CN103929853A - 节能航空照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能航空照明装置，其采用LED作为发光源组成照明灯组，照明灯组上连接有控制开关和控制盒，同时在照明灯组内连接有控制电流的恒流控制电路，控制盒内有调整控制亮度的亮度控制电路。本发明解决了传统以白炽灯泡、钨丝灯、荧光灯等作为发光源的航空照明装置功耗高，发热量大，寿命短的问题，同时解决了传统航空照明装置体积大，重量大，安装所需空间大缺陷。

Description

节能航空照明装置
技术领域
本发明属于照明装置技术领域，特别是航空照明组件的改进。
技术背景
传统航空照明装置几乎全部采用白炽灯泡、钨丝灯等作为发光源，存在以下几方面的问题：
1、由于功耗高，发热量大，寿命短。
2、照明装置体积大，重量大，安装所需空间大。
3、光源故障后全完失效，不能提供照明。
4、光源长时间工作容易炸裂，伤及人员。
发明内容
本发明目的是设计一种节能航空照明装置，解决传统以白炽灯泡、钨丝灯、荧光灯等作为发光源的航空照明装置功耗高，发热量大，寿命短的问题，同时解决传统航空照明装置体积大，重量大，安装所需空间大缺陷。
节能航空照明装置，其采用LED作为发光源组成照明灯组，照明灯组上连接有控制开关和控制盒，同时在照明灯组内连接有控制电流的恒流控制电路，控制盒内有调整控制亮度的亮度控制电路。
恒流控制电路中选用专业用于LED灯群组驱动的芯片U1为发光二极管供电，该芯片1脚接28V电源，3脚接一特定电阻用以限定输出端的电流范围，4脚输入控制信号，引脚5、6、7、8可以输出相应的恒定电流值；采用振荡器U2B与与非门组成波形发生器与调节电路构成亮度控制电路；亮度控制电路中采用光耦作为电路转换开关；U1A和U1B作为电压比较器，其中2，6脚接控制开关，通过比较控制端与3脚、5脚的电压关系选通光耦工作或断开，OUT端相应的输出28V电源或脉宽调制信号PWM与LED灯条电路板控制信号输入端连接控制LED发光亮度。
本发明优点是：1）、选择颜色范围，色温范围，光亮度，发散角、发光面积等参数符合航空照明相关要求的发光源，2）、设计适合于该发光源的恒流电路，3）、设计符合的亮度控制电路，以便通过机上控制开关来控制照明系统的工作状态，4）、进行轻量化设计，使产品要既轻巧又美观，而且要确保足够的强度和散热性，以满足安装、震动冲击试验、长时间工作等严酷条件的考验，5）、进行电磁兼容性设计，确保产品满足机载环境下使用要求，6）、因国外某产品在国产某机型上装配，因水汽进入照明装置内部，飞机起飞后照明装置发生起火，导致飞机迫降，所以该产品进行三防及密封防水处理等工艺设计处理。
附图说明
图1为本发明电路示意图。
图2为本发明中恒流源电路示意图。
图3为本发明中PWM电路.
图4为本发明中PWM控制电路。
具体实施方式
本发明具体按照如下结构实现：
1、发光源选择。该项目产品选用LED作为发光源，与传统发光源相比，体积小、功耗低、寿命长，功耗在原来基础上降低75%左右，使用寿命提高20倍。该系统光源所用LED主要用于机上环境照明，与其他显示用LED有所不同，应具有以下三个特点：1）.该系统要求LED的发光亮度应比一般LED高，布局设计完成其照明亮度应不小于室内照明亮度的基本要求，并且满足航空照明相关要求；2）.LED灯的发散角比较大，在各个视角上所感到的光亮度应基本一致以便于较大范围内照明；3）.要求LED发光色度要接近于白光，以适应人眼的视觉习惯。基本连接如图1所示，照明灯组上连接有控制开关和控制盒，同时在照明灯组内连接有控制电流的恒流控制电路，控制盒内有调整控制亮度的亮度控制电路。
2、恒流源照明电路设计。发光二极管在工作时，需要恒流源提供电源，在本产品中加在LED上的电源不仅要求是恒流源，而且要求其电源电流根据环境条件的变化产生变化，项目组选用了专业用于LED灯群组驱动的芯片，最大输出电流可达70毫安。采用芯片U1为发光二极管供电，该芯片1脚接28V电源，3脚接一特定电阻用以限定输出端的电流范围，4脚输入控制信号。当4脚接地时，引脚5、6、7、8输出相应的恒定电流值，当4脚断开时无输出。该设计中每一组驱动6只串联的LED灯，输出电流为15mA～20mA。电路如图2所示。
3、光源间隔布局。在制作印制电路板时采用间隔排列的方法使整个灯条发光亮度均匀，并可以避免由于一组灯出现故障而导致灯条某一处集中不亮的现象。
4、亮度控制电路设计。上述恒流源电路中的驱动芯片输入控制信号PWM,其电压有效值需要随环境条件而改变，进而达到控制输出电流的的目的。为实现这一功能首先需要产生一定幅值的波形，其次要调节该方波的占空比来调节功率谱密度，达到灯光控制的作用。采用振荡器与与非门组成波形发生器与调节电路，多谐振荡器产生振荡波形,有一电阻为脉冲的定时器件，改变该电阻的大小就可以改变振荡波型的占空比，达到调节其电压有效值的目的。从而控制LED发光亮度的效果。
下面分别介绍电路，如图3所示PWM电路：采用振荡器U2B与与非门组成波形发生器与调节电路，振荡器产生振荡波形,R4为脉冲的定时器件，改变R4的大小就可以改变振荡波型的占空比，达到调节其电压有效值的目的。为达到与控制开关配合的目的，电路中采用光耦作为电路转换开关如图4所示：U1A和U1B作为电压比较器，2，6脚接控制开关，通过比较控制端与3脚、5脚的电压关系选通光耦工作或断开，OUT端相应的输出28V电源或脉宽调制信号PWM与LED灯条电路板控制信号输入端连接，达到控制LED发光亮度的效果。
5、结构轻量化设计。在结构上为适应轻量化设计的要求，同时又保证一定的机械强度，各部分均采用轻合金材料，在照明显示灯条设计时，采用了型材结构，将电路板及窗口玻璃镶嵌其中，既安全稳定，又节省空间。采用合金弹簧夹安装方式，既轻巧又美观。同时，这种结构形式也利于散热。功能电路的优化设计：主要通过提高电路的集成度，减小电路空间尺寸，从而减小占用空间，减小整个设备的体积，为轻量小型化提供前提条件。
6、安全性设计。设计中综合考虑了环境适应性、可靠性要求、维修性要求和其他技术要求；设计中壳罩，导线，窗口玻璃等元、部件均采用耐火型材料，具有防火性能；设计中每个灯条用4个管夹安装，管夹采用合金弹簧钢材料，具有高的可靠性，稳定性；在防水方面，考虑到安装位置和形式，首先要求所有电路板的焊装严格按照三防工艺规程进行操作，另外装配时对灯条的关键部位用进行密封处理确保其防水性。对外连接插座按照针孔分别设计，防止插错；照明灯条采用了相同设计，具有互换性而不会出现插错；保证电源、地线和壳体间的绝缘参数满足要求。在灯的驱动设备输出端设计了隔离电路，保证了新研电路工作不会对原驱动设备的安全造成影响。
7、电磁兼容性设计。1）、元器件的选用、线路板的设计等遵循严格的EMC设计准则；2）、电路设计中，尽管采用了脉宽调制，但根据控制对象的特点，使用了频率极低的设计，电路工作时辐射很小，其他电路都处于直流工作状态，不产生交流信号，不会对外部设备造成电磁干扰，电路的稳态工作对外部的电磁也有很强的抗干扰能力。3）、灯罩以及控制盒采用高强度轻金属合金材料，可以有效杜绝外部干扰以及照明装置对外部设备的干扰。

Claims (2)

1.节能航空照明装置，其特征是采用LED作为发光源组成照明灯组，照明灯组上连接有控制开关和控制盒，同时在照明灯组内连接有控制电流的恒流控制电路，控制盒内有调整控制亮度的亮度控制电路。
2.根据权利要求1所述的节能航空照明装置，其特征是恒流控制电路选用专业用于LED灯群组驱动的芯片U1为发光二极管供电，该芯片1脚接28V电源，3脚接一特定电阻用以限定输出端的电流范围，4脚输入控制信号，引脚5、6、7、8可以输出相应的恒定电流值；采用振荡器U2B与与非门组成波形发生器与调节电路构成亮度控制电路；亮度控制电路中采用光耦作为电路转换开关；U1A和U1B作为电压比较器，其中2，6脚接控制开关，通过比较控制端与3脚、5脚的电压关系选通光耦工作或断开，OUT端相应的输出28V电源或脉宽调制信号PWM与LED灯条电路板控制信号输入端连接控制LED发光亮度。
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