CN1719959B - 机场助航led灯光调光系统 - Google Patents
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Abstract
机场助航LED灯光调光系统。属电光源控制领域。本发明提供了LED灯具的调光方法和装置。该方法使用二线回路实现对LED灯具的供电和控制，装置包括调光器和LED灯光控制器。调光器本质上是一个具有多级输出的电压变换器，其不同的输出电压被定义为控制灯光亮度的幅度载波信号。灯光控制器主要由线性直流稳压电源或开关直流稳压电源和亮度信号解调控制电路构成。本发明主要用于机场LED灯具助航灯光调光系统，也可用于其它场合下的LED灯具灯光群控系统。
Description
技术领域 本发明属电光源控制领域。
背景技术 目前广泛使用的机场助航灯光系统由以下装置构成：一个可控调光器输出恒定电流，若干个隔离变压器串连在调光器的输出回路上，隔离变压器的次级线圈连接了灯具。当调光器的输出电流变化时，由其引起的隔离变压器次级电流的变化导致灯光强度的变化，因而实现了对灯光亮度的控制。这种可控恒流源调光方式只适用于传统的灯具如高压钠灯、金属卤化物灯灯光强度的控制。这种系统的缺点是设备笨重、损耗很大，极不安全，成本也高。对于使用LED灯具的新一代助航灯光调光系统，尚未见有资料报道。
发明内容 本发明提出一种使用LED灯具的助航灯光调光系统，包括调光器、LED灯光控制器和实现灯光控制的方式方法。
适用于LED灯具的助航灯光调光系统，其实现方案是这样的：调光器的输入电源取自供电电网，其输出除供给负载所需电能之外，还提供一个灯光亮度控制信号，这个亮度控制信号就由调光器输出不同的电压等级表达，由不同的电压表示不同的光级；而LED灯具的灯光控制器除了将来自调光器的电能调理成适合LED灯具要求的电参数及形式之外，还根据调光器的不同电压产生一个控制信号以控制灯光亮度。显然，这里各个灯光控制器必须以并联方式连接于调光器的输出线，而调光器表达不同光级的输出电压范围必须在灯光控制器能够正常工作的额定输入范围之内，不同的电压等级的级差要使得灯光控制器易于分辨且满足相应光级的电能即功率需要。与传统单纯用降低电压以减少供给负载功率而使灯光亮度下降不同，这里的分级电压并不直接用于灯光的功率控制，而是携带明确的灯光亮度控制信号其本质即是电压幅度载波信号，此载波信号将由灯光控制器解调生成灯光亮度控制信号。
本发明与传统方案的不同在于：传统的机场助航灯光调光系统是一个单线的电流环路，发光器件是通过隔离变压器一个一个地串联在电流环路中的，可控恒流调光器通过改变电流的大小来控制串联在电流环路中的发光器件的发光亮度；本发明针对新的LED发光器件重构了新的机场助航灯光调光系统，它是一个二线的电压回路，发光器件是通过灯光控制器一个一个地并联在二线电压回路上的，调光器通过电压幅度载波信号传送灯光亮度信息，由并联在二线电压回路中的灯光控制器解调生成灯光亮度控制信号，灯光控制器连接LED并控制其发光亮度。
实现这个方案的调光器可以有两种：一种是交流的输出方式，另一种是直流的输出方式。
交流输出调光器的主要结构是一个具有多级输出的电压变换器。其输入连接到供电电网，由开关器件选择某一级电压作为输出。
直流输出调光器的主要结构是在交流输出调光器的输出附加了整流桥，将交流输出整成直流形式。当然，将供电电网先整流再做电压变换也是一种方法。
因此这里的调光器本质上就是一个电压源而不再是一个恒流源。
调光器的输出由面板开关按钮控制。必要时，面板可以与调光器主体分离，或另设遥控装置以便于遥控。
无论是对于交流或直流输出的调光器，灯光控制器的主要结构均由两个功能单元组成：单元A将来自调光器的电能调理成适合LED灯具要求的电参数及形式供给LED灯具，是LED灯具的直接电源，因此该单元可以是一个线性直流稳压电源，也可以是一个开关直流稳压电源；单元B实现亮度控制，它从调光器的输出电压中解调出灯光亮度信号并产生控制输出。
实现灯光亮度信号的解调和控制输出即单元B可以简单地采用比较器完成，或由其它解调器件完成。为了说明对于灯光的控制过程，这里我们可以假定LED灯具由多个LED组成，例如由m(m≥1)个LED串联，又由n(n＝5，表示5级灯光亮度)个这样的串联支路的一端并联起来，支路的另一端作为控制端的组合灯具。那么由解调出来的灯光亮度信号产生的控制便十分简单：接通1～5个LED串联支路，便实现了5级灯光亮度控制。这种灯具可以称之为多控制端LED灯具。对于只有单个控制端(实质就是电源端)的LED灯具(可以是单个或多个LED组合)，单元B的亮度控制输出信号将对单元A输出的脉冲占空比进行控制，脉冲宽度的占空比就决了LED的发光亮度，实现灯光亮度控制。
显而易见，传统的机场助航灯光调光系统并不适用于LED灯具的灯光控制。即使就方法和装置而言，本发明所提出的方案也比传统的要简单，安全，节能，经济和易于实现及维护。
附图说明 图1是调光系统示意图。
图2是调光器实施例的电路原理框图。
图3是灯光控制器实施例的电路原理框图。
图中：1.调光器；2.灯光控制器；3.LED灯具；4.多输出变压器；5.转换开关；6.整流器；7.稳压电源；8.亮度控制单元。
具体实施方式 本发明的实施例结合附图说明如下。
图1极其简单明了地表达了用调光器(1)和灯光控制器(2)构成一个调光系统之间的关系。它表明仅用两根传输线完成电能和信息的传送。LED灯具(3)在图1中泛指一般LED灯，在图3实施例中是由m(m≥1)个LED串联，又由n(n＝5)个这样的串联再并联起来的多控制端灯具。
图2调光器实施例由多输出变压器(4)及转换开关(5)构成，末端整流器(6)表明这是一例直流输出。显然，交流输出调光器的一种实施例可以仅由变压器(4)及转换开关(5)构成。多输出变压器次级线圈抽头的最高和最低电压是与灯光控制器的额定输入范围相适应的，可以由灯光控制器的额定输入范围来确定调光器的输出范围，也可以先确定调光器的输出范围然后设计灯光控制器的额定输入范围。显然，为了与负载所需功率相适应，最高的电压输出级代表了满亮度，而最低的电压输出级代表了最低亮度。转换开关设定所需亮度等级。最简单的转换开关可以是手动的，较为理想的转换开关是由半导体电力开关或可控硅器件组成的控制电路。当然，使用半导体器件开关时，像过零检测等常规辅助性电路是提高控制质量的有效方法。转换控制由面板按钮操作。图中变压器有5个输出端子，表明有5级的调光范围。
图3灯光控制器实施例由稳压电源模块(7)及亮度控制单元(8)构成。稳压电源向LED灯具供电，它可以是线性直流稳压模块，也可以是开关直流稳压电源模块。实施例中亮度控制单元(8)由多个比较器及相应的开关电路构成。图中的5个输出端子表明有5级亮度控制。它的输出直接通断LED灯具的每一串连支路。当所定义的调光器电压最高时，所有比较器均输出有效信号，使得LED灯具的每一串连支路导通，灯光最强；当所定义的调光器电压最低时，只有最低端的比较器输出有效信号，因而只有一个串连支路导通，灯光最弱。其它类推。
无论是实施例所举或其它的任何实现形式，有必要的话，都可以在本系统上附加其它的功能，例如对灯光的监测。监测信号只要用调频的方法就可以利用系统的供电电缆传送，而不必增加新的通讯线缆。
本发明主要用于机场LED灯具助航灯光调光系统，也可用于其它场合下的LED灯具灯光群控系统。
Claims (3)
1.一种机场助航LED灯光调光系统，调光系统的主要结构是一个调光器，以及若干并联于调光器输出线上的灯光控制器，灯光控制器的主要结构由两个功能单元组成，一个单元将来自调光器的电能调理成适合LED灯具要求的电参数及形式提供给LED灯具，另一个单元从调光器的输出电压中解调出灯光亮度信号并产生控制输出，其特征是：上述调光系统是一个二线的电压回路，发光器件是通过灯光控制器一个一个地并联在二线电压回路上的，调光器通过电压幅度载波信号传送灯光亮度信息，由并联在二线电压回路中的灯光控制器解调生成灯光亮度控制信号，灯光控制器连接LED并控制其发光亮度。
2.根据权利要求1所述的机场助航LED灯光调光系统，其特征是：调光器的主要结构是一个具有多级输出的电压变换器，各电压等级代表相应灯光亮度等级，输出可以是交流形式，也可以是直流形式。
3.根据权利要求1所述的机场助航LED灯光调光系统，其特征是：灯光控制器的主要结构由两个功能单元组成，一个单元将来自调光器的电能调理成适合LED灯具要求的电参数及形式提供给LED灯具，它可以是一个线性直流稳压电源，也可以是一个开关直流稳压电源；另一个单元从调光器的输出电压中解调出灯光亮度等级信号并产生控制输出以控制LED灯光亮度。
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