電源電壓供至照明負載4。亦即，照明負載4與第1實施形態同樣係以開關裝置1之控制部15產生的控制信號，點亮或熄滅。調光點亮裝置7之控制部藉驅動雙向三極體，進行相位控制而按來自控制部15之調光信號(直流電壓)使供至照明負載4之電源電壓的傳導角變化。

舉例而言，1對輸入端子71從開關裝置1之控制部15接收了按照低於現狀之調光位準的調光位準之調光信號(直流電壓)時，調光點亮裝置7之控制部使雙向三極體驅動。接著，調光點亮裝置7將供至照明負載4之交流電壓的傳導角作為對應調光位準之傳導角。

照明負載4為白熾燈泡時，照明負載4以已控制相位之電壓調光點亮。又，當照明負載4為以LED為光源之照明負載4時，照明負載4具有之點亮裝置按交流電壓之相位角，將LED(Light Emitting Diode：發光二極體)調光點亮。

調光點亮裝置7之調光控制方法不限相位控制，亦可使用適合照明負載4之控制方法、例如PWM(Pulse Width Modulation：脈寬調變)控制。又，調光點亮裝置7不限本實施形態，亦可使用對應照明負載4之調光點亮裝置。

(第3實施形態)

就本實施形態之開關系統，參照圖4來說明。本實施形態之開關系統具有複數之遙控繼電器3這點與第1實施形態不同。亦即，本實施形態之開關系統包含有分別對應複數之照明負載4的複數之遙控繼電器3。此外，除了使用複數之遙控繼電器3這點外，其餘具有與第1實施形態相同之結構及功能。對與第1實施形態重複之結構，附上相同之符號而省略詳細之說明。

如圖4所示，複數之遙控繼電器3分別為了藉由開關裝置1之控制端子13接收控制信號，而電性並聯於開關裝置1。複數之遙控繼電器3分別電性連接於從商用交流電源100至複數之照明負載4各個之各供電通路5。亦即，複數之照明負載4各自之其中一主電路側端子31電性連接於對應之各照明負載4。複數之照明負載4各自之另一主電路側端子31電性連接於商用交流電源100。

當操作者欲使宅內之複數的照明負載4統一熄滅時，開關裝置1宜設置於玄關等。舉例而言，藉觸碰操作設置於玄關之開關裝置1的面板141，可將宅內之複數的照明負載4統一點亮及熄滅。

又，本實施形態之開關系統亦可為利用第2實施形態之開關裝置1與開關系統之結構，將複數之照明負載4統一調光點亮。

在本實施形態之開關系統中，控制部15宜為藉由將控制信號共通發送至複數之遙控繼電器3，而統一控制複數之遙控繼電器3。

當本實施形態之開關系統係如上述時，由於可統一控制複數之照明負載4的點亮及熄滅，故可謀求開關系統之便利性的提高。

從以上所述之實施形態可明瞭，本發明第1態樣之開關裝置(1)用於開關系統，該開關系統係以繼電器(3)使從外部電源(商用交流電源100)至照明負載(4)之供電通路(5)開啟/關閉且從遙控變壓器(2)供給遙控繼電器(3)之驅動電力。本實施形態之開關裝置(1)並包含有電源電路(11)、電源輸入端子(12)、控制端子(13)、觸控開關部(14)及控制部(15)。電源電路(11)係藉由電源輸入端子(12)從遙控變壓器(2)供電，而產生控制部(15)及觸控開關部(14)之驅動電源。觸控開關部(14)係將由操作者所操作而輸入之信號發送至控制部(15)。控制部(15)產生對應從觸控開關部(14)發送之信號的控制信號，並藉由控制端子(13)將控制信號(激磁信號)發送至遙控繼電器(3)來控制。

換言之，本發明第1態樣之開關裝置(1)用於開關系統，該開關系統用以開啟/關閉設於從外部電源(商用交流電源100)至照明負載(4)之供電通路(5)的遙控繼電器(3)且從遙控變壓器(2)供給遙控繼電器(3)之驅動電力。本實施形態之開關裝置(1)並包含有電源電路(11)、電源輸入端子(12)、控制端子(13)、觸控開關部(14)及控制部(15)。電源電路(11)係藉由電源輸入端子(12)從遙控變壓器(2)供給驅動電力，而依據驅動電力，產生使控制部(15)及觸控開關部(14)驅動之驅動電力。觸控開關部(14)係從電源電路(11)供給操作電力，而將按照對觸控開關部(14)之操作的操作信號發送至控制部(15)。控制部(15)係從電源電路(11)供給操作電力來驅動，而產生對應從觸控開關部(14)發送之操作信號的控制信號。又，控制部(15)並係藉由控制端子(13)將控制信號(激磁信號)發送至遙控繼電器(3)而使遙控繼電器(3)開啟/關閉。

根據第1態樣，由於開關裝置1如上述構成，開關裝置1從搖控變壓器(2)供電，故開關裝置(1)與商用交流電源(100)之間不需配線。因此，開關裝置(1)可使用遙控繼電器(3)並可謀求配線作業的簡單化所致之施工性的提高。

本發明第2態樣之開關裝置(1)係在第1態樣中，控制部(15)具有開關部(開關元件)(150)。開關部(150)與遙控變壓器(2)藉由電源輸入端子(12)電性連接。開關部(150)與遙控繼電器(3)藉由控制端子(13)電性連接。開關部(150)藉由對應操作信號，使電源輸入端子(12)與控制端子(13)之導通開啟/關閉，而將所產生的信號作為控制信號來發送至遙控繼電器(3)。

根據第2態樣，由於使用了遙控繼電器(3)之配線作業更簡單化，故可謀求配線作業的簡單化所致之施工性的提高。

本發明第3態樣之開關系統包含有開關裝置(1)、遙控變壓器(2)、及遙控繼電器(3)。遙控變壓器(2)之一次側電性連接於外部電源(100)，二次側電性連接於電源輸入端子(12)。遙控繼電器(3)與遙控變壓器(2)之二次側藉由開關裝置(1)電性連接。

根據第3態樣，由於開關系統如上述構成，開關裝置(1)從遙控變壓器(2)供電，故開關裝置(1)與商用交流電源(100)之間不需配線。因此，開關系統可使用遙控繼電器(3)並可謀求配線作業的簡單化所致之施工性的提高。

本發明第4態樣之開關系統包含有開關裝置(1)、遙控變壓器(2)、遙控繼電器(3)、及調光點亮裝置(7)。遙控變壓器(2)與外部電源(100)及該電源輸入端子(12)分別電性連接。遙控繼電器(3)與遙控變壓器(2)之二次側藉由開關裝置(1)電性連接。遙控繼電器(3)使從外部電源(100)至調光點亮裝置(7)之供電通路開啟/關閉。控制部(15)將對應從觸控開關部(14)發送之調光位準的調光信號發送至調光點亮裝置(7)。調光點亮裝置(7)係藉由與照明負載(4)電性連接且與遙控繼電器(3)電性連接而被供電，並對應調光信號來控制電源電壓。

根據第4態樣，由於在可調光點亮之開關系統中，開關裝置(1)也從遙控變壓器(2)供電，故開關裝置(1)與商用交流電源(100)之間不需配線。因此，本實施形態之開關裝置(1)及開關系統可使用遙控繼電器(3)並可謀求配線作業的簡單化所致之施工性的提高。

本發明第5態樣之開關系統係在第3態樣中，控制部(15)係藉由將控制信號共通發送至複數之遙控繼電器(3)，而統一控制複數之遙控繼電器(3)。

根據第5態樣，由於在開關系統中，可統一控制複數之照明負載(4)的點亮及熄滅，故可謀求開關系統之便利性的提高。

本發明第6態樣之開關系統係在第4態樣中，控制部(15)係藉由將控制信號共通發送至複數之遙控繼電器(3)，而統一控制複數之遙控繼電器(3)。

根據第6態樣，由於在開關系統中，可統一控制複數之照明負載(4)的點亮及熄滅，故可謀求開關系統之便利性的提高。