CN102568229B - Led交通信号补偿和保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“LED交通信号补偿和保护方法”。按照本公开的一个方面，提供用于监测交通灯的一个或多个操作参数并且调整其一个或多个光源的光输出以校正一个或多个降级因素的系统和方法。按照本公开的另一方面，用于监测交通灯的一个或多个操作参数并且在对于交通灯检测到寿命终止时生成指示的系统和方法，其中基于一个或多个操作参数来确定寿命终止。按照本公开的另一方面，用于监测交通灯的一个或多个操作参数并且在对于一个或多个操作参数检测到故障时使交通灯进入自保护模式的系统和方法。

Description

LED交通信号补偿和保护方法
技术领域
一般来说，本示范实施例涉及照明。它们在与交通灯结合方面找到具体应用，并且将具体参照其来描述。但是要意识到，本示范实施例对于其它相似应用也是经得起检验的。
背景技术
交通信号通常沿道路设置，以便控制交通流量和/或使十字路口更加明显。交通信号还可用于例如在铁路交叉点处向驾车者提供告警。交通信号可包括一个或多个交通灯，每个都具有设置其中的一个或多个光源(例如，LED)。交通灯中使用的典型颜色包括红色、黄色和绿色。
交通灯的一个问题在于，诸如LED之类的光源可随温度和使用年限而降级。换言之，光源的光输出可随温度和使用年限而减少。光输出的降低会使交通信号不太明显，由此增加事故的可能性。
对此降级的已知解决方案仅补偿温度降级。即，已知解决方案能够使光输出对整个交通灯的操作温度范围保持在恒定水平，但是它们不能使光输出对整个交通灯的使用期限保持在恒定水平。作为一般问题，这是因为已知解决方案缺乏操作参数的监测和/或记录能力。它们无法跟踪交通灯的使用情况。
交通灯的另一个问题在于，它们往往在操作规范之外不正确地使用，这能够导致过热和/或失灵。过热能够引起许多问题，这使驾车者的安全处于风险中。例如，在交通灯用于使十字路口更加明显和/或控制交通流量的情况下，交通灯的故障会导致事故(collision)。
对交通灯的这种误用的已知解决方案使用无源电路来减低过热和/或失灵。但是，通过使用无源电路来减低过热存在限制。例如，无源电路无法采取肯定动作来避免过热和/或失灵。作为另一个示例，无源电路一般无法记录和/或监测交通灯的操作状况。
交通灯的另一个问题在于，它们往往在没有对其操作人员的任何指示的情况下达到其寿命终止。寿命终止表示交通灯已经达到不再能够保证光输出的点。与不正确使用交通灯相似，在灯达到其寿命终止时未能更换灯会是危险的。
对这个问题的已知解决方案使用光感测装置，以便感测交通灯的降级。当检测到光低于某个水平时，电路烧断输入保险丝。但是，烧断保险丝在更换保险丝之前完全禁用灯，尽管它仍然可在低于最佳水平的情况下工作。此外，烧断保险丝要求更换可能是完全良好的保险丝。
本公开预期用于纠正这个和其它问题的新的和改进的系统和/或方法。
发明内容
下面概述本公开的多种细节，以便提供基本了解。此概述不是本公开的广泛综述，也不是预计识别本公开的某些元件和描绘其范围。更合适地，概述的主要目的是在下文呈现的更详细描述之前以简化形式来呈现本公开的某些概念。
按照本公开的一个方面，提供一种交通灯。该交通灯包括一个或多个光源、一个或多个传感器、一个或多个存储器模块、寿命终止指示界面、和控制器。控制器使用传感器来主动监测交通灯的一个或多个操作参数，以及如果对于一个或多个操作参数检测到故障，则使交通灯进入自保护模式。
按照本公开的另一方面，提供一种交通灯。该交通灯包括一个或多个光源、一个或多个传感器、一个或多个存储器模块、寿命终止指示界面、和控制器。控制器监测交通灯的一个或多个操作参数，以及如果对于交通灯检测到寿命终止，则生成指示。基于保持光源的恒定光输出水平的操作参数来确定寿命终止。
按照本公开的另一方面，提供一种交通灯。该交通灯包括一个或多个光源、一个或多个传感器、一个或多个存储器模块、寿命终止指示界面、和控制器。控制器监测交通灯的一个或多个操作参数，并且将一个或多个操作参数的至少一个记录到存储器。此外，控制器调整一个或多个光源的光输出，以便基于一个或多个操作参数来校正一个或多个降级因素。
附图说明
以下描述和附图详细陈述指示可执行本公开的多种原理的若干示范方式的本公开的某些说明性实现。但是，说明性示例不是穷举本公开的许多可能的实施例。将通过以下结合附图所考虑的本公开的详细描述来陈述本公开的其它目的、优点和新特征，附图包括：
图1是按照本公开的方面的交通灯的透视图；以及
图2是按照本公开的方面的交通灯电子器件的框图。
具体实施方式
下面结合附图来描述一个或多个实施例或实现，其中相似参考标号通篇用于表示相似元件，并且其中多种特征不一定按比例绘制。
参照图1，提供按照本公开的方面的交通灯100的一说明性实施例。所示交通灯100代表通常见于悬挂在十字路口的交通灯。但是考虑交通灯100的其它实施例。交通灯100包括壳体102和一个或多个连接器104。提供连接器104以接收电能，并且在某些实施例中接收来自诸如交通控制器之类的外部源(未示出)的控制命令。设置在壳体102中，交通灯100包括图2所示的用于监测交通灯100的操作参数的交通灯电子器件106。
参照图2，提供交通灯电子器件106的框图。将会看到，交通灯电子器件106有利地便于交通灯保护、寿命终止通知和恒定光输出中的一个或多个。交通灯电子器件106包括其中包含一个或多个存储器模块的存储器108、一个或多个光源110、电源112、一个或多个传感器114、寿命终止指示界面116、控制器118等等。但是，或多或少的组件同样是经得起检验的。
存储器108存储交通灯100的个性参数。个性参数定义交通灯100的、诸如到光源110的输出电流之类的操作特性，和/或启用和/或禁用交通灯100的特征。作为补充或替代，存储器108存储与一个或多个操作参数关联的日志数据。操作参数对应于交通灯100的操作状况，例如操作时间。存储器108适当地包括磁盘或其它磁存储介质；光盘或其它光学存储介质；只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或者其它电子存储器装置或芯片或者操作互连芯片的集合等等中的一个或多个。此外，存储器108适当地存储日志数据和/或个性参数，使得虽然电力可能不可用它们也存留在存储器108上。
光源110生成交通灯100的光。光源110通常包括一个或多个LED。但是，预期光源110可包括一个或多个荧光管、卤素灯泡等等。适当地，光源110的颜色是黄色、绿色和红色中的一个或多个。在某些实施例中，光源110选择成控制光的相关色温(CCT)、显色指数(CRI)和其它相似特性。
电源112从外部源接收电力，并且将所述电力分配给交通灯电子器件106的构成组件。电源112的输入电压通常是交流(AC)电压，但是预期所接收输入电压可以是直流(DC)电压。此外，输入电压的范围通常是从0V至265V，和/或输入频率的范围通常是从0Hz至150Hz。对于所接收输入电压为AC，电源112将其转换成DC。虽然未示出，但是要理解，电源112适当地包括用于将电力分配给交通灯电子器件106的一个或多个硬件组件。这些组件可包括但不限于整流器、浪涌保护电路、电磁干扰滤波电路、一个或多个开关电源、冲突监测器、一个或多个输入保险丝、保险丝熔断(FBO)电路、功率因数校正电源等等中的一个或多个。
传感器114测量交通灯100的一个或多个操作参数，例如输入电压、输入频率、光源电流等等。但是，适当地，传感器114至少测量交通灯100的操作(即，内部)温度。如上所述，温度是交通灯的一个重要操作参数，因为它影响光源110的光输出。在某些实施例中，传感器114包括无源和/或有源电子电路、热敏电阻器、温度传感器等等中的一个或多个。
寿命终止指示界面116对交通灯电子器件106的诸如光源110之一之类的一个或多个组件和/或它的诸如交通控制器(未示出)之类的一个或多个外部组件生成寿命终止指示信号。预期在某些实施例中，寿命终止指示信号用于生成音频和/或可视告警的一个或多个、启用故障光源等等。适当地，控制器118控制寿命终止指示界面116，但是预期交通灯电子器件106的其它组件也可进行这个操作。
控制器118按照存储器108上存储的个性参数来控制交通灯电子器件106。如上所述，个性参数定义交通灯100的操作特性，和/或启用和/或禁用交通灯100的特征。例如，控制器118可按照存储器108上的变暗个性参数来使光源110变暗。
作为补充或替代，控制器118指令其一个或多个光源驱动器120关于提供给光源110的输出电流，以便考虑降级因素。光源驱动器120通常将从电源112所接收的电压转换成光源的兼容电平，并且将DC电流馈送到光源。降级因素保持光源110的光输出的恒定水平，并且可包括交通灯100的操作时间、交通灯100的操作温度等等中的一个或多个。由控制器118所提供的指令适当地指令光源驱动器120将计算的输出电流Iout用于光源110，它可定义为：
Iout＝Inom*fTH*fDE (1)
其中，Inom是对光源110的标称输出电流，并且可以是个性参数；fTH是对交通灯100内部的温度进行调整的校正因子；以及fDE是对光源110的使用年限进行调整的校正因子，其从存储器108上的日志数据来确定。
上述校正因子可通过使用查找表来确定，其中校正因子根据操作参数值和/或通过数学转移函数来索引。在采用查找表的实施例中，可通过搜索查找表中与操作参数的当前值关联的记录，来确定校正因子。在某些实施例中，查找表可存储在存储器108上，和/或由例如交通灯100的制造商、交通灯100的操作人员等等预先计算。
作为补充或替代，控制器118监测和/或记录交通灯100的操作参数。操作参数对应于交通灯100的操作状况，并且可与软件和/或硬件功能性有关。操作参数通常包括下列一个或多个：当前个性参数、对光源110的计算的输出电流、对光源110的测量的输出电流、对交通灯100的输入电压(即，电源112从外部源接收的输入电压)、对交通灯100的输入频率(即，电源112从源接收的频率)、交通灯100的操作时间、交通灯100的温度等等。当前个性参数对应于交通灯电子器件106当前使用的个性参数。如上所述，个性参数定义交通灯100的操作特性，和/或启用和/或禁用交通灯100的特征。交通灯100的操作时间适当地对应于光源110和/或交通灯电子器件106已经操作的时间量。在某些实施例中，光源110和/或交通灯电子器件106的操作时间包括小时数、分钟数、秒数、百分之一秒数等等中的一个或多个。
输入电压除了对计算的输出电流很重要之外，对于确定交通灯100应当接通或断开也很重要。即，交通灯100的输入电压一般将是可变的，由此交通灯100一般需要能够对大范围的输入电压进行操作。例如，在北美，交通灯100从80V至135V一般必须为接通；低于35V，交通灯100一般必须为断开；以及从35V至80V，交通灯100一般能够为接通或断开。作为另一个示例，在欧洲，交通灯100从120V至265V一般必须为接通；低于80V，交通灯100一般必须为断开；以及从80V至120V，交通灯100一般能够为接通或断开。
监测操作参数可需要从包括交通灯100的一个或多个硬件和/或软件组件来接收与交通灯100的一个或多个操作参数有关的数据。例如，与控制器118所实现的任何状态机的状态有关的数据可从交通灯100的软件组件来接收。作为另一个示例，与交通灯100的操作温度有关的数据可从传感器114的温度传感器来接收。所接收数据可包括操作参数的当前值和/或计算操作参数的当前值必须的数据。
记录交通灯100的操作参数适当地需要将操作参数的一个或多个的值(计算的或者以其它方式)写到存储器108。在某些实施例中，操作参数的值可改写先前写入的日志数据。例如，记录可需要保存不同操作参数的极值，例如所遇到的最大和/或最小输入电压。作为另一个示例，记录可需要保存交通灯100的操作时间。在其它实施例中，操作参数的值可作为根据时间索引的日志条目来写入，其中各日志条目包括一个或多个操作参数。
作为补充或替代，如果在监测操作参数的同时检测到故障，则控制器118使交通灯100进入自保护模式。例如，如果交通灯100的操作温度超过某个阈值或最大数，则交通灯100可进入自保护模式，因而防止交通灯100过热。交通灯100的操作人员、交通灯100的制造商等等可设置阈值和/或最大数。自保护模式将交通灯100的功耗降低到安全水平，并且防止交通灯100过热。
作为补充或替代，如果检测到交通灯100的寿命终止，则控制器118生成指示。适当的，寿命终止的检测包括考虑至少交通灯100的操作时间。在某些实施例中，可通过使用近似计算交通灯100的生存周期的模型和/或试探法来检测寿命终止。在这类实施例中，模型和/或试探法适当地将一个或多个操作参数作为输入，并且输出关于交通灯100是否已经达到其寿命终止的确定。
该指示适当地包括对寿命终止指示界面116生成一个或多个信号，通知它已经达到交通灯100的寿命终止(即，被保证方(warrantee)到期)。寿命终止指示界面116则可向交通灯电子器件106的诸如光源110之一之类的一个或多个组件和/或它的诸如交通控制器之类的一个或多个外部组件提供寿命终止指示信号。预期在某些实施例中，寿命终止指示信号用于生成音频和/或可视告警、启用故障光源等等。
为了执行上述功能性，控制器118一般包括数字/电子处理器122，例如微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)等等。在这类实施例中，控制器118适当地使用处理器122来执行体现上述功能的指令。适当地，指令存储在交通灯100的存储器108上。但是，预期指令在处理器122以及ROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器等等其中之一本地存储。控制器118适当地经由诸如I2C、1Wire、SPI等的数字通信协议来与存储器108进行通信。通信协议可在数据总线、通信网络等等中的一个或多个上携带。
参照优选实施例进行了本公开。显而易见，一旦阅读和理解前面的详细描述，修改和变更将是本领域技术人员会想到的。当优选实施例落入所附权利要求或其等效物的范围之内时，预计它们被解释为包括在此范围内的所有这类修改和变更。

Claims (15)

1.一种交通灯，包括：
一个或多个光源；
一个或多个传感器，其用于至少测量所述交通灯的操作温度；
一个或多个存储器模块；
寿命终止指示界面；以及
控制器，其使用所述传感器来主动监测所述交通灯的一个或多个操作参数，该操作参数包括所述交通灯的操作温度，所述控制器能够改变操作参数以使所述交通灯持续操作，并进入自保护模式以免受异常状况的损坏。
2.如权利要求1所述的交通灯，其中，所述控制器配置成将所述交通灯的操作参数记录到所述存储器模块的一个或多个。
3.如权利要求2所述的交通灯，其中，所述操作参数之一是所述交通灯的操作时间。
4.如权利要求1所述的交通灯，其中，如果所述操作参数之一的当前值超过阈值，则检测到故障。
5.如权利要求4所述的交通灯，其中，所述阈值是最大操作温度。
6.如权利要求1所述的交通灯，其中，所述自保护模式将所述交通灯功耗降低到安全水平，并且防止所述交通灯过热。
7.一种交通灯，包括：
一个或多个光源；
一个或多个传感器；
一个或多个存储器模块；
寿命终止指示界面；以及
控制器，其主动监测所述交通灯的操作时间，以及如果对所述交通灯检测到寿命终止，则通过所述寿命终止指示界面生成指示信号，其中，基于所述操作时间来确定寿命终止。
8.如权利要求7所述的交通灯，其中，如果所述交通灯的操作时间超过最大操作时间，则检测到寿命终止。
9.如权利要求7所述的交通灯，其中，如果无法保证所述一个或多个光源的光输出，则检测到寿命终止。
10.如权利要求7所述的交通灯，其中，所述控制器配置成将所述交通灯的操作时间记录到所述存储器模块的一个或多个。
11.如权利要求7所述的交通灯，其中，所述指示信号包括控制所述寿命终止指示界面的一个或多个、发送信号和启用光源。
12.一种交通灯，包括：
一个或多个光源；
一个或多个传感器；
一个或多个存储器模块；
寿命终止指示界面；以及
控制器，其监测所述交通灯的一个或多个操作参数，其中所述操作参数包括所述交通灯的操作温度和所述交通灯的操作时间，并且将所述一个或多个操作参数的至少一个记录到所述存储器模块的至少一个，其中，所述控制器基于所述交通灯的操作温度和所述交通灯的操作时间来调整所述光源的光输出，以便校正一个或多个降级因素，以保持所述光源的恒定的光输出水平。
13.如权利要求12所述的交通灯，其中，所述降级因素包括操作时间和操作温度中的至少一个。
14.如权利要求12所述的交通灯，其中，所述降级因素之一是操作时间。
15.如权利要求12所述的交通灯，其中，所述控制器通过控制到所述一个或多个光源的输出电流来调整光输出。
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