CN102548159A

CN102548159A - 用于交通灯的安全闪烁检测器

Info

Publication number: CN102548159A
Application number: CN2011104620298A
Authority: CN
Inventors: T-K·阮; B·埃西安布雷; C·普瓦里耶
Original assignee: GE Lighting Solutions LLC
Current assignee: Karent Lighting Solutions Co ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: US9018850B2; CN102548159B; US20120161641A1; EP2473005B1; EP2473005A3; ES2549036T3; EP2473005A2

Abstract

本发明名称为“用于交通灯的安全闪烁检测器”。提供一种安全闪烁检测器，其适于检测交通灯中的LED灯引擎的非本意闪烁。该LED灯引擎可能在交通灯内有故障(硬件或软件)时非本意地闪烁。在某些实施例中，可以使用电流传感器来检测非本意闪烁。如果检测到非本意闪烁，则闪烁检测器可以激活并关闭LED灯引擎，以去除危害性故障，并在最后触发保险丝熔断电路。适于采用硬件电路来同时实现可靠性目的和安全性目的，但是也可以采用软件。

Description

用于交通灯的安全闪烁检测器

技术领域

本发明示范实施例一般涉及信号照明。它们发现了结合发光二极管(LED)交通灯的具体应用，并且将具体参考发光二极管(LED)交通灯来进行描述。但是，要意识到，本发明示范实施例还适用于其他类似应用。

背景技术

交通信号通常沿着道路设置以控制交通流和/或使交叉路口更具可视性。还可以采用交通信号在例如铁路道口处向驾车者提供警示。交通信号可以包括一个或多个交通灯，每个交通灯具有设在其中的一个或多个光源，如LED。交通灯中使用的典型颜色包括红色、黄色和绿色。

传统LED交通灯的一个问题是，一般难以诊断故障。即，可能由于交通灯的操作参数中的失效而出现一些故障。在交通信号内存在可能造成交通系统的不安全状况的一些故障模式。一种此类故障模式是信号闪烁(但是此时它应该处于常亮或常灭)。

本发明公开设想新的和改进的系统和/或方法，用于修补这种和其他问题。

发明内容

下文概述本发明公开的多种细节以提供基本理解。此概述并非本公开的广泛综述，并且无意标识本发明公开的某些要素，也无意描绘本发明公开的范围。相反，此发明内容的主要目的在于，在下文呈示更详细的描述之前，以简化的形式呈示本发明公开的某些概念。

在一个实施例中，提供一种LED交通灯。该LED交通灯一般包括为交通灯生成光线的至少一个LED灯引擎和LED电流感测电路。该LED电流感测电路可以配置成监视经过LED灯引擎的电流并将一个或多个输出信号馈送到安全闪烁检测器和/或保险丝熔断电路。安全闪烁检测器可以配置成检测LED灯引擎电流和/或频率应该稳定于预定的阈值处时此类电流和/或频率中的一个或多个异常波动以及关闭LED灯引擎。

在另一个实施例中，提供一种LED交通灯。该LED交通灯一般包括为交通灯生成光线的至少一个LED灯引擎和LED电压控制电路。该LED电压控制电路可以配置成控制到LED灯引擎的功率以确保交通灯的适当操作，其中：交通灯在应该处于开启时开启，应该处于关闭时关闭和/或应该处于稳定时稳定，以及其中当交通灯内的非本意闪烁和/或故障导致错误信号状态时。该LED电压控制电路还可以配置成将LED灯引擎关闭并将交通灯置于安全状态。

在又一个实施例中，提供一种LED交通灯。该LED交通灯一般包括为交通灯生成光线的至少一个LED灯引擎和LED电流感测电路。该LED电流感测电路可以配置成监视经过LED灯引擎的电流并将一个或多个输出信号馈送到安全闪烁检测器和/或保险丝熔断电路。安全闪烁检测器可以配置成检测LED灯引擎电流和/或频率应该稳定于预定的阈值处时此类电流和/或频率中的一个或多个异常波动以及关闭LED灯引擎。该LED交通灯还可以包括为交通灯生成光线的至少一个LED灯引擎和LED电压控制电路。该LED电压控制电路可以配置成控制到LED灯引擎的功率以确保交通灯的适当操作，其中：交通灯在应该处于开启时开启，而在应该处于关闭时关闭和/或应该处于稳定时稳定，以及其中当交通灯内的非本意闪烁和/或故障导致错误信号状态时。该LED电压控制电路还可以配置成将LED灯引擎关闭并将交通灯置于安全状态。

附图说明

下文描述和附图详细地阐述本发明公开的某些说明性实现，它们表示可以执行本发明公开的多种原理的若干示范方式。但是，这些说明性示例并非本发明公开的多个可能实施例的穷举。当结合附图考虑时，在下文对本发明的详细描述中，将阐明本发明公开的其他目的、优点和创新特征，在附图中：

图1是交通灯的透视图；

图2是并入根据本发明公开的方面的安全闪烁检测器的交通灯的电子装置的框图；

图3是根据本发明公开的方面的安全闪烁检测器的框图；

图4是根据本发明公开的方面的闪烁检测器时钟源的框图；以及

图5是根据本发明公开的方面的闪烁检测器时钟启用的框图。

具体实施方式

下文结合附图描述一个或多个实施例或实现，其中通篇相似的引用数字用于指代相似的元件，以及其中多种特征部件不一定按比例绘制。

参考图1，提供了根据本发明公开的方面的tramp灯100的说明性实施例。图示的交通灯100常见于悬挂在交叉路口。但是，可设想交通灯100的其他实施例。交通灯100包括壳体101和一个或多个连接器102。提供连接器102以接收电功率，以及在某些实施例中，接收来自如交通控制器的外部源(未示出)的控制命令。交通灯100包括设在壳体101内的、用于监视操作参数的交通灯电子装置(图2中示出为引用数字103)。

参考图2，示出了交通灯电子装置103。交通灯电子装置103一般由输入级104、电源级106、控制级108、多个板载附件(如一个或多个传感器110)、存储器112、和一个或多个选项板114、一个或多个LED驱动器116、LED灯引擎118、多个硬件安全电路(如安全闪烁检测器122)、LED电流感测电路124、以及保险丝熔断(FBO)电路126和LED电压控制电路128。

输入级104可以从外部电源接收功率，并将功率配送到交通灯电子装置103的组成部件。至输入级104的输入电压通常是交流(AC)电压，但是可设想接收的输入电压可以是直流(DC)电压。另外，就接收的输入电压是AC而言，输入电压的范围通常从0V到265V和/或输入频率的范围通常从0Hz到150Hz。输入级104可以包括一个或多个高电压电涌保护、输入保险丝保护、电磁干扰(EMI)滤波器、全波桥式整流器等。在某些实施例中，输入级104可以包括功率因子校正电源。

电源级106得到来自输入级104的全波桥式整流器(未示出)的输出，并将其转换成兼容的DC电平，用于控制级108、LED驱动器116和交通灯电子装置103的其他组成部件。

LED灯引擎118可以为交通灯100生成光线。适合地，LED灯引擎118一般包括一个或多个LED。LED灯引擎118可以选为控制相关色温(CCT)、显色指数(CRI)和光的其他类似特性。在某些实施例中，LED灯引擎118的颜色可以是黄色、绿色和红色的其中一种或多种。

控制级108就开启或关闭LED灯引擎118的方面来控制LED驱动器116，以及基于如输入电压振幅、温度、LED标称电流、调光选项等的一组参数来对LED灯引擎118调光。除了控制LED驱动器116和LED灯引擎118外，控制级108还具有控制附属的选项板的能力。当需要时，控制级108可以在交通灯电子装置103中检测到一个或多个故障的情况下禁用LED灯引擎118，并且FBO电路126将熔断保险丝。

控制级108还可以就要提供到LED灯引擎118的适合输出电流指令LED驱动器116，以便考虑到退化因素。退化因素涉及LED灯引擎118的光输出，并且可以包括LED灯引擎118的操作时间、交通灯100内的温度等的一个或多个。有关交通控制器调光(当启用时)，LED灯引擎118的光输出可以随输入电压而变化。控制级108还监视交通信号操作状况(例如，温度、电压、电流等)，与外部设备(例如存储器112、选项板114和其他)通信，并执行交通灯电子装置103内的任何数字或模拟功能。控制级108可以包括数字/电子处理器，如微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)等。在此类实施例中，该控制器适合地执行存储在交通灯电子装置103中的存储器(未示出)上的指令。在其他实施例中，该存储器位于控制级108本地，并且是ROM、EPROM、EEPROM、闪存等的其中之一。

传感器110一般测量交通灯100的一个或多个操作参数，如输入电压、输入频率等。但是，适合地，传感器110测量交通灯100的至少操作(即，内部)温度。温度是交通灯100的重要操作参数。即，温度可影响光源118的光输出。在某些实施例中，传感器110包括无源和/或有源电子电路、热敏电阻、温度传感器等的其中一种或多种。

存储器112一般存储与LED退化补偿相关联的数据。存储器112还包含诸如标称LED电流、调光选项、操作电压、选项板等的交通灯100的操作参数。存储器112还可以负责记录交通灯电子装置103的状况。

选项板114适合地扩展交通灯100的功能性。选项板114可以包括用于对交通灯100加热、模拟虚负载、将电流脉冲发生器与交通灯控制器实现接口等的适合硬件。但是，其他选项板同样是适用的。

交通灯电子装置103还包括位于控制级108外部的硬件安全电路，该硬件安全电路在交通灯电子装置103内发生危害性故障(例如来自电源级106、控制级108、LED驱动器116、LED灯引擎118和/或LED电压控制电路128的故障)时保护系统。具体来说，LED电流感测124监视灯引擎状况并将输出信号馈送到安全闪烁检测器122和/或DBO电路126。在一个实施例中，该LED电压控制电路128可以配置成控制到LED灯引擎118的，功率以确保交通灯100的适当操作，其中：交通灯100在应该处于开启时开启，在应该处于关闭时关闭和/或应该处于稳定时稳定。因此，当交通灯100内的非本意闪烁和/或故障导致错误信号状态时，LED电压控制电路128可以关闭LED灯引擎118，并将交通灯100置于“安全”状态。

在操作中，安全闪烁检测器122可以检测LED电流和/或频率应该处于稳定时此类电流和/或频率的一个或多个异常波动。在该情况中，安全闪烁检测器122可以关闭LED电压控制电路128，以便禁用至LED的功率路径，并由此关闭LED灯引擎118。此类动作一般将具有停止电流流经LED的效果，并由此防止交通灯100在其应该常亮或常灭时闪烁。因此，重要的是在启动LED灯引擎118过程的去激活之前确定电流的波动是真实的。

当输入电压位于其正常操作范围内时，如果再没有电流流经LED灯引擎118，则FBO电路126通常熔断输入保险丝，并永久性地将交通灯100与交通控制器断开连接。

控制级108通过LED驱动器116直接控制LED灯引擎118中的电流电平。如果控制级108的软件或内部硬件和/或LED驱动器116中有故障，以致LED电流以低频率波动，则交通灯100可能在其应该常亮时变为闪烁信号。如果此状况的确发生，则闪烁检测器122可以去除此状况，并将交通灯100置于安全状态。

现在参考图3，更详细地示出交通灯的安全闪烁检测器122。交通灯的安全闪烁检测器122一般包括诸如闪烁监视器302、复位电路304、时钟源306、时钟启用电路308和LED灯引擎功率控制电路310的数字装置。

数字装置302一般包括微控制器、计数器和/或除法器。数字装置302可以描述为闪烁检测器122的心脏。它一般监视如从LED电流感测电路124接收的灯引擎电流314的振幅和/或频率，在检测到LED电流314中的异常波动时禁用至LED灯引擎118的功率路径以将该LED灯引擎关闭。

复位电路304是加电复位的，其用作对数字装置302的输入以在加电时初始化和确保适当操作。即，供电电压(例如，5V)是复位电路的输入信号。

在一个实施例中，数字装置302包括十进制计数器。十进制计数器(或mod计数器)是以十进制数字而非二进制计数的计数器。十进制计数器可使各数字二进制编码(即，它可以按二进制编码的十进制计数)或其他二进制编码。复位信号确保在Q0或该十进制计数器的第一个计数处为高输出电平。

在另一个实施例中，数字装置302包括微控制器302。在此情况中，加电复位信号确保加电时微控制器的适当硬件和软件初始化。

时钟源306通常将LED电流214转换成用于数字装置302的数字时钟。如图4所示，时钟源306通常包括振幅/频率监视器电路402和电平转换器电路404。振幅/频率监视器电路帮助确保在产生输出信号之前满足正确的LED电流电平和/或频率。电平转换器电路404得到来自振幅/频率监视器电路402的输出信号，并将较高振幅转换成对于数字装置302为安全的兼容电压电平(例如，5V)。来自LED电流感测电路124的频率与馈送数字装置302的时钟信号成正比。当LED灯引擎电流振幅和/或频率波动低于预定阈值(例如，振幅上为50mA，频率上为120Hz)时，数字装置302基于失效的(faulty)交通信号的“闪烁”频率启动闪烁检测过程。

参考图5，当加电时，时钟启用调节电路408可以选择缺省时钟启用电路308，以使数字装置302能够在时钟信号的上升沿和/或下降沿上从Q0(Q1、Q2...等)前进到下一个输出。当来自数字装置302的“闪烁检测”输出(例如，Q4)是有效的时，时钟去激活电路406可以通过时钟调节电路408接管并去激活时钟启用信号。数字装置302可以永久地保持其最后一个输出电平，而不管时钟输入。为了避免随机噪声拾取和降低系统的灵敏度，可以允许预定次数的闪烁(例如，2次闪烁)之后，数字装置302才启用时钟去激活电路406来禁用输入到数字装置302的时钟启用信号，并永久性地“锁存”数字装置302的闪烁检测输出(即，输出Q4)。锁存器是双稳态多谐振荡器(bi-stablemulti-vibrator)的示例，即，具有确切的两个稳定状态的装置。这两个状态是高输出和低输出。锁存器具有反馈路径，所以该装置能够保留信息。因此，锁存器可以是存储器装置，并且只要该装置加电，则能够存储一位的数据。顾名思义，锁存器用于“锁存”信息和保持到位。

一旦将数字装置输出锁存，则来自数字装置302的闪烁检测输出(Q4)信号通过灯引擎功率控制310将至LED灯引擎118的功率路径去激活。当LED灯引擎118的供电路径被禁用时，电流将停止流入LED，从而LED灯引擎188将关闭。一旦LED灯引擎关闭，则FBO电路126将激活并熔断输入保险丝。

本发明公开是参考优选实施例来进行的。显然，在阅读和理解前文的详细描述时本领域技术人员将设想出修改和替换。这些优选实施例应解释为包含落入所附权利要求或其等效物的范围内的所有此类修改和替代。

Claims

1.一种LED交通灯，包括：

至少一个LED灯引擎，其为所述交通灯生成光线；以及

LED电流感测电路，其配置成监视经过所述LED灯引擎的电流并将一个或多个输出信号馈送到安全闪烁检测器和/或保险丝熔断电路，其中所述安全闪烁检测器配置成检测所述LED灯引擎电流和/或频率应该稳定于预定的阈值处时此类电流和/或频率中的一个或多个异常波动以及关闭所述LED灯引擎。

2.根据权利要求1所述的交通灯，还包括：控制级，其配置成通过一个或多个LED驱动器来控制所述LED灯引擎中的电流电平。

3.根据权利要求1所述的交通灯，其中，所述安全闪烁检测器还包括数字装置、复位电路、时钟源、时钟启用电路、以及LED灯引擎功率控制电路。

4.根据权利要求3所述的交通灯，其中，所述数字装置包括微控制器、计数器和除法器的其中一个或多个。

5.根据权利要求3所述的交通灯，其中，所述时钟源配置成将LED电流转换成用于所述数字装置的数字时钟。

6.根据权利要求5所述的交通灯，其中，所述时钟源包括振幅/频率监视器电路和电平转换器电路，其中所述振幅/频率监视器电路配置成确保在产生输出信号之前满足正确的LED电流电平和/或频率，以及所述电平转换器电路配置成取得来自所述振幅/频率监视器电路的输出信号，并将较高振幅转换成对于所述数字装置为安全的兼容电压电平。

7.一种LED交通灯，包括：

至少一个LED灯引擎，其为所述交通灯生成光线；以及

LED电压控制电路，其配置成控制到所述LED灯引擎的功率以确保所述交通灯的适当操作，其中：所述交通灯应该处于开启时开启，应该处于关闭时关闭和/或应该处于稳定时稳定，以及其中当所述交通灯内的非本意闪烁和/或故障导致错误信号状态时，所述LED电压控制电路还配置成将所述LED灯引擎关闭并将所述交通灯置于安全状态。

8.一种LED交通灯，包括：

至少一个LED灯引擎，其为所述交通灯生成光线；

LED电流感测电路，其配置成监视经过所述LED灯引擎的电流并将一个或多个输出信号馈送到安全闪烁检测器和/或保险丝熔断电路，其中所述安全闪烁检测器配置成检测所述LED灯引擎电流和/或频率应该稳定于预定的阈值处时此类电流和/或频率中的一个或多个异常波动以及关闭所述LED灯引擎；以及

9.根据权利要求8所述的交通灯，还包括：控制级，其配置成通过一个或多个LED驱动器来控制所述LED灯引擎中的电流电平。

10.根据权利要求8所述的交通灯，其中所述安全闪烁检测器还包括数字装置、复位电路、时钟源、时钟启用电路、以及LED灯引擎功率控制电路。

11.根据权利要求10所述的交通灯，其中，所述数字装置包括微控制器、计数器和除法器的其中一个或多个。

12.根据权利要求10所述的交通灯，其中，所述时钟源配置成将LED电流转换成用于所述数字装置的数字时钟。

13.根据权利要求12所述的交通灯，其中，所述时钟源包括振幅/频率监视器电路和电平转换器电路，其中所述振幅/频率监视器电路配置成确保在产生输出信号之前满足正确的LED电流电平和/或频率，以及所述电平转换器电路配置成取得来自所述振幅/频率监视器电路的输出信号，并将较高振幅转换成对于所述数字装置为安全的兼容电压电平。