CN114364085A - Led航行灯控制系统及光源检测预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED航行灯控制系统及光源检测预警方法，它解决了航行灯光照稳定性差等问题，其包括与交流电路连接的整流电路，整流电路通过第一滤波电路与LED驱动电路连接，第一滤波电路与LED驱动电路通过变压器T与第二滤波电路连接且第二滤波电路通过放大电路与供电端连接，LED驱动电路采用原边反馈LED驱动芯片，原边反馈LED驱动芯片的调光端连接有光敏电阻RL，光敏电阻RL与单片机上的发光二极管D1相对，单片机与航行灯开闭电路以及报警检测电路连接，单片机连接有时间继电器J1。本发明具有光照稳定、检测效果好等优点。

Description

LED航行灯控制系统及光源检测预警方法

技术领域

本发明属于LED控制技术领域，具体涉及一种LED航行灯控制系统及光源检测预警方法。

背景技术

航行灯为航空器或船舶夜航时，用以表示自身位置和运动方向，便于互相避让、识别的信号灯。一般规定飞机左翼尖装红灯，右翼尖装绿灯，尾翼端装白灯；直升机机身左侧装红灯，右侧装绿灯，尾端装白灯，在旋翼尖装红灯。船舶左舷装红灯，右舷装绿灯，桅杆和船尾装白灯；非机动船只装舷灯；木帆船只装一盏白灯。目前常用的LED航行灯在使用一段时间后发光强度会发生衰退。一般国内外都采用由第三方检测机构对航行信号灯LED光源进行加速老化试验，给出航行信号灯光源满足最低发光强度时长，在灯具上明显位置标明生产日期和光源的更换时间，这样造成了很大的光源浪费，而且也不能完美的解决航行信号灯在使用后还能持续保持光源满足最低发光强度的要求。除此之外，在使用过程中LED光源无法自动调整其发光强度以保证其光照稳定输出。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种航行灯光分布快速检测系统及检测方法[201710733987.1]，其包括：光学屏幕、照度检测装置及控制器；光学屏幕上设置有呈米字型排布的八根轨道，光学屏幕设有轨道的一面正对航行灯的发光面；检测时轨道排布的中心位置与航行灯的发光面中心点对准，各个轨道的远离中心位置的一端延伸至光照区域之外；照度检测装置包括八个分布在各轨道上的第一探头和一个布置在中心位置的第二探头；控制器控制第一探头在各个轨道上移动，并检测不同位置的照度；控制第二探头在中心位置上检测照度；根据各照度检测数据及检测位置确定航行灯在不同角度的光强情况。

上述方案在一定程度上解决了航行灯光照强度检测的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如无法保持航行灯最低发光强度以及光照强度衰减警报等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，有效保持发光强度的LED航行灯控制系统。

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，及时对光照强度衰减进行警报的光源检测预警方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本LED航行灯控制系统，包括与交流电路连接的整流电路，整流电路通过第一滤波电路与LED驱动电路连接，第一滤波电路与LED驱动电路通过变压器T与第二滤波电路连接且第二滤波电路通过放大电路与供电端连接，LED驱动电路采用原边反馈LED驱动芯片，原边反馈LED驱动芯片的调光端连接有光敏电阻RL，光敏电阻RL与单片机上的发光二极管D1相对，单片机与航行灯开闭电路以及报警检测电路连接，单片机连接有时间继电器J1。LED驱动电路用于驱动航行灯光源正常发光，配合光敏电阻RL和单片机实现输出恒定，从而保证航行灯光照强度稳定。

在上述的LED航行灯控制系统中，报警检测电路包括若干与单片机连接的检测继电器J2，检测继电器J2通过第三滤波电路接地，第三滤波电路包括并联接地的第三滤波电阻R13和第三滤波电容C1，供电端通过第四滤波电路接地，第四滤波电路具有若干并联接地保护的第四滤波电容C2。报警检测电路对各个光源进行检测，保证检测准确性。

在上述的LED航行灯控制系统中，航行灯开闭电路包括若干与单片机并联的光源电路，光源电路具有串连的限流电阻R14和LED灯D8，光源电路与单片机之间串连有按键开关S，按键开关S与单片机之间连接有复位电路，复位电路包括连接在按键开关S与单片机之间且与单片机的复位脚串连的第一复位电阻R15和第二复位电阻R16，第一复位电阻R15和第二复位电阻R16之间与供电端连接且通过第一复位电容C3接地，按键开关S并联有第二复位电容C4。航行灯开闭电路配合复位电路在航行灯开闭后对单片机进行自动复位，保证其运行稳定。

在上述的LED航行灯控制系统中，整流电路包括与交流电路连接的桥式整流器BR，桥式整流器BR与交流电路之间串连有保险F，桥式整流器BR采用信号接地，桥式整流器BR并联有热敏电阻RT以及交流继电器J3。整流电路将交流电转化为稳定的直流电并导入LED驱动电路。

在上述的LED航行灯控制系统中，第一滤波电路包括并联设置的电感器L和第一滤波电阻R17，电感器L与整流电路1之间通过第一有极电解电容C5进行信号接地，电感器L与LED驱动电路之间通过第一滤波电容C6进行信号接地，第二滤波电路包括连接在变压器T与放大电路之间的输出整流二极管D2和第二滤波二极管D3，输出整流二极管D2与变压器T之间并联有接地保护的第二有极电解电容C7、第一限流电阻R18和第二限流电阻R19，第二限流电阻R19串联有第一稳压二极管D4，放大电路包括接地保护的三极管Q，三极管Q与第二滤波电路之间连接有接地保护的放大有极电解电容C8，三极管Q与供电端之间连接有接地保护的第一稳压电容C9和第二稳压电容C10。变压器T利用电感为供电端提供电流，配合第二滤波电路和放大电路控制电路开闭。

在上述的LED航行灯控制系统中，LED驱动电路的原边反馈LED驱动芯片选用CRM6123/5型号，原边反馈LED驱动芯片的电源端与第一滤波电路连接，原边反馈LED驱动芯片的电源端与调光端连接，原边反馈LED驱动芯片的接地端进行信号接地，原边反馈LED驱动芯片的电流采样端和MOS栅极驱动端通过N沟道绝缘栅场效应管与变压器T连接，原边反馈LED驱动芯片的辅助线圈反馈端与变压器T以及电源端连接。LED驱动电路选用的CRM6123/5型号芯片具有较好的负载调整率以及线性调整率，具有较好的开路保护、短路保护、过温保护、过压保护、欠压保护。

在上述的LED航行灯控制系统中，电源端与第一滤波电路之间串连有第一电阻R1和第二电阻R2，电源端连接有第三电阻R3，调光端连接有第四电阻R4，第三电阻R3和第四电阻R4通过第二稳压二极管D5进行信号接地，调光端连接的光敏电阻RL进行信号接地，电流采样端通过并联的第五电阻R5和第六电阻R6进行信号接地，MOS栅极驱动端与N沟道绝缘栅场效应管之间串连有第七电阻R7且第七电阻R7通过第八电阻R8进行信号接地，辅助线圈反馈端通过第九电阻R9进行信号接地，辅助线圈反馈端与变压器T之间连接有第十电阻R10，第十电阻R10与电源端之间串连有限流二极管D6和第十一电阻R11，变压器T并联有变压滤波电阻R20和变压滤波电容C11，变压滤波电阻R20和变压滤波电容C11与变压器T之间串连有缓冲二极管D7，变压器T并联有信号接地的安培电容C12，单片机上的发光二极管D1接地并与单片机之间连接有第十二电阻R12。LED驱动电路实现恒流控制，无需光耦和次级反馈。

本LED航行灯控制系统的光源检测预警方法，包括如下步骤：

S1：测量航行灯的光源最小照射距离对应的亮度值，将该亮度值设定为最低故障报警阀值；

S2：多个光敏元件设置在航行灯内且与光源相对；

S3：单片机与各个光敏元件连接，对光源亮度进行周期检测；

S4：单片机检测光源亮度低于最低故障报警阀值时发出警报。

光源光衰过大时单片机及时发出警报，从而提醒更换光源，保证航行灯光照效果。

在上述的光源检测预警方法中，步骤S2中航行灯的光源采用120°正三角式分布且分为上下两层，光敏元件安装在上下光源正中的三个角上且分别与上下两层以及相邻两条光源相对。光敏元件对光源具有较好的采集效果，同时航行灯使用双层结构，减少其体积大小。

在上述的光源检测预警方法中，步骤S3中光敏元件每个周期采样五次，每次间隔3s，每三个周期为一个判断循环，单片机在一个判断循环内检测的亮度值均大于最低故障报警阀值正常工作，否则进入步骤S4。按一定周期进行循环检测，保证数据准确性。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：LED驱动电路采用原边反馈LED驱动芯片，配合单片机保证航行灯光照强度稳定；及时对航行灯光源进行周期检测，并在光照强度衰减过大时发出警报；LED驱动电路选用原边反馈LED驱动芯片对航行灯具有较好的保护作用。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的单片机的电路示意图；

图3是本发明的单片机的局部连接图；

图4是本发明的第四滤波电路的电路原理图；

图5是本发明的报警检测电路的电路原理图；

图6是本发明的报警检测电路的另一电路原理图；

图7是本发明的航行灯的结构示意图；

图中，整流电路1、光敏元件11、第一滤波电路2、LED驱动电路3、第二滤波电路4、放大电路5、原边反馈LED驱动芯片6、单片机7、航行灯开闭电路8、光源电路81、复位电路82、报警检测电路9、第三滤波电路91、第四滤波电路92。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-7所示，本LED航行灯控制系统，包括与交流电路连接的整流电路1，整流电路1通过第一滤波电路2与LED驱动电路3连接，第一滤波电路2与LED驱动电路3通过变压器T与第二滤波电路4连接且第二滤波电路4通过放大电路5与供电端连接，LED驱动电路3采用原边反馈LED驱动芯片6，原边反馈LED驱动芯片6的调光端连接有光敏电阻RL，光敏电阻RL与单片机7上的发光二极管D1相对，单片机7与航行灯开闭电路8以及报警检测电路9连接，单片机7连接有时间继电器J1。整流电路1将交流电转为直流电并由第一滤波电路2进行滤波后导入LED驱动电路3，LED驱动电路3通过变压器T进行变压并输出电流至第二滤波电路4进行进一步滤波处理，放大电路5控制航行灯的开闭，其中光敏电阻RL与发光二极管D1相对调节LED驱动电路3的输出电流，保证其电流稳定，其中单片机7中的报警检测电路9在时间继电器J1作用下对航行灯光照强度进行周期检测。

具体地，报警检测电路9包括若干与单片机7连接的检测继电器J2，检测继电器J2通过第三滤波电路91接地，第三滤波电路91包括并联接地的第三滤波电阻R13和第三滤波电容C1，供电端通过第四滤波电路92接地，第四滤波电路92具有若干并联接地保护的第四滤波电容C2。报警检测电路9中检测继电器J2配合光敏元件在光照衰减过大时输出高低电平至单片机7，其中第三滤波电路91和第四滤波电路92对检测继电器J2起到滤波作用。

深入地，航行灯开闭电路8包括若干与单片机7并联的光源电路81，光源电路81具有串连的限流电阻R14和LED灯D8，光源电路81与单片机7之间串连有按键开关S，按键开关S与单片机7之间连接有复位电路82，复位电路82包括连接在按键开关S与单片机7之间且与单片机7的复位脚串连的第一复位电阻R15和第二复位电阻R16，第一复位电阻R15和第二复位电阻R16之间与供电端连接且通过第一复位电容C3接地，按键开关S并联有第二复位电容C4。光源电路81的LED灯D8为航行灯光源，且开闭由按键开关S控制，按下按键开关S时单片机7电位进行复位，其中复位电路82进行接地保护。

进一步地，整流电路1包括与交流电路连接的桥式整流器BR，桥式整流器BR与交流电路之间串连有保险F，桥式整流器BR采用信号接地，桥式整流器BR并联有热敏电阻RT以及交流继电器J3。整流电路1将交流电转化为直流电，配合第一滤波电路2对电流进行滤波稳流。

更进一步地，第一滤波电路2包括并联设置的电感器L和第一滤波电阻R17，电感器L与整流电路1之间通过第一有极电解电容C5进行信号接地，电感器L与LED驱动电路3之间通过第一滤波电容C6进行信号接地，第二滤波电路4包括连接在变压器T与放大电路5之间的输出整流二极管D2和第二滤波二极管D3，输出整流二极管D2与变压器T之间并联有接地保护的第二有极电解电容C7、第一限流电阻R18和第二限流电阻R19，第二限流电阻R19串联有第一稳压二极管D4，放大电路5包括接地保护的三极管Q，三极管Q与第二滤波电路4之间连接有接地保护的放大有极电解电容C8，三极管Q与供电端之间连接有接地保护的第一稳压电容C9和第二稳压电容C10。第二滤波电路4将变压器T导出的电流进行滤波处理，导入放大电路5后用于航行灯供电。

除此之外，LED驱动电路3的原边反馈LED驱动芯片6选用CRM6123/5型号，原边反馈LED驱动芯片6的电源端与第一滤波电路2连接，原边反馈LED驱动芯片6的电源端与调光端连接，原边反馈LED驱动芯片6的接地端进行信号接地，原边反馈LED驱动芯片6的电流采样端和MOS栅极驱动端通过N沟道绝缘栅场效应管与变压器T连接，原边反馈LED驱动芯片6的辅助线圈反馈端与变压器T以及电源端连接。LED驱动电路3选用的CRM6123/5型号芯片自带开路保护、短路保护、过温保护、过压保护、欠压保护，其调光端连接的光敏电阻RL感应光照变化从而调节输出电流，从而维持航行灯光照稳定。

同时，电源端与第一滤波电路2之间串连有第一电阻R1和第二电阻R2，电源端连接有第三电阻R3，调光端连接有第四电阻R4，第三电阻R3和第四电阻R4通过第二稳压二极管D5进行信号接地，调光端连接的光敏电阻RL进行信号接地，电流采样端通过并联的第五电阻R5和第六电阻R6进行信号接地，MOS栅极驱动端与N沟道绝缘栅场效应管之间串连有第七电阻R7且第七电阻R7通过第八电阻R8进行信号接地，辅助线圈反馈端通过第九电阻R9进行信号接地，辅助线圈反馈端与变压器T之间连接有第十电阻R10，第十电阻R10与电源端之间串连有限流二极管D6和第十一电阻R11，变压器T并联有变压滤波电阻R20和变压滤波电容C11，变压滤波电阻R20和变压滤波电容C11与变压器T之间串连有缓冲二极管D7，变压器T并联有信号接地的安培电容C12，单片机7上的发光二极管D1接地并与单片机7之间连接有第十二电阻R12。LED驱动电路3中各个电阻起到限流作用，所并联的电容对电路进行滤波稳压。

本LED航行灯控制系统的光源检测预警方法，包括如下步骤：

S1：测量航行灯的光源最小照射距离对应的亮度值，将该亮度值设定为最低故障报警阀值；

S2：多个光敏元件11设置在航行灯内且与光源相对；

S3：单片机7与各个光敏元件11连接，对光源亮度进行周期检测；

S4：单片机7检测光源亮度低于最低故障报警阀值时发出警报。

通过光线感应器等光感设备测定航行灯的光源最小照射距离对应的亮度值，单片机7连接的光敏元件11在时间继电器J1对航行灯的光源进行周期检测，若光源光照强度低于预设的最低故障报警阀值，则输出警报信号。

可见地，步骤S2中航行灯的光源采用120°正三角式分布且分为上下两层，光敏元件11安装在上下光源正中的三个角上且分别与上下两层以及相邻两条光源相对。航行灯的光源出射角为120°从而获得最佳的照度均匀度，其光源分由上下两层共六条组成，航行灯外壳由铜或不锈钢制成，灯罩选用透明PC材料，而其中的LED灯D8焊接固定在铝基板上。

很明显，步骤S3中光敏元件11每个周期采样五次，每次间隔3s，每三个周期为一个判断循环，单片机7在一个判断循环内检测的亮度值均大于最低故障报警阀值正常工作，否则进入步骤S4。LED灯D8在长时间使用后老化，光敏元件11采集光照并由检测继电器J2进行模数转换，时间继电器J1配合单片机7进行周期循环检测，若其中任何一个光源光衰过大，单片机7则发出光电信号进行警报。

综上所述，本实施例的原理在于：交流电通过整流滤波后为LED驱动电路3供电，LED驱动电路3选用原边反馈LED驱动芯片6保持输出电流稳定，进而保证光照稳定性，其中单片机7连接的光敏元件11对光源进行周期检测，若其光照衰减至低于预设的最低故障报警阀值，则发出警报信号。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了整流电路1、光敏元件11、第一滤波电路2、LED驱动电路3、第二滤波电路4、放大电路5、原边反馈LED驱动芯片6、单片机7、航行灯开闭电路8、光源电路81、复位电路82、报警检测电路9、第三滤波电路91、第四滤波电路92等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种LED航行灯控制系统，包括与交流电路连接的整流电路(1)，所述的整流电路(1)通过第一滤波电路(2)与LED驱动电路(3)连接，所述的第一滤波电路(2)与LED驱动电路(3)通过变压器T与第二滤波电路(4)连接且所述的第二滤波电路(4)通过放大电路(5)与供电端连接，其特征在于，所述的LED驱动电路(3)采用原边反馈LED驱动芯片(6)，所述的原边反馈LED驱动芯片(6)的调光端连接有光敏电阻RL，所述的光敏电阻RL与单片机(7)上的发光二极管D1相对，所述的与航行灯开闭电路(8)以及报警检测电路(9)连接，所述的单片机(7)连接有时间继电器J1。

2.根据权利要求1所述的LED航行灯控制系统，其特征在于，所述的报警检测电路(9)包括若干与单片机(7)连接的检测继电器J2，所述的检测继电器J2通过第三滤波电路(91)接地，所述的第三滤波电路(91)包括并联接地的第三滤波电阻R13和第三滤波电容C1，所述的供电端通过第四滤波电路(92)接地，所述的第四滤波电路(92)具有若干并联接地保护的第四滤波电容C2。

3.根据权利要求1所述的LED航行灯控制系统，其特征在于，所述的航行灯开闭电路(8)包括若干与单片机(7)并联的光源电路(81)，所述的光源电路(81)具有串连的限流电阻R14和LED灯D8，所述的光源电路(81)与单片机(7)之间串连有按键开关S，所述的按键开关S与单片机(7)之间连接有复位电路(82)，所述的复位电路(82)包括连接在按键开关S与单片机(7)之间且与单片机(7)的复位脚串连的第一复位电阻R15和第二复位电阻R16，所述的第一复位电阻R15和第二复位电阻R16之间与供电端连接且通过第一复位电容C3接地，所述的按键开关S并联有第二复位电容C4。

4.根据权利要求1所述的LED航行灯控制系统，其特征在于，所述的整流电路(1)包括与交流电路连接的桥式整流器BR，所述的桥式整流器BR与交流电路之间串连有保险F，所述的桥式整流器BR采用信号接地，所述的桥式整流器BR并联有热敏电阻RT以及交流继电器J3。

5.根据权利要求1所述的LED航行灯控制系统，其特征在于，所述的第一滤波电路(2)包括并联设置的电感器L和第一滤波电阻R17，所述的电感器L与整流电路1之间通过第一有极电解电容C5进行信号接地，所述的电感器L与LED驱动电路(3)之间通过第一滤波电容C6进行信号接地，所述的第二滤波电路(4)包括连接在变压器T与放大电路(5)之间的输出整流二极管D2和第二滤波二极管D3，所述的输出整流二极管D2与变压器T之间并联有接地保护的第二有极电解电容C7、第一限流电阻R18和第二限流电阻R19，所述的第二限流电阻R19串联有第一稳压二极管D4，所述的放大电路(5)包括接地保护的三极管Q，所述的三极管Q与第二滤波电路(4)之间连接有接地保护的放大有极电解电容C8，所述的三极管Q与供电端之间连接有接地保护的第一稳压电容C9和第二稳压电容C10。

6.根据权利要求1所述的LED航行灯控制系统，其特征在于，所述的LED驱动电路(3)的原边反馈LED驱动芯片(6)选用CRM6123/5型号，所述的原边反馈LED驱动芯片(6)的电源端与第一滤波电路(2)连接，所述的原边反馈LED驱动芯片(6)的电源端与调光端连接，所述的原边反馈LED驱动芯片(6)的接地端进行信号接地，所述的原边反馈LED驱动芯片(6)的电流采样端和MOS栅极驱动端通过N沟道绝缘栅场效应管与变压器T连接，所述的原边反馈LED驱动芯片(6)的辅助线圈反馈端与变压器T以及电源端连接。

7.根据权利要求6所述的LED航行灯控制系统，其特征在于，所述的电源端与第一滤波电路(2)之间串连有第一电阻R1和第二电阻R2，所述的电源端连接有第三电阻R3，所述的调光端连接有第四电阻R4，所述的第三电阻R3和第四电阻R4通过第二稳压二极管D5进行信号接地，所述的调光端连接的光敏电阻RL进行信号接地，所述的电流采样端通过并联的第五电阻R5和第六电阻R6进行信号接地，所述的MOS栅极驱动端与N沟道绝缘栅场效应管之间串连有第七电阻R7且所述的第七电阻R7通过第八电阻R8进行信号接地，所述的辅助线圈反馈端通过第九电阻R9进行信号接地，所述的辅助线圈反馈端与变压器T之间连接有第十电阻R10，所述的第十电阻R10与电源端之间串连有限流二极管D6和第十一电阻R11，所述的变压器T并联有变压滤波电阻R20和变压滤波电容C11，所述的变压滤波电阻R20和变压滤波电容C11与变压器T之间串连有缓冲二极管D7，所述的变压器T并联有信号接地的安培电容C12，所述的单片机(7)上的发光二极管D1接地并与单片机(7)之间连接有第十二电阻R12。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的LED航行灯控制系统的光源检测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：测量航行灯的光源最小照射距离对应的亮度值，将该亮度值设定为最低故障报警阀值；

S2：多个光敏元件(11)设置在航行灯内且与光源相对；

S3：单片机(7)与各个光敏元件(11)连接，对光源亮度进行周期检测；

S4：单片机(7)检测光源亮度低于最低故障报警阀值时发出警报。

9.根据权利要求8所述的光源检测预警方法，其特征在于，所述的步骤S2中航行灯的光源采用120°正三角式分布且分为上下两层，光敏元件(11)安装在上下光源正中的三个角上且分别与上下两层以及相邻两条光源相对。

10.根据权利要求8所述的光源检测预警方法，其特征在于，所述的步骤S3中光敏元件(11)每个周期采样五次，每次间隔3s，每三个周期为一个判断循环，单片机(7)在一个判断循环内检测的亮度值均大于最低故障报警阀值正常工作，否则进入步骤S4。

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